Ny teori: Derfor endte Jorden ikke med at være en tør og brandvarm planet som Venus
Mange af de faktorer, som, forskerne mener, har ført til Venus' nuværende ubeboelige klima, er også til stede på Jorden. Så hvorfor er de to planeter så forskellige?
Venus' overflade

Hvordan endte en planet som Venus, der øjensynligt ligner Jorden en hel del, med at være en ubeboelig ødemark? Henrik og Helle Stub, Videnskab.dk's faste rumskribenter, udlægger de forskellige teorier. (Illustration: NASA / JPL)

Hvordan endte en planet som Venus, der øjensynligt ligner Jorden en hel del, med at være en ubeboelig ødemark? Henrik og Helle Stub, Videnskab.dk's faste rumskribenter, udlægger de forskellige teorier. (Illustration: NASA / JPL)

Måske er det ikke bare afstanden til Solen, men også vulkaner, der har ført til, at Venus er en 480 grader varm planet, mens Jorden er fyldt med liv.

Det er indholdet i en ny teori fremsat af tre forskere fra NASA, men først lidt om Venus og Jorden.

Venus og Jorden er naboplaneter, med Venus noget tættere på Solen end Jorden.

De to planeter er omtrent lige store, så i mange år mente man, at Venus og Jorden lignede hinanden, endda med gode muligheder for liv på Venus.

Men så kom rumalderen, og da de første rumsonder ankom til Venus, så vi en planet helt forskellig fra Jorden.

Jorden har blå have, hvide skyer og et - for os - tilpas køligt klima og endda is ved polerne.

Venus har en meget tæt atmosfære af CO2, der har skabt en så stærk drivhuseffekt, at temperaturen overalt på planeten er omkring 480 grader, og hvor polerne er lige så varme som ækvator.

Så det er en stor udfordring for astronomerne at forklare, at to planeter, som burde ligne hinanden, er så forskellige.

Om artiklens forfattere

Helle og Henrik Stub er begge cand.scient'er fra Københavns Universitet i astronomi, fysik og matematik.

I mere end 50 år har parret beskæftiget sig med at formidle astronomi og rumfart gennem radio, fjernsyn, bøger og foredrag og kurser.

De skriver om aktuelle astronomiske begivenheder for Videnskab.dk, hvor de går under kælenavnet 'Stubberne'.

Der var engang en planet, der lignede Jorden...

Det er en rimelig antagelse, at Venus begyndte som Jorden – de to planeter er trods alt næsten lige store og opbygget af de samme materialer.

Hvis det er sandt, så havde den unge Venus oceaner ligesom Jorden, og disse oceaner har måske eksisteret i en milliard år eller mere.

I denne tid har Venus sandsynligvis haft lige så gode muligheder for liv som Jorden.

Men Venus er tættere på Solen end Jorden, så det stærkere sollys på Venus har opvarmet oceanerne så meget, at der er dannet et tæt skylag af vanddamp i den øvre atmosfære.

Da skyer tilbagekaster meget af sollyset, havde man før rumalderen nok forventet et varmt klima, men måske ikke varmere, end at man kunne bo i de nordlige og sydlige polarområder.

Man kunne endda komme med et godt argument:

Venus roterer meget langsomt om sin egen akse - der er faktisk 117 døgn mellem to solopgange.

Hvis der var have på Venus, ligesom på Jorden, så ville der i løbet af den lange dag skabes et tykt skylag, som kunne skærme overfladen mod det stærke sollys og dermed holde temperaturen nede.

Sådan endte Venus som entør planet

Så kom rumsonderne, og de fik målt, at atmosfæren består af CO2, og her fik vi så et klart bevis på, at drivhuseffekten er noget, man skal tage meget alvorligt.

Men så kom spørgsmålet om, hvorfor Venus i modsætning til Jorden var endt med en atmosfære af næsten ren CO2.

Man kunne heller ikke finde vand, men man fandt helt uventet noget andet, nemlig tung brint (Deuterium med den kemiske betegnelse D).

Formlen for vand er som bekendt H2O, men i virkeligheden består vand – også her på Jorden – af en blanding af almindeligt vand, H2O, og en lille smule ’tungt vand’, D2O.

Og så var man ikke sen til at komme med en god og overbevisende forklaring på den høje temperatur på Venus.

