Атмосфера Венери настільки ж таємнича, як і густа і палюча. Поколіннями вчені прагнули вивчити це за допомогою наземних телескопів, орбітальних місій та епізодичного атмосферного зонда. І в 2006 році, ESA Venus Express місія стала першим зондом, який проводив довготривалі спостереження за атмосферою планети, що багато що розкрило про її динаміку.
Використовуючи ці дані, нещодавно команда міжнародних вчених - під керівництвом дослідників Японського аерокосмічного та розвідувального агентства (JAXA) - нещодавно провела дослідження, яке характеризувало структури вітру та верхніх хмар на нічній стороні Венери. Окрім того, що було першим у своєму роді, це дослідження також виявило, що атмосфера поводиться по-різному на нічній стороні, що було несподівано.
Дослідження під назвою «Стаціонарні хвилі та повільно рухомі особливості у нічних верхніх хмарах Венери» нещодавно з’явилось у науковому журналі Природа Астрономія. Під керівництвом Хав'єра Перальта, міжнародного молодого стипендіата JAXA, команда консультувала дані, отримані Venus Express ' набір наукових інструментів з метою вивчення раніше небачених хмарних типів, морфологій та динаміки.
Хоча було проведено безліч досліджень атмосфери Венери від сокей, це був перший раз, коли це дослідження не було зосереджене на дні планети. Як пояснив доктор Перельта в прес-повідомленні ESA:
“Це перший раз, коли нам вдалося охарактеризувати, як атмосфера циркулює на нічній стороні Венери в глобальному масштабі. Незважаючи на те, що циркуляція атмосфери на дні планети була широко досліджена, про нічну сторону було ще багато що відкрити. Ми з'ясували, що хмарні візерунки відрізняються від тих, що бувають на дні, і під впливом топографії Венери.“
З 60-х років астрономи усвідомлювали, що атмосфера Венери поводиться набагато інакше, ніж атмосфера інших планет Землі. Якщо Земля і Марс мають атмосфери, які спільно обертаються приблизно з тією ж швидкістю, що і планета, атмосфера Венери може досягати швидкості понад 360 км / год (224 миль / год). Отже, хоча планеті потрібно 243 дні, щоб обертатися один раз на своїй осі, атмосфера займає лише 4 дні.
Це явище, відоме як «супер-обертання», по суті означає, що атмосфера рухається в 60 разів швидше, ніж сама планета. Крім того, вимірювання в минулому показали, що найшвидші хмари розташовані на верхньому рівні хмари, 65 - 72 км (40 - 45 миль) над поверхнею. Незважаючи на десятиліття вивчення, атмосферні моделі не змогли відтворити надповорот, що вказувало на те, що частина механіки була невідома.
Таким чином, Перальта та його міжнародна команда - до складу якої входили дослідники з Університету дель Пай Васко в Іспанії, Токіоського університету, Університету Кіото Сандьйо, Центру астрономії та астрофізики (ЗАА) Берлінського технічного університету та Інституту астрофізики та космічна планетологія в Римі - вирішили подивитися на незвідану сторону, щоб побачити, що вони могли знайти. Як він це описав:
"Ми зосередилися на нічній стороні, оскільки вона була погано досліджена; ми можемо бачити верхні хмари на нічній стороні планети через їх теплове випромінювання, але важко їх спостерігати належним чином, оскільки контраст у наших інфрачервоних зображеннях був занадто низьким, щоб отримати достатню кількість деталей. "
Це полягало в спостереженні за нічними бічними хмарами Венери за допомогою видимого та інфрачервоного теплового спектрометра зонда (VIRTIS). Інструмент збирав сотні зображень одночасно та різної довжини хвилі, яку команда потім поєднала для покращення видимості хмар. Це дозволило команді вперше побачити їх належним чином, а також виявило кілька несподіваних речей про нічну атмосферу Венери.
Вони побачили, що атмосферне обертання виявилося більш хаотичним на нічній стороні, ніж те, що спостерігалося в минулому на дні. Верхні хмари також утворювали різну форму та морфологію - тобто великі, хвилясті, плямисті, нерегулярні та ниткоподібні візерунки - і переважали нерухомі хвилі, де дві хвилі, що рухаються в протилежних напрямках, відміняють одна одну і створюють статичну погоду.
