Von Mierk Schwabe   

Wie ein Planet aussehen kann, wenn der Treibhauseffekt Überhand nimmt, lässt sich an unserem Nachbarplaneten Venus sehr gut beobachten. Auf den ersten Blick ähnelt die Venus der Erde sehr – sie hat eine vergleichbare Masse, Oberfläche und innere Struktur, auch der Abstand zur Sonne ist nicht allzu anders als bei der Erde. Aber: ihre Oberflächentemperatur beträgt über 450° C! Was ist da schief gelaufen?

Zur Beantwortung dieser Frage muss man eine weitere Komponente als den Planeten an sich betrachten: Die Atmosphäre der Venus besteht zu 97% aus Kohlenstoffdioxid (CO₂) und besitzt praktisch kein Wasser. Zudem ist der Druck 90 mal stärker als auf der Erde – so stark, wie er bei uns 1 km unter der Wasseroberfläche ist.

CO₂ ist ein Treibhausgas, das heißt, es schließt einen Teil des eingestrahlten Lichts ein, so ähnlich, wie dies die Glasfenster in einem
Gewächshaus tun. Um diesen Effekt zu verstehen, muss man etwas weiter ausholen: Einige Gase absorbieren Licht in Banden – das heißt, sie nehmen Licht bestimmter Wellenlängen bevorzugt auf.

Sauerstoff und Stickstoff, aus denen unsere Atmosphäre hauptsächlich besteht, absorbieren und emittieren im energetisch wichtigen Bereich des Spektrums jedoch kein Licht. Anders aber Wasserdampf, das wichtigste Treibhausgas in der Erdatmosphäre, und eben CO₂: Diese beiden Gase absorbieren Licht im Mikrometer-Bereich, also gerade im Bereich der Wärmestrahlung, sehr gut, nicht aber das sichtbare Sonnenlicht (mit Wellenlängen um die 0.6 Mikrometer).

Das Sonnenlicht durchdringt also die Atmosphäre des Planeten Venus und wärmt dort die Oberfläche auf. Diese strahlt dann bei deutlich längeren Wellenlängen, nämlich gerade im Mikrometerbereich, wieder ab. Das CO₂ in der Atmosphäre absorbiert diese Strahlung nun und erwärmt sich dadurch ebenfalls. Es gibt dann einen Teil der Energie wieder ab, und zwar auch wieder nach unten, wodurch sich die Oberfläche weiter erwärmt. Erst bei einer Temperatur um 450° C herum wird im Fall der Venus durch die
Infrarotstrahlung der Atmosphäre so viel Energie abgestrahlt wie aufgenommen wird, und es stellt sich ein Gleichgewicht ein.

Das Wasser, das auf der Venus einmal vorhanden war, ist im Laufe der Zeit verloren gegangen: Es war von Anfang an nicht flüssig wie auf der Erde, sondern gasförmig. Dadurch verursacht es einerseits selbst einen Treibhauseffekt, der CO₂ das in Gesteinen gebunden ist durch Erwärmung freisetzt. Das Wasser wird außerdem durch die UV-Strahlung der Sonne in Wasserstoff und Sauerstoff aufgebrochen. Der leichte Wasserstoff in der Atmosphäre steigt nach oben und entkommt irgendwann in den Weltraum – es kann sich kein neues Wasser mehr bilden.

Auf der Erde wird dieser Mechanismus durch die Ozonschicht zum Glück verhindert: Sie blockiert das UV-Licht der Sonne, so dass das Wasser in den niedrigen Bereichen der Atmosphäre nicht aufgespalten wird, sondern irgendwann wieder auf die Erde zurückfällt. Bei uns ist das Wasser wichtig zur Kontrolle des Treibhauseffekts: Ozeane absorbieren CO₂; Wasser und CO₂ reagieren mit Silikaten, so dass CO₂ in Gesteinen gebunden werden kann, und Wasser hält Pflanzen am Leben, die CO₂ aus der
Luft filtern.

Der Hauptunterschied zur Venus ist natürlich, dass auf der Erde die Atmosphäre nur zu 0.03% aus CO₂ besteht. Der Wasserdampf und das CO₂ sorgen bei uns ebenfalls für einen Treibhauseffekt, der sehr wichtig für das Leben auf der Erde ist: Er wärmt die Atmosphäre auf, so dassflüssiges Wasser vorhanden sein kann. Ohne Treibhauseffekt wäre die mittlere Temperatur auf der Erde 33 Grad geringer als jetzt, und damit deutlich lebensfeindlicher.

Aber natürlich ist alles nur in Maßen gesund – ein außer Kontrolle geratener Treibhauseffekt wie bei der Venus wäre eine absolute
Katastrophe. Und schon eine zusätzliche Erwärmung um nur wenige Grad durch zusätzliches CO₂ in der Erdatmosphäre hat voraussichtlich schlimme Folgen für die Menschheit. Hoffen wir, dass in Kopenhagen endlich eine Lösung angegangen wird.