Ein Beitrag von Maria Steinrück. Quelle: ESA. Vertont von Julian Schlund.

Am 9. November 2005 startete Venus Express auf einer Sojus-Rakete Richtung Venus- das ist nun ein Jahr her. Nach 5 Monaten, am 11. April 2006, kam sie an der Venus an. Im folgenden Monat führte die Sonde einige Manöver aus, die sie in ihre derzeitige Umlaufbahn brachten. Seither kreist sie um den Nord- und Südpol des Planeten und hat bereits jede Menge Bilder und Daten an die Erde gesendet.

Bereits die ersten Fotos des Planeten waren ein vielversprechender Vorgeschmack auf die weiteren Daten, die Venus Express sammeln sollte. Am zweiten Tag kamen dann die Bilder vom Südpol im Infrarotbereich – die ersten Infrarotbilder vom Südpol der Venus überhaupt. Im weiteren Verlauf der Mission entdeckte Venus Express auch den doppelten Wirbel der Atmosphäre über dem Südpol der Venus.

Die interessantesten Dinge entdeckte wohl das Instrument VIRTIS an Bord der Raumsonde. VIRTIS steht für Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer, auf Deutsch etwa „Sichtbares und Infrarot-Wärme darstellendes Spektrometer“. Die Daten, die dieses Instrument sammeln konnte, zeigen neue Details der Wolkenstrukturen.

Zum Beispiel ein Falschfarbenbild der Nachtseite der Venus, aufgenommen von VIRTIS(rechts): Das Bild wurde in einem Wellenlängenbereich um 1,7 Mikrometer aus 60.000 Kilometern Entfernung aufgenommen. Es zeigt eine Fläche nahe dem Südpol. Der helle Fleck deutet auf eine Art Loch in der Wolkendecke hin. An solchen Stellen, die nur von einer dünnen Wolkenschicht bedeckt sind, steigt die abgegebene Wärmestrahlung im Vergleich zur Umgebung stark an und die Raumsonde kann auch in die untersten Schichten der Atmosphäre blicken.
An den sonstigen Stellen der Atmosphäre lässt die dicke Wolkenschicht die Wärmestrahlung nicht durch und die Wärme wird in den untersten Atmosphärenschichten gespeichert. Dieser Treibhauseffekt verursacht die hohen Temperaturen auf dem Planeten – die Oberflächentemperatur beträgt dort bis zu 450 Grad Celsius,

Auszeichnung für Venus Express als Geburtstagsgeschenk
Dass das Forschungsteam um die Raumsonde bereits ein Jahr nach dem Start des Raumschiffes auf eine erfolgreiche Mission mit teils überraschenden Ergebnissen zurückblicken kann, ist nicht genug: Die Raumsonde wird nun von Popular Science, dem größten Wissenschafts- und Technik-Magazin, als eine der 100 besten technischen Innovationen des Jahres ausgezeichnet.
„Diese Auszeichnung ehrt Innovationen, die nicht nur unser jetziges Leben beeinflussen, sondern auch die Weise, wie wir an die Zukunft denken“, erklärt Mark Jarrot, Herausgeber von Popular Science.
„Es wäre bereits genug, zu wissen, dass wir die Sonde gestartet und erfolgreich in ihre Umlaufbahn gebracht haben. Von einer unabhängigen Gruppe anerkannt zu werden, macht es besonders. Ich möchte den Herausgebern von Popular Science für diese feine Auszeichnung an Venus Express danken.“ So reagierte der Projektmanager Don McCoy auf den Award.

Die Mission von Venus Express ist jedoch noch lange nicht abgeschlossen. Die Raumsonde soll mindestens 2 Venustage den Planeten umkreisen. Das klingt kurz, ist es aber nicht: Ein Tag auf der Venus dauert 243 Erdentage. Außerdem könnte die Mission um mindestens 2 Venustage verlängert werden.Wir hoffen, dass die Raumsonde in dieser Zeit genauso viele sensationelle Informationen über den Planeten, dessen Umlaufbahn um die Sonne der Erde am nähesten ist, liefert – oder vielleicht sogar mehr.

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Ein Beitrag von Axel Orth. Quelle: ESA/Space.com.

