Mit ihrem erdrückenden atmosphärischen Druck, den Schwefelsäurewolken und der sengenden Oberflächentemperatur ist die Venus ein besonders herausfordernder Ort für Studien. Aber Wissenschaftler wissen, dass die Beobachtung seiner Oberfläche wichtige Erkenntnisse über die Bewohnbarkeit und Entwicklung von Gesteinsplaneten wie unserem liefern kann.
Um eine globale Perspektive der Venus zu erhalten und gleichzeitig weit über ihrer höllischen Atmosphäre zu bleiben, ist der Start der NASA-Mission VERITAS (Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography, And Spectroscopy) innerhalb eines Jahrzehnts geplant, um die Oberfläche des Planeten aus der Umlaufbahn zu untersuchen und Hinweise zu finden über die Beschaffenheit seines Inneren.
Um den Grundstein für die Mission zu legen, reisten Mitglieder des internationalen VERITAS-Wissenschaftsteams im August für eine zweiwöchige Kampagne nach Island, um die Vulkaninsel als Venus-Ersatz oder Analogon zu nutzen. Standorte auf unserem Planeten werden häufig als Analogien für andere Planeten verwendet, insbesondere um Technologien und Techniken vorzubereiten, die für weniger einladende Umgebungen gedacht sind.
„Island ist ein vulkanisches Land, das auf einer heißen Wolke thront. Venus ist ein vulkanischer Planet mit zahlreichen geologischen Beweisen für aktive Wolken“, sagte Suzanne Smrekar, leitende Forschungswissenschaftlerin am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien und Hauptforscherin von VERITAS. „Seine geologischen Ähnlichkeiten machen Island zu einem hervorragenden Ort für die Erforschung der Venus auf der Erde und helfen dem Wissenschaftsteam bei der Vorbereitung auf die Venus.“
Die VERITAS-Mission wird sich auf ein hochmodernes Radar mit synthetischer Apertur zur Erstellung globaler 3D-Karten und ein Nahinfrarotspektrometer zur Unterscheidung der wichtigsten Gesteinsarten auf der Venusoberfläche stützen. Um jedoch besser zu verstehen, was das Radar der Raumsonde auf dem Planeten „sehen“ wird, müsste das VERITAS-Wissenschaftsteam Radarbeobachtungen des isländischen Geländes aus der Luft mit Messungen am Boden vergleichen.
Von der Luft bis zum Boden
In der ersten Hälfte der Kampagne untersuchte das VERITAS-Wissenschaftsteam die Vulkanablagerungen von Askja und das Lavafeld Holuhraun im isländischen Hochland, einer aktiven Region mit jungem Gestein und jüngsten Lavaströmen. In der zweiten Hälfte reisten sie in die vulkanisch aktive Region Fagradalsfjall auf der Halbinsel Reykjanes im Südwesten Islands. Die kargen und felsigen Landschaften beider ähneln der Oberfläche der Venus, die vermutlich durch aktiven Vulkanismus verjüngt wurde.
Neunzehn Wissenschaftler aus den USA, Deutschland, Italien und Island lagerten und arbeiteten stundenlang, um die Oberflächenrauheit und andere Eigenschaften von Gesteinen in diesen Regionen zu untersuchen und auch Laborproben zu sammeln. Unterdessen sammelten Flüge unter Leitung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) Radardaten von oben.
„Das vom JPL geleitete Wissenschaftsteam arbeitete am Boden, während unsere DLR-Partner darüber flogen, um Luftradarbilder der von uns untersuchten Orte zu sammeln“, sagte Daniel Nunes, stellvertretender Projektwissenschaftler von VERITAS am JPL und Leiter der Planung der Island-Kampagne. „Die Radarhelligkeit der Oberfläche hängt mit den Eigenschaften dieser Oberfläche zusammen, einschließlich Textur, Rauheit und Wassergehalt. Wir haben vor Ort Informationen gesammelt, um die Radardaten auf den neuesten Stand zu bringen, die wir dann nutzen werden, um die Wissenschaft zu informieren, die VERITAS durchführen wird.“ auf der Venus.“
Das Radar mit synthetischer Apertur flog an Bord des DLR-Flugzeugs Dornier 228-212 etwa 20.000 Fuß (6.000 Meter) über dem Boden und erfasste das S-Band (Radiowellen mit einer Wellenlänge von etwa 12 Zentimetern oder 4,7 Zoll) und das X-Band (etwa 3 Zentimeter). oder 1,2 Zoll) Daten. Die kürzere Wellenlänge der X-Band-Daten – die von VERITAS verwendete Radiofrequenz – ermöglicht die Verwendung einer kompakteren Antenne als das S-Band, das Anfang der 1990er Jahre von der Magellan-Mission der NASA zur Kartierung nahezu der gesamten Oberfläche der Venus verwendet wurde.
Durch die Beobachtung der Oberfläche in beiden Bändern in Island wird das Wissenschaftsteam Computeralgorithmen verfeinern, die VERITAS dabei helfen werden, Oberflächenveränderungen auf der Venus zu identifizieren, die seit Magellans Mission aufgetreten sind. Die Erkennung von Veränderungen in den letzten 40 Jahren wird es ihnen ermöglichen, Schlüsselregionen geologischer Aktivität (z. B. aktive Vulkane) auf der Venus zu identifizieren.
Ein Hauptziel der Kampagne bestand darin, auch eine Beispielbibliothek mit möglichst vielen vulkanischen Oberflächentexturen in Island zu erstellen, um die Bandbreite der Eruptionsstile der Venus besser zu verstehen. Ein DLR-Feldteam sammelte außerdem Zusammensetzungsinformationen mit einer Kamera, die das Instrument Venus Emissivity Mapper (VEM) emuliert, das das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt für VERITAS baut. Diese Daten werden die Spektralbibliothek unterstützen, die im Labor für Planetenspektroskopie in Berlin erstellt wird.
„Die unterschiedlichen Oberflächeneigenschaften und -merkmale, die auf der Venus zu sehen sind, hängen mit vulkanischen Prozessen zusammen, die auf das Innere der Venus zurückgehen“, sagte Smrekar. „Diese Daten werden für VERITAS wertvoll sein, um uns dabei zu helfen, die Venus besser zu verstehen. Sie werden auch der EnVision-Mission der Europäischen Weltraumorganisation helfen, die die Oberfläche der Venus mit S-Band-Radar untersuchen wird, und der gesamten Gemeinschaft, die Radarbeobachtungen verstehen möchte.“ von vulkanischen Planetenoberflächen.
Aber der Wert der zweiwöchigen Island-Kampagne ging über die Wissenschaft hinaus und bot eine Gelegenheit zur Teambildung, die noch in den kommenden Jahren nachwirken wird, sagte Nunes.
„Es war eine tolle Dynamik“, fügte er hinzu. „Wir haben uns gegenseitig angestrengt und uns gegenseitig geholfen. Von der Ausleihe von Ausrüstung über die Fahrt zu den Studienorten bis hin zum Einkauf von Materialien – alle haben sich dafür eingesetzt, dass es klappt.“