Atmosfera lui Venus este la fel de misterioasă pe cât de densă și înfiorătoare. Timp de generații, oamenii de știință au căutat să-l studieze folosind telescoape la sol, misiuni orbitale și ocazional sondă atmosferică. Și în 2006, ESA este Venus Express misiunea a devenit prima sondă care a efectuat observații pe termen lung asupra atmosferei planetei, care a dezvăluit multe despre dinamica acesteia.
Folosind aceste date, o echipă de oameni de știință internaționali - conduși de cercetători de la Agenția aeriană și de explorare din Japonia (JAXA) - a realizat recent un studiu care a caracterizat modelele vântului și ale norilor superiori pe partea de noapte a lui Venus. Pe lângă faptul că este primul de acest gen, acest studiu a dezvăluit, de asemenea, că atmosfera se comportă diferit pe partea de noapte, ceea ce a fost neașteptat.
Studiul, intitulat „Valuri staționare și caracteristici în mișcare lentă în norii superiori ai nopții”, a apărut recent în revista științifică Astronomia naturii. Condusă de Javier Peralta, International Top Young Fellow al JAXA, echipa a consultat datele obținute de Venus Express ” un set de instrumente științifice pentru a studia tipurile de nori, morfologii și dinamici ale planetei, nevăzute anterior.
În timp ce o mulțime de studii au fost realizate despre atmosfera lui Venus de la soace, aceasta a fost prima dată când un studiu nu a fost concentrat pe litoralul planetei. După cum a explicat dr. Peralta într-o declarație de presă ESA:
“Este pentru prima dată când am reușit să caracterizăm modul în care atmosfera circulă pe partea de noapte a lui Venus la scară globală. În timp ce circulația atmosferică de pe litoralul planetei a fost intens explorată, au mai rămas multe de descoperit despre partea nopții. Am descoperit că modelele de cloud sunt diferite de cele de pe marginea zilei și sunt influențate de topografia lui Venus.“
Începând cu anii '60, astronomii au fost conștienți că atmosfera lui Venus se comportă mult diferit față de cele ale altor planete terestre. În timp ce Pământul și Marte au atmosfere care se rotesc la aproximativ aceeași viteză cu planeta, atmosfera lui Venus poate atinge viteze mai mari de 360 km / h (224 mph). Deci, în timp ce planeta durează 243 de zile pentru a se roti o dată pe axa sa, atmosfera durează doar 4 zile.
Acest fenomen, cunoscut sub numele de „super-rotație”, înseamnă în esență că atmosfera se mișcă de 60 de ori mai repede decât planeta însăși. În plus, măsurătorile din trecut au arătat că cei mai rapizi nori sunt situați la nivelul norilor superiori, la 65 până la 72 km (40 până la 45 km) deasupra suprafeței. În ciuda a zeci de ani de studiu, modelele atmosferice nu au putut să reproducă super-rotație, ceea ce a indicat faptul că unele dintre mecanici erau necunoscute.
Ca atare, Peralta și echipa sa internațională - care a inclus cercetători de la Universidad del País Vasco din Spania, Universitatea din Tokyo, Universitatea Kyoto Sangyo, Centrul pentru Astronomie și Astrofizică (ZAA) de la Universitatea Tehnică din Berlin și Institutul de Astrofizică și Planetologia spațială din Roma - a ales să privească partea neexplorată pentru a vedea ce pot găsi. După cum a descris-o:
„Ne-am concentrat pe partea de noapte, deoarece a fost prost explorat; putem vedea nori superiori de pe noaptea planetei prin emisia lor termică, dar a fost dificil să le observăm corect, deoarece contrastul din imaginile noastre cu infraroșu era prea scăzut pentru a obține suficiente detalii. "
Aceasta a constat în observarea norilor laterali ai lui Venus cu spectrul de imagistică termică vizibilă și infraroșu (VIRTIS) a sondei. Instrumentul a adunat sute de imagini simultan și diferite lungimi de undă, pe care echipa le-a combinat apoi pentru a îmbunătăți vizibilitatea norilor. Acest lucru a permis echipei să le vadă corect pentru prima dată și, de asemenea, a dezvăluit câteva lucruri neașteptate despre atmosfera de noapte a lui Venus.
Ceea ce au văzut, a fost că rotația atmosferică părea a fi mai haotică pe timp de noapte decât ceea ce s-a observat în trecut în timpul zilei. Norii superiori au format, de asemenea, forme și morfologii diferite - adică modele mari, ondulate, neplăcute, neregulate și asemănătoare cu filament - și au fost dominate de valuri staționare, unde două valuri care se deplasează în direcții opuse se anulează reciproc și creează un model meteorologic static.