To udgaver af Venus, før og nu

Til venstre et radarbillede af Venus som den ser ud i dag – en glohed ørken med mange vulkaner, de fleste nok udslukte. Til højre et tænkt kort over Venus, hvor man har søgt at finde, hvor et fortidigt hav har eksisteret. Hvis havet har eksisteret i mere end en milliard år, er det sket ikke umuligt, at der engang har været liv på Venus. Man diskuterer stadig, om noget af dette liv har 'emigreret’ op til skylaget over 50 kilometer oppe, hvor temperaturen omtrent svarer til temperaturen på Jorden. (Illustrationer: NASA / Jet Propulsion Laboratory-Caltech)

Som nævnt førte fordampningen af havene til, at der blev dannet et tæt skylag. Men her kunne det ultraviolette lys spalte vandmolekylerne i skyerne i brintatomer og iltatomer.

De almindelige brintatomer er lette og kan derfor let få så meget fart på, at de helt undslipper Venus.

Tilbage bliver den tunge brint Deuterium, og det er så forklaringen på, at Venus-atmosfæren indeholder så meget Deuterium – den sidste rest af have, som nu er forsvundet.

Iltatomerne er for længst gået i kemisk forbindelse med mineraler på overfladen.

Gradvist forsvandt havene, fordi brinten slap ud i rummet.

Til sidst blev Venus en tør planet uden regn, og det havde konsekvenser.

Drivhuseffekten på Venus løb løbsk

Vulkanerne fortsatte med at sende CO2 ud i atmosfæren, men uden vand til at vaske CO2 ud af atmosfæren blev koncentrationen af kuldioxid til sidst så stor, at Venus fik en totalt løbsk drivhuseffekt, som nu har ført til en næsten 500 grader varm planet – det hele godt hjulpet af, at Solen langsomt er blevet varmere og mere lysstærk.

Denne forklaring på klimaet på Venus er den, man finder i næsten alle astronomibøger.

Hvis den er hele sandheden, så er Jorden gået fri, simpelthen fordi Jorden er længere væk fra Solen end Venus og derfor modtager mindre sollys.

Det betyder, at fordampningen fra Jordens oceaner aldrig har været så stor som på Venus.

Er det Solen eller vulkanerne, der har skabt klimaet på Venus?

I de senere år er der kommet en ny forklaring på Venus-klimaet, som især skyldes de tre NASA-forskere Richard Ernst, Michael Way og Jeffrey Scargle.

Ifølge deres teori kan en stærk vulkanisme have spillet en afgørende rolle i at skabe den løbske drivhuseffekt på Venus.

Illustration af en aktiv vulkan på Venus

Tegning af en aktiv vulkan på Venus. Målinger fra rumsonder tyder på, at der stadig er aktive vulkaner, men det er lidt svært at afgøre med sikkerhed, da vi på grund af det tætte skylag jo ikke direkte kan se overfladen. De eneste kort over Venus, vi har, er 30 år gamle radarmålinger fra rumsonden Magellan, så kortene trænger i høj grad til opdatering. (Illustration: NASA / JPL-Caltech / Peter Rubin)

Vi ved fra radarbilleder, at der også er mange vulkaner på Venus.

Men Jorden har jo også vulkaner, og ifølge teorien kunne det samme også være sket her på Jorden, så Jorden også var endt med et Venus-lignende klima.

Det er, som man kunne vente, fordi begge planeter har brug for at slippe af med varmen fra det indre, der skabes ved henfald af radioaktive stoffer.

Jorden har jo aktive vulkaner, og målinger fra rumsonder tyder på, at der også er aktive vulkaner på Venus.

Det er dog vanskeligt at sige med sikkerhed, fordi vi på grund af skyerne ikke kan se overfladen og dermed vulkanerne.

Voldsom vulkanisme har påvirket klimaet

Vi ved fra Jorden, at vulkanismen nogle gange kan være særlig voldsom.

Det sker i forbindelse med dannelsen af de såkaldte Large Iigneous Provinces (forkortet LIP), eller, på dansk, store magmatiske provinser.

En magmatisk provins er et stort område – på størrelse med Island eller mere - som er dækket af størknet vulkansk materiale.

De er et vidnesbyrd om perioder på måske flere millioner år med en voldsom vulkanisme i et bestemt område.

Kort over LIP'er

Kort over de store magmatiske (vulkanske) provinser, der er omtalt i artiklen. (Grafik: Williamborg - CC BY-SA 3.0)

Radarbilleder viser, at der også findes sådanne områder på Venus.

Dannelsen af en magmatisk provins kræver en kraftig vulkanisme i et bestemt område over lang tid, og det fører til udslip af store mængder CO2 til atmosfæren på forholdsvis kort tid.

Det kan ikke undgå at påvirke klimaet – både på Jorden og Venus.

