Site en franšaisView this website in English
 

Water en broeikaseffect

Waarom spreken van een op hol geslagen broeikaseffect en wat is er gebeurd met het water op Venus?

Verdamping van water op Venus

venus

(credit: NASA)


Net zoals de Aarde bezat Venus vroeger grote hoeveelheden water. Dit water was het resultaat van vulkanisme.

Het is echter volledig verdampt doordat Venus zeer dicht bij de Zon staat. Venus staat 1.38 keer dichter bij de Zon dan de Aarde. Daardoor is de energieflux die Venus ontvangt bijna 2 keer (1.91) zo groot als de energieflux die de Aarde bereikt.

Hoge temperaturen zorgen voor de verdamping van water. Dit effect wordt nog versterkt door het feit dat het kookpunt van water afhangt van de atmosferische druk: bij lage druk kookt water bij minder dan 100°C, wat de verdamping nog vergemakkelijkt.

Het is mogelijk dat de druk vroeger lager was omdat ontgassing pas later begon. En zo begon het broeikaseffect. Ultraviolette straling zorgde er vervolgens voor dat het broeikaseffect definitief werd.

Waterdamp is een gas dat het broeikaseffect enorm versterkt. Het draagt misschien voor 25% bij aan het broeikasprobleem op Venus en is waarschijnlijk de oorzaak voor het uit de hand gelopen effect op het klimaat van Venus.

UV-straling splitste de aanwezige waterdampmoleculen op in waterstof en zuurstof. Doordat waterstof lichter is, werd het snel (in ongeveer 500 miljoen jaar) afgevoerd door de zonnewind zodat het voor altijd verloren ging. De zuurstof die tegelijkertijd geproduceerd werd, bleef achter en reageerde door de hoge oppervlaktetemperaturen gemakkelijk met de rotsen in de korst.

 

Op hol geslagen broeikaseffect op Venus

Toen al het water verdwenen was, zorgde koolstofdioxide (CO2) voor het broeikaseffect. Op Aarde wordt dit gas door de regen weggespoeld en door het oppervlaktewater naar de oceanen gevoerd waar het wordt omgezet in carbonaat (schelpen en kalk). Maar dit gebeurt niet op Venus! De CO2 blijft aanwezig in de atmosfeer waar het voortdurend het broeikaseffect bevordert.

Op deze manier verloor Venus in een periode van 1 tot 2 miljard jaar het water dat het door ontgassing in 500 miljoen jaar had verkregen. De waterstof/deuterium-verhouding bewijst dit. Deze verhouding is 120 keren hoger dan op Aarde. Deuterium, het zwaardere isotoop van waterstof, wordt minder snel afgegeven aan de ruimte en is dus meer geconcentreerd dan waterstof.

 

Waarom is er zo’n sterk broeikaseffect op Venus?

Het begin van het broeikaseffect kan het gevolg zijn van een periode van tektonische en vulkanische activiteit tijdens de eerste miljarden jaren van het bestaan van de planeet.

De verdamping van een hoeveelheid water zo groot als alle oceanen op Aarde, in de atmosfeer van Venus, veroorzaakte een temperatuursverhoging en zorgde voor de ontgassing van koolstofdioxide. Dit had een toenemende versterking van het broeikaseffect tot gevolg. Het water zou dan verloren gegaan zijn door dissociatie en door het ontsnappen van waterstof.


Schema van het broeikaseffect op Venus. (credit: ESA)

De korst van Venus moet daardoor uitgedroogd zijn, zelfs tot op grote diepte. De overblijvende waterdamp moet dan ook te wijten zijn aan resterende ontgassing.

Dit proces moet de vorming van platentektoniek zoals op Aarde verhinderd hebben, een proces dat wel mogelijk geweest was als Venus een klimaat met oceanen zoals op Aarde zou gehad hebben (en nog steeds zou hebben). Op Aarde wordt de korst voortdurend gehydrateerd (en afgekoeld) door het zeewater aan de breuklijnen. In de afwezigheid van platen en bij hoge temperaturen, kon Venus geen subductie ontwikkelen en vormde er zich een tektoniek met één plaat.

Als we veronderstellen dat de planeet in vroegere stadia een periode van intens vulkanisme heeft doorgemaakt, die voldoende waterdamp de atmosfeer heeft ingestuurd om de oppervlaktetemperatuur te verhogen, kan dit de CO2-ontgassing veroorzaakt hebben en zo geleid hebben tot een broeikaseffect dat zo intens is dat het de huidige oppervlakteomstandigheden tot gevolg heeft. De mogelijkheid van veel intensere tektonische en vulkanische activiteit in het verleden, gedurende de eerste, miljarden jaren van Venus, wordt ondersteund door de aanwezigheid van argon-40. Zoals op Aarde is argon-40 het resultaat van het radioactieve verval van kalium in de korst. Argon dat zeer diep in de korst gevormd wordt, ontgast volgens het ritme van de tektonische activiteit.

Er is ongeveer vier keer minder argon in de atmosfeer van Venus dan in die van de Aarde. Dit verschil kan het gevolg zijn van het feit dat de intense ontgassingperiode op Venus veel korter was dan op Aarde en misschien 3.5 miljard jaar geleden eindigde.

 

En hoe zit het met de Aarde?

De Aarde had hetzelfde lot kunnen ondergaan als Venus als ze slechts één tiende van haar afstand dichter bij de Zon gestaan had (ongeveer 15 miljoen km dichter). Langs de andere kant, als Venus ontstaan was op dezelfde afstand als de Aarde, dan was er zeker leven ontstaan, zoals op onze planeet gebeurd is.

Temperatuur en broeikaseffect (Venus)

Link naar de website van het Federaal Wetenschapsbeleid
Link naar de Federale Portaalsite