Onbekende molecuul in atmosfeer Venus en Mars

De ontdekking van een tot nu toe onbekende absorptie door een isotoop van koolstofdioxyde (CO2) in de atmosfeer van Venus en Mars, werd deze week aangekondigd op de vergadering van de Afdeling Planetaire Wetenschappen van de Amerikaanse Vereniging van Sterrenkunde in Orlando, Florida. Deze onlangs waargenomen absorptie zou een belangrijke rol kunnen spelen in het broeikaseffect op Venus. Bovendien zou zij het zoeken naar zogeheten ‘biotracers’ op Mars kunnen belemmeren, aangezien zij zich bevindt in een spectraal gebied waar ook absorpties van organische moleculen kunnen worden waargenomen.

Het is een Europese ploeg uit Frankrijk, België en Rusland, onder leiding van Jean-Loup Bertaux en Ann Carine Vandaele, die de ontdekking in de atmosfeer van Venus deed, dankzij het instrument SOIR dat aan boord van de Europese ruimtesonde Venus Express sinds 11 april 2006 rondom Venus draait. SOIR hanteert bij zijn metingen de zonsverduisteringstechniek, die erin bestaat de Zon te observeren net voor deze achter de planeet verdwijnt of net na ze er weer vanachter opduikt, bij zonsondergang en zonsopgang met andere woorden.

Deze techniek laat toe om het licht van de zon te gebruiken om de ‘handtekening’ van verschillende absorberende moleculen in de atmosfeer te meten. In het golflengtegebied rond 3,3 µm kunnen absorptielijnen van waterstofchloride (HCl) waargenomen worden. Maar behalve deze verwachte absorpties van HCl, werd nog een andere systematische absorptie ontdekt in de spectra. De structuur van deze ‘nieuwe’ absorptie stemt met geen enkele gekende absorptiestructuur overeen. Deze resultaten werden vertrouwelijk gehouden zolang er geen éénduidige identificatie was gebeurd.

Mike Mumma is een wetenschapper van NASA die de atmosfeer van Mars bestudeert in hetzelfde golflengtegebied als SOIR op Venus. Hij doet dat van op de Aarde met behulp van telescopen in Hawaii. In december 2006 ontdekte ook hij absorptiestructuren in zijn spectra die hij niet kon thuisbrengen. Op zijn vraag werden door de beide wetenschappelijke teams de spectra van Venus en Mars met elkaar vergeleken en wat bleek: de structuren zijn identiek!

Het is nu bewezen dat één van de isotopen van CO2 aansprakelijk is voor de nieuwe absorptiestructuren. Het bewuste isotoop (628 genaamd) bevat een zuurstofmolecule waarin één van de zuurstofatomen (16O) 8 protonen en 8 neutronen heeft, terwijl het andere (18O), 8 protonen en 10 neutronen heeft. Dit isotoop bestaat ook op Aarde en staat in voor slechts een kleine fractie van de totale hoeveelheid CO2. In de atmosfeer van Mars en Venus, die allebei hoofdzakelijk uit koolstofdioxyde bestaan, is de hoeveelheid van isotoop 628 veel belangrijker. Hoewel het absorptiespectrum van CO2–isotoop 628 betrekkelijk bekend is, werd dit gedeelte van de absorptie nooit eerder geobserveerd, zelfs niet in laboratoriumomstandigheden.

Behalve zijn niet onbelangrijke bijdrage in het broeikaseffect op Venus, heeft het bestaan van deze absorptie nog een ander gevolg. Zij bevindt zich immers net in het gebied waar ook de absorptielijnen van organische moleculen (de zogenaamde biotracers) worden verwacht, die de aanwezigheid van leven op Mars zouden kunnen aangeven. De nieuw ontdekte absorptiestructuren van CO2, zouden het onderzoek en de interpretatie van deze biotracers kunnen bemoeilijken.