De toestand

In discussies over het versterkte broeikaseffect komt soms de argumentatie naar voren dat een en ander wel door de zon moet komen, aangezien ook elders in het zonnestelsel ‘global warming’ zou voorkomen. Met name Mars, Jupiter, Pluto en de Neptunus-maan Triton worden in dat kader vaak genoemd. Wat zijn de feiten?

Mars

Mars kent een gemiddelde temperatuur van ongeveer -63°C, maar die varieert enorm met de seizoenen: van zo’n -140°C tijdens winters tot een enkele keer +20°C tijdens zomers. Omdat de as van Mars een vergelijkbare stand heeft als die van de aarde, kent de planeet vergelijkbare seizoenen. Ze duren alleen bijna twee keer zo lang, omdat Mars in 1,9 aardjaren om de zon draait. De atmosfeer bestaat voornamelijk uit CO2, wat zich in het winterseizoen voor een deel vastzet in de vorm van een ijskap op de betreffende pool (met onder het bevroren koolzuurgas overigens ook nog bevroren water). In de zuidelijke winter bevindt Mars zich tevens het verst van de zon, en in de zuidelijke zomer het dichtstbij,  zodat de seizoensverschillen op het zuidelijk halfrond extremer zijn dan die op het noordelijk halfrond.
De enorme temperatuurvariaties kunnen aanleiding geven tot zware (stof)stormen, soms meer lokaal, soms bijna de hele planeet omvattend, vooral tijdens zomer op het zuidelijk halfrond. De grote hoeveelheid extra stofdeeltjes in de atmosfeer absorberen snel zonlicht, waarbij de atmosfeer verder kan opwarmen, soms wel met 30°C. In contrast daarmee bestaan er ook winterse stormen die de temperatuur zeer snel kunnen laten dalen tot onder het vriespunt van CO2.
Hoewel de atmosfeer van Mars dus voornamelijk uit het broeikasgas CO2 bestaat, is de absolute hoeveelheid niet erg groot, zodat het broeikaseffect eveneens vrij gering is (de luchtdruk op Mars is ongeveer 8 hPa, tegenover 1015 hPa op de aarde).
Vergelijking van metingen door de Viking satellieten uit de zeventiger jaren en de recente Mars Global Surveyor duiden op een zekere afname van de temperatuur in de laatste decennia. Echter, detailopnames van de laatste jaren hebben laten zien dat de hoeveelheid bevroren CO2 op een deel van de zuidelijke ijskap gedurende de laatste drie opeenvolgende Mars-zomers juist een dalende lijn toont, hetgeen zou duiden op een  opwarming aldaar.
Zoals eerder vermeld, hebben de stofstormen een zeer groot direct gevolg voor de temperatuur. In elk geval zijn enkele opeenvolgende zomers te kort om welke conclusie dan ook te trekken over het klimaat op Mars. Te meer omdat de ijskap wel lokaal gekrompen is bij de zuidpool, maar bij de noordpool geen veranderingen zijn opgemerkt. Het lijkt er meer op dat we hier met (regionaal) weer te maken hebben in plaats van klimaat.

Zie verder:
http://en.wikipedia.org/wiki/Mars
http://mars.jpl.nasa.gov/mgs/newsroom/20050920a.html
http://www.realclimate.org/index.php?p=192
http://www.nature.com/news/2007/070402/full/070402-5.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Climate_of_Mars

