Venus zou geen broeierige, waterloze en helse wereld zijn geweest als Jupiter haar baan rond de zon niet had veranderd.

Venus is vandaag de dag allesbehalve een gastvrije planeet. Een oppervlaktetemperatuur van zo’n 465 graden Celsius en wolken die vrijwel volledig gemaakt zijn van zuur, maakt het voorkomen van leven zoals wij dat op aarde kennen, onwaarschijnlijk. Toch waren de omstandigheden op Venus niet altijd zo bar en boos. En het zou zelfs kunnen dat Venus vandaag de dag nog leefbaar was geweest als Jupiter niet had bestaan.

Cirkelvormig
“Eén van de interessante dingen aan Venus is dat haar baan bijna perfect cirkelvormig is,” zegt onderzoeker Stephen Kane. “Met deze studie wilde ik onderzoeken of de baan altijd cirkelvormig is geweest. En zo niet, wat zijn daarvan de consequenties geweest?” Om deze vragen te beantwoorden creëerde Kane een model van het zonnestelsel, de locatie van alle planeten op een bepaald moment in de geschiedenis en berekende hoe ze elkaar in verschillende richtingen hebben getrokken.


Excentriciteit
Om te bepalen hoe cirkelvormig de baan van een planeet is, kijken onderzoekers naar de zogenoemde excentriciteit, oftewel de mate waarin de banen afwijken van een perfecte cirkel. Hoe groter de excentriciteit, hoe sterker de baan een ovaalvorm aanneemt, tot het een parabool wordt. Deze excentriciteit geven astronomen aan met een cijfer tussen de 0 (volledig cirkelvormig) en 1 (helemaal niet cirkelvormig). Een baan met een excentriciteit van 1 zou niet eens een baan rond een ster kunnen voltooien; deze zou gewoon de ruimte in vliegen.

Deze animatie toont de excentriciteit van de binnenste planeten in ons zonnestelsel. Te zien is hoe cirkelvormig de baan van Venus eigenlijk is. Afbeelding: ChongChong He

Momenteel wordt de baan van Venus gemeten op 0,006. Hiermee heeft Venus de meest cirkelvormige baan van alle planeten in ons zonnestelsel. Het model van Kane laat echter zien dat toen Jupiter ongeveer een miljard jaar geleden waarschijnlijk dichter bij de zon stond, Venus een excentriciteit van 0,3 had. En dat maakt de kans dat Venus toen leefbaar was vele malen groter.

Jupiter
De massa van Jupiter is 2,5 keer zo groot als die van alle andere planeten van ons zonnestelsel bij elkaar. Met andere woorden: Jupiter is gigantisch. En gigantische planeten kunnen de banen van andere planeten verstoren. “Planetaire banen blijven over het algemeen onveranderd in tijd, tenzij ze door een externe kracht worden verstoord,” legt Kane in een interview met Scientias.nl uit. “Die kracht is meestal een andere planeet. Dit hebben we gezien in tal van andere planetaire systemen die ikzelf samen met collega’s jarenlang heb bestudeerd. Omdat Jupiter verreweg de meest massieve planeet in ons zonnestelsel is, heeft hij een grote invloed gehad op de banen van andere planeten. En deze enorme invloed in combinatie met zijn eigen migratie, betekent dat hij een belangrijke rol speelde in de uiteindelijke architectuur van ons zonnestelsel.”


Toen Jupiter net het levenslicht had gezien, bewoog hij zich dichter naar en vervolgens weer verder weg van de zon. Dit gebeurde vanwege interacties met de schijf waaruit planeten ontstaan evenals interacties met andere reuzenplaneten. Deze beweging had op zijn beurt invloed op Venus. “Terwijl Jupiter migreerde, zou Venus dramatische klimaatveranderingen hebben doorgemaakt,” vertelt Kane. “Zo zou deze planeet eerst zijn opgewarmd, toen zijn afgekoeld en vervolgens steeds meer water zijn verloren.”

Leefbaar
Maar nog voordat Jupiter enige invloed op Venus had uitgeoefend, zou onze naaste buur dus zomaar eens een excentriciteit van 0,3 kunnen hebben gehad. En dat is veelbelovend. “Hoe hoger de excentriciteit, hoe groter het effect van de baan op seizoensveranderingen aan het oppervlak,” legt Kane uit. De excentriciteit van de omloopbaan van de aarde is heel klein (zo’n 0,01). Die van Mars is echter veel groter, zo’n 0,1. En dat betekent dat zijn baan een groot effect heeft op zijn seizoenen. “Naarmate de excentriciteit toeneemt, worden de zomers heter en de winters kouder wat leidt tot veel turbulentere klimaten,” vertelt Kane. “Een excentriciteit van 0,3 is erg hoog en zou dus leiden tot extreme klimaatschommelingen met korte, zeer hete zomers en lange, ijskoude winters.”

