Venerino ozračje je tako skrivnostno kot gosto in žgoče. Že generacije so jo znanstveniki poskušali preučevati z uporabo zemeljskih teleskopov, orbitalnih misij in občasnih atmosferskih sond. In leta 2006 ESA Venus Express misija je postala prva sonda, ki je opravila dolgoročna opazovanja atmosfere planeta, kar je razkrilo veliko o njeni dinamiki.
Z uporabo teh podatkov je skupina mednarodnih znanstvenikov – pod vodstvom raziskovalcev iz Japonska agencija za vesoljsko in raziskovalno delo (JAXA) – nedavno izvedeno študija ki je zaznamoval veter in vzorce zgornjih oblakov na nočna stran Venere . Poleg tega, da je bila ta študija prva te vrste, je razkrila tudi, da se ozračje na nočni strani obnaša drugače, kar je bilo nepričakovano.
Študija z naslovom ' Nepremični valovi in počasi premikajoče se značilnosti v nočnih zgornjih oblakih Venere «, se je pred kratkim pojavilo v znanstveni revijiAstronomija narave. Ekipa, ki jo vodi Javier Peralta, mednarodni najboljši mladi sodelavec JAXA, je pregledala podatke, ki jih je pridobilVenus Express'zbirko znanstvenih instrumentov za preučevanje tipov, morfologij in dinamike planeta, ki je bil prej neviden.
Atmosferska superrotacija pri zgornjih oblakih Venere. Medtem ko je super-rotacija prisotna tako na dnevni kot na nočni strani Venere, se zdi bolj enotna podnevi. Zasluge: JAXA, ESA, J. Peralta in R. Hueso.
Medtem ko je bilo o Venerinem ozračju izvedenih veliko študij iz soace, je bilo to prvič, da študija ni bila osredotočena na dnevno stran planeta. Kot je pojasnil dr. Peralta v ESA izjava za javnost :
'To je prvič, da smo lahko opisali, kako ozračje kroži na nočni strani Venere v svetovnem merilu.Medtem ko je bilo atmosfersko kroženje na dnevni strani planeta obsežno raziskano, je bilo o nočni strani še veliko za odkriti. Ugotovili smo, da se vzorci oblakov tam razlikujejo od tistih na dnevni strani in da so pod vplivom Venerine topografije.'
Od šestdesetih let prejšnjega stoletja se astronomi zavedajo, da se Venerino ozračje obnaša precej drugače kot atmosfere drugih zemeljskih planetov. Medtem ko imata Zemlja in Mars atmosfero, ki se skupaj vrtita s približno enako hitrostjo kot planet, lahko Venerina atmosfera doseže hitrost več kot 360 km/h (224 mph). Medtem ko planet potrebuje 243 dni, da se enkrat zavrti okoli svoje osi, ozračje potrebuje le 4 dni.
Ta pojav, znan kot 'superrotacija', v bistvu pomeni, da se atmosfera giblje več kot 60-krat hitreje kot planet sam. Poleg tega so meritve v preteklosti pokazale, da se najhitrejši oblaki nahajajo na zgornji ravni oblakov, 65 do 72 km (40 do 45 milj) nad površino. Kljub desetletjem študij atmosferski modeli niso mogli reproducirati super-rotacije, kar je pokazalo, da so bile nekatere mehanike neznane.
Umetnikov vtis atmosfere Venere, ki prikazuje njene nevihte in vulkan v daljavi. Zasluge in ©: Evropska vesoljska agencija/J. Kaj še
Peralta in njegova mednarodna ekipa – ki je vključevala raziskovalce z Universidad del País Vasco v Španiji, Univerze v Tokiu, Univerze Kyoto Sangyo, Center za astronomijo in astrofiziko (ZAA) na Tehnični univerzi v Berlinu in Inštitut za astrofiziko in vesoljsko planetologijo v Rimu – so se odločili pogledati na neraziskano stran, da bi videli, kaj lahko najdejo. Kot je opisal:
»Osredotočili smo se na nočno stran, ker je bila slabo raziskana; lahko vidimo zgornje oblake na nočni strani planeta prek njihove toplotne emisije, vendar jih je bilo težko pravilno opazovati, ker je bil kontrast v naših infrardečih slikah prenizek, da bi zajeli dovolj podrobnosti.
To je vključevalo opazovanje Venerinih nočnih stranskih oblakov s sondo Vidni in infrardeči termični spektrometer (VIRTIS). Instrument je zbral na stotine slik hkrati in različnih valovnih dolžin, ki jih je ekipa nato združila, da bi izboljšala vidnost oblakov. To je ekipi omogočilo, da jih je prvič pravilno videlo, razkrilo pa je tudi nekaj nepričakovanih stvari o nočnem vzdušju Venus.
Videli so, da se je rotacija atmosfere zdela bolj kaotična na nočni strani kot tisto, kar so opazili v preteklosti na dnevni strani. Zgornji oblaki so prav tako oblikovali različne oblike in morfologije – to so velike, valovite, neenakomerne, nepravilne in filamentom podobne vzorce – in v njih so prevladovali stacionarni valovi, kjer se dva valova, ki se premikata v nasprotnih smereh, medsebojno izničita in ustvarjata statični vremenski vzorec.
Primeri novih vrst morfologije oblakov, odkritih na nočni strani Venere, zahvaljujoč Venus Express (ESA) in infrardečemu teleskopu IRTF (NASA). Zasluge: ESA/NASA/J. Peralta in R. Hueso.
