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Die dicke Atmosphäre der Venus erzeugt die hohe Oberflächentemperatur und hüllt die Oberfläche in eine ewige rote Dämmerung., Sonnenlicht dringt nicht direkt durch die schweren Wolken, aber die Oberfläche ist ziemlich gut durch diffuses Licht beleuchtet (etwa das gleiche wie das Licht auf der Erde unter einer schweren Bewölkung). Das Wetter am Boden dieser tiefen Atmosphäre bleibt ständig heiß und trocken, mit ruhigen Winden. Aufgrund der schweren Wolkendecke und der Atmosphäre ähnelt ein Fleck auf der Oberfläche der Venus in Bezug auf das Wetter jedem anderen.

Zusammensetzung und Struktur der Atmosphäre

Das am häufigsten vorkommende Gas auf der Venus ist Kohlendioxid (CO2), das 96% der Atmosphäre ausmacht., Das zweithäufigste Gas ist Stickstoff. Die Vorherrschaft von Kohlendioxid gegenüber Stickstoff ist nicht überraschend, wenn Sie sich daran erinnern, dass die Erdatmosphäre auch hauptsächlich Kohlendioxid wäre, wenn dieses Gas nicht in marinen Sedimenten eingeschlossen wäre (siehe die Diskussion der Erdatmosphäre in der Erde als Planet).

Tabelle 1 vergleicht die Zusammensetzungen der Atmosphären von Venus, Mars und Erde. Auf diese Weise ausgedrückt, sind die Anteile der Hauptgase in Prozent für Venus und Mars sehr ähnlich, aber in der Gesamtmenge sind ihre Atmosphären dramatisch unterschiedlich., Mit einem Oberflächendruck von 90 bar ist die venusische Atmosphäre mehr als 10.000 Mal massiver als ihr Mars-Pendant. Insgesamt ist die Atmosphäre der Venus sehr trocken; Die Abwesenheit von Wasser ist eine der wichtigen Arten, wie sich Venus von der Erde unterscheidet.

Die Atmosphäre der Venus hat eine riesige Troposphäre (Konvektionsbereich), die sich bis zu mindestens 50 Kilometer über der Oberfläche erstreckt (Abbildung 1). Innerhalb der Troposphäre wird das Gas von unten erhitzt und zirkuliert langsam, steigt nahe dem Äquator an und steigt über die Pole ab., An der Basis der Atmosphäre der Venus zu sein, ist so etwas wie ein Kilometer oder mehr unter der Meeresoberfläche der Erde. Dort gleicht die Wassermasse Temperaturschwankungen aus und führt zu einer gleichmäßigen Umgebung—die gleiche Wirkung hat die dicke Atmosphäre auf die Venus.

In der oberen Troposphäre, zwischen 30 und 60 Kilometer über der Oberfläche, besteht eine dicke Wolkenschicht hauptsächlich aus Schwefelsäuretröpfchen. Schwefelsäure (H2SO4) wird aus der chemischen Kombination von Schwefeldioxid (SO2) und Wasser (H2O) gebildet., In der Erdatmosphäre ist Schwefeldioxid eines der Primärgase, die von Vulkanen emittiert werden, aber es wird schnell verdünnt und durch Niederschlag ausgewaschen. In der trockenen Atmosphäre der Venus ist diese unangenehme Substanz anscheinend stabil. Unter 30 Kilometern ist die Venusatmosphäre wolkenfrei.

Oberflächentemperatur auf der Venus

Die hohe Oberflächentemperatur der Venus wurde Ende der 1950er Jahre von Radioastronomen entdeckt und von den Sonden Mariner und Venera bestätigt. Wie kann unser Nachbarplanet so heiß sein?, Obwohl die Venus der Sonne etwas näher ist als die Erde, ist ihre Oberfläche Hunderte von Grad heißer, als Sie es von dem zusätzlichen Sonnenlicht erwarten würden. Wissenschaftler fragten sich, was die Oberfläche der Venus auf eine Temperatur über 700 K erhitzen könnte.

Der Treibhauseffekt wirkt auf der Venus genauso wie auf der Erde, aber da die Venus so viel mehr CO2 hat—fast eine Million Mal mehr—, ist der Effekt viel stärker. Das dicke CO2 wirkt wie eine Decke, was es sehr schwierig macht, dass die Infrarotstrahlung (Wärme) vom Boden wieder in den Weltraum gelangt., Dadurch erwärmt sich die Oberfläche. Die Energiebilanz wird nur wiederhergestellt, wenn der Planet so viel Energie ausstrahlt, wie er von der Sonne erhält, aber dies kann nur passieren, wenn die Temperatur der unteren Atmosphäre sehr hoch ist. Eine Denkweise der Gewächshausheizung ist, dass sie die Oberflächentemperatur der Venus erhöhen muss, bis diese Energiebilanz erreicht ist.