Die Raumsonde und die meisten ihrer Instrumente befinden sich in gutem Zustand und funktionieren normal. Eines der Instrumente, das Planetary Fourier Spectrometer (PFS), zeigt allerdings eine Fehlfunktion, die bisher trotz aller Versuche nicht behoben werden konnte: Der Spiegel des Instruments ist in geschlossener Position mechanisch blockiert, so dass das Instrument zwar an sich funktioniert, aber dennoch nichts sieht.
In den nächsten Monaten sollen weitere Versuche unternommen werden, den Spiegel frei zu bekommen. Außerdem werden unabhängige Untersuchungen angestellt, wie es überhaupt zu der Blockierung kommen konnte. In der Zwischenzeit können andere Instrumente an Bord hoffentlich die Aufgaben des PFS mit übernehmen. Das PFS soll die chemische Zusammensetzung und Temperatur der Venus-Atmosphäre untersuchen sowie die Temperatur der Venusoberfläche messen und so nach Anzeichen vulkanischer Aktivität suchen.

Erste wissenschaftliche Ergebnisse
Schon seit Erreichen ihres endgültigen 24-Stunden-Orbits um die Venus – also lange vor der jetzt offiziell verkündeten Betriebsbereitschaft – sammelt Venus Express unermüdlich Daten. Die ersten spektakulären Bilder des doppeläugigen Wirbels am Venus-Südpol waren bereits ein „Erstmals“ in der Geschichte der Planetenforschung und eine sehr angenehme Überraschung für die Wissenschaftler, da niemand erwartet hatte, dass der Wirbel, obzwar schon bekannt, eine derart komplexe Struktur hat.

Infrarot-Bilder, die mit dem Ultraviolet/Visible/Near-Infrared spectrometer (VIRTIS) der Sonde aufgenommen wurden, hatten Ende Mai die ersten klaren Ansichten des Wirbels gezeigt. VIRTIS kann in verschiedenen Wellenlängen abbilden. Jede Infrarot-Wellenlänge zeigt die Venusatmosphäre in einer anderen Höhe, also jeweils eine andere Schicht der Atmosphäre. Und der Wirbel präsentiert sich von Schicht zu Schicht unterschiedlich: „Als wir uns diesen gigantischen Wirbel in verschiedenen Höhen ansahen, realisierten wir erst, wie sehr seine Form über die Höhe variiert“, sagte Pierre Drossart, Co-Forschungsleiter des Instruments. „Es ist, als ob wir auf verschiedene Strukturen schauen würden, statt auf eine einzige.“

Warum sich die Form des Südpolwirbels über die Höhe so stark ändert, ist bisher noch ungeklärt. „Dieses Rätsel zu lösen, ist genau der Grund, warum wir eine eigene Beobachtungskampagne nur für den Wirbel organisieren wollen“, sagte Giuseppe Piccioni, ebenfalls VIRTIS-Co-Forschungsleiter. „Erst wollen wir die Form des Wirbels verstehen, indem wir mit VIRTIS sein dreidimensionales Bild ermitteln. Dann hoffen wir, die treibenden Kräfte besser zu verstehen, die ihn formen.“

Wolken und Winde
In den ersten Wochen zeichnen sich bereits viele andere Details der dicken Atmosphäre ab. Sowohl die Venus Monitoring Camera (VMC) als auch VIRTIS begannen damit, das Wolkensystem und seine komplexe Dynamik zu beobachten, während die Spektrometer SpicaV/SOIR Untersuchungen über Chemie und Temperatur der Atmosphäre zu sammeln begannen.

Ultraviolett-Bilder der VMC zeigen die komplexe Form der Wolkendecke, charakterisiert durch sehr dünne, zarte Streifen. Möglicherweise sind dafür starke Winde verantwortlich, die oft solche länglichen Strukturen produzieren. Periodische Wellenmuster in den Wolken wurden ebenfalls gesichtet und könnten ein Hinweis auf lokale Variationen von Druck und Temperatur sein, oder aber eine Form von Gezeitenkäften.

