A Vénusz légköre ugyanolyan titokzatos, mint sűrű és perzselő. Generációkon át a tudósok arra törekedtek, hogy földi távcsövekkel, orbitális missziókkal és alkalmanként légköri szondával tanulmányozzák. És 2006-ban az ESA-k Venus Express A misszió lett az első szonda, amely hosszú távú megfigyeléseket végzett a bolygó légkörével kapcsolatban, amely sokat tárt fel a dinamikájáról.
Ezen adatok felhasználásával egy nemzetközi kutatócsoport - a Japán Repülési és Felfedező Ügynökség (JAXA) kutatóinak vezetésével - nemrégiben végzett egy olyan tanulmányt, amely a szél és a felső felhők mintázatát jellemezte a Vénusz éjszakai oldalán. Amellett, hogy ez az első a maga nemében, azt is feltárta, hogy a légkör az éjszakai oldalon eltérően viselkedik, ami váratlan volt.
A „Helyhez kötött hullámok és lassan mozgó tulajdonságok a Vénusz éjszakai felső felhőiben” című tanulmány a közelmúltban jelent meg a tudományos folyóiratban Természet csillagászat. Javier Peralta, a JAXA Nemzetközi Legfelsõbb Ifjú Társa vezetõje a csoport a Venus Express ” tudományos műszerkészlet a bolygó korábban még nem látott felhő típusainak, morfológiájának és dinamikájának tanulmányozására.
Míg a Vénusz atmoszférájának szennyeződése óta sok kutatást végeztek, ez volt az első alkalom, amikor a vizsgálat nem a bolygó nappali oldalára fókuszált. Ahogyan Dr. Peralta egy ESA sajtóközleményben kifejtette:
“Ez az első alkalom, amikor globális szinten tudtuk jellemezni, hogy a légkör miként cirkulál a Vénusz éjszakai oldalán. Noha a bolygó nappali oldalán a légköri áramlást széles körben felfedezték, az éjszakai oldalról még mindig sok volt felfedezésre vár. Megállapítottuk, hogy az ottani felhőminták eltérnek a nappali mintáktól, és a Vénusz topográfia befolyásolja.“
Az 1960-as évek óta a csillagászok tisztában voltak azzal, hogy a Vénusz légköre sokkal másképp viselkedik, mint a többi földi bolygó. Míg a Föld és a Mars légköre nagyjából azonos sebességgel jár együtt, mint a bolygó, addig a Vénusz légköre meghaladhatja a 360 km / h (224 mph) sebességet. Tehát amíg a bolygónak 243 nap szükséges ahhoz, hogy egyszer forogjon a tengelyén, a légkör mindössze 4 napot vesz igénybe.
Ez a „szuperforgásnak” nevezett jelenség lényegében azt jelenti, hogy a légkör 60-szor gyorsabban mozog, mint maga a bolygó. Ezenkívül a múltbeli mérések azt mutatták, hogy a leggyorsabb felhők a felső felhő szintjén, 65–72 km-re (40–45 mérföld) vannak a felszín felett. A több évtizedes tanulmány ellenére a légköri modellek nem voltak képesek reprodukálni a szuperforgást, ami azt jelzi, hogy néhány mechanika ismeretlen volt.
Mint ilyen, Peralta és nemzetközi csapata - amelybe a Spanyolország Universidad del País Vasco, a Tokiói Egyetem, a Kiotói Sangyo Egyetem, a Berlini Műszaki Egyetem Csillagászati és Asztrofizikai Központja (ZAA) és az Asztrofizika Intézetének kutatói voltak. és Űr Planetológia Rómában - úgy döntött, hogy a fel nem fedezett oldalra nézi, hogy megtalálja, mit találhatnak. Ahogy leírta:
„Az éjszakai oldalra koncentráltunk, mert azt rosszul fedezték fel; láthatjuk a felső felhőket a bolygó éjszakai oldalán a hőkibocsátásuk révén, de nehéz volt őket megfelelően megfigyelni, mert az infravörös képeink kontrasztja túl alacsony volt ahhoz, hogy elegendő részletet vegyen fel. ”
Ez a Vénus éjszakai oldalfelhőinek megfigyeléséből állt a szonda látható és infravörös hőképes spektrométerével (VIRTIS). A műszer több száz képet gyűjtött egyszerre és különböző hullámhosszúsággal, amelyeket a csapat ezután kombinált a felhők láthatóságának javítása érdekében. Ez lehetővé tette a csapat számára, hogy először látja őket megfelelően, és felfedte néhány váratlan dolgot a Vénusz éjszakai légköréről.
Azt látták, hogy a légköri forgás kaotikusabbnak tűnt az éjszakai oldalon, mint amit a múltban a nappali részen megfigyeltek. A felső felhők különböző formákat és morfológiákat alakítottak ki - azaz nagy, hullámos, foltos, szabálytalan és fonalakhoz hasonló mintákat - és helyhez kötött hullámok domináltak, ahol az ellenkező irányba mozgó két hullám kiiktatja egymást, és statikus időjárási mintázatot hoz létre.