3D lastnosti teh stacionarnih valov so bile pridobljene tudi s kombiniranjem podatkov VIRTIS s podatki radioznanosti iz Radijski znanstveni eksperiment Venus (VeRa). Seveda je bila ekipa presenečena, ko je odkrila tovrstno atmosfersko vedenje, saj ni bilo v skladu s tem, kar je bilo rutinsko opazovano dnevno. Poleg tega so v nasprotju z najboljšimi modeli za razlago dinamike Venerinega ozračja.
Poznan kot Modeli globalne cirkulacije (GCM), ti modeli napovedujejo, da bi se na Veneri super-rotacija zgodila na skoraj enak način tako na dnevni kot na nočni strani. Še več, opazili so, da se zdi, da stacionarni valovi na nočni strani sovpadajo z značilnostmi na visoki nadmorski višini. Kot je povedal Agustin Sánchez-Lavega, raziskovalec z Univerze del País Vasco in soavtor prispevka, pojasnil :
'Stacionarni valovi so verjetno tisto, čemur bi rekli gravitacijski valovi – z drugimi besedami, naraščajoči valovi, ki nastanejo nižje v Venerini atmosferi, za katere se zdi, da se ne premikajo z vrtenjem planeta.Ti valovi so skoncentrirani na strmih, gorskih območjih Venere; to nakazuje, da topografija planeta vpliva na dogajanje visoko zgoraj v oblakih.'
To ni prvič, da so znanstveniki opazili možno povezavo med Venerino topografijo in njenim atmosferskim gibanjem. Lani je izdelala ekipa evropskih astronomov študija ki je pokazala, kako se zdi, da so vremenski vzorci in naraščajoči valovi na dnevni strani neposredno povezani s topografskimi značilnostmi. Te ugotovitve so temeljile na UV slikah, ki jih je posnel Kamera za spremljanje Venere (VMC) na krovuVenus Express.
Shematski prikaz predlaganega obnašanja gravitacijskih valov v bližini gorskega terena na Veneri. Zasluge: ESA
Ugotovitev, da se nekaj podobnega dogaja na nočni strani, je bilo nekaj presenečenja, dokler niso ugotovili, da niso edini, ki so jih opazili. Kot Peralta navedeno :
'To je bil vznemirljiv trenutek, ko smo ugotovili, da se nekatere funkcije oblaka na slikah VIRTIS ne premikajo skupaj z atmosfero.Imeli smo dolgo razpravo o tem, ali so rezultati resnični – dokler nismo ugotovili, da je druga ekipa, ki jo vodi soavtor dr. Kouyama, tudi neodvisno odkrila stacionarne oblake na nočni strani z uporabo NASA-inega infrardečega teleskopa (IRTF) na Havajih! Naše ugotovitve so bile potrjene, ko je bilo vesoljsko plovilo JAXA Akatsuki vstavljeno v orbito okoli Venere in takoj opazilo največji stacionarni val, ki so ga kdaj opazili v Osončju na Venerinem dnevu.'
Te ugotovitve izpodbijajo tudi obstoječe modele stacionarnih valov, za katere se pričakuje, da bodo nastali zaradi interakcije površinskega vetra in površinskih značilnosti na visoki nadmorski višini. Vendar pa so prejšnje meritve izvedle sovjetske dobe Pokrovačapristajalne naprave so pokazali, da so površinski vetrovi morda prešibki, da bi se to zgodilo na Veneri. Poleg tega je južna polobla, ki jo je ekipa opazovala za svojo študijo, precej nizka.
In kot je navedel Ricardo Hueso z Univerze v Baskiji (in soavtor prispevka), niso zaznali ustreznih stacionarnih valov v nižjih ravneh oblakov. 'Pričakovali smo, da bomo te valove našli v spodnjih ravneh, ker jih vidimo v zgornjih ravneh, in mislili smo, da so se dvignili skozi oblak s površine,' je dejal. 'To je zagotovo nepričakovan rezultat in vsi bomo morali ponovno pregledati naše modele Venere, da bi raziskali njen pomen.'
Umetnikov vtis o Venus Expressu, ki izvaja manevre razbijanja v ozračju planeta junija in julija 2014. Zasluge: ESA-C. Carreau
Iz teh informacij se zdi, da sta topografija in nadmorska višina povezani, ko gre za Venerino atmosfersko obnašanje, vendar ne dosledno. Torej so lahko stoječi valovi, opaženi na nočni strani Venere, posledica kakšnega drugega nezaznanega mehanizma, ki deluje. Žal, zdi se, da ima Venerino vzdušje – zlasti ključni vidik super-rotacije – za nas še vedno nekaj skrivnosti.
Študija je pokazala tudi učinkovitost združevanja podatkov iz več virov, da bi dobili podrobnejšo sliko o dinamiki planeta. Z nadaljnjimi izboljšavami instrumentov in izmenjave podatkov (in morda še eno ali dvema misijama na površje) lahko pričakujemo, da bomo kmalu dobili jasnejšo sliko o tem, kaj poganja Venerino atmosfersko dinamiko.
Z malo sreče bo morda še prišel dan, ko bomo lahko modelirali atmosfero Venere in napovedali njene vremenske vzorce tako natančno kot zemeljske.
Nadaljnje branje: TO , Astronomija narave