Venuksen ilmapiiri on yhtä mystinen kuin tiheä ja paahtava. Tiedemiehet ovat sukupolvien ajan pyrkineet tutkimaan sitä käyttämällä maassa sijaitsevia teleskooppeja, kiertoratatehtäviä ja satunnaista ilmakehän luotainta. Ja vuonna 2006 ESAn Venus Express Tehtävästä tuli ensimmäinen luotain, joka suoritti pitkän aikavälin havaintoja planeetan ilmakehästä, mikä paljasti paljon sen dynamiikasta.
Näitä tietoja käyttämällä kansainvälisten tutkijoiden ryhmä – jota johtaa tutkijat Japanin ilmailu- ja tutkimusvirasto (JAXA) – äskettäin tehty tutkimus joka luonnehti tuulen ja yläpilvien kuvioita Venuksen yöpuoli . Sen lisäksi, että tämä tutkimus oli ensimmäinen laatuaan, se paljasti myös, että ilmapiiri käyttäytyy yöllä eri tavalla, mikä oli odottamatonta.
Tutkimus, jonka otsikko on ' Pysyvät aallot ja hitaasti liikkuvat piirteet Venuksen yön ylemmissä pilvissä ', ilmestyi äskettäin tieteellisessä lehdessäLuonnon tähtitiede. JAXA:n kansainvälisen parhaan nuoren stipendiaatin Javier Peraltan johtama tiimi käytti tietoja, jotka on saatuVenus Express'sarja tieteellisiä välineitä planeetan ennennäkemättömien pilvityyppien, morfologioiden ja dynamiikan tutkimiseksi.
Ilmakehän superkierto Venuksen yläpilvien kohdalla. Vaikka superkierto on läsnä Venuksen päivä- ja yöpuolella, se näyttää yhtenäisemmältä päivällä. Tekijät: JAXA, ESA, J. Peralta ja R. Hueso.
Vaikka Venuksen ilmakehästä on tehty paljon tutkimuksia maasta, tämä oli ensimmäinen kerta, kun tutkimus ei keskittynyt planeetan päivän puolelle. Kuten tohtori Peralta selitti ESA:ssa lehdistötiedote :
'Tämä on ensimmäinen kerta, kun olemme pystyneet luonnehtimaan, kuinka ilmakehä kiertää Venuksen yöpuolen puolella globaalissa mittakaavassa.Vaikka ilmakehän kiertokulkua planeetan päiväpuolella on tutkittu laajasti, yöpuolella oli vielä paljon selvitettävää. Havaitsimme, että siellä olevat pilvikuviot eroavat päivän puolelta, ja Venuksen topografia vaikuttaa niihin.'
1960-luvulta lähtien tähtitieteilijät ovat olleet tietoisia siitä, että Venuksen ilmakehä käyttäytyy paljon eri tavalla kuin muiden maanpäällisten planeettojen ilmakehä. Kun Maan ja Marsin ilmakehä pyörii suunnilleen samalla nopeudella kuin planeetta, Venuksen ilmakehä voi saavuttaa yli 360 km/h (224 mph) nopeuden. Joten vaikka planeetan pyöriminen akselinsa ympäri kestää 243 päivää, ilmakehä kestää vain 4 päivää.
Tämä ilmiö, joka tunnetaan nimellä 'superkierto', tarkoittaa käytännössä sitä, että ilmakehä liikkuu yli 60 kertaa nopeammin kuin itse planeetta. Lisäksi aikaisemmat mittaukset ovat osoittaneet, että nopeimmat pilvet sijaitsevat pilven yläpuolella, 65–72 km (40–45 mailia) pinnan yläpuolella. Vuosikymmeniä kestäneestä tutkimuksesta huolimatta ilmakehän mallit eivät ole kyenneet toistamaan superkiertoa, mikä osoitti, että osa mekanioista oli tuntematon.