Columbia River Basalt Group LIP i Nordamerika

Nordamerika: En af ’provinserne’, som på kortet har navnet Columbia River Basalt Group LIP. (Foto: Williamborg)

Magmatiske provinser kan have skabt løbsk drivhuseffekt

Man har teorier om, at i hvert fald nogle magmatiske provinser her på Jorden har spillet en rolle ved flere masseudryddelser af dyr og planter, blandt andet ved at skabe hurtige klimaændringer.

Det mest berømte eksempel er en meget omfattende masseuddøen for 250 millioner år siden.

Denne mener man blev skabt af en magmatisk provins i Sibirien, der går under navnet ’Sibirian Traps’.

Ved denne hændelse forsvandt det meste af det oprindelige økosystem og blev erstattet af et nyt økosystem, der blev dannet efter, at ’Sibirian Traps’ efter nogle millioner år ophørte med at være aktiv.

Dannelsen af en enkelt magmatisk provins er måske ikke er nok til at skabe en løbsk drivhuseffekt.

Men dannelsen af to (eller flere) sådanne områder næsten samtidigt kan godt have været nok til at ændre klimaet mere permanent.

Deccan Traps i Indien

Satellitbillede af en af de største vulkanske provinser man kender, de såkaldte Deccan Traps i Indien. Meget er nu eroderet væk, men oprindeligt har området været næsten halvt så stort som det nuværende Indien. (Foto: Planet Labs, Inc. - CC BY-SA 4.0)

Det centrale er nu, at der både på Jorden og Venus er fundet spor af så mange vulkanske provinser.

Det er nok til, at man slet ikke kan udelukke, at der ved et rent tilfælde har været tidspunkter, hvor mere end én magmatisk provins sendte enorme mængder af CO2 ud i atmosfæren.

Studier her på Jorden viser, at der i gennemsnit er 15 millioner år mellem dannelsen af en magmatisk provins.

Sammenholdt med antallet af vulkanske provinser dannet inden for de sidste 2,8 milliarder år, så har de tre forskere beregnet, at der er en sandsynlighed på 20 procent for, at to eller flere vulkanske provinser har været aktive næsten samtidig, inden for en million år eller deromkring.

Vores heldige Jord

I klimaforskningen taler man ofte om et ’vippepunkt’ (på engelsk: tipping point), hvor klimaet hurtigt skifter fra én tilstand til en anden.

Vi ved fra Jordens magmatiske provinser, at en enkelt magmatisk provins ikke har skabt vedvarende klimaforandringer.

Heller ikke selv om de i nogle millioner år kan skabe særdeles vanskelige forhold for livet på Jorden - så vippepunktet er ikke passeret.

Det, vi er bange for i dag, er ændringer af klimaet som følge om vores egen udledning af drivhusgasser.

Men selvom vi måske ikke kan ændre klimaet permanent, kan vi jo heller ikke vente de millioner af år, det vil tage for naturen selv at genoprette klimaet.

Naturen arbejder i en helt anden tidsskala end os mennesker.

Det er rent held, at vi ikke har oplevet en situation med to eller flere store og næsten samtidige aktive vulkanske provinser, for en sådan begivenhed kunne godt bringe Jorden forbi vippepunktet, så den måske var endt som Venus.

Venus har nok altid været tæt på vippepunktet, fra bare at være varm til nu at være supervarm.

Hvis ikke Solens nærhed har været helt nok til at bringe Venus over vippepunktet, så er det muligt, at vulkanismen fra en eller flere meget aktive vulkanske provinser har været den afgørende faktor, som har medført det klimaskift, der har bragt Venus op på den nuværende meget høje temperatur.

Det næste skridt i forskningen må derfor være at se på, hvor tæt Venus har været på vippepunktet, og hvor mange næsten samtidige aktive provinser, der skulle til at bringe den over dette punkt til det nuværende klima.

For at liv kan opstå, er vand lige så vigtigt som vulkaner

Det kan også være nødvendigt at se på andre faktorer, når man skal bedømme, om en planet er egnet til liv.

Her er det helt afgørende, hvor meget vand en planet er dannet med.

Jorden har åbenbart haft lige tilpas meget vand til at fylde nogle store have, som dog ikke har været dybere, end at kontinenter har kunnet komme op over vandoverfladen.

At vi både har land og vand og pladetektonik har været helt afgørende.

Livet på Jorden har kunnet komme op på det tørre land, og det har gjort det muligt for os at tæmme ilden, som er det helt afgørende første skridt pfor at udvikle en teknik.

