Klappt das Terraforming der Venus?

Während manche schon von der Kolonisierung des Mars träumen, hat sich bisher keiner mit der Besiedlung der Venus befasst. Zu extrem scheinen die Bedingungen zu sein. Am Boden herrschen im Mittel 480°C, und zwar unabhängig von der Tageszeit. Dabei rotiert die Venus extrem langsam: einmal in 243 Tagen um die Achse. Man sollte, wie beim Mond und Merkur, die auch einen bzw. drei Monate zur Rotation brauchen, auf der Nachtseite Temperaturen weit unter dem Gefrierpunkt erwarten. Dazu kommt die dichte Atmosphäre mit einem Bodendruck im Mittel von 90 Bar. Die Atmosphäre besteht wie beim Mars fast nur aus Kohlendioxid. Kurzum: Da soll mal Leben möglich sein?

Früher war die Venus mal subtropisch

Immerhin, so lange ist es noch nicht her, das man meinte, auf der Venus herrsche subtropisches Klima. Bis in die Fünfziger Jahre meinte man, weil man nur Wolken sah, das dies, wie im irdischen Regenwald eine dauernde Wolkendeckung durch aufsteigende Feuchtigkeit wäre. Die mittlere Oberflächentemperatur der Erde, würde man sie an die Position der Venus versetzen würde, beträge +38 Grad, auch das sprach für die These. Manche machten sogar Spekulationen über Leben und seinen Entwicklungsstand. Manche meinten die Flora und Fauna wäre wie bei uns im Mesozoikum, als es weltweit auch so warm war. Andere spekulierten aufgrund von Leuchterscheinungen sogar von einem Venusherrscher, der seinen Geburtstag mit Feuerwerk feierte, das man dann als Widerschein in den Wolken sieht.

Mit den Erkenntnissen der Raumfahrt bekam man dann heraus das die Venus viel ungastlicher ist als angenommen und damit sank auch das Interesse an der Erforschung der Venus, vor allem bei den USA. Russland nutzte den leicht erreichbaren Planeten noch lange als Ziel, weil hier ihre massive Auslegung von Sonden von Vorteil war.

Umweltveränderung durch gentechnisch veränderte Bakterien

Nun hat in Nature eine Forschergruppe aus Biologen und Klimaforschern einen Aufsatz veröffentlicht. Sie sehen es als schwierig, aber nicht unmöglich, die Venus zu besiedeln. Doch das, so das Resümee, wird teuer und sehr lange dauern. Eine Basis für ein solches Vorhaben ist die Gentechnik. Es gibt auf der Erde Bakterien, die hohe Temperaturen ertragen, andere kommen mit dem Säurenebel aus dem die Wolken bestehen zurecht, aber kein irdisches Bakterium kommt mit den Bedingungen auch nur der oberen Venusatmosphäre zurecht. Mit dem Abschluss der Sequenzierung der DNA einer Reihe von Archaebakterien sieht man nun die Möglichkeit zwischen den Arten gezielt Gene auszutauschen und so einen Superorganismus zu schaffen, der zumindest in den oberen Schichten der Venusatmosphäre überleben kann. Er würde die Atmosphäre vorteilhaft verändern, sodass weitere Bakterien folgen könnten.

Der erste Schritt könnte der Gentransfer von Sulfatreduzierenden Bakterien in thermophile Archaebakterien sein, wie Methanopyrus, das noch bei 122 Grad Celsius überlebt. Diese Bakterien will man dann an ein Substrat aus Nanopartikeln die Mineralstoffe zur Verfügung stellen in der Wolkenschicht der Venus ausbringen. Wahrscheinlich werden es mehrere Populationen sein, da an der Obergrenze der Wolken -43°C und an der Unterseite +75°C herrschen. Darunter gibt es noch einen Aerosolnebel. Bis in 45 km Höhe über der Venusoberfläche wären Bakterien lebensfähig. Diese gentechnisch veränderten Bakterien sollen das Schwefeldioxid bzw. die Schwefelsäure, aus denen die Wolken bestehen, zu Schwefel reduzieren. Dazu wird als weiterer Bestandteil aber Wasser benötigt, denn die Venusatmosphäre ist extrem trocken.

Würde man (je nach Größe) einen Komet pro Jahr bis Jahrzehnt auf die Venus lenken, so würde er die Atmosphäre mit so viel Wasser anreichern, das man in einem Zeitraum von 100 bis 1000 Jahren die Schwefelsäure (Gehalt: 0,15 %) weitestgehend aus der Atmosphäre entfernen könnte. Die Folge wäre, dass die Atmosphäre aufklaren würde, man also bis zur Oberfläche sehen könnte. Die Folgen wären gravierend. Denn die Wolken reflektieren heute 90% der IR-Strahlung und 75% der sichtbaren Strahlung der Oberfläche wieder zum Boden zurück. Dadurch würden zwangsläufig die Temperaturen sinken. Zudem wäre die Oberfläche dann mit Schwefel bedeckt, der eine hohe Reaktionsfähigkeit besitzt also einen Großteil des Lichts wieder reflektiert. Nach Klimamodellen würde dann die Temperatur an der Oberfläche um 200 bis 250°C sinken – immer noch zu viel für Leben, denn bei 150°C zerfällt die DNA schneller, als sie Reparaturenzyme restaurieren können.

