Skupina raziskovalcev na Japonskem je odkrila velikansko progasto strukturo na oblačnih vrhovih Venere. Odkritje temelji na opazovanju Venere s strani japonskega vesoljskega plovila Akatsuki . Ugotovitve so bile objavljene 9. januarja v reviji Nature Communications.
Venera ni podobna nobenemu drugemu planetu v Osončju. Celoten planet je zavit z gostimi oblaki žveplove kisline med višinami od 45 km do 70 km. Ta debel plašč je znanstvenikom preprečil, da bi podrobno preučili tako imenovani 'sestrski planet' Zemlje. Toda japonski raziskovalci napredujejo.
Odkritje teh velikanskih prog se je začelo z japonsko vesoljsko plovilo Akatsuki. Akatsuki, imenovan tudi Venus Climate Orbiter, je misija Japonska agencija za vesoljsko raziskovanje (JAXA). Vesoljsko plovilo je v orbiti okoli Venere od decembra 2015. Odkrilo je masivno progasto strukturo na slikah srednjega in spodnjega oblaka Venerine nočne strani, ki jih je posnela kamera IR2 (Infrardeča 2) na orbiterju. Podatki opazovanj iz IR2 niso bili kakovostni in na žalost ta kamera ne deluje več, zato ni mogla podrobneje preučiti strukture in odkriti vzroka črte.
Venera v ultravijoličnem sevanju z dovoljenjem JAXA-inega vesoljskega plovila Akatsuki. Gosto atmosfero planeta je težko opazovati. Zasluge: JAXA/Akatsuki/ISAS/DARTS/Damia Bouic
Japonska ekipa, ki jo vodi docent za projekt Hiroki Kashimura, (Univerza Kobe, podiplomska šola znanosti), je uporabila računalniški program, imenovan AFES-Venus, za izračun simulacij Venerinega ozračja. To je nekaj, kar se na Zemlji običajno izvaja za napovedovanje vremena, neviht in podnebnih sprememb. Upali so, da bodo simulacije in opazovanja iz Akatsukija skupaj razkrili naravo črt na ravni planeta.
(Levo) Spodnji oblaki Venere, opazovani s kamero Akatsuki IR2. Svetli deli kažejo, kje je oblačnost tanka. Strukturo črt v planetarnem merilu lahko vidite znotraj rumenih pikčastih črt. (Desno) Progasta struktura planetarnega merila, rekonstruirana s simulacijami AFES-Venera. Svetli deli kažejo močan tok. (Delno urejanje slike v časopisu Nature Communications. CC BY 4.0 ?
Ko gre za Venero, so simulacije še pomembnejše orodje za razumevanje dogajanja v ozračju tega planeta, saj je opazovanje tega planeta tako težko. Žal je zaradi težav pri opazovanju Venere tudi težko potrditi simulacije.
Toda AFES-Venera je že imela nekaj uspeha. Program je bil uspešno uporabljen za reprodukcijo super-rotacijskih vetrov in polarnih temperaturnih struktur v Venerini atmosferi. Japonska ekipa je uporabila tudi drug simulator, ki ga je zagotovila Japonska agencija za znanost in tehnologijo morske zemlje (JAMSTEC), da bi ustvarila numerične simulacije Venere z višjo ločljivostjo.
Ekipa je analizirala simulacije in odkrila, kaj po njihovem mnenju povzroča te velikanske proge. Proge nastanejo iz prepletanja dveh atmosferskih pojavov. Prvi vzrok za to strukturo je pojav, ki je tesno povezan z vsakodnevnim vremenom na Zemlji: polarni curki .
Polarni curki se tvorijo v srednjih in visokih ravneh atmosfere tukaj na Zemlji. Simulacije v tej študiji kažejo, da se enako dogaja na Veneri. Oba nastaneta iz obsežne dinamike vetra v atmosferi obeh planetov. Toda na Veneri je na delu nekaj drugega.
Mehanizem tvorbe črtne strukture planetarnega merila. Ogromni vrtinci, ki jih povzročajo Rossbyjevi valovi (levo), so nagnjeni zaradi curkov z visokih zemljepisnih širin in se raztezajo (desno). Znotraj raztegnjenih vrtincev nastane konvergenčna cona progaste strukture, pride do padajočega toka in spodnji oblaki se tanjšajo. Venera se vrti v smeri zahoda, zato curki pihajo tudi proti zahodu.
Na nižjih zemljepisnih širinah je atmosferski val zaradi porazdelitve obsežnih tokov in učinka planetarne rotacije ( Rossbyjev val ) ustvarja velike vrtince čez ekvator do zemljepisnih širin 60 stopinj v obe smeri. Venera je drugačna od Zemlje, ko gre za vrtenje. Vrti se v nasprotni smeri kot Zemlja in se vrti počasi: planet potrebuje 243 zemeljskih dni, da opravi en obrat.
Ko se vrtinci dodajo polarnim curkom na Veneri, se vrtinci nagnejo in raztegnejo, konvergenčno območje med severnim in južnim vetrom pa nastane kot proga. Veter sever-jug, ki ga izrine konvergenčna cona, postane močan tok navzdol, kar ima za posledico progasto strukturo planetarnega merila.
Polarni pogledi na atmosferske proge v Venerinem ozračju, ki jih je ujel instrument IR2 na vesoljskem plovilu Akatsuki. C je južni polarni pogled, D pa severni polarni pogled. Slika: Kashimura et. al. 2019.
Študija je uspešna kombinacija opazovalnih dokazov in simulacij. Venerino atmosfero je težko preučevati in večina študij se je osredotočila na dve dimenziji, od vzhoda do zahoda. Toda ta študija začne dodajati tretjo dimenzijo našemu razumevanju Venere.
Ekipa, ki stoji za študijo, je prepričana v svoje ugotovitve, vendar opozarjajo, da to ni popolna slika vzrokov za ogromne črte. Kot pravijo v svojem prispevku: 'Čeprav smo razpravljali o možnem mehanizmu tvorbe črtne strukture planetarnega merila, kot je navedeno zgoraj, moramo opozoriti, da so podrobnosti motenj, nestabilnosti in ravnotežja kotnega momenta v naši simulaciji še vedno nejasne in je treba še raziskati.'
Prav tako navajajo, da so potrebne nadaljnje študije, da bi razumeli vse podrobnosti v ozadju pojavov. 'Te mehanizme moramo razumeti, da bi ocenili robustnost ali občutljivost tukaj predstavljenega špekuliranega mehanizma oblikovanja. Vendar te nadaljnje preiskave hranimo za naše prihodnje študije.'
Viri:
- Sporočilo za javnost univerze Kobe: Velikanski vzorec, odkrit v oblakih planeta Venera
- Raziskovalna naloga: Progasta struktura planetarnega merila, reproducirana v simulacijah atmosfere Venere z visoko ločljivostjo s plastjo z nizko stabilnostjo
- Vnos Wikipedije: Vesoljsko plovilo Akatsuki