Goede buren

Mars, Venus en de aarde staan – astronomisch gezien – vlak bij elkaar, maar verschillen toch sterk. Hoe zien ‘rotsachtige’ planeten bij andere sterren er dan uit? En is daar leven? Een dubbelinterview met ESA-planeetonderzoekers Håkan Svedhem en Malcolm Fridlund.

Margriet van der Heijden

De statige ringen van Saturnus, die oplichten in de zonneschijn. Een waaierende pluim van een vulkaanuitbarsting op de Jupitermaan Io. Nieuwe opnames van het gegroefde Marsoppervlak. Dat 2007 een oogstjaar is voor het planeetonderzoek was aangekondigd, maar het maakt de beelden niet minder adembenemend.

Bij al het spektakel valt die andere planeet uit ons zonnestelsel bijna in het niet: Venus. De zusterplaneet van de aarde, en lange tijd een ondergeschoven kindje in het planeetonderzoek. Maar 2007 wordt óók het oogstjaar van de Europese Venus Express die sinds 2006 rond deze broeierige planeet cirkelt, zegt Håkan Svedhem, wetenschappelijk projectleider van deze missie bij de Europese ruimtevaartorganisatie ESA.

In zijn met satellietfoto’s behangen werkkamer bij ESA, achter de duinen van Noordwijk, praat hij beheerst en in vloeiend Nederlands over de planeet waaraan hij jaren geleden verslingerd raakte. “Toen in de jaren zestig en zeventig de grote ruimtevaart begon, ging men als eerste naar Venus. Dat was dichtbij, en men dacht toen ook dat er een kans was daar leven te vinden. Maar wat de eerste satellieten troffen was een broeierige planeet met een dichte atmosfeer die bijna uitsluitend uit CO2 en een klein beetje zwavelzuur bestond.”

De kans op leven leek nihil en dat was de voornaamste reden, denkt Svedhem, dat de aandacht verschoof naar Mars. “Het zoeken naar leven is altijd een belangrijke drijfveer, misschien wel de hoofdreden, achter veel ruimteonderzoek geweest.”

Ten onrechte, vindt hij, want er valt van Venus ontzettend veel te leren. Vooral door meetgegevens van de Venus Express te vergelijken met die van bijvoorbeeld de Mars Express, ook van ESA, die bij Mars eenzelfde soort informatie verzamelt. “Want waarom zijn Venus, Mars en de aarde, drie ongeveer even grote planeten die gelijktijdig op niet al te verschillende afstand van de zon uit dezelfde bouwstoffen ontstonden, toch zo verschillend geworden? Wat maakte hun ontwikkeling zo anders? Dat zou ik graag beter willen begrijpen.”

klimaat

Volgens de huidige inzichten was er ooit water op Venus en was het er niet veel warmer dan op aarde. Nu is dat water verdwenen en is de atmosfeer ontaard in een verzengende broeikas met temperaturen aan het Venusoppervlak van zo’n 470 graden Celsius.

Svedhem: “Water is een sterk broeikasgas en Venus heeft niet, zoals de aarde, een beschermende magnetosfeer die geladen deeltjes uit de zon weg buigt. Het idee is dat water in die broeikas in steeds hoger gelegen lagen is terecht gekomen en ten slotte in de bovenste laag van de atmosfeer door de zonnewind is weg geërodeerd. Maar welke processen precies tot de huidige Venusatmosfeer hebben geleid weten we niet.”

“Daar meer inzicht in krijgen, zou indirect ook tot beter begrip van het klimaat op aarde kunnen leiden. Onze aardse klimaatmodellen zijn heel verfijnd maar beschrijven alleen het heden en een klein stukje van het verleden. Het klimaat op Venus biedt een ver en extreem toekomstpunt. Als aardse klimaatmodellen robuust genoeg blijken om die extreme Venusatmosfeer te beschrijven, vergroot dat het vertrouwen in die modellen.”

Dat zou nuttig zijn, vindt Svedhem, want het afgelopen half jaar is de klimaatdiscussie verworden tot een hype. “Het is goed dat er discussie is, en het is goed dat de politiek reageert op de wetenschap. Maar de wetenschap moet zich omgekeerd niet laten leiden door de politiek. Ik merk nu dat het niet populair is om alternatieve scenario’s en verklaringen te bespreken. En dat is verkeerd, want het is een heel complex vraagstuk waarin we alle aspecten moeten meenemen.”

venster

Gegevens over de complexe structuren van de Venusatmosfeer komen sinds eind vorig jaar binnenstromen. Schitterende opnames, tot diep de atmosfeer in, van de dubbele werveling (vortex) die permanent standhoudt op de zuidpool van Venus bijvoorbeeld. Venus draait langzaam, in 243 dagen om haar as, maar de atmosfeer draait in vier aardse dagen om Venus heen, en is dus relatief erg dynamisch. Svedhem: “Met een snelheid van ongeveer 100 meter per seconde, en in de hoogste lagen zelfs nog groter, verkeert de atmosfeer in feite in een permanente storm.”