Jupiter

De planeet Jupiter kent een temperatuur van ongeveer -121°C. Jupiter kent weinig echte seizoenen, omdat de as bijna loodrecht op de omloopbaan staat, en de afstand tot de zon ook niet erg verandert.
De atmosfeer bestaat vooral uit waterstof (zo’n 86%) en helium (zo’n 14%); de druk bedraagt ongeveer 700 hPa.  Een ‘dag’ duurt op Jupiter iets minder dan 10 aardse uren, het is de snelst draaiende planeet van ons zonnestelsel. De omloopsnelheid om de zon bedraagt een kleine 12 aardjaren.
Terwijl de meeste planeten min of meer een stralingsevenwicht kennen (er wordt evenveel straling van de zon ontvangen, als de planeet zelf weer naar de ruimte uitzendt), zendt Jupiter twee keer zoveel straling uit dan het van de zon ontvangt. Omdat de planeet en de atmosfeer tegelijk zo’n 3 cm per jaar krimpen, blijft de temperatuur vrijwel gelijk.
De planeet is voortdurend bedekt met een wolkenlaag vooral bestaande uit ammonium kristallen. In die wolkenlaag zijn fraaie structuren zichtbaar, het meest opvallende is de zogenaamde ‘rode vlek’ met een omvang van zo’n twee tot drie keer de aarde. Deze bestaat zeker al 300 jaar, maar is in de loop der tijd wel kleiner geworden. De rode vlek steekt 8 kilometer uit boven de andere wolken, bevat een gebied met hoge luchtdruk,  is relatief warm en de winden er omheen hebben snelheden van ruim 600 km/u. Recentelijk hebben drie wat ‘koudere’ stormgebieden, witte vlekken, zich samengevoegd, zijn geleidelijk hoger geworden en opgewarmd, en hebben een nieuwe ‘rode vlek junior’ gevormd, wat verder van de equator verwijderd.
Tot dusver werd er weinig temperatuurverschil ontdekt tussen de equator en de polen, de rode vlek met de enorme stormen er omheen zou hiervoor hebben kunnen zorgen.  Met de komst van de ‘rode vlek jr.’ beginnen de speculaties. Misschien zou deze de uitwisseling van lucht tussen de equator en de zuidpool deels kunnen blokkeren. Misschien zou dit dan kunnen leiden tot een 10 graden opwarming bij de equator en een 10 graden afkoeling bij de zuidpool.
Laten we even nuchter blijven. Tot dusver zijn er geen metingen die enige verandering in de temperatuur aantonen. Verder zou het gaan om een wijziging van de relatieve temperaturen, de gemiddelde temperatuur van de hele planeet verandert niet, hooguit de verdeling zou wijzigen. Een eventuele herverdeling van warmte op een planeet is iets wezenlijk anders dan een ‘global warming’.
Enig verband met zonne-activiteit is al helemaal ver te zoeken (wordt trouwens enkel door niet-astronomen gesuggereerd): aangezien Jupiter twee keer zoveel straling uitzendt dan het ontvangt, ligt het meer voor de hand e.e.a. toe te kennen aan de dynamiek van de planeet zelf.

Zie verder:
http://en.wikipedia.org/wiki/Jupiter
http://www.space.com/scienceastronomy/060504_red_jr.html

Pluto

Pluto, tegenwoordig officieel geen planeet meer doch een dwergplaneet, kent een temperatuur van zo’n -223°C. De omlooptijd van Pluto om de zon bedraagt 248 aardjaren. Pluto heeft een zeer ijle atmosfeer, hoofdzakelijk bestaand uit stikstof, met een druk van ongeveer 0,3 Pa.
Zowel in 1988 als in 2002 heeft men de atmosfeer van Pluto indirect kunnen waarnemen, doordat de planeet een ster een poosje ‘bedekte’. Hierbij bleek de atmosfeer in 2002 dikker dan in 1988, hetgeen zou kunnen duiden op ongeveer 2 graden opwarming aan de oppervlakte van Pluto in de 14 jaar tussen de waarnemingen. Een nieuwe meting in 2006 toonde nagenoeg dezelfde waarden als in 2002.
Astronomen zien hierin vooral een seizoenseffect. Pluto stond in 1989 het dichtst bij de zon en verwijdert zich sindsdien weer. In 1987 kwam de zuidpool voor het eerst in 120 jaar weer in het zonlicht terecht, waarbij stikstof van de ijskap aldaar weer kon gaan sublimeren (tot atmosferisch gas overgaan). Binnen enkele decennia zal dit ’teveel’ aan stikstof weer condenseren aan de noordpool die inmiddels geen zonlicht meer krijgt. Daarna zal Pluto verder gaan afkoelen, omdat de afstand tot de zon steeds groter wordt. Of de afkoeling dusdanig groot zal zijn, dat de hele atmosfeer decennia lang ‘verdwijnt’, daarover verschillen de astronomen nog van mening.
Een ietwat vertraagd seizoenseffect dus, hetgeen we op aarde ook kennen. Op het noordelijk halfrond van onze planeet valt de warmste periode niet rond 21 juni, maar ongeveer een maand later. Net zoals de warmste tijd op een dag pas optreedt nadat de zon op z’n hoogst heeft gestaan.
De seizoenseffecten op Pluto kunnen om twee redenen zeer sterk zijn. In de eerste plaats omdat de dwergplaneet een erg uitgerekte ellipsvorm kent: tijdens een perihelium (dichtst bij de zon) staat Pluto zelfs dichter bij de zon dan de planeet Uranus, maar tijdens een aphelium (verst van de zon) maar liefst 1,7 keer zo ver. In de tweede plaats staat de draaias van Pluto bijna in de richting van de zon; de noordpool krijgt 120 jaar zonlicht en kent dan een ‘poolnacht’ van 120 jaar, de zuidpool andersom, en de overgangen daartussen zijn heel snel (nauwelijks een lente of herfst).
In januari 2006 lanceerde de NASA het ruimtevaartuig ‘New Horizons’, dat in 2015 Pluto zal bereiken. Tegen die tijd zullen we een hoop meer leren over weer en klimaat op Pluto.

