Die Glorie der Venus

Eine regenbogenartige Lichterscheinung auf der Wolkendecke hilft, deren ätzende Bestandteile zu identifizieren

Über den Wolken werden Flugreisende gelegentlich Zeuge einer Glorie. Ursache für diese Lichterscheinung, die einem ringförmigen Regenbogen gleicht, sind die Tröpfchen in den Wolken, die das Sonnenlicht streuen. Wissenschaftler unter Leitung des Göttinger Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung haben nun erstmals eine Glorie auf einem fremden Planeten, der Venus, aufgenommen. Sie werteten dafür Bilder der ESA-Raumsonde Venus Express aus. Die Kameradaten zeigen zudem, dass die ätzende Schwefelsäure in den Venuswolken zusätzlich reinen Schwefel oder Eisenchlorid enthalten könnte.

Glorie auf der Liebesgöttin: Das Zentrum der konzentrischen farbigen Kreise ist der blassgelbe Fleck in der linken Bildhälfte. Die Glorie erstreckt sich über mindestens 1200 Kilometer; zu ihr tragen nicht nur sichtbares Licht, sondern alle Wellenlängen bei. Um auch die ultravioletten und infraroten Beiträge sichtbar zu machen, wird in dieser Falschfarbendarstellung jeder Wellenlänge in den Kameradaten eine Farbe zugeordnet. © ESA/MPS/DLR/IDA Glorie auf der Liebesgöttin: Das Zentrum der konzentrischen farbigen Kreise ist der blassgelbe Fleck in der linken Bildhälfte. Die Glorie erstreckt sich über mindestens 1200 Kilometer; zu ihr tragen nicht nur sichtbares Licht, sondern alle Wellenlängen bei. Um auch die ultravioletten und infraroten Beiträge sichtbar zu machen, wird in dieser Falschfarbendarstellung jeder Wellenlänge in den Kameradaten eine Farbe zugeordnet. © ESA/MPS/DLR/IDA

Der Schleier aus Wolken, der unseren inneren Nachbarplaneten umgibt, ist ebenso schön wie lebensfeindlich, denn ätzende Schwefelsäure bildet ihren Hauptbestandteil. Zusammen mit der dichten Atmosphäre, die in erster Linie aus Kohlendioxid besteht, sorgt die Wolkendecke für einen extremen Treibhauseffekt: Auf der Venusoberfläche herrschen Temperaturen von mehr als 400 Grad Celsius.

Die genaue Zusammensetzung der cremig-gelben Wolken ist noch immer unklar. Bereits vor fast 90 Jahren hatten bodengebundene Beobachtungen gezeigt, dass die Wolken ultraviolettes Licht bestimmter Wellenlängen schlucken. Schwefelsäure allein kann diesen Effekt allerdings nicht bewirken.

Mögliche Kandidaten für den unbekannten Stoff gab es seitdem reichlich: Bromwasserstoffsäure, amorpher Schwefel, gasförmiges Chlor und sogar Bakterien wurden ins Spiel gebracht. Hilfe kommt nun von dem Planeten selbst. Denn die Glorie, die sich deutlich in den Daten der Venus Monitoring Camera an Bord der europäischen Raumsonde Venus Express abzeichnet, kann nur unter sehr speziellen Bedingungen entstehen: So müssen die Tröpfchen – oder möglicherweise feste Kristalle – in den Wolken absolut kugelförmig und von einheitlicher Größe sein. Die Breite der konzentrischen Ringe sowie ihre relativen Intensitäten erlauben dann Rückschlüsse auf Brechungseigenschaften und Größe.

„Die wichtigste Voraussetzung, um eine Glorie zu beobachten, ist der richtige Beobachtungsstandort“, sagt Wojciech Markiewicz vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Erstautor der neuen Studie. Das gilt sowohl auf der Erde als auch auf der Venus. Der Beobachter muss sich genau auf einer Linie zwischen Wolke und Sonne befinden. Die Tröpfchen in den Wolken streuen das Licht der Sonne zurück; dem Beobachter zeigt sich der eigene Schatten auf der Wolkendecke, umgeben von farbigen konzentrischen Kreisen.

Glorie auf der Erde: Wie ein ringförmiger Regenbogen mutet die Lichterscheinung an, die den Schatten des Flugzeugs umgibt. © Wikimedia Commons Glorie auf der Erde: Wie ein ringförmiger Regenbogen mutet die Lichterscheinung an, die den Schatten des Flugzeugs umgibt. © Wikimedia Commons

Seit April 2011 wurde Venus Express, die seit dem Jahr 2006 unseren Schwesterplaneten umläuft, mehr als zwölfmal an einen geeigneten Beobachtungsstandort manövriert. „Auch in unserem Bild würde sich im Zentrum der Glorie eigentlich der Schatten des Beobachters, also der Raumsonde, zeigen“, sagt Markiewicz. Allerdings trennten ungefähr 6000 Kilometer Sonde und Wolkendecke. Aus dieser Entfernung erscheint der Schatten der nur wenige Meter großen Sonde so klein, dass die Kamera ihn nicht aufzulösen vermag.

Das Bild ist trotzdem eindrucksvoll – und von hohem wissenschaftlichem Wert. Am Computer simulierten die Forscher die optischen Vorgänge, welche die Glorie entstehen lassen, und versuchten so, die Erscheinung genau zu rekonstruieren. Dabei variierten sie Parameter wie Größe und Brechungsindex der Tröpfchen. „In unseren Rechnungen lässt sich die Glorie, die wir beobachtet haben, mit reiner Schwefelsäure nicht reproduzieren“, erklärt Markiewicz.

Die Rechnungen zeigen, dass ein weiterer Stoff im Spiel sein muss. Möglicherweise ist dies der seit Langem gesuchte unbekannte UV-Absorber. Besonders Schwefelsäure-Tröpfchen mit einem Kern aus Eisenchlorid oder einer äußeren Schicht aus reinem Schwefel erweisen sich als vielversprechende Kandidaten.

BK / HOR