Abbau des Kohlendioxids

Nun ist aber die Säure aus der Atmosphäre und man kann andere Organismen einsetzen. Sie sollen das Kohlendioxid durch Photosynthese reduzieren. Hier denkt man an einen Gentransfer der Photosynthesegene von Blaualgen in Archaebakterien für trockene Standorte. Die Organismen bilden aus dem Kohlendioxid organische Materie, wachsen zu immer größere Kolonien, die schließlich zu schwer werden, um in der Atmosphäre zu schweben und zur Oberfläche sinken. So entfernen sie dauerhaft das Kohlendioxid aus der Atmosphäre. Was man weiterhin aufrechterhalten muss, ist die Zufuhr von Wasser, denn auch die Photosynthese verläuft nach folgender Summenformel:

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2

Aufgrund der dicken Atmosphäre dauert dieser Prozess sehr lange, mindestens 100.000 Jahre, es können aber auch leicht mehrere Millionen Jahre sein. Mit der Zeit sinkt der Kohlendioxidgehalt und steigt der Sauerstoffgehalt. Man nimmt an, dass der Sauerstoff wieder verbraucht wird, denn die Venusoberfläche ist geologisch jung und dürfte global aus kaum oxidiertem Gestein bestehen. So sinkt der Atmosphärendruck langsam ab.

Wie es weiter geht, ist noch nicht so geklärt. Das hängt von dem Verbrauch an Sauerstoff ab. Die Gruppe hat drei Modelle durchgerechnet. Im Ersten absorbiert das Gestein Sauerstoff das einem Druck von 60 Bar entspricht, in einem Zweiten sind es 80 Bar und im Letzten den gesamten Sauerstoff.

Als Endzustand beim ersten Modell würde eine Restatmosphäre aus 30% Kohlendioxid, 6% Stickstoff und 60% Sauerstoff resultieren. Die Oberflächentemperatur wäre im Mittel bei +110°C, es wäre aber an den Polen und nachts auch bis zu +40° möglich, womit zumindest an den Polen Kolonien möglich wären. An den Polen wären auch außerhalb einer regulierten Atmosphäre robuste Pflanzen wie in unseren Wüstengebieten lebensfähig. Sie müssten aber aufgrund des langen Tag/Nachtzyklus und der niedrigen Strahlung an den Polen genetisch angepasst werden.

Das zweite Modell hätte nur noch einen Kohlendioxidgehalt von 10%, 17% Stickstoff und 65% Sauerstoff. Hier würden die globalen Temperaturen auf +80 Grad im Mittel sinken. Ab einer Breite von 50 Grad wären die Temperaturen unter 60 Grad und diese Bereiche wären bewohnbar. Ebenso wie im ersten Modell aber in der freien Landschaft nur von gentechnisch veränderten Pflanzen. Menschen würden wie beim Mars in Kuppeln leben, in denen mit Wasser gekühlt wird. Das Wasser wird auch benötigt, weil die Venus trotzdem weitestgehend trocken sein wird. Es gibt nur wenig Wasser, das vor allem als Dampf vorliegt.

Im dritten Modell könnte man eine weitestgehend erdähnliche Atmosphäre mit einem Druck von 2 Bar, bestehend aus 65 % Stickstoff, 25 % Sauerstoff und 5 % Kohlendioxid entstehen. Die globalen Temperaturen betragen dann im Mittel 45 Grad Celsius, sie können an den Polen bis auf 15 Grad sinken, am Äquator aber auch 65 Grad erreichen. In dieser Atmosphäre könnten Menschen außerhalb einer Kuppel ohne Schutzanzug leben.

Die Zusammensetzung der Atmosphäre steuert man nach dem Artikel vor allem über den Nachschub mit Wasser durch Kometen. Sie muss so justiert sein, dass die Oxidation des Oberflächengesteins (Sauerstoffverbrauch) mit der Sauerstofferzeugung durch die Photosynthese entspricht. Für das letzte Modell braucht man pro Jahr mindestens 10 Kometeneinschläge von je 1 km Durchmesser. Bei den anderen Modellen sind es weniger.

