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Von Urnebel bis Umweltschutz - Kapitel 5

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Venus und ihre Extravaganzen

Erde und Venus werden seit Langem als Geschwister betrachten. Haben sich Geschwister trotz vieler Ähnlichkeiten dennoch unterschiedlich entwickelt, ist es angebracht, nach den Ursachen zu fragen.

Wenn wir die verschiedenen Planeten vergleichen wollen, können wir zunächst vorauszusetzen, daß die Planeten aus einem Elementegemisch im Urnebel entstanden sind, das weitgehend homogen war. Wie später wiederholt gezeigt wird, lassen sich die Unterschiede in der Zusammensetzung und der Beschaffenheit der Himmelskörper durch einen oft angenommenen Trennmechanismus im Urnebel ohnehin nicht erklären, weil einige Elemente in ein derartiges Schema absolut nicht passen würden. Als Grundlage für die Zusammensetzung des Urnebels gilt die bekannte Kosmische Häufigkeit der Elemente.

Vergleichen wir also die Schwestern Venus und Erde. Sie sind Nachbarn und sind einander in der Größe sehr ähnlich. Wie sich die Venus von der Erde unterscheidet, ist mittlerweile beschrieben worden. Welche unterschiedlichen Bedingungen könnte man dafür verantwortlich machen?
Zunächst ist es natürlich die größere Nähe der Venus zur Sonne. Sie müßte zu größeren Gasverlusten führen. Die große Menge CO2 in ihrer Atmosphäre ist deshalb verwunderlich. Die Erde hat diese Mengen nicht einmal im Gestein gebunden.
Es war also offensichtlich unsinnig, die gewaltigen Mengen des Venus-CO2 von 5 ·1020 kg mit der Wollastonit-Bildung aus Karbonaten und Silikaten bzw. SiO2 zu erklären.

(Ich hoffe, Sie wissen noch, was das "fünf mal zehn hoch zwanzig" bedeutet. Es bedeutet, daß das Komma um so viele Stellen, wie in "hoch" steht, nach rechts rückt. Einmal zehn hoch drei ist also 1000 und fünf mal zehn hoch drei ist 5000. Ein mal zehn hoch sechs wäre 1000 mal 1000 oder eine Million. Es hat keinen Sinn, bei größeren Zahlen auch noch Namen zu konstruieren, wie Trillion, Quadrillion usw. Schon bei zehn hoch neun gibt es Verwechslungsmöglichkeiten, da diese Zahl bei uns Milliarde genannt wird, während sie im angelsächsischen Sprachraum "billion" heißt, ein Wort, das bei uns für zehn hoch 12 verwendet wird, also für tausend Milliarden.)

So suchte ich also nach wahrscheinlicheren Erklärungen für die Unterschiede zwischen Venus und Erde. Die Erdatmosphäre enthält verschwindend wenig CO2. Dabei ist die Masse der Erde und damit ihre Anziehungskraft sogar etwas größer als die der Venus, und die Erde ist von der Sonne viel weiter entfernt Da die Venus soviel dieses Gases behalten hat, konnte es von der sonnenferneren und größeren Erde mit Sicherheit nicht in erheblichem Umfang fortgeweht worden sein. Wieso also diese Unterschiede? Vorstellungen, die Venus hätte von Anbeginn an eine andere Zusammensetzung gehabt, wurden zwar gelegentlich diskutiert, doch wäre damit alles noch unverständlicher geworden, denn die vorgeschlagenen Trennmechanismen, meist nach der Kondensationstemperatur der Elemente, sind ganz widersprüchlich. Schließlich hätte man für diese Widersprüche dann auch wieder eine Erklärung finden müssen. Die Planetesimal-Hypothese, an die Viele glauben, nimmt ja an, der unterschiedliche Abstand der Materiewolke von der Sonne und die dadurch bedingte unterschiedliche Kondensationstemperatur wäre die Ursache für die Unterschiede zwischen den Planeten. Nun hat Kohlendioxid aber einen viel niedrigeren Siedepunkt als Wasser, hätte also eher bei niedrigeren Temperaturen kondensieren und in die Vorplaneten aufgenommen werden müssen. Trotzdem ist es auf der sonnennäheren Venus mehr CO2 vorhanden als auf der Erde. Bei Wasser ist es umgekehrt, was auch nicht zu einer von der Kondensationstemperatur bestimmten Zusammensetzung der Planeten paßt. Mit der Kondensationstemperatur als bestimmender Größe gibt es noch mehr Ungereimtheiten, wie später gezeigt wird (Kap. 9).