Proprietățile 3D ale acestor unde staționare au fost obținute, de asemenea, prin combinarea datelor VIRTIS cu datele radio-științifice din experimentul Venus Radio Science (VeRa). În mod firesc, echipa a fost surprinsă să găsească aceste tipuri de comportamente atmosferice, deoarece acestea nu erau în contradicție cu ceea ce a fost observat de rutină pe marginea zilei. Mai mult, acestea contrazic cele mai bune modele pentru explicarea dinamicii atmosferei lui Venus.
Cunoscute sub numele de modele globale de circulație (GCMs), aceste modele prezic că pe Venus, super-rotația ar avea loc în același mod, atât pe timp de zi, cât și pe timp de noapte. Ba mai mult, au observat că valurile staționare din partea nopții păreau să coincidă cu caracteristicile de înaltă înălțime. Așa cum a explicat Agustin Sánchez-Lavega, un cercetător de la Universitatea del País Vasco și co-autor pe lucrare:
“Undele staționare sunt probabil ceea ce am numi valuri gravitaționale - cu alte cuvinte, valurile în creștere generate mai jos în atmosfera lui Venus care par să nu se miște cu rotația planetei. Aceste valuri sunt concentrate peste zonele abrupte, muntoase ale lui Venus; acest lucru sugerează că topografia planetei afectează ceea ce se întâmplă mai sus în nori.“
Nu este prima dată când oamenii de știință au descoperit o posibilă legătură între topografia lui Venus și mișcarea ei atmosferică. Anul trecut, o echipă de astronomi europeni a realizat un studiu care a arătat modul în care modelele meteorologice și valurile în creștere de pe malul zilei păreau a fi legate direct de caracteristicile topografice. Aceste rezultate s-au bazat pe imagini UV realizate de camera de monitorizare Venus (VMC) de la bord Venus Express.
Găsirea a ceva similar se petrecea în noaptea a fost ceva surprinzător, până când și-au dat seama că nu erau singurii care le găseau. După cum a indicat Peralta:
“A fost un moment emoționant când am realizat că unele dintre caracteristicile cloud din imaginile VIRTIS nu s-au mișcat în paralel cu atmosfera. Am avut o dezbatere îndelungată dacă rezultatele au fost reale - până când ne-am dat seama că o altă echipă, condusă de coautorul Dr. Kouyama, a descoperit, de asemenea, în mod independent, nori staționari în partea de noapte folosind Facilitatea de telescop infraroșu (IRTF) NASA din Hawaii! Descoperirile noastre au fost confirmate atunci când nava spațială Akatsuki a JAXA a fost introdusă pe orbită în jurul lui Venus și a observat imediat cea mai mare undă staționară observată vreodată în Sistemul Solar de pe litoralul lui Venus.“
Aceste descoperiri contestă, de asemenea, modelele existente de valuri staționare, care se așteaptă să se formeze din interacțiunea vântului de suprafață și a caracteristicilor suprafeței cu o înălțime ridicată. Cu toate acestea, măsurători anterioare efectuate de epoca sovietică Venera landers au indicat că vânturile de suprafață ar putea fi prea slabe pentru ca acest lucru să se întâmple pe Venus. În plus, emisfera sudică, pe care echipa a observat-o pentru studiul lor, este destul de scăzută.
Și așa cum a indicat Ricardo Hueso de la Universitatea din Țara Bascilor (și un coautor pe hârtie), acestea nu au detectat undele staționare corespunzătoare în nivelurile inferioare ale norului. „Ne-am așteptat să găsim aceste valuri la nivelele inferioare, deoarece le vedem la nivelele superioare și ne-am gândit că ele se ridică prin nor de la suprafață”, a spus el. „Este cu siguranță un rezultat neașteptat și cu toții va trebui să revizuim modelele noastre de Venus pentru a explora sensul său.”
Din aceste informații, se pare că topografia și altitudinea sunt legate atunci când vine vorba de comportamentul atmosferic al lui Venus, dar nu în mod constant. Așa că valurile în picioare observate în partea de noapte a lui Venus pot fi rezultatul unui alt mecanism nedetectat la locul de muncă. Din păcate, se pare că atmosfera lui Venus - în special, aspectul cheie al super-rotației - mai are câteva mistere pentru noi.
De asemenea, studiul a demonstrat eficiența combinării datelor din mai multe surse pentru a obține o imagine mai detaliată a dinamicii unei planete. Având în continuare îmbunătățiri în ceea ce privește instrumentarea și schimbul de date (și poate o altă misiune sau două la suprafață), ne putem aștepta să obținem o imagine mai clară a ceea ce alimentează dinamica atmosferică a lui Venus înainte de mult timp.
Cu puțin noroc, poate veni încă o zi în care să putem modela atmosfera lui Venus și să ne prezicem modelele meteorologice la fel de exact ca și cele ale Pământului.