Die erdähnliche Venus

Würde man den Endzustand des dritten Modells erreichen, so könnte man über weitere Kometen dann auch über sehr lange Zeit so viel Wasser auf die Venus bringen, dass es auch flüssiges Wasser, wie Flüsse oder Seen gibt. Die Menge, die man dafür braucht, ist aber groß: Der Mars, der ja als trocken gilt, hat mindestens eine Wasserschicht, die 1 m stark ist, wenn man das ganze Eis verflüssigen könnte. (Andere Schätzungen gehen bis 100 m). Für eine nur 1 m dicke Schicht auf der Venus bräuchte man 500.000 Kometenkerne. Dabei entspricht dies nicht mal dem Wasser, das bei uns als Grundwasser vorliegt bzw. in dem Boden gewunden ist. Für die Wassermenge, die die Erde hat, sogar die 3000-fache Menge. Damit das Klima aber stabil wird, wäre noch etwas anderes nötig: Man müsste das gebundene Kohlendioxid und auch den Schwefel wieder aus dem Kreislauf entfernen. Die Oberfläche wäre nach der Tätigkeit der Bakterien global mehrere hundert Meter dick mit abgestorbenem orangenem Material bedeckt, alle Vertiefungen damit ausgefüllt.

Der effektivste Weg wäre es das Material durch Temperatur und Druck zu Kohle umzuwandeln. Das hat als Vorteil auch den Nebeneffekt, weil dann Wasser frei wird, gemäß:

C6H12O6 → 6 C + 6 H2O

Die Kohle kann man dann relativ gut lagern, sie brennt anders, als das organische Material, erst bei hohen Temperaturen. Der einfachste Weg ist es das organische Material mit viel Gestein zu bedecken, dann läuft der Prozess durch den Druck von alleine ab, man braucht nur sehr viel Zeit.

Fazit:

Meine Meinung: Es mag theoretisch möglich sein, doch technisch umsetzbar ist es heute nicht und ich denke auch in ferner Zukunft nicht. Wir können nicht mal einen kleinen Asteroiden umlenken, geschweige denn einen 1 km großen Kometen. Das ist die Hauptherausforderung. Bakterien genetisch zu modifizieren und auszubringen ist dagegen einfach, zumal sie sich ja vermehren sollen. Wie bei den Plänen für die Kolonisierung des Mars, wäre es um ein Vielfaches einfacher die Bedingungen auf der Erde vor allem in heute unbewohnbaren Gebieten wie Wüsten oder der Arktis zu verbessern. Noch billiger wäre es, das Bevölkerungswachstum auf 0 zu bringen oder die Zahl der Menschen sogar zu reduzieren. Dann hat jeder genug Ressourcen für ein Leben, ohne zu hungern und Not zu leiden. Weiterhin hat trotz allem die Venus kein Magnetfeld. Doch das kann durch eine entsprechend dichtere Atmosphäre ausglichen werden.

Immerhin zwei Vorteile hat die Venus: Hat man erst mal eine lebenswerte Umwelt geschaffen, so ist sie stabil. Beim Mars verdampft laufend die Atmosphäre. Zudem gibt es genügend Gase für einen Druck, den wir zum Leben brauchen. Beim Mars wird man, selbst wenn man alle gebunden Gase freisetzt, niemals eine Atmosphäre erreichen, in der ein Mensch ohne Sauerstoffgerät überleben könnte. Aufgrund der langsamen Rotationsdauer wäre die Venus aber niemals eine Schwester der Erde. Das Leben dort wäre vergleichbar dem in hohen polaren Breiten auf der Erde, also nördlich oder südlich des Polarkreises. Es wäre 121 Erdtage lang hell und dann ebenso lang dunkel.

2 thoughts on “Klappt das Terraforming der Venus?

  1. In Kim Stanley Robinsons (Autor der „Mars Trilogie“) Roman „2312“ gab es ein recht interessantes „Rezept“ zur Venus Terraformierung.

    – Man baut einen gigantischen „Sonnenschild“ aus Mond Aluminium in dessen L1. (50g pro m², aber mit einer Gesamtmasse von 3×0 Hoch 13 kg.)
    – Dadurch wird nicht nur der Sonnenwind abgelenkt, sondern der Planet innerhalb von 140 Jahren abgekühlt wobei die Co2 Atomosphäre zu Trockeneis gefriert und „abregnet“. Dieses wird in die Teifebenen abtransportiert und mittels Von Neumann Maschinen in eine 150 Millibar Sauerstoffatomsphäre umgewandelt. (Welches dann entweder mit Stickstoff von Titan oder argon vom Mond versetzt wird.)

    – Anschließend wird die Venus mit Eismeterioden bombadiert und Seeen und Meere zu erzeugen. (Im Buch waren es Brocken vom zerstückelten Saturnmond Dione.)

    Zum Schluss lässt man entweder ab und zu „Licht“ zu, indem man entweder den Sonnenschild ab und zu öffnet oder den Planten mittels eines weiteren Bombadments in Rotation versetzt…

    Man kann KSR zumindestens nicht vorwerfen keinerlei Fantasie zu besitzen…^^

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