Auch bezüglich der Gashülle überhaupt ist die Sache recht seltsam. Da die Erde weiter von der Sonne entfernt ist, sollte sie weniger Gase verloren haben, also müßte ihre Gashülle deutlich umfangreicher sein. Tatsächlich macht sie aber mit 5,3 ·1018 kg gerade einmal ein Hundertstel der Venus-Gashülle aus und besteht überwiegend aus Stickstoff und Sauerstoff. Wo ist ihre Gashülle also geblieben? Fortgeblasen? Das war die gängige Erklärung. Warum dann aber nicht von der Venus? Eine andere Erklärung wäre die Sedimentation in Carbonaten. Auf der Erde gibt es Kalziumcarbonat und andere Carbonat-Sedimente. Doch die Sedimentmassen sind ziemlich gut überschaubar. In ihnen sollen nicht mehr als 2 ·1020 kg CO2 gebunden sein. Das sind nur ungefähr 40% der auf der Venus vorhandenen CO2- Menge.

Zwischen der Erde und den Nachbarplaneten gibt es noch andere wesentliche Unterschiede. Die Erde hat Wasser und sie hat Lebewesen. Ihre Lebewesen begannen vor mehr als 3 Milliarden (3 ·109 Jahren) mit der Photosynthese. Beides fehlte der Venus. Hier müßte es doch einen ursächlichen Zusammenhang geben! Die Photosynthese verwendet als Lichtüberträger einen grünen Farbstoff, das Chlorophyll. Es ist ein Metallkomplex mit Magnesium als Zentralatom, das von vier stickstoffhaltigen Ringen kleeblattartig umgeben ist. So ähnlich ist übrigens auch der Blutfarbstoff Hämoglobin aufgebaut, nur enthält er als Zentralatom nicht Magnesium, sondern Eisen. Mit dem Chlorophyll kann bei der Photosynthese nur die Energie des roten Lichtes verwertet werden. Von allen anderen Farben des gegenwärtig einfallenden Lichtes, die sämtlich kürzerwellig und damit energiereicher sind als Rot, wird dennoch nur die Energie eines Lichtquants Rot genutzt, die übrige Energie geht als Wärme verloren. Ist das Zufall? In der dichten Venus-Atmosphäre wird viel Licht verschluckt. Nur Rot dringt noch bis zur festen Oberfläche durch. Wäre die Erde auch von einer dicken CO2- Hülle umgeben gewesen, als das Leben vor über 3 Milliarden Jahren entstand, oder richtiger, als die Photosynthese begann, dann hätte für die Photosynthese tatsächlich nur Rot zur Verfügung gestanden, und Chlorophyll wäre der einzig sinnvolle Energieüberträger gewesen.