3D-властивості цих нерухомих хвиль були також отримані шляхом комбінування даних VIRTIS з радіонауковими даними з експерименту радіознавства Венери (VeRa). Природно, команда була здивована, коли виявила такі атмосферні форми поведінки, оскільки вони не відповідали тому, що регулярно спостерігалося на дні. Більше того, вони суперечать кращим моделям для пояснення динаміки атмосфери Венери.
Ці моделі, відомі як моделі глобальної циркуляції (GCM), передбачають, що на Венері супер-обертання відбуватиметься так само, як на дні, так і вночі. Більше того, вони помітили, що нерухомі хвилі на нічній стороні, схоже, співпадають із особливостями висоти. Як пояснив Агустін Санчес-Лавега, науковий співробітник Університету дель Пай Васко та співавтор статті,:
“Стаціонарні хвилі - це, мабуть, те, що ми називаємо гравітаційними хвилями - іншими словами, висхідні хвилі, генеровані нижче в атмосфері Венери, які, здається, не рухаються при обертанні планети. Ці хвилі зосереджені над крутими гірськими районами Венери; це говорить про те, що топографія планети впливає на те, що відбувається вище в хмарах.“
Це не вперше, коли вчені помітили можливий зв’язок між топографією Венери та її атмосферним рухом. Минулого року команда європейських астрономів підготувала дослідження, яке показало, як картини погоди та зростаючі хвилі на дні дня безпосередньо пов'язані з топографічними особливостями. Ці результати базувалися на УФ-знімках, зроблених камерою моніторингу Венери (VMC) на борту апарату Venus Express.
Знайти щось подібне, що відбувається вночі, було чимось сюрпризом, поки вони не зрозуміли, що вони не єдині, хто їх помітив. Як зазначив Перельта:
“Це був хвилюючий момент, коли ми зрозуміли, що деякі функції хмари у зображеннях VIRTIS не рухаються разом із атмосферою. У нас довгі дискусії про те, чи були результати справжніми, поки ми не зрозуміли, що інша команда на чолі зі співавтором доктором Куямою також самостійно виявила нерухомі хмари на нічній стороні за допомогою інфрачервоного телескопного інструменту NASA на Гаваях! Наші результати були підтверджені, коли космічний корабель JAXA Акацукі був введений на орбіту навколо Венери і одразу помітив найбільшу нерухому хвилю, що коли-небудь спостерігалася у Сонячній системі на дні Венери.“
Ці висновки також кидають виклик існуючим моделям стаціонарних хвиль, які, як очікується, формуватимуться від взаємодії поверхневого вітру та особливостей поверхні на висоті. Однак попередні вимірювання, проведені ще за радянських часів Венера землевласники вказали, що поверхневі вітри можуть бути занадто слабкими, щоб це сталося на Венері. Крім того, південна півкуля, яку команда спостерігала за своїм дослідженням, досить низька.
І як зазначив Рікардо Уесо з Університету країни Басків (та співавтор на папері), вони не виявили відповідних стаціонарних хвиль у нижчих рівнях хмари. "Ми очікували, що ці хвилі знайдемо на нижчих рівнях, тому що бачимо їх у верхніх рівнях. Ми думали, що вони піднімаються через хмару з поверхні", - сказав він. "Це неочікуваний результат точно, і нам усім потрібно переглянути свої моделі Венери, щоб вивчити її значення."
З цієї інформації виходить, що топографія та піднесення пов'язані, коли мова йде про атмосферну поведінку Венери, але не послідовно. Тож стоячі хвилі, що спостерігаються на нічній стороні Венери, можуть бути результатом якогось іншого невиявленого механізму на роботі. На жаль, схоже, що атмосфера Венери - зокрема, ключовий аспект супер-обертання - досі має для нас деякі загадки.
Дослідження також продемонструвало ефективність поєднання даних із різних джерел для отримання більш детальної картини динаміки планети. Подальші вдосконалення приладів та обміну даними (а можливо, ще одна або дві місії на поверхню), ми можемо очікувати, щоб отримати чіткішу картину того, що живить атмосферу динаміки атмосфери Венери надовго.
З невеликою долею, можливо, ще настане день, коли ми зможемо моделювати атмосферу Венери і прогнозувати її погодний режим так само точно, як і ми на Землі.
