Dienstag, 11. März 2014

Venus-Raumsonde fotografiert erstmals Glorie auf einem anderen Planeten


Das Zentrum der konzentrischen farbigen Kreise ist der blassgelbe Fleck in der linken Bildhälfte. Die Glorie erstreckt sich über mindestens 1200 Kilometer; zu ihr tragen nicht nur sichtbares Licht, sondern alle Wellenlängen bei. Um auch die ultravioletten und infraroten Beiträge sichtbar zu machen, wird in dieser Falschfarbendarstellung jeder Wellenlänge in den Kameradaten eine Farbe zugeordnet. | Copyright: ESA/MPS/DLR/IDA

Göttingen (Deutschland) - Besonders Flugpassagiere an irdischen Himmeln können bei geeigneten Bedingungen Zeugen eines ringförmigen Regenbogens um den Schatten des eigenen Flugzeuges werden. Diese sogenannten Glorien sind das Ergebnis von Tröpfchen in den Wolken, die das Sonnenlicht streuen. Jetzt haben Astronomen auf Aufnahmen der europäischen Raumsonde "Venus Express" erstmals auch eine solche Glorie auf der dichten Wolkendecke der Venus und damit erstmals auf einem anderen Planeten als unserer Erde entdeckt. Die Lichterscheinung hilft den Forschern, die ätzende Bestandteile der Wolkendecke der Venus genauer zu identifizieren und gibt somit neue Einblicke in die Zusammensetzung der Atmosphäre unseres höllischen Schwesterplaneten.

Wie die Forscher um Wojciech Markiewicz vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) aktuell im Fachjournal "Icarus" (DOI:
dx.doi.org/10.1016/j.icarus.2014.01.030)  berichten, haben sie Bilder der ESA-Raumsonde "Venus Express" ausgewertet.

Zusammen mit der dichten Atmosphäre, die in erster Linie aus Kohlendioxid besteht, sorgt die ebenso schöne wie lebensfeindliche - da hauptsächlich aus ätzender Schwefelsäure bestehende - Wolkendecke für einen extremen Treibhauseffekt, der die Temperaturen auf der Oberfläche der Venus auf über 400 Grad Celsius hochtreibt.


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Die genaue Zusammensetzung der cremig-gelben Wolken ist noch immer unklar, erläutert die MPS-Pressemitteilung. "Bereits vor fast 90 Jahren hatten bodengebundene Beobachtungen gezeigt, dass die Wolken ultraviolettes Licht bestimmter Wellenlängen schlucken. Schwefelsäure allein kann diesen Effekt allerdings nicht bewirken." Mögliche Kandidaten für den unbekannten Stoff gab es seitdem reichlich: Bromwasserstoffsäure, amorpher Schwefel, gasförmiges Chlor und sogar Bakterien wurden ins Spiel gebracht.

Hilfe kommt nun von dem Planeten selbst. Denn die Glorie, die sich deutlich in den Daten der "Venus Monitoring Camera" an Bord von "Venus Express" abzeichnet, kann nur unter sehr speziellen Bedingungen entstehen: So müssen die Tröpfchen - oder möglicherweise feste Kristalle - in den Wolken absolut kugelförmig und von einheitlicher Größe sein. Die Breite der konzentrischen Ringe sowie ihre relativen Intensitäten erlauben dann Rückschlüsse auf Brechungseigenschaften und Größe.


"Die wichtigste Voraussetzung, um eine Glorie zu beobachten, ist der richtige Beobachtungsstandort", sagt Markiewicz. Das gelte sowohl auf der Erde als auch auf der Venus. Der Beobachter muss sich genau auf einer Linie zwischen Wolke und Sonne befinden. Die Tröpfchen in den Wolken streuen das Licht der Sonne zurück; dem Beobachter zeigt sich der eigene Schatten auf der Wolkendecke, umgeben von farbigen konzentrischen Kreisen. Dieser Umstand erlaubt es zudem auch, Glorien auch vom Erdboden aus zu beobachten, wo sie - steht der Betrachter direkt zwischen Sonne und einer Nebel- oder Wolkenschicht - schon von Alters her Teil so manch natürlicher Spukerscheinung wie dem sogenannten Brockengespenst wurden.



Irdische Glorie um den Schatten eines Passagierflugzeugs. | Copyright: Brocken Inaglory, CC-by-SA 3.0, Wikimedia Commons

Seit April 2011 wurde Venus Express, die seit dem Jahr 2006 unseren Schwesterplaneten umläuft, mehr als 12 mal an einen geeigneten Beobachtungsstandort manövriert. "Auch in unserem Bild würde sich im Zentrum der Glorie eigentlich der Schatten des Beobachters, also der Raumsonde, zeigen", sagt Markiewicz. "Allerdings trennten ungefähr 6000 Kilometer Sonde und Wolkendecke. Aus dieser Entfernung erscheint der Schatten der nur wenige Meter großen Sonde so klein, dass die Kamera ihn nicht aufzulösen vermag."



Die Venus-Glorie in verschiedenen Spektren. | Copyright: ESA/MPS/DLR/IDA

Für die Wissenschaftler ist das Bild aber dennoch eindrucksvoll und zugleich von hohem wissenschaftlichem Wert. Am Computer simulierten die Forscher die optischen Vorgänge, wie sie die Glorie entstehen lassen, und versuchten so, die Erscheinung genau zu rekonstruieren. Dabei variierten sie Parameter wie Größe und Brechungsindex der Tröpfchen. "In unseren Rechnungen lässt sich die Glorie, die wir beobachtet haben, mit reiner Schwefelsäure nicht reproduzieren", erklärt Markiewicz.



Am Computer simulierte Glorien auf Erde und Venus (l.). | C. Wilson/P. Laven

Die Rechnungen zeigen, dass ein weiterer Stoff im Spiel sein muss. Möglicherweise ist dies der seit Langem gesuchte unbekannte UV-Absorber. Besonders Schwefelsäure-Tröpfchen mit einem Kern aus Eisenchlorid oder einer äußeren Schicht aus reinem Schwefel erweisen sich demnach derzeit als vielversprechende Kandidaten.


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Quelle: mpg.de, mps.mpg.de, ESA
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