Die Venus besitzt 5 ·1020 kg CO2. Sollte die Erde auch eine CO2-Gashülle gehabt haben, müßte diese deutlich umfangreicher gewesen sein. Nehmen wir an, mindestens dreimal so umfangreich. Sie ist ja von der Sonne weiter entfernt und erlitt folglich geringere Gasverluste. Einfache Lebewesen, etwa die Blaualgen, hätten nun auf der Erde angefangen, das CO2 zu verarbeiten. Sie hätten daraus Biomasse und Sauerstoff erzeugt. Etwas später kamen immer mehr grüne Pflanzen dazu. Die gewaltige CO2- Menge hätten sie durchaus bewältigen können. Gegenwärtig wird die Sedimentation von Biomasse auf 3 ·1013 kg jährlich geschätzt (TILL 1971). Mit einer solchen Leistung wären selbst die vermutlich wesentlich reichlicheren CO2-Mengen der Erde schon in rund zwanzig Millionen Jahren zu bewältigen gewesen. Selbst bei einer anfänglich wesentlich geringeren Photosyntheseleistung stand somit ausreichend Zeit zur Verfügung, um den CO2-Vorrat zu verarbeiten. Was ist nun mit den sedimentierten Kohlenstoffverbindungen geschehen? Die angenommenen 16 ·1020 kg CO2 enthalten rund 4,4 ·1020 kg Kohlenstoff. Bei der Photosynthese fallen zunächst Kohlehydrate an, das sind, grob gesagt, Verbindungen, die meist auf ein Kohlenstoffatom zwei Wasserstoffatome und ein Sauerstoffatom enthalten. Die bekanntesten sind Zucker, Stärke, Zellulose. Bei dem Absinken der sedimentierten Biomasse in heißere Zonen würden die Biomassen Wasser abspalten. So sind nach landläufiger Auffassung die kohlenstoffhaltigen Sedimente, wie Kohle oder Erdöl entstanden. Bei noch höherer Temperatur können die Sedimente aber auch in reinen Kohlenstoff übergehen. Dieser ist gemeinhin als Graphit bekannt mit einem spezifischen Gewicht von 2,25 g pro cm3. Bei höherem Druck und möglicherweise bestimmten katalytischen Einflüssen kann allerdings eine weitere Modifikation des Kohlenstoffs entstehen, nämlich Diamant. Man kennt ihn als kostbaren Edelstein mit der höchsten Härte. Er hat das spezifische Gewicht 3,5 und ist damit deutlich schwerer als das Material der Erdkruste. Das spezifische Gewicht der granitartigen Gesteine als Hauptbestandteile der Kontinente liegt zwischen 2,6 und 2,8 g pro cm3. Diese Menge sedimentierten Kohlenstoffs bedeutet allerdings, daß unter jedem Quadratmeter der Erdoberfläche bis zu 1000 t Kohlenstoff existieren, also eine bis zu einen halben Kilometer dicke Schicht, die mit der Dichte von 3,5 g/cm3 im oberen Mantel schwebt (vgl. auch Kap. 18).
Aus den geschätzten 16 ·1020 kg CO2 auf der Erde wären bei der Photosynthese außerdem 11,6 ·1020 kg Sauerstoff entstanden. Nun ist diese Menge aber nicht einmal annähernd in der Erdatmosphäre auffindbar. Statt dessen sind es gerade einmal 11,84 ·1017 kg Sauerstoff, das ist etwa nur der Tausendste Teil. Vorhanden ist dagegen auf der Erde eine Menge von 13 ·1020 kg Wasser, die Hydrosphäre. Darin ist erstaunlicherweise genau diese Sauerstoffmenge enthalten. Das ist schon bemerkenswert, würde es doch beide Unterschiede zwischen Erde und Venus erklären. Wasser hat nun aber bekanntlich die Formel H2O, und man fragt hier mit Recht, woher denn der Wasserstoff kommen sollte, da ja vom CO2 nur der Sauerstoff kommen konnte.
Aus dem Weltall konnte er nicht kommen. Dort ist er zwar reichlich vorhanden, aber die Erde kann so leichte Moleküle nicht einfangen.
Ich war damals ziemlich verzweifelt, daß mein schöner Erklärungsversuch so schnell ins Stocken geriet. Sollte ich es lassen, oder sollte ich weiter nach Lösungen suchen?

