Warum ist Venus der heißeste Planet, während Merkur näher an der Sonne liegt? – Sejal M., 7 Jahre alt, Bangalore, Indien
Als das Sonnensystem vor 4,5 Milliarden Jahren gerade erst entstand, war die Venus wahrscheinlich ein tropisches Paradies. Wahrscheinlich bedeckten Ozeane aus Wasser seine Oberfläche und bauschige Wolken bedeckten den Himmel. Zu dieser Zeit war Merkur, der sonnennächste Planet, zweifellos der heißeste Planet im Sonnensystem.
Doch dann wurde die Sonne heller und eine Reihe von Ereignissen, die als außer Kontrolle geratener Treibhauseffekt bekannt sind, führten dazu, dass die Oberflächentemperatur der Venus weit über die des Merkur anstieg. Da Merkur der sonnennächste Planet ist, sind einige Teile zweifellos immer noch extrem heiß. Seine Oberflächentemperatur auf der sonnenbeschienenen Seite beträgt etwa 800 Grad Fahrenheit (430 Grad Celsius) und ist heiß genug, um Blei zu schmelzen.
Ich bin Raketenwissenschaftler und unterrichte mit Leidenschaft Physik und Astronomie. Ich habe Venus kurz nach Sonnenuntergang hell am Westhimmel leuchten sehen, und in seltenen Fällen habe ich Merkur kurzzeitig als „Abendstern“ erscheinen sehen.
Was ist der Treibhauseffekt?
Venus ist nicht der einzige Planet, der einen Treibhauseffekt erlebt hat. Heute sorgt das gleiche Phänomen dafür, dass die Erdoberfläche bewohnbar bleibt.
Der Treibhauseffekt speichert Wärme in der Atmosphäre eines Planeten.
Heiße Objekte senden elektromagnetische Strahlung oder Licht aus, weil ihre Atome und Moleküle ständig vibrieren. Die Erdoberfläche wird von der Sonne erwärmt und sendet Infrarotlicht aus, das für das Auge unsichtbar ist. Menschen und Tiere leuchten ebenfalls im Infrarotbereich, und der größte Teil der von einem Lagerfeuer freigesetzten Energie ist Infrarotstrahlung. Je heißer ein Objekt ist, desto mehr Infrarotstrahlung sendet es aus.
Auf einem Planeten ohne Atmosphäre wie Merkur entweicht diese Energie direkt in den Weltraum. Infolgedessen gibt es einen enormen Temperaturunterschied zwischen der sengenden, sonnenbeschienenen Seite des Merkur und seiner Nachtseite, wo die Temperaturen auf minus 290 Grad F (minus 180 Grad C) sinken können.
Auf der Erde absorbieren und fangen Treibhausgase in der Atmosphäre, darunter Kohlendioxid, Methan und Wasserdampfmoleküle, einen Teil dieser Infrarotstrahlung ein, wirken wie eine Decke um den Planeten und halten die Oberfläche warm.
Die durchschnittliche Temperatur der Erdoberfläche beträgt etwa 15 °C. Ohne Treibhausgase würde die Temperatur eher bei minus 18 °C liegen und die Erde würde wie ein riesiger Schneeball aussehen. Wir brauchen auf jeden Fall einen moderaten Treibhauseffekt, um unseren Planeten bewohnbar zu machen.
Treibhausgase in der Erdatmosphäre fangen einen Teil der Sonnenwärme ein. NASA/JPL-Caltech, CC BY Divergent Destinies
Aber wie konnte Venus, ein Planet, der fast die gleiche Größe wie die Erde hat und einst aus den gleichen Dingen bestand, sich am Ende so sehr von unserer Heimatwelt unterscheiden? Es gibt mehrere Hinweise darauf, warum die Venus heute ein so heißer und unangenehmer Planet ist.
Wissenschaftler sind sich einig, dass Erde und Venus aufgrund ihrer ähnlichen Größe und Nähe zur Sonne wahrscheinlich zu Beginn mit vergleichbaren Mengen an Wasser und Kohlendioxid ausgestattet waren. Auf der Erde ist das meiste Kohlendioxid in den Ozeanen gelöst oder in Gesteinen wie Kalkstein eingeschlossen. Die Venus könnte einst auf ähnliche Weise Kohlendioxid gespeichert haben.
