Het klimaat op de aarde beter begrijpen door andere planeten te bestuderen

Klimaatmodellen van de aarde zijn bijzonder belangrijk geworden in het licht van de invloed die de mens op onze atmosfeer uitoefent. Het klimaat van onze twee buurplaneten staat in fel contrast met dat van onze thuisplaneet, zodat de gegevens van ESA’s ruimtesondes Venus Express en Mars Express van onschatbare waarde zijn voor klimaatonderzoekers.

Geen kristallen bollen

Het belangrijkste wapen in het arsenaal van de klimaatonderzoeker is het klimaatmodel, in feite een complex computerprogramma dat met behulp van vergelijkingen uit de fysica onderzoekt op welke manier de atmosfeer van de aarde functioneert. Het programma helpt te voorspellen hoe de atmosfeer in de toekomst zou kunnen veranderen.

“Voor het grote publiek lijken klimaatmodellen op kristallen bollen, maar eigenlijk zijn ze niet meer dan een stel ingewikkelde vergelijkingen”, aldus David Grinspoon van het Denver Museum of Nature and Science, één van de onderzoekers van het project Venus Express.

Hoe meer de onderzoekers deze vergelijkingen aanschouwen, hoe meer ze beseffen hoe ingewikkeld het klimaat van de aarde eigenlijk in elkaar zit. Grinspoon stelt het zo: “Over vijftig of honderd jaar zullen we weten of de huidige klimaatmodellen goed zijn, maar als ze het niet zijn dan zal het te laat zijn.”

Om de computermodellen betrouwbaarder te maken moeten onderzoekers naar onze buurplaneten kijken, vindt Grinspoon. “Het lijkt dat zowel Mars als Venus onder min of meer dezelfde omstandigheden van start zijn gegaan als de aarde, maar daarna aanzienlijk anders evolueerden. Informatie over het klimaat aldaar is dus van onschatbare waarde voor de aarde”, zegt Grinspoon.

De klok terugdraaien

De atmosfeer van Venus bijvoorbeeld is veel dikker dan die van de aarde. De huidige klimaatmodellen kunnen de huidige temperatuurstructuur ervan echter goed verklaren. De planeetonderzoekers willen nu de klok terugdraaien om beter te begrijpen waarom en hoe Venus kon veranderen van een vroegere toestand, die goed op die van de aarde geleek, tot het inferno van vandaag.

Ze denken dat de planeet te maken kreeg met een uit de hand gelopen broeikaseffect, toen de zon langzaamaan heter werd. Astronomen denken dat de nog jonge zon 30 procent minder helder was dan de huidige ster. Gedurende de laatste vier miljard jaar is de zon langzaamaan helderder geworden. Gedurende die tijd verdampte het water aan het Venusoppervlak en kwam het in de atmosfeer terecht.

“Waterdamp is een belangrijk broeikasgas en de planeet warmde er nog meer door op. Als gevolg daarvan verdampte nog meer water en dat leidde tot het uit de hand gelopen broeikaseffect”, aldus Grinspoon.

De aarde en Venus: verschillend, maar dezelfde fysische wetten

De aarde zal als gevolg van door de mens veroorzaakte vervuiling misschien hetzelfde lot ondergaan als haar minder fortuinlijke zusterplaneet. Door het vroegere klimaat op Venus te onderzoeken kunnen onderzoekers beter begrijpen hoe ver onze eigen planeet van een dergelijke catastrofe verwijderd is.

Maar wanneer overschreed Venus het punt waarop geen terugkeer mogelijk was? Dat is moeilijk vast te stellen. Precies hier speelt ESA’s sonde Venus Express een belangrijke rol. Venus Express draait in een baan rond Venus en verzamelt gegevens die het verleden van de planeet moeten helpen ontsluieren.

De Venusatmosfeer verliest gas en Venus Express meet het tempo waarmee dit gebeurt, evenals de samenstelling van het gas. Venus Express kijkt ook naar de beweging van de wolken in de atmosfeer van Venus. Daardoor komt men te weten hoe Venus reageert op de absorptie van zonlicht, want de energie van de zon zorgt voor beweging in de atmosfeer.

Bovendien brengt Venus Express de hoeveelheid en de lokatie van zwaveldioxide in de atmosfeer van de planeet in kaart. Zwaveldioxide is een broeikasgas dat door de vulkanen op Venus wordt uitgestoten. “Als we dit alles goed begrijpen zullen we kunnen bepalen wanneer het water op Venus verloren ging”, zegt Grinspoon.

Die kennis kan gebruikt worden bij de interpretatie van klimaatmodellen op de aarde. Want, hoewel de aarde en Venus er nu heel verschillend uitzien gelden voor de twee werelden dezelfde fysische wetten.

Rampzalige scenario’s

Even belangrijk is het het verleden van Mars te begrijpen. Momenteel onderzoekt de ESA-sonde Mars Express het lot van de Rode Planeet. Mars is kleiner dan de aarde en de planeet lijkt zijn atmosfeer te zijn kwijtgespeeld. Toen de Martiaanse vulkanen doofden werd die niet verder aangevuld en werd de planeet een woestijn met een flinterdunne atmosfeer.

“Op Mars en Venus gebeurden heel verschillende zaken, maar de beide scenario’s zouden voor de aarde rampzalig zijn. We rekenen erop dat we nauwkeurig zullen kunnen voorspellen hoe het klimaat op de aarde verder evolueert”, zegt Grinspoon.

Alles wat ook maar enigszins licht kan werpen op onze toekomst telt mee. Daarom is het van levensbelang dat we onze buurplaneten onderzoeken. Als planeetonderzoekers andere werelden verkennen, dan zorgen ze er dus tegelijk ook voor dat we onze eigen planeet beter begrijpen.

Meer informatie

David Grinspoon
Venus Express interdisciplinary Scientist
and Curator of Astrobiology
Dept. of Space Sciences
Denver Museum of Nature & Science
Colorado (USA)
David.Grinspoon@dmns.org

Håkan Svedhem
ESA Venus Express Project scientist
Håkan.svedhem@esa.int