Op 1 maart 2020 observeerde het enige ruimtevaartuig van de mensheid dat zich in een omloopbaan rond Venus bevindt, de Japanse sonde Akatsuki, een mysterieuze lichtflits in de buitenaardse atmosfeer van de planeet. De flits zou weleens een belangrijke aanwijzing kunnen zijn voor het oplossen van een hardnekkig planetair raadsel: bliksemt het op deze in dichte wolken gehulde wereld?
Bliksem komt in het hele zonnestelsel voor. Ruimtevaartuigen hebben buitenaardse bliksemschichten geobserveerd in de wolken van Jupiter, Saturnus en Uranus. En omdat ook Venus een zeer dicht wolkendek heeft, “verwachten we dat er daar bliksem voorkomt,” zegt Noam Izenberg, planetair geoloog aan de Johns Hopkins University en vicevoorzitter de Venus Exploration Analysis Group.
De lichtflits werd gespot door de ruimtesonde Akatsuki – ‘Ochtendgloren’ in het Japans – en de waarneming werd op de jaarvergadering van de American Geophysical Union bekendgemaakt door planetoloog Yukihiro Takahashi van de Universiteit van Hokkaido. Het team van Takahashi vermoedt dat het hetzij om een krachtige bliksemschicht gaat, met ongeveer tienmaal zoveel energie als bliksem op aarde, hetzij om een grote meteoriet die in de atmosfeer van Venus is ontploft.
De lichtflits werd waargenomen door de Lightning and Airglow Camera van de ruimtesonde, een instrument dat al vijf jaar het wolkendek van Venus afspeurt en nu voor het eerst zo’n flits heeft vastgelegd. Het is een van de meest veelbelovende aanwijzingen voor het bestaan van bliksem op Venus, maar het team is nog bezig met het analyseren van de gegevens en de teamleden willen pas commentaar op hun onderzoek geven totdat het in een wetenschappelijk artikel is gepubliceerd.
“Het optreden van bliksem op Venus is al vele tientallen jaren omstreden,” zei Takahashi in zijn lezing.
Al eerder zijn er veelbelovende aanwijzingen voor het bestaan van bliksem op Venus gespot, van elektromagnetische pulsen die door ruimtesondes werden opgevangen tot zeer korte lichtflitsen die vanaf de aarde werden waargenomen. Maar telkens vroegen wetenschappers zich af of deze signalen afkomstig waren van bliksemschichten dan wel van een andere bron, zoals deeltjes uit de diepe kosmos (kosmische straling) of van ruis die door de wetenschappelijke instrumenten zelf werd veroorzaakt.
Om de bron van de recente lichtflits te kunnen achterhalen zouden de astronomen eigenlijk een tweede flits moeten waarnemen. “Het is fascinerend en ze werken momenteel aan het uitsluiten van andere oorzaken,” zegt Izenberg, die niet bij het nieuwe onderzoek is betrokken. Maar het “bewijs zal ’m zitten in een tweede waarneming.”
Als het inderdaad om bliksem zou gaan, dan is het een ontdekking die veel zal bijdragen aan het ontcijferen van de aard van Venus’ dichte wolkendek – en zelfs aan het antwoord op de vraag of er ook leven in deze dichte bewolking zou kunnen gedijen. “Bliksemlicht kan atomen splijten, waardoor er vrije radicalen ontstaan. Zulke deeltjes kunnen zich vervolgens hergroeperen en moleculen vormen die je anders niet zou verwachten,” zegt Colin Wilson, planetoloog aan de University of Oxford.
Gefluit in de wind
Al bijna een halve eeuw zijn wetenschappers op zoek naar bliksem op Venus, waarbij ze gebruikmaken van telescopen op aarde of met behulp van ruimtesondes het kenmerkende elektromagnetische gefluit van bliksemschichten proberen op te vangen. Op weg naar Saturnus vloog de NASA-sonde Cassini (die geen moeite had om bliksemschichten op aarde op te pikken) eind jaren negentig tweemaal langs Venus maar registreerde geen bliksem op de planeet.