Ook de samenstelling en de temperatuur van de atmosfeer worden gemeten. Op hoogtes tussen de 80 en 150 kilometer boven het Venusoppervlak gebeurt dat door de atmosfeer letterlijk met sterlicht door te lichten. Svedhem: “We kijken naar sterren, of naar de zon, als die zich net achter de Venusatmosfeer bevinden en ontrafelen vervolgens welke invloed de atmosfeer op het sterlicht heeft gehad.” Uit veranderingen in het spectrum van het sterlicht (doordat bepaalde moleculen een specifiek deel van het licht absorberen bijvoorbeeld) zijn dan de lokale temperatuur en samenstelling van de atmosfeer af te leiden.

Op hoogtes tussen de 35 en 80 kilometer is de informatie te destilleren uit kleine, door breking en verstrooiing veroorzaakte richtingsveranderingen die radiosignalen ondergaan als ze door de dampkring van Venus naar aarde worden gestuurd. Svedhem: “Met camera’s registreren we bovendien de warmtestraling uit de onderste lagen. En hoewel maar drie procent van de atmosfeer uit andere stoffen dan CO2 bestaat, zien we dat de ongelijkmatige verdeling daarvan, bijvoorbeeld in zwavelzuurwolken, toch voor aanzienlijke lokale verschillen in de atmosfeer zorgt.”

Ook de ontwikkeling van het Venusoppervlak, verstopt onder de dichte wolken en nevels, is nog raadselachtig. “Voor zover we nu weten heeft Venus geen tektoniek, maar is de planeet bedekt met een vaste plaat. Het oppervlak daarvan is de laatste 500 tot 700 miljoen jaar totaal veranderd en die veranderingen moeten zich in een korte tijdspanne hebben voltrokken. Heel anders dus dan op aarde, waar we naast recente vulkaanuitbarstingen ook structuren in de aardkorst vinden die drie miljard jaar oud zijn.”

Hoewel Venus er van verre uitziet als een nevelige, bijna egaal grijze bol – met de kleur van de bovenste wolken –, is het met listige technieken toch mogelijk dit oppervlak vanuit de ruimte te bestuderen. Svedhem: “In de jaren tachtig bijvoorbeeld maakten de Russen met behulp van radarmetingen een hoogtekaart van het Venusoppervlak. En in de jaren negentig deden ook de Amerikanen dat. Die kaarten laten zien dat het oppervlak relatief vlak is, maar dat er wel bergen en bergkammen zijn, sommigen nog hoger dan de bergen op aarde.”

Met infraroodmetingen maakt de Venus Express nu ook een temperatuurkaart. “De meeste infraroodstraling wordt in de atmosfeer en de wolken geabsorbeerd. Maar dankzij een toevallige ontdekking die de Australische astronoom David Allen deed, toen hij in de jaren tachtig op een berg een telescoop afstelde, weten we dat er toch een paar ‘vensters’ zijn.” Een paar golflengtegebiedjes anders gezegd, waarin de infraroodstraling niet door de dampkring van Venus wordt geabsorbeerd.

Svedhem: “En via die vensters, bij 1 micrometer en tussen de twee en vijf micrometer, kunnen we tot aan het Venusoppervlak kijken. Als we de zo gemeten temperatuurkaarten op de radarmetingen leggen, kunnen we daarna kijken of die twee kloppen. Of het bovenop de bergen inderdaad zo’n dertig graden koeler is.” Meestal is dat het geval, maar in de eerste vergelijkingen van meetgegevens lijken er ook een paar berggebieden te zijn waar het juist erg warm is. “Het werk is te pril voor conclusies, maar het zou een aanwijzing kunnen zijn voor vulkanische activiteit.”

Die is ook wel te verwachten, want hoe groter een rotsachtige planeet is, hoe meer warmte er tijdens het ontstaan ervan werd verzameld en hoe langzamer die warmte weer verdwijnt. Venus, met net als de aarde een kern van vloeibaar ijzer en nikkel, moet dus nog aardig wat warmte bezitten – net als de aarde en meer dan Mars.

leven

En och, er is nog zoveel te vertellen over Venus. Svedhem: “Naast de infraroodvensters is er bijvoorbeeld ook een ultravioletvenster. Dat laat je niet diep de atmosfeer in kijken, maar toont wel de structuur van de bovenste wolken.”

Hij wijst naar een Venusplaat aan de muur. “Zie je dat waas bovenop die wolken? Alsof er roetvegen op liggen? Wat dat voor deeltjes zijn moeten we in de toekomst ter plekke nog eens gaan meten. Het is daarboven nog maar zo’n twintig graden en de druk is er ongeveer 1 atmosfeer. Daarom, en omdat er nog water is in deze hoge lagen, is wel gesuggereerd dat deze deeltjes eigenlijk microben zijn. Een vorm van primitief leven dus”, zegt Svedhem met een glimlach die verraadt dat hij niet veel geloof hecht aan dit idee.

Als in 2009 de Venus Express-missie afloopt, vertrekt al weer bijna (in 2010) een Japanse missie om de wolken te volgen langs de Venusevenaar. “Om dus het weer in kaart te brengen.” Maar om de dynamiek en de evolutie van de atmosfeer nog beter te begrijpen zou er eigenlijk weer, net als de Russen destijds in de jaren tachtig deden, een meetballon de onbarmhartige hel van Venus in gestuurd moeten worden, zegt Svedhem.

Nou ja, voorlopig wordt het vooral een kwestie van analyseren: in totaal levert de Venus Express een Terabit aan data, meer dan alle voorgaande missies bij elkaar.