Klimaet på Venus - en løbsk drivhuseffekt?

Ib Lundgaard Rasmussen, astrofysiker, seniorrådgiver, DTU Space

Af Ib Lundgaard Rasmussen

Når man drøfter det fremtidige klima på Jorden, så peges der ofte på klimaet på Venus som et skrækeksempel på, hvor galt det kan gå – hvad nu hvis drivhuseffekten løber løbsk, så ender vi måske i samme situation som på Venus. Er det nu en rimelig sammenligning? Lad os derfor se lidt nærmere på Venus’ klimatiske forhold. Hvordan er klimaet på Venus, hvordan opstod det, og hvad kan det fortælle os om Jordens klimatiske fremtid?

Det er indlysende, at vi ved mindre om vejret på Venus, end vi ved om vejret på Jorden. Desuden har vi ingen mulighed for at finde spor i overfladen, der kunne fortælle om fortidens vejr på Venus. Vi må derfor holde os til de få ting, vi ved med sikkerhed. Venus er tættere på Solen end Jorden og modtager derfor omkring dobbelt så meget energi fra Solens stråling som Jorden. Imidlertid er Venus dækket af et uigennemsigtigt skylag, som reflekterer det meste af strålingen, så langt mindre sollys når ned til Venus’ overflade end det, der rammer Jordens overflade. Man kunne derfor forvente, at Venus’ overflade er noget koldere end Jordens. Men det viser sig, at den er omkring 450 °C varm. Det betyder, at Venusatmosfæren er et virkelig effektivt drivhus.

Det skyldes, at Venus har en meget tæt atmosfære (trykket ved overfladen er mere end 90 bar), der hovedsagelig består af drivhusgassen CO2. Sammenligner man den øverste del af Venusatmosfæren med Jordens atmosfære, så er temperaturprofilerne meget ens. I denne del af atmosfæren transporteres varmen ved stråling. I den tættere del af atmosfæren sker varmetransporten derimod ved konvektion. Det betyder, at temperaturen stiger med omkring 10 grader for hver kilometer, man bevæger sig nedad. På Venus drejer det sig om over 50 kilometer. Det samme sker i øvrigt også i de nederste 10 kilometer af Jordens atmosfære. At atmosfæren på Venus består af CO2, i modsætning til Jordens kvælstof og ilt, gør ikke den store forskel. Var Jordens atmosfære lige så tæt som på Venus, ville Jordens overflade også være meget varm.

Så den centrale forskel på Jorden og Venus er, at der er meget mere atmosfære på Venus. Ser man på fordelingen af nedslagskratere på Venusoverfladen, springer to ting i øjnene: Hele Venusoverfladen er omkring 600 millioner år gammel, og der er meget få mindre nedslagskratere. Det betyder, at den tætte atmosfære har eksisteret i det meste af dette tidsrum. Man kæder det sammen med, at vandet har været forsvundet fra overfladen af Venus i samme tidsrum. Der er nemlig omtrent den samme mængde CO2 på Venus og på Jorden; formentlig produceret som resultat af vulkansk aktivitet i planeternes tidlige historie. På Venus er det meste i atmosfæren, medens det på Jorden er bundet i kalkmineraler. Kultveilten i atmosfæren opløses let i vand og kan derved indgå i frembringelsen af forskellige carbonatholdige mineraler. Denne mulighed har ikke været til stede på Venus.

Der er intet vand på overfladen af Venus, og i atmosfæren er der mindre end hundrede ppm (parts per million) vanddamp. Ser man på forholdet mellem deuterium og hydrogen, så er det over hundrede gange større på Venus end på Jorden. Det peger på, at der tidligere har været en del vand på Venus, men at det er forsvundet ved fotokemisk dissociation. Modelberegninger baseret på D/H-forholdet tyder på, at vandmængden har været under få procent af Jordens vand. Den eneste luftart ud over CO2, der er til stede i større mængde, er små 4 % kvælstof. Det lyder af lidt, men svarer til adskillige gange Jordens kvælstofmængde.

Vor viden om forholdene på Venus er mangelfuld. Det viser sig, når man prøver mere detaljeret at beskrive hvilke processer, der vedligeholder sammensætningen af atmosfæren. Målinger foretaget med sonden Venus Express viser, at solvinden fjerner vanddamp fra atmosfæren. Det ses af, at forholdet mellem ilt- og vandatomer uden for atmosfæren er én til to. Denne proces kan fjerne alt vandet i løbet af få millioner år. Der må altså være en kilde til vandet. Tilsvarende problemer er der med forekomsten at svovldioxid. Begge problemer kunne løses, hvis der stadig er aktive vulkaner på Venus. Det har vi endnu ikke sikre beviser for. Hvis der er tilstrækkelig vulkansk aktivitet til at forklare den høje koncentration af svovldioxid, så bliver det vanskeligt at forklare, hvorfor der er så lidt vand i atmosfæren. Man kunne postulere, at det skyldes tørheden af Venusoverfladen, men har da et problem med at forklare den vulkanske aktivitet, der jo på Jorden væsentligt involverer vand. Vores uvidenhed illustreres måske bedst af, at der er forskere, der arbejder med modeller uden aktivitet og andre med høj aktivitet, samt alle kombinationer af perioder med og uden aktivitet. For at komme videre med disse problemer trænger vi til viden om, hvilke mineraler der udgør overfladen på Venus.

Lad mig til slut vende tilbage til forholdet mellem klimaet på Jorden og på Venus. Hvis Jordens klimatiske fremtid skal minde om de nuværende forhold på Venus, så er det altså nødvendigt at frembringe en langt tættere atmosfære end den nuværende. Det kunne gøres ved at forstyrre kultveiltekredsløbet. Den bedste måde ville være at fjerne vandet fra Jordens overflade. Det ville fjerne skydækket, det ville frigøre den kultveilte, der er opløst i havene, og sikre at kultveilte frigjort ved forvitring af den faste overflade forbliver i atmosfæren. Det ville forøge temperaturen på Jordens overflade ganske betragteligt. Problemet med denne løsning er imidlertid, at de forhøjede temperaturer, der er nødvendige for at ændre forekomsten af vand på Jordens overflade, kræver en tættere atmosfære, som kun kan skabes ved at fjerne vandet.

En mulig løsning kunne være, at processen er selvforstærkende, at der tæt på de nuværende forhold er et såkaldt ”tipping point”, således at processen løber løbsk, at højere temperaturer starter processer, der øger temperaturen endnu mere. Vi har imidlertid historisk viden, der gør denne mulighed usandsynlig. I Jordens fortid optræder episoder, der populært kaldes Sneboldjorden, hvor den overvejende del af Jordens overflade er dækket af sne og is. Jorden reflekterer da så meget af sollyset, at Solen ikke kan tø Jorden op igen. Det kan vulkanerne imidlertid. De sender store mængder af drivhusgasser op i atmosfæren. Isdækket forhindrer gasserne i at komme væk igen. Når indholdet af disse gasser bliver flere hundrede gange større end det er i dag, så smelter isen, og drivhuset bevirker, at Jordens middeltemperatur når op omkring 50 grader celsius. Disse forhold er Jorden kommet tilbage fra, og det antyder, at et eventuelt tipping point ligger langt væk fra nutidens atmosfæriske forhold.

Hovedkonklusionen af dette indlæg er altså, at klimaet på Venus ikke fortæller os meget om, hvad vi kan forvente om Jordens fremtidige klima.