Wissenschaftliche Sternmodelle deuten darauf hin, dass die Sonne seit der Frühgeschichte des Sonnensystems um etwa 40 % heller geworden ist. Vor vier Milliarden Jahren emittierte es nur etwa 70 % der Energie, die es heute ausstößt.
Wissenschaftler sind sich nicht einig darüber, ob die Venus jemals langlebige Ozeane hatte. Es gibt jedoch Hinweise darauf, dass der Planet zu Beginn seiner Geschichte viel Wasser hatte. Mit zunehmender Helligkeit der Sonne wäre immer mehr Wasser in die Atmosphäre verdunstet. Ohne Oberflächenwasser zur Aufnahme und Speicherung von Kohlendioxid sammelte sich fast das gesamte Treibhausgas in der Atmosphäre an.
Dieser Prozess hätte wiederum zu noch mehr Verdunstung und Erwärmung geführt, eine Rückkopplungsschleife, die als außer Kontrolle geratener Treibhauseffekt bekannt ist. Heute besteht die Atmosphäre der Venus zu etwa 96 % aus Kohlendioxid und ihre Oberflächentemperatur beträgt Tag und Nacht nahezu konstant 867 F (464 °C). Die Venus ist nun in diesem Zustand gefangen und ihre Atmosphäre und Oberflächentemperatur wird noch lange so bleiben.
Laut einem NASA-Klimamodell sah die antike Venus der Erde möglicherweise relativ ähnlich. POT
Stellen Sie sich vor, wie dick die Erdatmosphäre wäre, wenn alle Ozeane verdampfen würden und das gesamte darin gelöste Kohlendioxid in die Luft gelangen würde. Etwas ganz Ähnliches geschah auf der Venus.
Infolgedessen ist der atmosphärische Druck auf der Oberfläche der Venus mehr als 90-mal höher als der atmosphärische Druck der Erde auf Meereshöhe. Um einen solch hohen Druck auf der Erde zu erleben, müsste man bis zu einer Tiefe von etwa 940 Metern (3.000 Fuß) tauchen. So viel Druck ist, als hätte man fünf Elefanten auf seinen Schultern!
Ein außer Kontrolle geratener Treibhauseffekt auf der Erde?
Möglicherweise haben Sie von Wissenschaftlern die Warnung gehört, dass es auf der Erde zu denselben Prozessen kommen könnte, die sich auch auf die Venus auswirken, wenn der vom Menschen verursachte Klimawandel unkontrolliert anhält. Die globalen Temperaturen steigen, da Menschen Kohle, Öl und Erdgas für Industrie- und Transportaktivitäten verbrennen und dabei große Mengen Kohlendioxid in die Atmosphäre freisetzen. Kohlendioxid verbleibt lange Zeit in der Atmosphäre. Je mehr sich dort ansammelt, desto mehr Wärme wird gespeichert, wodurch die Temperatur auf der Planetenoberfläche steigt.
Ein weiteres wichtiges Treibhausgas ist Methan. Während sich die Erde erwärmt, ist das Auftauen von Permafrost, dem permanent gefrorenen Boden, der hauptsächlich in der Arktis vorkommt, eine Hauptquelle für Methan. Wenn gefrorener Boden schmilzt, kommt organisches Material zum Vorschein, das über Jahrtausende gefroren war, darunter alte Pflanzen, Moose und sogar die Überreste von Wollhaarmammuts und anderen großen Tieren.
Bakterien können diese Materie dann abbauen und dabei Methan in die Atmosphäre freisetzen.
Wenn sich die Erde erwärmt, schmilzt mehr Permafrost, wodurch noch mehr Methan freigesetzt wird und ein Teufelskreis entsteht. Die Erde wird möglicherweise nie die extremen Temperaturen erreichen, die heute auf der Venus herrschen. Allerdings könnte unser Planet mit steigenden Temperaturen ein viel unbehaglicherer Ort werden.
Allerdings wird die Oberflächentemperatur der Erde in unserem Leben niemals die Temperatur der Venus erreichen und Venus wird der heißeste Planet im Sonnensystem bleiben, obwohl sie weiter von der Sonne entfernt ist als Merkur.
Und weil Neugier keine Altersgrenze kennt: Erwachsene, sagen Sie uns auch, was Sie sich fragen. Wir werden nicht alle Fragen beantworten können, aber wir werden unser Bestes geben.