Na bijna vijftig jaar gaat NASA weer op jacht naar het geheim van Venus’ verdwenen oceanen

Met de DAVINCI-missie waagt NASA zich in de jaren 2030 aan de meest gedetailleerde verkenning van Venus sinds decennia. Een bemenste sonde zal door de zure atmosfeer duiken om te bewijzen of onze buurplaneet ooit bewoonbaar was.

Wetenschappers zijn er nog niet over uit of Venus, ondanks haar huidige, onherbergzame karakter, ooit een koelere, nattere plek was met oceanen van vloeibaar water. De NASA-missie DAVINCI (Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging) moet daar de komende jaren definitief antwoord op gaan geven. Door een gespecialiseerde sonde in de dikke atmosfeer te laten neerdalen, hoopt de ruimtevaartorganisatie de laatste puzzelstukjes te vinden die de geschiedenis van onze ‘helse tweelingbroer’ onthullen.

Een artistieke impressie van de afdalende DAVINCI sonde doorheen Venus’ atmosfeer. Afbeelding: NASA/GSFC/CI Labs

Eerste duik in de 21e eeuw

DAVINCI, vernoemd naar de Italiaanse visionair Leonardo da Vinci, bestaat uit twee onderdelen: een orbiter en een afdaalsonde. Rond 2030 zal het geheel worden gelanceerd, waarna het enkele jaren later Venus bereikt. De orbiter zal tijdens verschillende flyby’s de wolken en het oppervlak in kaart brengen van de planeet, maar de echte ster van de show is de ongeveer één meter brede, bolvormige sonde. Dit wordt het eerste bezoek van de Venusiaanse atmosfeer in de 21e eeuw. Waar in de jaren ’70 en ’80 nog enkele internationale ruimtesondes er een blik wierpen, zal DAVINCI’s sonde als eerste in vele decennia wederom een gecontroleerde afdaling maken door de dikke, corrosieve zwavelzuurwolken.

De DAVINCI misise, bestaande uit een orbiter en een afdaalsonde, zal bij aankomst bij de planeet Venus de sonde de atmosfeer in werpen. Gedurende de 63 minuten durende afdaling, geholpen met een hitteschild en parachutes, zal de sonde de atmosfeer nauwlettend meten en de omgeving fotograferen, in een toxische, corrosieve atmosfeer die tot aan de grond een enorme hitte en druk opbouwt. Afbeelding: NASA/GSFC

Het doelwit van deze gevaarlijke afdaling is de Alpha Regio, een bergachtige hoogvlakte ter grootte van ongeveer 1.500 kilometer. Dit gebied staat bekend als ‘tessera‘, een uniek en chaotisch terrein dat alleen op Venus voorkomt. Tesserae worden gezien als mogelijke oude continenten, miljarden jaren oud. De sonde zal tijdens de afdaling, eenmaal onder de wolken, de allereerste scherpe foto’s van dit mysterieuze landschap maken. Door de resolutie tot wel een meter per pixel hoopt men zelfs details als rotsformaties en droge rivierbeddingen te kunnen onderscheiden.

Een nieuwe, gedetailleerde topografische kaart van Venus’ Alpha Regio (links) vergeleken met de data van de Magellan-missie uit de jaren ’90 (rechts). De rode ovalen markeren het beoogde landingsgebied van de DAVINCI-sonde. Afbeelding: Jim Garvin/NASA’s Goddard Space Flight Center

Meten is weten in een helse omgeving

Om de afdaling tot een wetenschappelijk succes te maken, is de sonde uitgerust met een arsenaal aan geavanceerde instrumenten. De Venus Mass Spectrometer (VMS) en de Venus Tunable Laser Spectrometer (VTLS) zullen de chemische samenstelling van de atmosfeer analyseren, met speciale aandacht voor edelgassen. Deze gasvormige elementen fungeren als tijdcapsules; ze kunnen onthullen hoeveel water Venus ooit heeft gehad en hoe de atmosfeer in de loop van miljarden jaren is geëvolueerd.