Vi har også kunnet observere himlen, planeternes, Solens og Månens bevægelse, og det har været det første skridt mod en videnskab.

Vand er godt, men for meget vand skaber problemer

Hvis en ellers jordlignende planet er dannet med meget mere vand end Jorden, kan man tænke sig have med en dybde på måske 100 kilometer, og her er det meget usandsynligt, at vi ville have kontinenter, men blot et stort hav.

Der kunne være masser af liv, men ingen ild og ingen udsigt til himlen…

Man kunne også tænke sig en jordlignende planet næsten uden vand, så overfladen var dækket af et stort kontinent. En sådan planet med et enkelt kontinent, sandsynligvis dækket af endeløse ørkener, vil være meget uegnet for liv.

For det første kan liv ikke klare sig uden vand, men endnu vigtigere: Vand er afgørende for en pladetektonik som den, vi kender fra Jorden.

Uden oceaner, ingen regn eller floder, men bare en vedvarende vulkansk virksomhed, som udleder CO2.

Uden regn, ingen syreholdig regn med CO2, som vil skabe erosion af klipper og derved binde den atmosfæriske CO2.

Pladetektonikken vil gå i stå, for den afhænger af, at havbundens klipper er vandfyldte og derfor tunge nok til at synke ned i den underliggende kappe. Denne proces begraver kulstoffet, som jo bindes i klipperne.

Hvis det ikke længere sker, vil atmosfæren hurtigt fyldes op med CO2 og dermed øge drivhuseffekten. Uden vand og pladetektonik rammer drivhuseffekten hårdt.

Planeter som Jorden kan være yderst sjældne

Ny forskning baseret på teoretiske beregninger af planeter med en opbygning som Jorden, viser, at selv om vi starter med en jordlignende planet, er det langt fra sikkert, at den vil udvikle sig til en ’Jord 2’, hvor 30 procent af overfladen er dækket af land og resten af vand.

Sådanne planeter kan være yderst sjældne, for beregninger viser nemlig, at sandsynligheden er 80 procent for, at den udvikler sig til en planet, der er helt dækket af land.

Sandsynligheden for, at vi ender med en planet helt dækket af hav, er omkring 20 procent procent. Kun 1 procent vil få en blanding af hav og land som Jorden.

Som nævnt tyder meget på, at Venus er begyndt sin tilværelse med have som Jordens – men der er altså ingen garanti for, at den tilstand varer ved.

Vi har vist al mulig grund til at passe godt på vores blå planet.

Nyhed: Lyt til artikler

Du kan nu lytte til udvalgte artikler herunder. Du kan også lytte til de oplæste artikler i din podcast-app, hvor du finder dem under navnet 'Videnskab.dk - Lyt til artikler'.

Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på vores Instagram-profil, og læs om de nedenstående prisvindende billeder af stjernetåger og stjernefabrikker her.

Ny video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's videojournalister med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.

Hej! Vi vil gerne fortælle dig lidt om os selv

Nu hvor du er nået helt herned på vores hjemmeside, er det vist på tide, at vi introducerer os.

Vi hedder Videnskab.dk, kom til verden i 2008 og er siden vokset til at blive Danmarks største videnskabsmedie med omkring en million brugere om måneden.

Vores uafhængige redaktion leverer dagligt gratis forskningsnyheder og andet prisvindende indhold, der med solidt afsæt i videnskabens verden forsøger at give dig aha-oplevelser og væbne dig mod misinformation.

Vores journalister fortæller historier om både kultur, astronomi, sundhed, klima, filosofi og al anden god videnskab indimellem - i form af artikler, podcasts, YouTube-videoer og indhold på sociale medier.

Vi stiller meget høje krav til, hvordan vi finder og laver vores historier. Vi har lavet et manifest med gode råd til at finde troværdig information, og vi modtog i 2021 en fornem pris for vores guide til god, kritisk videnskabsjournalistik.

Vores redaktion gør en dyd ud af at få uafhængige forskere til at bedømme betydningen af nye studier, og alle interviewede forskere citat- og faktatjekker vores artikler før publicering.

Hvis du går rundt og undrer dig over stort eller småt, vil vi elske at høre fra dig og forsøge at give dig svar med forskernes hjælp. Send bare dit spørgsmål til vores brevkasse Spørg Videnskaben.

Vi håber, at du vil følge med i forskningens forunderlige opdagelser her på Videnskab.dk.

Få et af vores gratis nyhedsbreve sendt til din indbakke. Du kan også følge os på sociale medier: Facebook, Twitter, Instagram, YouTube eller LinkedIn.

Med venlig hilsen

Videnskab.dk