Taiteilijan näkemys Venuksen ilmapiiristä, jossa näkyy sen ukkosmyrskyt ja tulivuori kaukana. Luotto ja ©: Euroopan avaruusjärjestö/J. Mitä vielä
Sellaisenaan Peralta ja hänen kansainvälinen tiiminsä – johon kuuluivat tutkijat Universidad del País Vascosta Espanjasta, Tokion yliopistosta, Kioton Sangyon yliopistosta, Tähtitieteen ja astrofysiikan keskus (ZAA) Berliinin teknillisessä yliopistossa ja Astrofysiikan ja avaruusplanetologian instituutti Roomassa – päättivät tarkastella tutkimatonta puolta nähdäkseen, mitä he voisivat löytää. Kuten hän kuvaili sitä:
”Keskityimme yöpuolelle, koska se oli huonosti tutkittu; voimme nähdä planeetan yöpuolen yläpilvet niiden lämpösäteilyn kautta, mutta niitä on ollut vaikea tarkkailla kunnolla, koska infrapunakuvien kontrasti oli liian alhainen poimimaan tarpeeksi yksityiskohtia.'
Tämä koostui Venuksen yön sivupilvien tarkkailusta luotain Näkyvä- ja infrapunalämpökuvausspektrometri (VIRTIS). Laite keräsi satoja kuvia samanaikaisesti ja eri aallonpituuksilla, joita tiimi sitten yhdisti parantaakseen pilvien näkyvyyttä. Tämä antoi tiimille mahdollisuuden nähdä ne kunnolla ensimmäistä kertaa ja paljasti myös joitain odottamattomia asioita Venuksen yöpuolen ilmapiiristä.
He näkivät, että ilmakehän pyöriminen näytti olevan kaoottisempaa yöpuolella kuin mitä on havaittu aiemmin päivällä. Yläpilvet muodostivat myös erilaisia muotoja ja morfologioita – eli suuria, aaltoilevia, hajanaisia, epäsäännöllisiä ja filamentimaisia kuvioita – ja niitä hallitsivat paikallaan olevat aallot, joissa kaksi vastakkaisiin suuntiin liikkuvaa aaltoa kumoavat toisensa ja luovat staattisen sääkuvion.
Esimerkkejä uudentyyppisistä pilvimorfologioista, jotka löydettiin Venuksen yöpuolelta Venus Expressin (ESA) ja infrapunateleskoopin IRTF (NASA) ansiosta. Tekijät: ESA/NASA/J. Peralta ja R. Hueso.
Näiden paikallaan olevien aaltojen 3D-ominaisuudet saatiin myös yhdistämällä VIRTIS-tiedot radiotieteen tietoihin Venus Radio Science kokeilu (VeRa). Tietenkin ryhmä oli yllättynyt havaitessaan tällaisia ilmakehän käyttäytymismalleja, koska ne olivat ristiriidassa sen kanssa, mitä on rutiininomaisesti havaittu päivällä. Lisäksi ne ovat ristiriidassa parhaiden mallien kanssa Venuksen ilmakehän dynamiikan selittämiseksi.
Tunnetaan Globaalit kiertomallit (GCM:t), nämä mallit ennustavat, että Venuksella superkierto tapahtuisi lähes samalla tavalla sekä päivä- että yöpuolella. Lisäksi he huomasivat, että paikallaan olevat aallot yöpuolen puolella näyttivät osuvan yhteen korkean korkeuden piirteiden kanssa. Kuten Agustin Sánchez-Lavega, tutkija University del País Vascosta ja toinen kirjoittaja paperista, selitti :
'Kiinteät aallot ovat luultavasti niitä, joita kutsuisimme painovoima-aaltoiksi – toisin sanoen nousevia aaltoja, jotka syntyvät alempana Venuksen ilmakehässä ja jotka eivät näytä liikkuvan planeetan pyöriessä.Nämä aallot ovat keskittyneet Venuksen jyrkille, vuoristoisille alueille; tämä viittaa siihen, että planeetan topografia vaikuttaa siihen, mitä tapahtuu ylhäällä pilvien sisällä.'