Er zijn wel talloze eerdere aanwijzingen opgevangen. Enkele van de Venera-landers die in de jaren zestig, zeventig en tachtig door de Sovjet-Unie naar Venus werden gestuurd, namen verdachte piepjes met hun magnetische en akoestische sensoren waar. En de Amerikaanse orbiter Pioneer pikte in de jaren tachtig energetische pulsen op, evenals de radio op de sonde Galileo, die in 1990 op weg naar Jupiter langs Venus vloog. Ook een telescoop op aarde registreerde halverwege de jaren negentig meerdere kortdurende lichtflitsen op Venus.
“Geen van deze signalen zijn volledig overtuigend geweest,” zegt Karen Aplin, een natuurkundige van de University of Bristol die onderzoek doet naar bliksem op andere planeten. “In het algemeen is het moeilijk om andere verklaringen uit te sluiten.”
Het ESA-ruimtevaartuig Venus Express, dat van 2006 tot 2015 in een omloopbaan rond Venus cirkelde, heeft talloze radiogolven in de vorm van ‘fluitsignalen’ van de planeet opgevangen. Op aarde kunnen dit soort signalen (die hun naam hebben te danken aan radio-officieren die in de Tweede Wereldoorlog een vreemd gefluit op hun radio hoorden en bang waren dat het om inkomende granaten ging) door bliksemschichten worden veroorzaakt.
Maar deze “fluitsignalen kunnen ook door elke andere verstoring of instabiliteit in de atmosfeer worden veroorzaakt,” zegt Shannon Curry, planetair natuurkundige aan de University of California in Berkeley. Ze vangen dit soort signalen geregeld op van Venus en Mars, en de mogelijkheid bestaat dat ze afkomstig zijn van bliksemschichten, maar de astronomen kunnen dat niet met zekerheid zeggen.
Zien is geloven
Het grootste deel van de optische zoektochten naar bliksem (waarbij werd uitgekeken naar zichtbare bliksemflitsen), leverden niks op. Wilson zegt dat een van de redenen daarvoor zou kunnen zijn dat ‘de bron van de bliksem zich onder de bovenkant van de wolken bevindt, waardoor de radiogolven wel kunnen worden opgepikt maar het licht grotendeels wordt afgeschermd.’
De ruimtesonde Akatsuki is in staat zwakke lichtflitsen die uit de wolken rond Venus ontsnappen te detecteren. Door een motorstoring belandde de sonde in 2010 echter niet in een baan rond Venus en moest deze eerst een rondje rond de zon draaien voordat in 2015 een nieuwe poging kon worden gedaan. Hoewel die wel slaagde is deze baan aanzienlijk langer, zodat de sonde een groot deel van de tijd ver van de planeet staat.
Maar na vijf jaar nam Akatsuki toch een lichtflits waar. Curry: ‘Het verbaast me dat ze daarna geen andere zagen, het geeft te denken dat het er maar een was,’ omdat er bij bliksem eigenlijk altijd sprake is van clusters. Maar, voegt hij daaraan toe, ‘ik hecht wel waarde aan de waarneming zelf.’
De flits lijkt niet te zijn veroorzaakt door kosmische straling. Volgens het Akatsuki-team was de oorzaak mogelijk een bolide, een meteoor die met een grote lichtflits in de atmosfeer explodeert. Maar de kans dat Akatsuki een bolide heeft waargenomen is zeer klein, gezien de regelmaat waarmee die op planeten inslaan.
Bliksem is op dit moment de belangrijkste verklaring.
‘Een fout in de instrumenten die toevallig op een echt signaal lijkt zou wel heel toevallig zijn,’ aldus Ricky Hart, die bezig is af te studeren aan de University of California met een onderzoek naar mogelijke tekenen van bliksem op Venus. Naar zijn zeggen ‘is de flits een belangrijke ondersteuning voor de hypothese dat er bliksem op Venus voorkomt.’