Hatte Venus schon immer eine so massive Atmosphäre und eine so hohe Oberflächentemperatur, oder könnte sie sich aus einem Klima, das einmal mehr fast erdähnlich war, zu solchen Bedingungen entwickelt haben?, Die Antwort auf diese Frage ist für uns von besonderem Interesse, wenn wir uns die steigenden CO2-Werte in der Erdatmosphäre ansehen. Wenn der Treibhauseffekt auf der Erde stärker wird, besteht die Gefahr, dass wir unseren eigenen Planeten in einen höllischen Ort wie die Venus verwandeln?

Versuchen wir, die mögliche Entwicklung der Venus von einem erdähnlichen Anfang bis zu ihrem gegenwärtigen Zustand zu rekonstruieren. Venus kann einmal ein Klima ähnlich dem der Erde gehabt haben, mit gemäßigten Temperaturen, Wassermeeren und viel von seinem CO2 im Ozean gelöst oder chemisch mit den Oberflächengesteinen kombiniert., Dann erlauben wir eine bescheidene zusätzliche Erwärmung—zum Beispiel durch allmähliche Erhöhung der Energieabgabe der Sonne. Wenn wir berechnen, wie die Atmosphäre der Venus auf solche Effekte reagieren würde, stellt sich heraus, dass selbst eine geringe Menge zusätzlicher Wärme zu einer erhöhten Verdunstung von Wasser aus den Ozeanen und zur Freisetzung von Gas aus Oberflächengesteinen führen kann.

Dies wiederum bedeutet einen weiteren Anstieg des atmosphärischen CO2 und H2O, Gase, die den Treibhauseffekt in der Atmosphäre der Venus verstärken würde. Dies würde zu noch mehr Wärme in der Nähe der Oberfläche der Venus und der Freisetzung von weiterem CO2 und H2O führen., Wenn nicht einige andere Prozesse eingreifen, steigt die Temperatur weiter an. Eine solche Situation wird als außer Kontrolle geratener Treibhauseffekt bezeichnet.

Wir möchten betonen, dass der außer Kontrolle geratene Treibhauseffekt nicht nur ein großer Treibhauseffekt ist, sondern ein evolutionärer Prozess. Die Atmosphäre entwickelt sich von einem kleinen Treibhauseffekt wie auf der Erde zu einer Situation, in der die Treibhauserwärmung ein wichtiger Faktor ist, wie wir heute auf der Venus sehen. Sobald sich die großen Gewächshausbedingungen entwickelt haben, stellt der Planet in der Nähe seiner Oberfläche ein neues, viel heißeres Gleichgewicht her.,

Die Umkehrung der Situation ist aufgrund der Rolle des Wassers schwierig. Auf der Erde wird der größte Teil des CO2 entweder chemisch in den Gesteinen unserer Kruste gebunden oder durch das Wasser in unseren Ozeanen gelöst. Als die Venus immer heißer wurde, verdampften ihre Ozeane und beseitigten dieses Sicherheitsventil. Aber der Wasserdampf in der Atmosphäre des Planeten wird nicht ewig in Gegenwart von ultraviolettem Licht von der Sonne dauern. Das Lichtelement Wasserstoff kann aus der Atmosphäre entweichen und den Sauerstoff zurücklassen, um sich chemisch mit Oberflächengestein zu verbinden., Der Wasserverlust ist daher ein irreversibler Prozess: Sobald das Wasser weg ist, kann es nicht mehr wiederhergestellt werden. Es gibt Hinweise darauf, dass dies genau das ist, was mit dem Wasser passiert ist, das einst auf der Venus vorhanden war.

Wir wissen nicht, ob der gleiche außer Kontrolle geratene Treibhauseffekt eines Tages auf der Erde passieren könnte. Obwohl wir uns unsicher sind, an welchem Punkt ein stabiler Treibhauseffekt zusammenbricht und sich in einen außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekt verwandelt, ist Venus ein klarer Beweis dafür, dass ein Planet ohne eine wesentliche Veränderung seiner Ozeane und seiner Atmosphäre nicht unbegrenzt weiterheizen kann., Es ist eine Schlussfolgerung, auf die wir und unsere Nachkommen sicherlich aufmerksam machen wollen.

außer Kontrolle geratener Treibhauseffekt: Der Prozess, bei dem der Treibhauseffekt, anstatt stabil zu bleiben oder durch Intervention verringert zu werden, mit zunehmender Geschwindigkeit weiter zunimmt