Studie legt nahe: Auch die Venus hatte vor Milliarden vermutlich erdähnliche Plattentektonik
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New York (USA) – Während ist die Venus-Oberfläche heute nur noch eine an lebensfeindliche Einöde darstellt, könnte sie in ferner Vergangenheit unserer Erde wesentlich ähnlicher und auch lebensfreundlich gewesen sein. Eine neuen Studie kommt nun sogar zu dem Schluss, dass die Venus früher einmal sogar über Plattentektonik verfügte. Diese gilt als eine der Voraussetzungen für die Entstehung von Leben auf der Erde. Auf diese Weise zeichnet das Forschungsergebnis faszinierende Szenarien bezüglich der Möglichkeit von frühem Leben auf Venus, ihrer evolutionären Vergangenheit und der Geschichte des Sonnensystems.
Wie das Team um Matt Weller von der Brown University aktuell im Fachjournal „Nature Astronomy“ (DOI: 10.1038/s41550-023-02102-w) berichtet, basiert ihre Analyse auf Computermodellierungen atmosphärischer Daten zur Venus. Diese zeigen, dass die Zusammensetzung der aktuellen Atmosphäre (hauptsächlich Stickstoff und Kohlendioxid) und der Oberflächendruck des Planeten nur als Ergebnis einer frühen Plattentektonik möglich gewesen wären. Dieser Prozess, der für die Entstehung von Leben entscheidend ist, beinhaltet das Verschieben, Ziehen und Gleiten mehrerer Kontinentalplatten über- und untereinander.
Hintergrund
Neben flüssigem Wasser (bestenfalls an oder zumindest nahe der Planetenoberfläche) gilt vielen Astrobiologen auch die Plattentektonik als eine der wichtigsten Voraussetzungen für die Entstehung von Leben auf einem Planeten. Der Grund hierfür ist u.a. vulkanische Aktivität entlang der Plattengrenzen, durch die Gase aus dem Planeteninneren in dessen Atmosphäre gelangen. Hier trägt etwa das Treibhausgas Kohlendioxid (CO2) zu einer Erwärmung von Gesteinsplaneten bei. Durch Verwitterungsprozesse wird das so in die Atmosphäre gegebene CO2 auch wieder auf die Erdoberfläche gezogen, wo es in das Oberflächengestein eindringen kann und hier eine Zutat des Lebens bildet. Auch der Prozess der Subduktion, wenn eine Platte sich unter eine andere in den Planetenmantel schiebt, trägt zum Kohlenstoffkreislauf eines Planeten bei. Während Plattentektonik von der Erde und ihren Kontinenten bzw. Kontinentalplatten hinreichend bekannt ist, gibt es aber auch Planeten, deren Planetenkruste eben nicht aus verschiedenen Platten, sondern nur einer globalen Platte besteht. Auf der Erde intensivierte sich dieser Prozess über Milliarden von Jahren hinweg, bildete neue Kontinente und Gebirge und führte zu chemischen Reaktionen, die die Oberflächentemperatur des Planeten stabilisierten und so eine Umgebung schufen, die für die Entwicklung von Leben günstiger war. Die Frage, ob Plattentektonik tatsächlich eine Grundvoraussetzung für Leben auf einem Planeten ist, wird allerdings weiterhin kontrovers diskutiert (…GreWi berichtete).
Obwohl von ähnlicher Größe, Dichte, Beschaffenheit und Sonnenabstand, hat sich die Venus gänzlich anders entwickelt als unsere Erde und weist heute Oberflächentemperaturen auf, die Blei zum Schmelzen bringen könnten. Eine bisherige Erklärung für diese Entwicklung war auch die, dass man davon ausging, dass die Venus eine „statische Decke“ hatte – also über keine Plattentektonik verfügte. Auf diese Weise hätte es nur eine einzige Platte gegeben, mit minimalem Spiel für Bewegung und der Freisetzung von Gasen in die Atmosphäre.
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Die aktuelle Studie vermutet nun, dass dies nicht immer der Fall war. „Um die Fülle von Stickstoff und Kohlendioxid in der Atmosphäre von Venus zu erklären, muss die Venus nach der Bildung des Planeten vor etwa 4,5 bis 3,5 Milliarden Jahren irgendwann eine Plattentektonik, ähnlich wie jene der Erde, gehabt haben“, so die Forschenden.
Auf diese Weise wäre es auch möglich, dass auch auf der frühen Venus zumindest mikrobisches Leben entstanden sein könnte, bevor sich Erde und Venus so drastisch auseinander entwickelten.
„Bisher haben wir über den tektonischen Zustand von Planeten nur in binären Begriffen nachgedacht: Entweder hat ein Planet Plattentektonik, oder er hat keine“, so Alexander Evans, Mitautor der Studie und Assistenzprofessor für Geowissenschaften, Umwelt und Planetenwissenschaften an der Brown University. „Unsere Studie zeigt nun aber, dass Planeten in verschiedene tektonische Zustände übergehen können, und das ist möglicherweise ziemlich verbreitet. Die Erde könnte eine Ausnahme sein. Das bedeutet auch, dass sich die Frage nach dr Lebensfreundlichkeit eines Planeten verändern kann.“
Laut dem Artikel ist dieses Konzept auch für das Verständnis der Eismonde im Sonnensystem wichtig, denn schon beim Jupitermond Europa gibt es Hinweise auf eine erdähnliche Plattentektonik (…GreWi berichtete).
Die bevorstehenden NASA-DAVINCI-Missionen, die Gase in der Venusatmosphäre messen werden, könnten dazu beitragen, die Ergebnisse der Studie zu festigen. In der Zwischenzeit planen die Forscher, sich eingehend mit einer zentralen Frage zu befassen, die der Artikel aufwirft: Was ist mit der Plattentektonik auf Venus passiert? Die Theorie im Artikel legt nahe, dass der Planet letztendlich zu heiß und seine Atmosphäre zu dick wurde, wodurch die notwendigen Voraussetzungen für tektonische Bewegungen regelrecht austrockneten.
Weitere Details darüber, wie dies geschehen ist, könnten zudem auch wichtige Auswirkungen auf die Erde haben: „Das wird der nächste entscheidende Schritt sein, um Venus, ihre Entwicklung und letztendlich das Schicksal der Erde zu verstehen“, sagte Weller. „Welche Bedingungen werden uns dazu zwingen, eine Venus-ähnliche Entwicklung zu durchlaufen, und welche Bedingungen könnten es der Erde ermöglichen, lebensfreundlich zu bleiben?“
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Recherchequelle: Brown University
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