Атмосферата на Венера е толкова загадъчна, колкото и гъста и плачевна. От поколения учените се стремят да го изследват с помощта на наземни телескопи, орбитални мисии и от време на време атмосферна сонда. И през 2006 г. на ESA Venus Express мисията стана първата сонда, която проведе дългосрочни наблюдения на атмосферата на планетата, което разкри много за нейната динамика.
Използвайки тези данни, наскоро екип от международни учени - водени от изследователи от Японската агенция за аерокосмическо и проучване (JAXA) - наскоро проведе проучване, което характеризира моделите на вятъра и горните облаци от нощната страна на Венера. Освен че е първа по рода си, това проучване разкри също, че атмосферата се държи различно на нощната страна, което беше неочаквано.
Изследването, озаглавено „Неподвижни вълни и бавно движещи се характеристики в нощните горни облаци на Венера“, наскоро се появи в научното списание Природна астрономия, Воден от Хавиер Пералта, международен най-добър млад сътрудник на JAXA, екипът консултира данни, получени от Venus Express “ набор от научни инструменти, за да се проучат предишните невидими облачни типове, морфологии и динамика на планетата.
Докато бяха проведени множество проучвания на атмосферата на Венера от soace, това беше първият път, когато едно проучване не беше фокусирано върху деня на планетата. Както д-р Пералта обясни в изявление на ESA за пресата:
“Това е първият път, когато успяхме да характеризираме как атмосферата циркулира на нощната страна на Венера в глобален мащаб. Докато атмосферната циркулация на деня на планетата беше задълбочено проучена, все още имаше какво да се открие за нощната страна. Открихме, че облачните модели там са различни от тези на деня и са повлияни от топографията на Венера.“
От 60-те години на миналия век астрономите са били наясно, че атмосферата на Венера се държи много по-различно от тази на другите земни планети. Докато Земята и Марс имат атмосфери, които се въртят с приблизително същата скорост като планетата, атмосферата на Венера може да достигне скорост над 360 km / h (224 mph). И така, докато на планетата са нужни 243 дни, за да се върти веднъж на оста си, атмосферата отнема само 4 дни.
Това явление, известно като „супер-въртене“, по същество означава, че атмосферата се движи над 60 пъти по-бързо от самата планета. В допълнение, измерванията в миналото са показали, че най-бързите облаци са разположени на нивото на горния облак, 65 на 72 км (40 до 45 мили) над повърхността. Въпреки десетилетия на проучване, атмосферните модели не са в състояние да възпроизведат свръх въртене, което показва, че някои от механиците са били неизвестни.
Като такъв, Пералта и неговият международен екип - включващ изследователи от Универсидад дел Паис Васко в Испания, Университета в Токио, Университета в Киото Санджо, Центъра за астрономия и астрофизика (ZAA) в Берлинския технически университет и Института по астрофизика и космическата планетология в Рим - избраха да разгледат неизследваната страна, за да видят какво могат да намерят. Както го описа:
„Ние се съсредоточихме върху нощната страна, защото тя беше слабо проучена; можем да видим горните облаци от нощната страна на планетата чрез тяхната топлинна емисия, но е трудно да ги наблюдаваме правилно, тъй като контрастът в нашите инфрачервени изображения е твърде нисък, за да съберем достатъчно подробности. "
Това се състоеше в наблюдение на нощните облаци на Венера с видимия и инфрачервен термичен спектрометър на сондата (VIRTIS). Инструментът събра стотици изображения едновременно и различни дължини на вълната, които екипът след това комбинира, за да подобри видимостта на облаците. Това позволи на екипа да ги види правилно за първи път и също така разкри някои неочаквани неща за атмосферата на нощната страна на Венера.
Това, което видяха, беше, че атмосферното въртене изглеждаше по-хаотично откъм нощта, отколкото това, което се наблюдаваше в миналото вкъщи. Горните облаци също образуваха различни форми и морфологии - т.е. големи, вълнообразни, петнасти, неправилни и подобни на нишки модели - и бяха доминирани от неподвижни вълни, при които две вълни, движещи се в противоположни посоки, се отменят една от друга и създават статичен метеорологичен модел.