Mysterie gehuld in dikke buitenaardse wolken
Als de flits afkomstig is van bliksem, waardoor wordt die dan veroorzaakt? Astronomen denken dat het antwoord op deze vraag onze kennis over de atmosfeer van Venus mogelijk op zijn kop kan zetten.
De wolken van zwavelzuur rond de planeet zijn een uniek verschijnsel in het zonnestelsel. Traditionele modellen voor het ontstaan van bliksem gelden dus niet voor Venus, vertelt Aplin. Een van de problemen is dat deze wolken elektriciteit naar verwachting relatief goed geleiden. Dat zou verhinderen dat elektriciteit zich ophoopt tot het moment dat een ontlading plaatsvindt in de vorm van bliksem.
In de wolken rond de aarde worden elektrisch geladen waterdruppels en ijskristallen door convectie gescheiden (in een proces waarbij warmere wolken opstijgen en koudere wolken naar beneden zakken), wat bliksem tot gevolg heeft. Maar in hoeverre er verticale vermenging plaatsvindt in de wolken rond Venus is onbekend, vertelt planeetwetenschapper Paul Byrne van de North Carolina State University. Akatsuki kan niet bepalen op welke hoogte de flits plaatsvond. Als het bliksem was, kan dat overal zijn geweest, van de bovenste laag van de atmosfeer tot de dikste laag wolken tientallen kilometers daaronder.
Een van de mogelijkheden is dat op Venus bliksemschichten ontstaan na vulkaanuitbarstingen. Deze zijn weliswaar nooit direct waargenomen, doordat de wolken het zicht belemmeren, maar op basis van indirect bewijs zijn veelwetenschappers die zich bezighouden met planeten ervan overtuigd dat er daadwerkelijk erupties plaatsvinden. Uitbarstingen waarbij elektrisch geladen rookpluimen ontstaan kunnen bliksemschichten veroorzaken.
Ongeacht van de vraag of deze waarneming blijkt te kloppen, blijven planeetwetenschappers op zoek naar meer flitsen. Ze willen maar al te graag achterhalen of de bliksem zijn alchemistische macht uitoefent op Venus.
‘Bliksem is een fascinerend proces. Er gebeurt iets,’ aldus Izenberg. ‘Bliksem zou een drijvende kracht kunnen zijn voor prebiotische chemische processen op Venus.’ Dat houdt in dat er voor het leven onontbeerlijke moleculen kunnen ontstaan door de energie-uitbarstingen. Als dat zou gebeuren in delen van de atmosfeer die vochtig zijn, een gematigde temperatuur hebben en waar de zon doordringt zouden zich daar mogelijk fotosynthetische microben kunnen bevinden.
Bliksem zou ook de aanleiding kunnen zijn geweest voor de productie van het gas fosfine, dat onlangs op Venus werd aangetroffen (hoewel sommige deskundigen zich afvragen of de waarneming wel klopt). Bekend is dat het gas op aarde wordt geproduceerd door microben. Als dat gas inderdaad voorkomt in de wolken rond Venus, zou dat voor een deelkunnen zijn ontstaan tijdens de interactie tussen de bliksem en de dampkring rond de planeet.
Wanneer er zowel waarnemingen van telescopen op aarde als van Akatsuki beschikbaar zouden zijn, zou dat zeker helpen om de wetenschappelijke gemeenschap ervan te overtuigen dat het echt om bliksem gaat, aldus Curry. Maar tot het moment dat de mensheid een nieuwe missie naar Venus stuurt om door de atmosfeer te duiken of om vlak boven de wolken te scheren, blijft de vraag of er bliksem voorkomt waarschijnlijk onbeantwoord, aldus Byrne.
We weten verbazingwekkend weinig over Venus, een planeet die ongeveer even groot is als de aarde en dezelfde samenstelling heeft, maar die zich zo totaal anders heeft ontwikkeld. Deze flits is volgens Izenberg ‘een nieuw argument voor de stelling dat we naar de planeet terug moeten gaan.’