Zie verder:
http://en.wikipedia.org/wiki/Pluto
http://web.mit.edu/newsoffice/2002/pluto.html
http://www.johnstonsarchive.net/astro/pluto.html
http://pluto.jhuapl.edu/science/everything_pluto/7_atmosphere.html

Triton

Triton is de grootste maan van de planeet Neptunus. De omlooptijd van het planeetstelsel om de zon bedraagt 165 aardjaren. Bijzonder aan Triton is dat het een draairichting heeft die tegengesteld is aan die van alle planeten en (grotere) manen in ons zonnestelsel. Net als wat andere kleine maantjes rond Jupiter, Saturnus en Uranus meent men dat ze oorspronkelijk objecten zijn uit de zogenaamde Kuiper-gordel en dat ze zijn ‘ingevangen’ door de planeten.
De atmosfeer op Triton bestaat voornamelijk uit stikstof en kent een druk van slechts 1 Pa. De temperatuur wordt geschat op ongeveer -235°C. De maan is nog altijd geologisch actief en kent cryovulkanen, die vooral bevroren stikstof uitstoten in grote pluimen.
Eerste metingen van de atmosfeer werden gedaan door de Voyager 2 in 1989, latere metingen met de Hubble telescoop in 1998 brachten aan het licht dat de maan in die tussentijd een dikkere atmosfeer leek te hebben gekregen. Daardoor zou de temperatuur met 2 graden kunnen zijn gestegen.
Net als bij Pluto, wordt deze opwarming door astronomen vooral toegeschreven aan seizoenseffecten. Ten tijde van de laatste meting naderde de maan een extreme zomer voor het zuidelijk halfrond, zoals die op Triton eens in de paar honderd jaar voorkomt. Zodra wat stikstof van een poolkap overgaat van bevroren naar gastoestand, wordt de ijle atmosfeer direct wat dikker waardoor de oppervlaktetemperatuur weer stijgt. Maar ook veranderingen in vulkanische activiteit kunnen snel tot temperatuurwijzigingen leiden. Elders in het zonnestelsel kent de maan Enceladus (van Saturnus) ook van die cryovulkanen. Metingen vanuit het Cassini ruimtevaartuig toonden duidelijke ‘hotspots’ bij de zuidpool aldaar.

Zie verder:
http://en.wikipedia.org/wiki/Triton_%28moon%29
http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/1998/23/text/

Conclusie

Niemand zal willen ontkennen dat de zon en haar straling invloed op weer en klimaat heeft. Dat is zo op onze eigen planeet, dat is zo op alle planeten en manen in het zonnestelsel.
Over de laatste paar decennia zijn nauwkeurige metingen gedaan over de hoeveelheid straling die de zon uitzendt, en daarin is in die tijd geen significante verandering geweest. En alle (meestal zeer schaarse) waarnemingen over de atmosfeer en temperatuur van andere planeten en manen dateren juist uit deze laatste decennia.
Het ligt dan ook meer voor de hand de veranderingen die zijn waargenomen (vaak ook op een heel indirecte wijze, zeker niet met thermometers) toe te schrijven aan factoren die ook op aarde voor vrij snelle wijzigingen kunnen zorgen, die niet samenhangen met een klimaatverandering: bijvoorbeeld wijziging der seizoenen, vulkaanuitbarstingen.
En we moeten niet vergeten dat we op aarde beschikken over uitgestrekte oceanen, die voortdurend een matigende invloed uitoefenen, iets wat al die andere planeten/manen niet hebben. Een paar veranderingen in atmosfeer en temperatuur, die op enkele plekken in het zonnestelsel zijn waargenomen, vormen derhalve geen ondersteuning voor een standpunt als zou de recente opwarming van de aarde enkel aan de zon toe te schrijven zijn.

(dit artikel werd eerder in iets gewijzigde vorm geplaatst op het forum van de VWK)