3D свойствата на тези неподвижни вълни също бяха получени чрез комбиниране на VIRTIS данни с радионаучни данни от експеримента за радионаука на Венера (VeRa). Естествено, екипът беше изненадан да открие такива видове атмосферно поведение, тъй като те бяха в несъвместимост с това, което рутинно се наблюдаваше на деня. Освен това те противоречат на най-добрите модели за обяснение на динамиката на атмосферата на Венера.
Известни като Глобални циркулационни модели (GCM), тези модели прогнозират, че на Венера, супер-въртенето ще се случи по почти еднакъв начин както в деня, така и през нощта. Нещо повече, те забелязаха, че неподвижните вълни от нощната страна изглеждат съвпадащи с характеристики на височина. Както обясни Агустин Санчес-Лавега, изследовател от University del País Vasco и съавтор на статията:
“Стационарните вълни вероятно са това, което бихме нарекли гравитационни вълни - с други думи, изгряващи вълни, генерирани по-ниско в атмосферата на Венера, които изглежда не се движат с въртенето на планетата. Тези вълни са концентрирани над стръмни, планински райони на Венера; това предполага, че топографията на планетата влияе върху случващото се горе в облаците.“
Това не е първият път, когато учените забелязват възможна връзка между топографията на Венера и нейното атмосферно движение. Миналата година екип от европейски астрономи изготви проучване, което показа как метеорологичните модели и нарастващите вълни на деня изглеждат пряко свързани с топографските характеристики. Тези открития се основават на UV изображения, направени от камерата за наблюдение на Венера (VMC) на борда Venus Express.
Намирането на нещо подобно, случващо се през нощта, беше нещо изненадващо, докато не разбраха, че не са единствените, които ги забелязват. Както посочи Пералта:
“Беше вълнуващ момент, когато разбрахме, че някои от облачните функции в изображенията на VIRTIS не се движат заедно с атмосферата. Дълго разисквахме дали резултатите са реални - докато не разбрахме, че друг екип, воден от съавтор д-р Куяма, също е открил самостоятелно неподвижни облаци от нощта с помощта на инфрачервения телескоп (IRTF) на НАСА в Хавай! Откритията ни бяха потвърдени, когато космическият апарат Acasuki на JAXA беше вкаран в орбита около Венера и веднага забеляза най-голямата неподвижна вълна, наблюдавана някога в Слънчевата система в деня на Венера.“
Тези открития също предизвикват съществуващите модели на неподвижни вълни, които се очаква да се формират от взаимодействието на повърхностния вятър и особеностите на повърхността с висока кота. Въпреки това, предишни измервания, проведени от съветската епоха Венера земевладелците посочиха, че повърхностните ветрове може да са твърде слаби, за да се случи това на Венера. В допълнение, южното полукълбо, което екипът наблюдава за своето изследване, е с доста ниска височина.
И както посочи Рикардо Уесо от Университета на Страната на баските (и съавтор на хартията), те не откриха съответните стационарни вълни в долните нива на облака. „Очаквахме да открием тези вълни в долните нива, защото ги виждаме в горните нива и решихме, че те се издигат през облака от повърхността“, каза той. „Това е неочакван резултат със сигурност и всички ние ще трябва да преразгледаме нашите модели на Венера, за да проучим значението й.“
От тази информация изглежда, че топографията и възвишението са свързани, когато става въпрос за атмосферното поведение на Венера, но не последователно. Така че стоящите вълни, наблюдавани от нощната страна на Венера, може да са резултат от някакъв друг неоткрит механизъм на работа. Уви, изглежда, че атмосферата на Венера - по-специално ключовият аспект на свръх въртенето - все още има някои загадки за нас.
Изследването също демонстрира ефективността на комбинирането на данни от множество източници, за да се получи по-подробна картина на динамиката на планетата. С по-нататъшни подобрения в инструментариума и споделянето на данни (и може би друга мисия или две на повърхността) можем да очакваме да получим по-ясна картина за това какво е енергийната атмосфера на Венера от скоро.
С малко късмет все пак може да дойде ден, в който можем да моделираме атмосферата на Венера и да прогнозираме нейните метеорологични модели толкова точно, колкото правим тези на Земята.
