Trotz ihrer offensichtlichen Unterschiede sind unsere Nachbarplaneten Mars und Venus in einigen Aspekten erstaunlich ähnlich. So besitzen beide einen Schweif aus geladenen Teilchen auf ihrer Nachtseite, und ein schwaches Magnetfeld, das vom Sonnenwind erzeugt wird. Das ist das erste Ergebnis eines Planetenvergleichs mithilfe von Daten zweier Raumsonden der Europäischen Weltraumagentur ESA.
Die Raumsonden Mars Express und Venus Express geben Wissenschaftler erstmals die Gelegenheit, die Entwicklung der Atmosphären beider Planeten direkt zu vergleichen. Beide umkreisen „ihren“ Planeten und haben nahezu die gleichen wissenschaftlichen Instrumente an Bord, in einigen Fällen sogar exakt baugleiche Geräte. Dies ermöglicht genauere Vergleiche als je zuvor.
Nachtseite mit Teilchenschweif
Die ersten Ergebnisse der Datenauswertung enthüllten gleiche Überraschendes: Denn trotz ihrer offensichtlichen Unterschiede – die Venus ist heiß und von einer dichten Atmosphäre verhüllt, der Mars kalt und nur durch einen dünnen Schleier geschützt – entdeckten die Wissenschaftler der ESA einiges an Gemeinsamkeiten im atmosphärischen Vergleich.
Beide Planeten verlieren relativ konstant elektrisch geladene Teilchen aus ihren Atmosphären. Diese bilden eine Art Schweif auf der der Sonne abgewandten Seite. Ursache für diesen Effekt ist der Sonnenwind, der auf die Atmosphären prallt und dabei die Teilchen herausschlägt. Auf der Erde schirmt ein starkes, im Erdinneren erzeugtes Magnetfeld die Atmosphäre ab und verhindert so eine direkte Interaktion mit dem Sonnenwind. Auf Mars und Venus aber fehlt dieses Schutzschild, so dass die Atmosphären dem kontinuierlichen Strom aus Strahlung und Teilchen voll ausgesetzt sind.
Interaktion mit Sonnenwind erzeugt schwaches Magnetfeld
Interessanterweise erzeugt diese direkte Wechselwirkung ihrerseits ein schwaches magnetisches Feld, das sich um jeden der beiden Planeten wickelt und an der Nachtseite in einem langgezogenen Schweif ausläuft. Obwohl die Dichten der Atmosphären auf Mars und Venus sehr unterschiedliche sind, deuten die Messungen darauf hin, dass sich die Strukturen der aus der Interaktion mit dem Sonnenwind entstehenden Magnetfelder bei beiden gleichen.
„Das liegt daran, dass die Dichte der Ionosphäre in 250 Kilometern Höhe bei beiden überraschend gleich ist“, erklärt Tielong Zhang, leitender Wissenschaftler am Magnetometer der Sonde Venus Express am Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften.
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Teilchen kollektiv oder individuell
Einige Unterschiede gibt es aber durchaus: Die Venus liegt näher an der Sonne und ist damit einem stärkeren Sonnenwind ausgesetzt. In Kombination mit ihrer dichteren Atmosphäre führt dies dazu, dass sich die Teilchen in ihrem Schweif wie eine Flüssigkeit kollektiv bewegen. Der Mars dagegen mit seiner dünnen Atmosphäre ist einem schwächeren Teilchenstrom ausgesetzt. In seinem Schweif verhalten sich die Teilchen individuell. Zudem besitzt der Mars einige stärkere, aber lokal sehr begrenzte Magnetfelder in der Kruste des Planeten. Sie wechselwirken mit der Atmosphäre und dem Sonnenwind und halten die Teilchen an eignen Stellen fest, an anderen verstärken sie ihren Ausstrom.
Zahlreiche Fragen noch offen
Die komplexen Vorgänge und Wechselwirkungen zwischen Kruste, Atmosphäre und Weltraum sind bei beiden Planeten noch lange nicht vollständig erforscht. Die Wissenschaftler rechnen damit, dass es noch einige Zeit dauern wird, bis auch die Teilchenschweife und ihre Entstehung komplett enträtselt sind. Die beiden Raumsonden und ihre Daten haben daran einen wichtigen Anteil.
„Je länger die beiden Raumfahrzeuge zusammenarbeiten, desto länger können wir beobachten und sehen was wirklich passiert“, so David Brain von der Universität von Kalifornien in Berkeley, Spezialist für Plasmaphysik im Venus Express Team. „Es wird noch einiges an Ergebnissen geben.“ Die Forscher hoffen auch, aus den Daten mehr Aufschluss über die Evolution von Planetenatmosphären allgemein zu bekommen.
(ESA, 06.03.2008 – NPO)