Stabiel klimaat
Hoewel gemiddelde oppervlaktetemperatuur van Venus nu ruim boven het smeltpunt van lood ligt, tonen de bevindingen aan dat dat in het verleden weleens anders kan zijn geweest. Verschillende wetenschappers vermoeden dan ook dat Venus mogelijk een stabiel klimaat kende. “Er zijn steeds meer aanwijzingen dat Venus ooit gematigde oppervlaktecondities heeft gehad vergelijkbaar met de aarde,” zegt Kane. “Het is zeer waarschijnlijk dat Venus en de aarde onder soortgelijke omstandigheden en met vergelijkbare hoeveelheden water zijn gevormd. De verhouding tussen de twee isotopen deuterium (D) en waterstof (H) in de huidige atmosfeer van Venus is het bewijs dat de planeet in de geschiedenis veel water heeft verloren. Als een planeet over vloeibare oceanen beschikt, vindt er in de zomer meer verdamping plaats. Dit water slaat neer, maar een deel van dat water lekt ook de ruimte in. Dit kan leiden tot een geleidelijk verlies van water op een planeet. Klimaatsimulaties hebben aangetoond dat Venus tot ongeveer een miljard jaar geleden haar gematigde oppervlaktecondities had kunnen behouden.” Of dit betekent dat Venus ooit leefbaar was? “Ja,” stelt Kane. “Ik ben ervan overtuigd dat Venus ooit bewoonbaar was.”

Bewoonbaar
Het feit dat de omstandigheden op Venus mogelijk gunstig waren voor leven, betekent echter niet gelijk dat de planeet ook daadwerkelijk bewoond was. “Het wordt gauw speculatief als we over leven beginnen te praten,” zegt Kane. “Maar als we de aarde als uitgangspunt nemen, dan kunnen we wel stellen dat de fundamentele biochemie in de oceanen van Venus kan hebben plaatsgevonden voordat deze verloren gingen.” En dat is interessant. Onlangs maakten wetenschappers namelijk bekend mogelijke sporen van leven te hebben ontdekt in de atmosfeer van Venus. Onderzoekers troffen er fosfine aan: een gas dat hier op aarde door bacteriën wordt geproduceerd.

Laatste overlevende soort
Volgens Kane is het goed mogelijk dat dit gas de laatste overlevende soort op een planeet, die een dramatische verandering heeft doorgemaakt, vertegenwoordigt. “Het is moeilijk om precies te weten wat de oorsprong ervan zou kunnen zijn,” stelt Kane. “Als het ontdekte fosfine inderdaad het resultaat is van het voorkomen van leven, dan zou de detectie van het gas een buitengewone les zijn van hoe leven zich kan aanpassen aan zijn omgeving.” Kane merkt echter wel op dat de eventuele microben in Venus’ atmosfeer het al een miljard jaar – toen Venus voor het laatste vloeibaar oppervlaktewater herbergde – in het zure wolkendek moeten volhouden. Een moeilijk voorstelbaar, maar niet geheel onmogelijk scenario. Toch houdt de onderzoeker een slag om de arm. “Er bestaan waarschijnlijk veel andere processen waardoor dit gas kan ontstaan die nog niet goed zijn onderzocht,” aldus Kane.

Wat de bevindingen in ieder geval wel aantonen, is dat het goed mogelijk is dat Venus vroeger leefbaar was. Maar doordat Jupiter de planeet als het ware een ‘duwtje’ gaf, werd Venus uit haar baan geslingerd en kwam in een nieuwe baan terecht waardoor steeds meer oppervlaktewater verdween en er een dorre, uitgedroogde wereld overbleef. “Onze bevindingen tonen bovendien aan dat Venus over aanzienlijk wat vloeibaar water moet hebben beschikt om de planeet in de huidige, cirkelvormige baan te krijgen,” vertelt Kane. “En dus stapelt het bewijs dat de planeet een bewoonbaar verleden kende, zich op.” Volgens de onderzoeker is het heel belangrijk om te begrijpen wat er precies met Venus is gebeurd. “Ik concentreer me met name op de verschillen tussen Venus en de aarde,” zegt Kane, “en wat er is misgegaan op Venus. Op die manier kunnen we inzicht krijgen in waarom de aarde bewoonbaar is en wat we kunnen doen om dat zo te houden.”