Boeiend weer op Venus, waaronder sneeuw!

Het weer op onze zusterplaneet Venus kent een paar opvallende verschijnselen, die we hier belichten.

Venus, gerekend vanaf de zon de tweede planeet van ons zonnestelsel, is de planeet die het dichtst bij de aarde kan komen van alle planeten en is qua massa en formaat de tweelingzuster van de Aarde. Dat geldt echter niet voor de rest. Daar waar de Aarde de ‘hemel’ is voor het leven, is Venus de ‘hel’. Op het oppervlak van Venus veroorzaakt de dichte atmosfeer een verstikkende luchtdruk van meer dan 90.000 hPa. Omdat die atmosfeer goeddeels uit kooldioxide bestaat en daardoor de zonnewarmte perfect kan vasthouden, ligt de temperatuur er rond 450 graden Celsius, zowel overdag als ’s nachts. Het is daarom verrassend dat er is ontdekt dat er gebieden voorkomen waar het toch zeer koud is en waar ook sneeuw wordt geproduceerd!

De Venus Express ontdekt een ‘sneeuwlaag’.

Deze, en ook andere interessante klimatologische ontdekkingen zijn gedaan door de ruimtesonde Venus Express, die de ESA in 2003 heeft gelanceerd en die tussen 2006 en 2014 rond Venus heeft gecirkeld en daar tal van metingen heeft verricht.
Een van die ontdekkingen is dat zich op rond 130 km hoogte een zeer koude laag in de Venusatmosfeer bevindt. In deze zone zijn temperaturen tot -175 graden Celsius gemeten, lager dan in enig gebied op Aarde, ondanks het feit dat Venus zich veel dichter bij de zon bevindt dan de Aarde, op ongeveer 2/3 van deze afstand. Bij die lage temperaturen bevriest kooldioxide, en vormt daar ijs- en sneeuwwolken. Deze blijven daar als het ware gevangen, want op wat grotere hoogte, maar ook lager in de atmosfeer, ligt de temperatuur honderd, of zelfs enkele honderden graden hoger.

Deze metingen zijn verricht nabij de zogenaamde terminator van de planeet, daar waar de dag in de nacht overgaat en vice-versa. De temperatuuropbouw van de atmosfeer boven 120 km hoogte verandert namelijk nogal gedurende de Venusdag en – nacht. Juist rond zonsop- en ondergang zijn beide effecten zichtbaar, waarbij te zien is dat die koude laag op rond 130 km hoogte in tact blijft. Maar de Venus Express heeft ook andere boeiende weerkundige zaken aan het licht gebracht. De eigenschappen van het hoge, volledig gesloten wolkendek van Venus worden namelijk deels beïnvloed door de topografie van het planeetoppervlak.

Topografie beïnvloedt wind en veroorzaakt zwaartegolven

Het wolkendek van Venus op 50 tot 70 kilometer hoogte, heeft een veel lagere temperatuur dan het oppervlak (-70 graden Celsius in plaats van +450 graden Celsius). De windsnelheden in het hoge wolkendek zijn ook veel hoger dan dicht bij het oppervlak. Planeetonderzoekers hebben nu ontdekt dat de windsnelheden op grote hoogte boven het equatoriale berggebied Aphrodite Terra lager zijn dan gemiddeld. Bovendien bevindt zich hoog boven Aphrodite Terra een gebied in het wolkendek waarin meer waterdamp voorkomt dan gemiddeld. Tot slot is het wolkendek in dit gebied op ultraviolette golflengten (UV) donkerder dan in de omgeving.
Europese planeetonderzoekers verklaren al deze verschillen door het optreden van zogeheten zwaartegolven (niet te verwarren met zwaartekrachtgolven!) - op en neer gaande golfbewegingen die ontstaan wanneer lucht over een berg stroomt. De zwaartegolven in het onderste deel van de Venusdampkring planten zich voort tot op grote hoogte, en voeren daarbij waterdamprijke lucht omhoog waarin ook meer UV-absorberend materiaal voorkomt. Tot slot worden de hoge windsnelheden in het hooggelegen wolkendek (tijdelijk) afgeremd door de wisselwerking met de zwaartegolven die hun oorsprong dichter bij het oppervlak vinden.

Waar is het water op Venus gebleven?

Sprekend over waterdamp, het is opvallend dat Venus zo weinig water heeft, wat vreemd is, omdat Venus zo veel op de Aarde lijkt qua massa en bovendien een veel dichtere atmosfeer heeft.
De oorzaak zit in het feit dat Venus een magnetisch veld ontbeert. De bovenste lagen van de atmosfeer aan de dagzijde van de planeet wordt dan ook gegeseld door de zonnewind, die ter hoogte van Venus ook nog eens ruim twee maal krachtiger is dan ter hoogte van de Aarde. Gezien de hoge temperaturen op Venus, zou de atmosfeer vergeven moeten zijn van waterdamp, maar dat is niet het geval. De krachtige zonnewind, en vooral de sterke ultraviolette straling, slaagt erin de relatief lichte watermoleculen te ioniseren en te breken, waarna de losse waterstof- en zuurstofatomen erin slagen naar de ruimte te ontsnappen, iets wat bij de zwaardere gassen – zoals kooldioxide – niet lukt. Uiteraard kunnen de nog lichtere elektronen, die behoorden bij de watermoleculen, nog makkelijker ontsnappen. Beide processen zijn gemeten door de Venus Express. Omdat zich hogerop in de atmosfeer een relatief overschot aan negatief geladen elektronen bevindt, daar waar dit lager in de atmosfeer juist voor de positief geladen protonen geldt, beschikt Venus over een zwak – maar desondanks meetbaar – elektrisch veld van ongeveer 10 volt, wat minstens vijf maal sterker is dan op enig andere planeet die over een atmosfeer bevindt.
Vermoed wordt dat Venus vlak na zijn ontstaan, zo’n vier miljard jaar geleden, zelfs over méér water beschikte dan de Aarde, maar dat dit water nu dus goeddeels is verdwenen. We mogen ons gelukkig prijzen dat hier de zonnewind een stuk zwakker is én dat de Aarde tevens beschikt over een magnetisch veld, anders zouden ook wij ons water (goeddeels) zijn kwijtgeraakt, en was het leven hier wellicht niet ontstaan. Maar dat is een heel ander verhaal.

Bronnen: MeteoGroup, ESA, allesoversterrenkunde.nl, Govert Schilling, Journal of Geophysical Research: Planets.