Von Hans-H. Schuh

Die Planetenforscher am Kongreß der amerikanischen Astronomischen Gesellschaft schienen von ähnlichen Vorgefühlen beseelt "wie sehr kleine Kinder, auf die unter dem Weihnachtsbaum sehr große Geschenke warten. Und eines der größten Geschenke war mit .Venus’ bezeichnet". Dieses Stimmungsbild zeichnete die renommierte Fachzeitschrift Chemical & Engineering News Anfang Dezember, kurz vor dem Eintreffen der beiden Raumsonden Pioneer Venus 1 und 2 auf dem inneren Nachbarplaneten. Das "Auspacken der Geschenke" ist zwar zur Zeit noch im Ganges doch der anfängliche Jubel über den nahezu perfekten Ablauf der Pioneer-Venus-Mission ist in ein Nachdenken über die zum Teil verblüffenden ersten Resultate übergegangen.

"Wir werden die Theorie über die Entwicklung des Sonnensystems neu überdenken müssen", berichtete der Bonner Physiker Ulf von Zahn aus dem Arnes-Forschungszentrum der NASA in Mountain View (Kalifornien), wo er als Verantwortlicher für eines der insgesamt 30 verschiedenen Experimenten die "spannende und aufregende" Auswertung der ersten Daten direkt mitverfolgte. Den wichtigsten Anstoß für diese Revision gibt der Edelgasgehalt der Venusatmosphäre. Er ist völlig anders als erwartet, und mit dieser Überraschung gerät die herkömmliche Vorstellung, wonach sich Erde und Venus aus der gleichen kosmischen Ursubstanz unter vergleichbaren Bedingungen entwickelt haben, ins Wanken.

Die beiden Edelgase Helium und Neon sind auf der Erde seltener als Gold und Platin. Sie tragen mit nur fünf beziehungsweise 18 ppm (= Teile pro Million, zum Beispiel Kubikzentimeter pro Kubikmeter) zur Erdatmosphäre bei. In der oberen Venusatmosphäre aber bestimmte der Massenspektrometer aus dem Bonner Physikalischen Institut: Helium und Neon haben einen Anteil von jeweils 250 ppm. Erstaunlich ist hierbei nicht nur der wesentlich höhere Wert, sondern auch das unterschiedliche Verhältnis der – Gase zueinander. Edelgase gehen mit anderen Stoffen (fast) nie eine chemische Reaktion ein. Darum müssen andere Gründe als eine verschiedene Chemie in beiden Atmosphären die großen Abweichungen im Helium- oder Neongehalt bewirkt haben. Ein noch stärkerer Hinweis auf Unterschiede in der Entwicklung oder Zusammensetzung von Venus und Erde ergibt sich jedoch aus Messungen an dem Edelgas Argon.

Wie alle Elemente setzt sich Argon aus verschiedenen "Atomsorten" (Isotopen) zusammen, die sich chemisch nicht, physikalisch jedoch in ihren Atomgewichten unterscheiden. In der irdischen Atmosphäre, die zu knapp einem Hundertstel aus Argon besteht, überwiegt mit 99,6 Prozent das Argon-40 mit dem Atomgewicht 40. In die restlichen 0,4 Prozent teilen sich hauptsächlich Argon-36 und Spuren von Argon-38.

Da die einzelnen Isotope – wenn überhaupt – chemisch gleich reagieren, ist ihre relative Häufigkeit gewissermaßen ein chemisch beständiger "Fingerabdruck", der Rückschlüsse auf das Ausgangsmaterial und die kernphysikalischen Prozesse in der Entstehungsgeschichte erlauben sollte. Just dieser Fingerabdruck fällt auf der Venus anders aus: Der Anteil von Argon-36 ist nahezu hundertmal, höher als auf der Erde und vergleichbar mit demjenigen von Argon-40. Argon-36 stammt hauptsächlich aus dem Urmaterial, Argon-40 hingegen entsteht aus dem radioaktiven Zerfall von Kalium, einem Prozeß, der mitverantwortlich ist für die innere Erdwärme. Mithin liegt die Vermutung nahe, daß die Venus aus anderen Ursubstanzen hervorging als die Erde oder auf einem anderen Weg gebildet wurde. Ferner wird die Wissenschaftler bei ihrem Nachdenken über die Planetenentwicklung eine merkwürdige Regelmäßigkeit im Vorkommen von Argon-36 beschäftigen: Mit zunehmender Nähe zur Sonne, also vom Mars über die Erde zur Venus, steigt der relative Anteil von Argon-36 in den Atmosphären etwa im Verhältnis 1:100:10 000. Obwohl der Argongehalt in der Venusatmosphäre wegen widersprüchlicher Meßergebnisse zweier Geräte vorläufig noch strittig ist, dürften sich an den prinzipiellen Beobachtungstrends bei den Edelgasdaten kaum noch große Änderungen ergeben. Denn sie stammen aus vier unabhängigen Messungen, von

  • Pioneer Venus 1, die seit dem 4. Dezember täglich die Venus einmal auf einer stark elliptischen Bahn umfliegt und weiterhin Meßdaten funkt,