Venus may have had a shallow liquid-water ocean and habitable surface temperatures for up to 2 billion years of its early history, according to computer modeling of the planet’s ancient climate by scientists at NASA’s Goddard Institute for Space Studies (GISS) in New York.
De bevindingen, deze week gepubliceerd in het tijdschrift Geophysical Research Letters, werden verkregen met een model dat vergelijkbaar is met het type dat gebruikt wordt om toekomstige klimaatveranderingen op Aarde te voorspellen.
“Veel van dezelfde instrumenten die we gebruiken om klimaatveranderingen op Aarde te modelleren, kunnen worden aangepast om klimaten op andere planeten te bestuderen, zowel in het verleden als in het heden,” zei Michael Way, een onderzoeker bij GISS en de hoofdauteur van het artikel. “Deze resultaten laten zien dat het Venus van vroeger een heel andere plek kan zijn geweest dan het nu is.”
Venus is vandaag de dag een helse wereld. Hij heeft een verpletterende kooldioxide atmosfeer die 90 keer zo dik is als die van de Aarde. Er is bijna geen waterdamp. De temperatuur aan het oppervlak is 462 graden Celsius.
Wetenschappers denken al lang dat Venus is gevormd uit gelijksoortige bestanddelen als de Aarde, maar een ander evolutiepad heeft gevolgd. Metingen door NASA’s Pioneer missie naar Venus in de jaren ’80 suggereerden voor het eerst dat Venus oorspronkelijk een oceaan zou hebben gehad. Venus staat echter dichter bij de zon dan de Aarde en ontvangt veel meer zonlicht. Als gevolg daarvan verdampte de vroegere oceaan van de planeet, werden waterdampmoleculen door ultraviolette straling uit elkaar gerukt en ontsnapte waterstof naar de ruimte. Omdat er geen water meer op het oppervlak was, stapelde kooldioxide zich op in de atmosfeer, wat leidde tot een zogenaamd op hol geslagen broeikaseffect dat de huidige omstandigheden creëerde.
Eerdere studies hebben aangetoond dat de snelheid waarmee een planeet om haar as draait, invloed heeft op de vraag of ze een bewoonbaar klimaat heeft. Een dag op Venus is 117 aardse dagen. Tot voor kort werd aangenomen dat een dikke atmosfeer zoals die van het huidige Venus vereist was om de planeet de huidige trage rotatiesnelheid te geven. Nieuw onderzoek heeft echter aangetoond dat een dunne atmosfeer zoals die van de moderne Aarde hetzelfde resultaat zou kunnen hebben opgeleverd. Dat betekent dat een Venus in de oudheid met een atmosfeer zoals die van de Aarde dezelfde draaisnelheid zou kunnen hebben gehad als vandaag de dag.
Een andere factor die van invloed is op het klimaat van een planeet is de topografie. Het GISS-team denkt dat Venus in de oudheid meer droog land had dan de Aarde, vooral in de tropen. Dat beperkt de hoeveelheid water die uit de oceanen verdampt en daardoor ook het broeikaseffect door waterdamp. Dit type oppervlak lijkt ideaal om een planeet bewoonbaar te maken; er lijkt genoeg water te zijn geweest om overvloedig leven te ondersteunen, met voldoende land om de gevoeligheid van de planeet voor veranderingen door invallend zonlicht te verminderen.
Way en zijn GISS-collega’s simuleerden de omstandigheden van een hypothetische vroege Venus met een atmosfeer vergelijkbaar met die van de Aarde, een dag zo lang als de huidige dag van Venus, en een ondiepe oceaan in overeenstemming met de vroege gegevens van het Pioneer-ruimteschip. De onderzoekers voegden informatie toe over de topografie van Venus, afkomstig van radarmetingen genomen door NASA’s Magellan missie in de jaren ’90, en vulden de laaglanden met water, terwijl de hooglanden bloot werden gelegd als Venusiaanse continenten. Het onderzoek hield ook rekening met een oude zon die tot 30 procent zwakker was. Desondanks ontving het oude Venus ongeveer 40% meer zonlicht dan de Aarde vandaag de dag.
“In de simulatie van het GISS-model stelt de langzame rotatie van Venus haar dagkant bijna twee maanden lang bloot aan de zon,” zei co-auteur en GISS-wetenschapper Anthony Del Genio. “Dit verwarmt het oppervlak en produceert regen die een dikke wolkenlaag creëert, die als een paraplu werkt om het oppervlak af te schermen van veel van de zonnewarmte. Het resultaat is gemiddelde klimaattemperaturen die in feite een paar graden koeler zijn dan die van de aarde vandaag.”
Het onderzoek werd gedaan als onderdeel van NASA’s Planetary Science Astrobiology programma via het Nexus for Exoplanet System Science (NExSS) programma, dat probeert de zoektocht naar leven op planeten die rond andere sterren draaien, of exoplaneten, te versnellen door inzichten uit de gebieden van astrofysica, planeetwetenschap, heliofysica, en aardwetenschap te combineren. De bevindingen hebben directe implicaties voor toekomstige NASA-missies, zoals de Transiting Exoplanet Survey Satellite en de James Webb Space Telescope, die zullen proberen om mogelijk bewoonbare planeten op te sporen en hun atmosferen te karakteriseren.
Gerelateerde links
- Lees het artikel in Geophysical Research Letters
- NASA GISS’ NExSS-activiteiten
- NASA GISS-website