Schließlich kam ja nur noch die Erde selbst als Quelle des Wasserstoffs in Frage. Ich hatte doch die Lehrmeinung verinnerlicht, daß die Erde aus den im Weltall kondensierten Metallen und aus oxidischen Meteoriten entstand, die sich zu Planetesimals zusammenballten. Die konnten nicht viel Wasserstoff mitgebracht haben.
Wie schon in Kapitel 2 und 3 beschrieben, stellt man sich die Entstehung der Planeten ja gegenwärtig so vor: Nach der Entstehung der Sonne war in deren Umgebung noch Einiges an Materie entweder übriggeblieben oder wieder abgeschleudert worden. Aus dieser Materiewolke kristallisierten verschiedene kondensierbare Verbindungen aus. Es waren zu einem geringeren Teil Metalle und überwiegend verschiedene Oxide der leichter oxidierbaren Elemente. Nun sollte der Sonnenwind die nicht kondensierbaren Gase fortgeblasen haben. Die zurückbleibenden festen Teile stießen immer wieder zusammen und wuchsen zu sogenannten Planetesimals, die sich schließlich zu den jetzigen Planeten vergrößerten. Die um die Erde herumschwirrenden und oftmals auf sie herabstürzenden Meteoriten sollten die Reste dieser Planetenentstehung sein. Diese Meteoriten sind gut untersucht. Es sind ausführliche Analysen vorhanden.
Diese Entstehungsweise der Planeten aus festen Stücken gilt gegenwärtig noch als ausgemachte Sache.
Nennenswerte Mengen Wasserstoff könnten in den Planetesimals jedenfalls nicht enthalten gewesen sein. Der Wasserstoff und andere Gase sollen ja vor der Entstehung der innern Planeten fortgeblasen worden sein. Demnach könnte aus der Tiefe der Erde kein Wasserstoff stammen.
Der Wasserstoff konnte aber nur aus dem Erdinneren gekommen sein! Ich begann in der Literatur zu suchen. Und siehe da, es mehrten sich die Hinweise, daß in den Gesteinen mit zunehmender Tiefe der Wasserstoffgehalt zunahm. Ein Lichtblick!

Das war nur ein kurzer Abstecher. Wir bleiben bei der Venus. Fahren wir also zunächst fort mit dem Vergleichen der beiden Schwestern.
Besonders die Rotation der Venus gibt Anlaß zu allerlei Spekulationen. Warum rotiert sie nicht wie die anderen Planeten, sondern in entgegengesetzter Drehrichtung. Immerhin sind die Richtungen der Umlaufbahnen bei allen Planeten gleich. Somit muß der Urnebel, aus dem die Planeten entstanden, diesen Drehimpuls gehabt haben, und auch die Drehrichtung der Planeten entspricht dem. Sie rollen gewissermaßen auf einer fiktiven Rollbahn um die Sonne. Etwa so, als würden wir mit fortgesetzten Purzelbäumen oder mit einem Rhönrad durch einen Saal rollen. Nur die Venus läuft zwar in gleicher Richtung um die Sonne, dreht sich dabei aber rückwärts. Das ist so, als würde jemand sich zwar genauso vorwärts durch den Saal bewegen wie die Anderen, obwohl er ständig Rückwärtsrollen macht.
Diese und andere Beobachtungen, wie der ungewöhnliche Argongehalt, haben schon einige Leute veranlaßt, die Venus für einen Fremdkörper in unserem Planetensystem zu halten (auch ein Beispiel für unbedachte kurzsichtige Hypothesen). Das ist natürlich völlig absurd, und man sollte erst einmal prüfen, ob es nicht wahrscheinlichere Erklärungen gibt, und anschauen, was die anderen Planeten tun. Hier eine Übersicht über die Planeten:

Die eigenwillige Rotation der Venus ist einmalig. Nur sie dreht sich in der entgegengesetzten Richtung wie die anderen Planeten, allerdings, wie wir in der Tabelle sehen, sehr langsam. Über die Gründe wird viel gerätselt. Ein Erklärungsversuch ist im Kapitel 7 im Zusammenhang mit der Entstehung der Planeten beschrieben.