Ezen álló hullámok 3D tulajdonságait úgy is megkaptuk, hogy a VIRTIS-adatokat a rádiótudományi adatokkal kombináltuk a Venus Radio Science kísérletből (VeRa). Természetesen a csapat meglepte, hogy ilyen légköri viselkedést talált, mivel ellentmondásban álltak a napi rendszeresen megfigyelt viselkedéssel. Sőt, ellentmondanak a Vénusz légkörének dinamikájának magyarázatára szolgáló legjobb modelleknek.
Globális keringési modelleknek (GCM) ismertek, ezek a modellek előrejelzik, hogy Vénuszon a szuper-rotáció nagyjából azonos módon történik mind a nappali, mind az éjszakai oldalon. Ráadásul észrevették, hogy az éjszakai oldalon álló helyhez kötött hullámok egybeesnek a magas magasságbeli jellemzőkkel. Ahogy Agustin Sánchez-Lavega, a País Vasco Egyetem kutatója és a cikkben szereplő társszerző kifejtette:
“A helyhez kötött hullámok valószínűleg úgynevezett gravitációs hullámok, vagyis az emelkedő hullámok alacsonyabban generálódnak a Vénusz légkörében, és úgy tűnik, hogy nem mozognak a bolygó forgása mellett. Ezek a hullámok a Vénusz meredek, hegyvidéki területeire koncentrálódnak; ez azt sugallja, hogy a bolygó topográfia befolyásolja azt, ami fentről a felhőkben történik.“
Ez nem az első alkalom, amikor a tudósok észrevehetik a lehetséges kapcsolatot a Vénusz topográfia és légköri mozgása között. Tavaly egy európai csillagászok egy olyan tanulmányt készítettek, amely kimutatta, hogy a napi időjárási viszonyok és az emelkedő hullámok hogyan kapcsolódtak közvetlenül a topográfiai tulajdonságokhoz. Ezek a megállapítások a Venus Monitoring Camera (VMC) által a fedélzeten készített UV-képeken alapultak Venus Express.
Meglepetés volt valami hasonló éjszakai oldalon történő felfedezése, amíg rájöttek, hogy nem csak ezek közül észreveszik őket. Amint Peralta jelezte:
“Izgalmas pillanat volt, amikor rájöttünk, hogy a VIRTIS képeken szereplő felhő néhány jellemzője nem mozog a légkörben. Hosszú vitát folytatott arról, hogy az eredmények valósak-e - amíg rájöttünk, hogy egy másik csapat, Dr. Kouyama társszerző vezetésével, a NASA Hawaii infravörös távcsőjének (IRTF) segítségével az éjszakai oldalán is helyileg álló felhőket fedez fel! Megállapításainkat megerősítették, amikor a JAXA Akatsuki űrhajóját a Vénusz körüli pályára helyezte, és azonnal észrevette a legnagyobb állóhullámot, amelyet valaha a Naprendszerben figyelt a Vénusz nappali oldalán.“
Ezek az eredmények megkérdőjelezik a helyhez kötött hullámok meglévő modelljeit is, amelyek várhatóan a felületi szél és a magas magasságú felület jellemzőinek kölcsönhatásából származnak. Azonban a szovjet korszak korábbi mérései Venera A leszállók jelezték, hogy a felszíni szél túl gyenge lehet ahhoz, hogy ez megtörténjen a Vénuszon. Ezen túlmenően a déli féltekén, amelyet a csapat megfigyelése során megfigyelt, meglehetősen alacsony magasságú.
És amint Ricardo Hueso a Baszkföld Egyetemrõl (és a cikkben szereplõ társszerzõ) jelezték, az alsó felhõszintekben nem fedezték fel a megfelelõ álló hullámokat. "Arra számítottuk, hogy megtalálja ezeket a hullámokat az alsó szinteken, mert a felső szinteken látjuk őket, és azt gondoltuk, hogy a felhőn keresztül felfelé emelkednek fel" - mondta. "Bizonyára váratlan eredmény, és mindannyiunknak felül kell vizsgálnunk a Vénusz modelljét, hogy feltárjuk annak jelentését."
Ezen információk alapján úgy tűnik, hogy a topográfia és a magasság kapcsolódik a Vénusz légköri viselkedéséhez, de nem következetesen. Tehát a Vénusz éjszakai oldalán megfigyelt állóhullámok más, nem észlelt mechanizmus következményei lehetnek a munka során. Sajnos úgy tűnik, hogy a Vénusz légköre - különösen a szuperforgás legfontosabb szempontja - továbbra is rejtélyeket rejt magában.
A tanulmány azt is bebizonyította, hogy a több forrásból származó adatok összevonása mennyire pontosabb képet nyújt a bolygó dinamikájáról. A műszerezés és az adatmegosztás további fejlesztéseivel (és esetleg egy vagy két küldetéssel a felszínen) elvárhatjuk, hogy már régóta világosabb képet kapjunk arról, hogy mi erősíti a Vénusz légköri dinamikáját.
Egy kis szerencsével eljöhet egy nap, amikor modellezhetjük a Vénusz légkörét és pontosan megjósolhatjuk annak időjárási mintáit, mint a Földé.