In de sonde bevindt zich een klein lab, de ‘VMS’ (Venus Mass Spectrometer) hier afgebeeld. De VMS zal monsters nemen van de Venusiaanse atmosfeer tijdens de afdaling van de sonde en deze analyseren op de chemische samenstelling ervan, in de hoop onder andere de mineralen compositie van het oppervlak te bemeten. Afbeelding: NASA

“We hebben nog niet alle stukjes van de puzzel van de diepe atmosfeer van Venus”, aldus Ralph Lorenz, wetenschapper verbonden aan het Johns Hopkins Applied Physics Laboratory en betrokken bij het VASI-instrument. “DAVINCI zal ons die stukjes geven door tegelijkertijd de samenstelling, druk en temperatuur te meten.” Het VASI-instrument zal tijdens de afdaling continu de temperatuur, druk en wind meten, wat cruciale context biedt voor de chemische analyses.

Artistieke impressie van het VASI instrument aan de buitenzijde van de DAVINCI afdaal sonde. Afbeelding: NASA/GSFC

Daarnaast zal een klein, door studenten gebouwd instrument genaamd VfOx (Venus Oxygen Fugacity) de zuurstofdruk vlak boven het oppervlak meten. Deze meting is essentieel om te begrijpen welke gesteenten er op Venus liggen en hoe de atmosfeer met de korst reageert. Het is een vingerafdruk van de hedendaagse geologische processen.

Een prototype van het VfOx-instrument, niet groter dan een knoop. Het wordt aan de buitenkant van de DAVINCI-daalder gemonteerd om de zuurstof in de lagere atmosfeer te meten. Foto’s: Johns Hopkins APL

Schrijf je in voor de nieuwsbrief! Ook elke dag vers het laatste wetenschapsnieuws in je inbox? Of elke week? Schrijf je hier in voor de nieuwsbrief!

Een erfenis van succes en falen

De voorbereidingen voor DAVINCI leunen zwaar op data van voorgangers. In de jaren ’90 bracht NASA’s Magellan-missie Venus in kaart met radar, wat de eerste globale blik op het oppervlak opleverde. Door deze oude data met nieuwe computertechnieken opnieuw te analyseren, hebben DAVINCI-wetenschappers de topografie van Alpha Regio tien keer scherper kunnen krijgen. Zo leverde Magellan, ondanks dat de missie in 1994 eindigde, een onmisbare bijdrage aan de hedendaagse wetenschap.

Venus’ landschap, gefotografeerd door de Sovjet’ missie ‘Venera 13’ in maart 1982. De sonde hield het ongeveer twee uur vol in de Venusiaanse atmosfeer vooraleer deze aan hittestress en druk kapot ging. Foto: Roscosmos

De geschiedenis van Venusverkenning kent echter ook veel teleurstellingen. Waar de Sovjet’ Venera-missies in de jaren ’70 en ’80 wisten te landen en de eerste (en tot nu toe enige) foto’s van het oppervlak maakten, bezweken ze binnen het uur aan de extreme hitte en druk. De atmosfeer van Venus is namelijk 92 keer zo dik als die van aarde en de temperatuur aan de oppervlakte kan lood doen smelten aan honderden graden Celsius. Het is precies deze vijandige omgeving die DAVINCI’s sonde moet trotseren. Waar eerdere missies slechts een kort bestaan hadden, hoopt DAVINCI met moderne, hittebestendige materialen en isolatietechnieken langer de tijd te geven en een completer beeld te schetsen van de lagere atmosfeer.

“Al deze oude missiegegevens maken deel uit van een mozaïek dat het verhaal van Venus vertelt”, zegt Jim Garvin, hoofdonderzoeker van DAVINCI bij NASA Goddard. “Een verhaal dat een meesterwerk in wording is, maar nog onvolledig.” Met DAVINCI en de zustermissie VERITAS, die Venus in dezelfde periode vanuit een baan om de planeet zal bestuderen, hoopt NASA dat meesterwerk eindelijk te kunnen voltooien. De sonde zal ons niet alleen bewijzen of de ‘ochtendster’ ooit op de aarde leek, maar ook waarom hun wegen zo drastisch scheidden.

De missie, heden in vergevorderde ontwikkelingsfase, zal de wereld naar verwachting met een afdaling in 2034 de adem doen inhouden. Wij kunnen niet wachten!

Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast: