Die Venus ist möglicherweise ein (etwas) sanfterer Ort, als manche Wissenschaftler ihr zuschreiben.
In einer neuen Forschung sind Weltraumphysiker der CU Boulder in eine überraschend lange Debatte in der Sonnensystemwissenschaft eingestiegen: Schlägt ein Blitz auf dem zweiten Planeten von der Sonne aus ein?
Die Ergebnisse des Teams liefern starke neue Beweise dafür, dass man wahrscheinlich keine Blitze aus den dicken, sauren Wolken der Venus sehen würde – oder zumindest nicht sehr oft.
„Seit fast 40 Jahren gibt es eine Debatte über Blitze auf der Venus“, sagte Harriet George, Hauptautorin der neuen Studie und Postdoktorandin am Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP). „Hoffentlich können wir mit unseren neu verfügbaren Daten dazu beitragen, diese Debatte beizulegen.“
Sie und ihr Team veröffentlichten ihre Ergebnisse im Tagebuch Geophysikalische Forschungsbriefe.
Die Forschung taucht tief in einen der mysteriösesten und unwirtlichsten Körper des Sonnensystems ein. Die Venus ist etwa so groß wie die Erde, aber ihre dichte, kohlendioxidreiche Atmosphäre hat zu einem außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekt geführt. Jeder, der auf dem Boden stand, würde sengenden Temperaturen von 900 Grad Fahrenheit und erdrückendem Luftdruck ausgesetzt sein. Kein Raumschiff hat jemals länger als ein paar Stunden auf der Planetenoberfläche überlebt.
Um diese extreme Welt zu erforschen, griffen die Forscher auf ein wissenschaftliches Instrument zurück, das überhaupt nicht für die Erforschung der Venus konzipiert war: die Parker Solar Probe der NASA, die 2018 im Rahmen einer siebenjährigen Mission zur Erforschung der Physik der Sonnenkorona gestartet wurde. oder äußerste Atmosphäre und der Sonnenwind. Die Parker Solar Probe wurde vom Johns Hopkins Applied Physics Laboratory entworfen, gebaut und wird jetzt betrieben, das die Mission für die NASA leitet.
Im Februar 2021 umkreiste die Raumsonde die Venus in einer Entfernung von rund 2400 Kilometern. Dabei haben seine Instrumente Dutzende von sogenannten „Whistler-Wellen“ erfasst – Energieimpulse, die zumindest auf der Erde durch Blitze ausgelöst werden können. Die Daten des Teams zeigten, dass die Whistler-Wellen der Venus möglicherweise nicht tatsächlich von Blitzen stammen, sondern eher von Störungen in den schwachen Magnetfeldern, die den Planeten umgeben.
Die Ergebnisse stimmen mit a überein Studie 2021, das keine Radiowellen erkennen konnte, die durch Blitzeinschläge von der Venus erzeugt wurden. Die Forschung wurde von Marc Pulupa von der University of California, Berkeley, geleitet.
David Malaspina, Mitautor der neuen Studie, sagte, die Ergebnisse zeigten, wie wenig Menschen über einen unserer nächsten Nachbarn wüssten.
„Es kommt sehr selten vor, dass neue wissenschaftliche Instrumente es zur Venus schaffen“, sagte Malaspina, Assistenzprofessor am LASP und der Abteilung für Astrophysik und Planetenwissenschaften. „Wir bekommen nicht viele Gelegenheiten, diese Art interessanter Forschung durchzuführen.“
Dunkle und stürmische Nächte
Ein Großteil der Debatte um Venus und Blitze geht auf das Jahr 1978 zurück, als eine NASA-Raumsonde namens Pioneer Venus in die Umlaufbahn um den heißeren, wütenderen Zwilling der Erde eintrat. Fast sofort begann die Raumsonde, die Signale von Whistler-Wellen Hunderte von Meilen über der Planetenoberfläche aufzufangen.
Für viele Wissenschaftler erinnerten diese Signale an ein bekanntes Phänomen von der Erde: Blitze.
George erklärte, dass Pfeiferwellen auf der Erde oft – aber nicht immer – durch Blitze erzeugt werden. Blitzeinschläge, sagte sie, können Elektronen in der Atmosphäre des Planeten anstoßen, die dann Wellen auslösen, die spiralförmig in den Weltraum hinausströmen. Diese Wellen erzeugen Pfeiftöne, die die frühen Funker auf der Erde über Kopfhörer hören konnten, daher der Name „Pfeifer“.
Wenn die Pfeifenwellen der Venus einen ähnlichen Ursprung haben, könnte der Planet ein Blitzmonster sein, das etwa siebenmal mehr Einschläge erlebt als die Erde. Wissenschaftler haben auch Blitze auf Saturn und Jupiter entdeckt.
„Einige Wissenschaftler sahen diese Signaturen und sagten: „Das könnte ein Blitz sein“, sagte George. „Andere sagten: „Eigentlich könnte es etwas anderes sein.“ Seitdem gibt es darüber seit Jahrzehnten hin und her.
Bildnachweis: NASA/Johns Hopkins University Laboratory für Angewandte Physik
Ein Kontakt mit Venus
Parker Solar Probe könnte Wissenschaftlern eine Gelegenheit bieten, die Debatte endgültig zu lösen.
George sagte, dass die Raumsonde während ihrer Mission sieben Mal an der Venus vorbeifliegen und diese Vorbeiflüge nutzen werde, um immer näher an die Sonne heranzukommen. Im Jahr 2021, bei ihrem vierten Manöver dieser Art, kam die Sonde dem Planeten bemerkenswert nahe und gelangte in den Schatten hinter der Venus, einem idealen Ort für die Suche nach Whistler-Wellen.
Um diese Signale zu finden, verwendeten George, Malaspina und ihre Kollegen das FIELDS-Experiment von Parker Solar Probe, eine Reihe von Sensoren für elektrische und magnetische Felder, die aus dem Raumschiff herausragen. (Ein Team von CU Boulder und LASP hat das Digital Fields Board entworfen und gebaut, das Signale von den FIELDS-Sensoren analysiert.)
Als die Forscher jedoch eine Reihe dieser Pfeifer analysierten, stellten sie etwas Überraschendes fest: Die Pfeifenwellen der Venus waren in die falsche Richtung gerichtet. Sie schienen sich auf den Planeten zuzubewegen und nicht hinaus in den Weltraum, wie man es von einem Gewitter erwarten würde.
„Sie haben sich von dem entfernt, was sich alle in den letzten 40 Jahren vorgestellt hatten“, sagte Malaspina.
Was diese rückständigen Pfeifer verursacht, ist nicht klar. George und Malaspina vermuten, dass sie aus einem Phänomen entstehen könnten, das als magnetische Wiederverbindung bezeichnet wird – bei dem die verdrehten Magnetfeldlinien, die die Venus umgeben, auseinanderfallen und dann wieder zusammenschnappen, was zu explosiven Ergebnissen führt.
Die Forscher sagen, dass sie vorerst weitere Pfeifer analysieren müssen, um Blitze als Ursache vollständig auszuschließen. Ihre nächste Chance erhalten sie im November 2024, wenn die Parker Solar Probe ihren letzten Vorbeiflug an der Venus macht und auf weniger als 250 Meilen über der Oberfläche abstürzt – wobei sie die Oberfläche der „sässigen“ Atmosphäre des Planeten berührt, sagte Malaspina.
„Parker Solar Probe ist ein sehr leistungsfähiges Raumschiff. Wohin es auch geht, es findet etwas Neues.“
Mehr Informationen:
H. George et al., Nicht durch Blitze erzeugte Whistlerwellen im Raum nahe der Venus, Geophysikalische Forschungsbriefe (2023). DOI: 10.1029/2023GL105426