Eine der wichtigsten Bestätigungen früherer Entdeckungen aus den ersten analysierten Datensätzen ist die Beobachtung der so genannten „UV-Absorber“: Ultraviolette Markierungen auf der Wolkendecke, als dunklere Strukturen sichtbar in den VMC-Bildern. Sie werden so genannt, weil sie fast die Hälfte des einstrahlenden Sonnenlichts absorbieren. Die mysteriöse Substanz, die dafür verantwortlich ist, stellt ein weiteres Rätsel für die Wissenschaftler dar.
„Die Entstehung dieser Markierungen und ihre enorm starke Absorptionsleistung zu verstehen, ist eines der Hauptziele von Venus Express„, sagte Wojciech J. Markiewicz, der VMC-Forschungsleiter vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Lindau am Bodensee. „Wir haben jetzt die Bestätigung, dass wir sie tatsächlich mit unserem Instrument sehen können – somit können wir jetzt mit der Arbeit beginnen, ihre Quelle zu enträtseln.“

Die Venus Express-Wissenschaftler haben bereits damit begonnnen, die Bewegungen der Wolken zu verfolgen und Windgeschwindigkeiten zu analysieren. Eine spektakuläre Nachtansicht der mittleren bis niedrigen Wolkenschichten über niedrigen Breitengraden von VIRTIS zeigt Wolken, die eindeutig von Winden angetrieben werden.

„Wir können jetzt eine erste qualitative Abschätzung der Windfelder und der Zirkulation geben, in guter Übereinstimmung mit früheren Messungen der Galileo-Mission am Jupiternordpol“, sagte Giuseppe Piccioni. „Wir sammeln auch bereits die ersten Informationen über die weniger häufigen chemischen Bestandteile der Atmosphäre, wie etwa Kohlenmonoxid“, fügte Pierre Drossart hinzu. „Mit VIRTIS können wir tiefer in die Atmosphäre der südlichen Hemisphäre blicken als bei jeder früheren Mission. Die Variation der weniger häufigen Bestandteile über verschiedene Tiefen und Breitengrade ist ebenfalls eine sehr nützliche Informationsquelle für die globale Bewegung der Atmosphäre.“

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Ein Beitrag von Ingo Froeschmann. Quelle: New Scientist.

Frühere Missionen zur Venus haben eine ähnliche Struktur über dem Nordpol des Planeten entdeckt und beobachteten stürmische Verhältnisse am Südpol. Ein doppelter Wirbel ist bisher jedoch nicht am Südpol beobachtet worden.

Die Struktur war auf dem ersten von der ESA veröffentlichten Bild im April nicht genau zu erkennen. Da war Venus Express gerade in eine Umlaufbahn um die Venus eingeschwenkt. Weitere Aufnahmen innerhalb einer Woche während des ersten Umlaufs zeigten dann die beiden Wirbel über dem Südpol. Die Wirbel werden von Stürmen verursacht, deren Stärke jenseits der irdischer Hurrikane liegen.

Die Winde auf der Venus legen hunderte von Kilometern in der Stunde zurück und umrunden den Planeten, der nur wenig kleiner ist als die Erde, innerhalb von nur vier Tagen. Diese „Superrotation, zusammen mit der natürlichen Zirkulation der heißen Luft in der Atmosphäre würde normalerweise über jedem Pol einen Wirbel erzeugen. Warum jeweils zwei Wirbel entstehen, ist bisher ein Rätsel.“

„Wir wissen bisher nur sehr wenig über den Mechanismus, der die Superrotation und die polaren Wirbel verbindet“, sagte Projektwissenschaftler Håkan Svedhem. „Wir wissen auch nicht, warum es zu einer doppelten Wirbelbildung kommt. Atmosphärische Wirbel sind komplexe Strukturen und schwierig zu modellieren, auch auf der Erde.“

Venus Express ist die erste europäische Mission zur Erforschung der Venus. Die Sonde schwenkte am 11. April in eine erste, lang gestreckte Umlaufbahn ein. Am 7. Mai erreichte sie ihre endgültige 24-stündige Umlaufbahn.

Venus Express wird die Atmosphäre des Planeten untersuchen, um die extreme globale Erwärmung zu verstehen. Die durchschnittliche Oberflächentemperatur beträgt 457 Grad Celsius, heiß genug um Blei zu schmelzen. Selbst auf dem Merkur, der sich noch näher an der Sonne befindet, ist es nicht so heiß. Die Atmosphäre besteht zu 96 Prozent aus Kohlendioxid, durchsetzt mit gelblichen Wolken aus Schwefel und Schwefelsäure.

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