Tämä ei ole ensimmäinen kerta, kun tutkijat ovat havainneet mahdollisen yhteyden Venuksen topografian ja sen ilmakehän liikkeen välillä. Viime vuonna eurooppalaisten tähtitieteilijöiden ryhmä tuotti tutkimus joka osoitti, kuinka säämallit ja nousevat aallot päivän puolella näyttivät olevan suoraan yhteydessä topografisiin piirteisiin. Nämä havainnot perustuivat laitoksen ottamiin UV-kuviin Venuksen valvontakamera (VMC) aluksellaVenus Express.
Kaaviomainen esitys painovoimaaaltojen ehdotetusta käyttäytymisestä Venuksen vuoristoisen maaston läheisyydessä. Luotto: ESA
Yöllä tapahtuvan jotain vastaavaa oli yllätys, kunnes he ymmärsivät, etteivät he olleet ainoita, jotka huomasivat heidät. Kuten Peralta ilmoitettu :
'Oli jännittävä hetki, kun huomasimme, että osa VIRTIS-kuvien pilviominaisuuksista ei liikkunut tunnelman mukana.Keskustelimme pitkään siitä, olivatko tulokset todellisia – kunnes tajusimme, että toinen tiimi, jota johti toinen kirjoittaja tohtori Kouyama, oli myös itsenäisesti löytänyt paikallaan olevia pilviä yön puolelta NASAn infrapunateleskooppilaitteiston (IRTF) avulla Havaijilla! Havaintomme vahvistettiin, kun JAXA:n Akatsuki-avaruusalus asetettiin kiertoradalle Venuksen ympärillä ja havaitsi välittömästi suurimman paikallaan olevan aallon, joka koskaan havaittiin aurinkokunnassa Venuksen päivän puolella.'
Nämä havainnot haastavat myös olemassa olevat kiinteät aallot, joiden odotetaan muodostuvan pintatuulen ja korkeiden pinnan piirteiden vuorovaikutuksesta. Kuitenkin aikaisemmat mittaukset suoritettu Neuvostoliiton aikana Kampasimpukkalaskeutujia ovat osoittaneet, että pintatuulet saattavat olla liian heikkoja, jotta tämä tapahtuisi Venuksella. Lisäksi eteläinen pallonpuolisko, jonka tutkimusryhmä havaitsi tutkimuksessaan, on melko matalalla.
Ja kuten Ricardo Hueso Baskimaan yliopistosta (ja paperin toinen kirjoittaja) ilmoitti, he eivät havainneet vastaavia paikallaan olevia aaltoja alemmilla pilvitasoilla. 'Odotimme löytävämme nämä aallot alemmilla tasoilla, koska näemme ne ylemmillä tasoilla, ja luulimme, että ne nousivat pilven läpi pinnasta', hän sanoi. 'Se on varmasti odottamaton tulos, ja meidän kaikkien on tarkasteltava uudelleen Venus-mallejamme tutkiaksemme sen merkitystä.'
Taiteilijan näkemys Venus Expressistä, joka suoritti ilmakehän lentoa planeetan ilmakehässä kesä- ja heinäkuussa 2014. Luotto: ESA–C. Carreau
Näiden tietojen perusteella näyttää siltä, että topografia ja korkeus liittyvät Venuksen ilmakehän käyttäytymiseen, mutta eivät johdonmukaisesti. Joten Venuksen yöpuolella havaitut seisovat aallot voivat olla seurausta jostain muusta havaitsemattomasta mekanismista. Valitettavasti näyttää siltä, että Venuksen ilmakehällä – erityisesti superpyörimisen avaintekijällä – on meille edelleen mysteereitä.
Tutkimus osoitti myös useiden lähteiden tietojen yhdistämisen tehokkuuden saadakseen tarkemman kuvan planeetan dynamiikasta. Instrumentoinnin ja tiedon jakamisen lisäparannuksilla (ja ehkä toisella tehtävällä pintaan) voimme odottaa saavamme selkeämmän kuvan siitä, mikä ohjaa Venuksen ilmakehän dynamiikkaa ennen pitkää.
Pienellä tuurilla saattaa vielä tulla päivä, jolloin voimme mallintaa Venuksen ilmakehän ja ennustaa sen sääkuvioita yhtä tarkasti kuin Maan.
Lisälukemista: TÄMÄ , Luonnon tähtitiede