Wissenschaftler können die dunklen Flecken der Venus immer noch nicht identifizieren, aber sie können jetzt genau sagen, wie seltsam sie sind

Die Venus ist mit bloßem Auge blassgelb, was angenehm klingt, bis man begreift, dass der Planet im ultravioletten Licht von dunklen und hellen Streifen überzogen ist, die über seine oberen Schwefelsäurewolken ziehen. Wissenschaftler starren nun seit etwa einem Jahrhundert auf diese Muster, und in all dieser Zeit haben sie nie herausgefunden, was das Zeug, das sie verursacht, eigentlich ist. Offiziell heißt es der „unbekannte Absorber“, was das wissenschaftliche Äquivalent dazu ist, eine Kiste mit „Sonstiges“ zu beschriften.

Nun hat ein internationales Forscherteam etwas fast komisch Wissenschaftliches getan: Es hat genau berechnet, wie absorbierend das mysteriöse Material sein müsste, wenn man irgendwie die Wolken der Venus in eine Laborküvette schaufeln und durch ein Spektrometer schicken könnte. Die in Astrobiology veröffentlichte Studie wurde von Dr. Jan Spacek von der Foundation for Applied Molecular Evolution, USA, geleitet, der im Wesentlichen fragte, wie die Wolkentröpfchen der Venus als Massenflüssigkeit statt als Wolke aussehen würden.

Diese Unterscheidung ist wichtig, denn eine Wolke kann ganz anders aussehen als das Material, aus dem sie besteht. Zigarettenrauch ist das praktische Beispiel: Er sieht weiß aus, weil seine submikrometergroßen Partikel Licht extrem effizient streuen, aber sammelt man dieselben Partikel in einem Kolben, erhält man eine dichte Suspension aus verbranntem Tabak, also teerartigen Schlamm. Die Wolken der Venus könnten demselben optischen Prinzip folgen, da ihre Partikelgrößenverteilung mit der von Zigarettenrauch vergleichbar ist. Wolken, die aus der Ferne blassgelb aussehen, könnten daher Flüssigkeit enthalten, die konzentriert überraschend dunkel erscheint.

„Unser Modell fragt effektiv, was passieren würde, wenn wir dieses Wolkenmaterial in eine Küvette sammeln und in ein Laborspektrometer geben könnten“, sagte Spacek. „Das ist wichtig, da die Lichtabsorption in einer Massenflüssigkeit mit der Konzentration des lichtabsorbierenden Materials in der Lösung korreliert sein kann.“

Um diesen Vergleich anzustellen, kombinierten die Forscher Beobachtungen der Venus mit einem Strahlungstransfermodell, das verfolgt, wie Licht wiederholt von Wolkentröpfchen und Atmosphärenmolekülen gestreut und absorbiert wird, und wandelten dann die astronomischen Messungen in den Absorptionskoeffizienten der Flüssigkeit um, aus der die Tröpfchen bestehen. Dr. Yeon Joo Lee von der Planetary Atmospheres Group innerhalb des Institute for Basic Science (IBS), Südkorea, führte diese Strahlungstransferberechnungen durch. „Der Schlüssel ist, dass die Wolkentröpfchen der Venus das Sonnenlicht sehr effizient streuen, sodass die aus dem Weltraum beobachtete Helligkeit nicht direkt mit der Absorption einer im Labor gemessenen Massenflüssigkeit verglichen werden kann“, sagte Lee. „Durch die Berücksichtigung der Streuung und Absorption durch die Wolkentröpfchen und die Atmosphäre ermöglicht es das Modell, abzuschätzen, wie stark die Flüssigkeit der Wolkentröpfchen selbst Licht absorbieren muss.“

Über den modellierten Wellenlängenbereich von 365–455 nm erreicht der erforderliche dekadische Absorptionskoeffizient etwa 1.278 cm-1 bei 375 nm. Das ist eine anspruchsvolle Anforderung, was bedeutet, dass der unbekannte Absorber entweder extrem effektiv bei der Lichtabsorption sein muss, in sehr hoher Konzentration in den Tröpfchen vorliegen muss oder beides.

Eine mögliche Klasse von Substanzen, die zu einer so starken Absorption fähig ist, sind stark absorbierende konjugierte organische Moleküle, wobei „organisch“ einfach kohlenstoffbasiert bedeutet und nicht impliziert, dass das Material von Leben stammt. Für Moleküle mit Absorptionsstärken ähnlich denen effizienter porphyrinoider Pigmente wäre die erforderliche Konzentration etwa 10 Gramm pro Liter. Die Forscher betonen, dass sie nicht vorschlagen, Chlorophyll, Häm oder ein bestimmtes biologisches Pigment sei verantwortlich; diese Verbindungen sind nur vertraute Referenzpunkte für Moleküle, die Licht sehr effizient absorbieren.

Die Form des Absorptionsspektrums der Venus liefert einen weiteren Hinweis. Einfache organische Verbindungen in konzentrierter Schwefelsäure können reagieren und dunkle, chemisch komplexe teerartige Mischungen bilden, aber diese absorbieren normalerweise breit über das sichtbare Spektrum und erscheinen braun oder schwarz. Das passt nicht zur Venus, wo die Absorption zwischen 365 und 455 nm stark abfällt. „I