Absturz mit Überraschungen: Die Gashülle der Venus ist über ihren Polen deutlich kälter, dünner und turbulenter als bisher gedacht. Dies enthüllen Daten, die die ESA-Raumsonde Venus Express buchstäblich in ihrem Todeskampf geliefert hat: bei ihrem Absturz durch die Atmosphäre des Planeten. Erstmals registrierte die Sonde dabei auch Schwerewellen und planetare Wellen in der Gashülle - ein Phänomen, das auch von der Erdatmosphäre bekannt ist.

Venus Express
© ESA/ C. CarreauDie Raumsonde Venus Express beim finalen Flug durch die Venus-Atmosphäre
Der Raumsonde Venus Express verdanken wir schon einige überraschende Neuigkeiten von unserem heißen Schwesterplaneten. Sie enthüllte unter anderem, dass es auf der Venus noch heute aktive Vulkane geben könnte, dass der Planet ständig Wasserstoff verliert und dass ihre äußere Hülle gewaltige Löcher aufweist.

Letzte Botschaften vor dem Absturz

Ende 2014, nach acht Jahren im Orbit der Venus, endete die Karriere der Raumsonde mit einem kontrollierten Absturz. Die ESA steuerte sie dafür nach und nach in immer tiefere Orbits und nutzte dabei den Reibungswiderstand der Gashülle, um weitere Daten über die Beschaffenheit der Atmosphäre zu sammeln. Die Sonde durchflog dabei einen noch nie zuvor untersuchten Teil der Venus-Gashülle, das Gebiet über den Polen in 130 bis 140 Kilometern Höhe.

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© ESA/ C. CarreauDer Reibungswiderstand lieferte Venus Express wichtige Daten zur Beschaffenheit der Venus-Atmosphäre.
"Bei diesem Aerobraking konnte wir die Accelometer-Messungen nutzen, um die Dichte der Venus-Atmosphäre zu messen", erklärt Ingo Müller-Wodarg vom Imperial College London. "Denn eigentlich ist keines der Instrumente der Sonde dafür ausgelegt, solche Messungen vor Ort durchzuführen, aber 2006 - nach dem Start - fiel uns auf, dass wir die Venus Express als Ganzes einsetzen konnten, um solche Daten zu bekommen."

Kälter und dünner als gedacht

Jetzt haben die Forscher diese Daten ausgewertet und einiges Überraschendes entdeckt. So ist die polare Venus-Atmosphäre rund 70 Grad kälter als bisher angenommen. In diesen Höhen herrscht trotz glühend heißer Oberfläche des Planeten eine Eiseskälte von minus 157 Grad. Zudem ist die Gashülle dort zwischen 22 und 40 Prozent dünner als erwartet, wie die Forscher berichten.

"Das zeigt, dass existierende Modelle ein zu stark vereinfachtes Bild der Venus-Atmosphäre zeichnen", erklärt Müller-Wodarg. "Diese geringeren Dichten könnten zumindest zum Teil durch polare Wirbel der Venus verursacht werden - starke Windsysteme, die an den Polen liegen. Solche atmosphärischen Winde machen die Dichtestruktur komplizierter, aber auch viel spannender."

Venus Express
© ESA/Venus Express/ VExADE/ Müller-Wodarg et al., 2016Diese Grafik zeigt die von Venus Express registrierten Schwerewellen in der polaren Gashülle der Venus.
Schwerewellen und planetare Schwankungen

Und noch ein Phänomen registrierte die Raumsonde beim Absturz: atmosphärische Schwerewellen und planetare Wellen. Beide Wellenarten kommen auch in der Erdatmosphäre vor und sind wichtige Klimafaktoren. Schwerewellen sind Schwankungen in der Dichte der Gashülle, die meist von niedrigeren in höhere Breiten ziehen. Planetare Wellen entstehen dagegen durch die Rotation des Planeten und schwanken über mehrere Tage hinweg.

"Wir haben festgestellt, dass die atmosphärischen Schwerewellen in der polaren Atmosphäre der Venus dominant sind", berichtet Koautor Sean Bruinsma vom französischen Weltraumforschungszentrum CNES. "Venus Express erlebte sie als eine Art von Turbulenz, ein wenig wie die Erschütterungen, die man spürt, wenn ein Flugzeug durch eine unruhige Luftzone fliegt." Zwar ist die Gashülle der Venus in 130 Kilometern Höhe zu dünn, um die Sonde durchzuschütteln, die Instrumente registrierten diese Turbulenzen aber sehr deutlich.

Neben diesen auf kürzere Distanz schwankenden Dichtewellen, die wahrscheinlich von der oberen Wolkenschicht der Venus ausgehen, registrierte die Raumsonde auch eine planetare Welle, die mit einer Periode vom fünf Tagen oszillierte, wie die Forscher berichten. Sie ließ auch die Temperaturen in diesem Takt schwanken.

Wertvoller Test auch für den Mars

Die inzwischen längst abgestürzte Venus-Sonde hat damit noch auf ihrem letzten Flug entscheidende Informationen über die Gashülle unseres Schwesterplaneten geliefert. Und nicht nur das: "Diese Informationen sind nicht nur für Wissenschaftler interessant, sondern auch für Raumfahrt-Ingenieure", erklärt Hakan Svedhem von der ESA. "Denn Venus Express war ein höchst erfolgreicher Test einer Methode, die nun auch von Sonden auf dem Mars und bei künftigen Missionen eingesetzt werden kann."

(Nature Physics, 2016; doi: 10.1038/nphys3733)
(ESA, 20.04.2016 - NPO)