Veneras atmosfēra ir tikpat noslēpumaina, cik blīva un aizdegusi. Paaudžu paaudzēs zinātnieki ir centušies to izpētīt, izmantojot uz zemes bāzētus teleskopus, orbītas misijas un neregulāru atmosfēras zondi. Un 2006. gadā - EKA Venus Express misija kļuva par pirmo zondi, kas veica ilgtermiņa planētas atmosfēras novērojumus, kas daudz atklāja tās dinamiku.
Izmantojot šos datus, starptautisko zinātnieku komanda - Japānas Aviācijas un kosmosa izpētes aģentūras (JAXA) pētnieku vadībā - nesen veica pētījumu, kas raksturoja vēja un augšējo mākoņu modeļus Venēras nakts pusē. Šis pētījums ne tikai bija pirmais šāda veida pētījums, bet arī atklāja, ka atmosfēra uzvedas atšķirīgi nakts pusē, kas bija negaidīti.
Pētījums ar nosaukumu “Stacionāri viļņi un lēnām kustīgas iezīmes nakts augšējos mākoņos no Venēras” nesen parādījās zinātniskajā žurnālā Dabas astronomija. Jaxier Peralta, JAXA augstākā līmeņa jauno stipendiātu vadībā, komanda izmantoja datus, ko ieguvusi Venus Express ” zinātnisko instrumentu komplekts, lai izpētītu planētas iepriekš neredzētos mākoņu veidus, morfoloģijas un dinamiku.
Lai gan Venēras atmosfērā, kas iegūta no soace, ir veikts daudz pētījumu, šī bija pirmā reize, kad pētījums nebija vērsts uz planētas diennakts malu. Kā Dr. Peralta paskaidroja EKA paziņojumā presei:
“Šī ir pirmā reize, kad mēs esam spējuši pasaules mērogā raksturot, kā atmosfēra cirkulē Venēras nakts pusē. Kaut arī atmosfēras cirkulācija planētas diennakts malā tika plaši izpētīta, par nakts pusi joprojām bija daudz ko atklāt. Mēs noskaidrojām, ka mākoņu raksti tur ir atšķirīgi no diennakts modeļiem, un to ietekmē Venēras topogrāfija.“
Kopš 60. gadiem astronomi ir zinājuši, ka Veneras atmosfēra uzvedas daudz savādāk nekā citu sauszemes planētu atmosfēra. Kamēr Zemei un Marsam ir atmosfēra, kas rotē aptuveni ar tādu pašu ātrumu kā planēta, Venēras atmosfēra var sasniegt ātrumu vairāk nekā 360 km / h (224 mph). Tātad, kamēr planētai ir nepieciešams 243 dienas, lai vienu reizi pagrieztos pa asi, atmosfērai vajadzīgas tikai 4 dienas.
Šīs parādības, kas pazīstamas kā “super-rotācija”, būtībā nozīmē, ka atmosfēra pārvietojas vairāk nekā 60 reizes ātrāk nekā pati planēta. Turklāt iepriekš veiktie mērījumi parādīja, ka visātrākie mākoņi atrodas augšējā mākoņu līmenī, 65 līdz 72 km (40 līdz 45 jūdzes) virs virsmas. Neskatoties uz gadu desmitiem ilgiem pētījumiem, atmosfēras modeļi nav spējuši reproducēt super-rotāciju, kas liecināja, ka daži no mehānikiem nebija zināmi.
Kā tāds Peralta un viņa starptautiskā komanda, kurā ietilpa pētnieki no Universitātes Pais Vasco Spānijā, Tokijas Universitātes, Kioto Sangyo Universitātes, Berlīnes Tehniskās universitātes Astronomijas un astrofizikas centra (ZAA) un Astrofizikas institūta un Kosmosa planetoloģija Romā - izvēlējās aplūkot neizpētīto pusi, lai redzētu, ko viņi varētu atrast. Kā viņš to aprakstīja:
“Mēs koncentrējāmies uz nakts pusi, jo tā bija slikti izpētīta; mēs varam redzēt augšējos mākoņus planētas nakts pusē caur to termisko izstarojumu, taču ir bijis grūti tos pareizi novērot, jo kontrasts mūsu infrasarkanajos attēlos bija pārāk zems, lai uzņemtu pietiekami daudz detaļu. ”
Tas sastāvēja no vēnu nakts mākoņu novērošanas ar zondes redzamo un infrasarkano staru attēlveidošanas spektrometru (VIRTIS). Instruments savāc simtiem attēlu vienlaicīgi un ar dažādu viļņu garumu, kurus komanda pēc tam apvienoja, lai uzlabotu mākoņu redzamību. Tas ļāva komandai tos pirmo reizi redzēt pareizi, kā arī atklāja dažas negaidītas lietas par Venēras nakts atmosfēru.
Viņi redzēja, ka atmosfēras rotācija nakts pusē šķita haotiskāka nekā tā, kas pagātnē novērota dienas malā. Augšējie mākoņi veidoja arī dažādas formas un morfoloģijas - t.i., lielus, viļņotus, raibus, neregulārus un pavedieniem līdzīgus rakstus - un tajos dominēja nekustīgi viļņi, kur divi viļņi, kas pārvietojas pretējos virzienos, izslēdz viens otru un rada statisku laika apstākļu modeli.
Šo stacionāro viļņu 3D īpašības tika iegūtas arī, apvienojot VIRTIS datus ar radiozinātnes datiem no Venēras radio zinātnes eksperimenta (VeRa). Protams, komanda bija pārsteigta par šāda veida atmosfēras izturēšanos, jo tā bija pretrunā ar to, kas regulāri tiek novērots dienas malā. Turklāt tie ir pretrunā ar labākajiem Venēras atmosfēras dinamikas skaidrošanas modeļiem.
Pazīstami kā globālie cirkulācijas modeļi (GCM), šie modeļi paredz, ka Venērai super-rotācija notiks vienādi gan dienas, gan nakts pusē. Turklāt viņi pamanīja, ka nekustīgi viļņi nakts pusē, šķiet, sakrīt ar augsta augstuma pazīmēm. Kā paskaidroja Vasustas Universitātes pētniece un līdzautore Agustina Sančez-Lavega:
“Stacionārie viļņi, iespējams, ir tas, ko mēs varētu dēvēt par gravitācijas viļņiem, citiem vārdiem sakot, pieaugošie viļņi, kas Venēras atmosfērā radās zemāk un, šķiet, nepārvietojas ar planētas rotāciju. Šie viļņi ir koncentrēti stāvos, kalnainos Venēras apgabalos; tas liek domāt, ka planētas topogrāfija ietekmē to, kas notiek augšpus mākoņiem.“
Šī nav pirmā reize, kad zinātnieki pamana iespējamo saikni starp Venēras topogrāfiju un tās atmosfēras kustību. Pagājušajā gadā Eiropas astronomu komanda sagatavoja pētījumu, kas parādīja, kā laikapstākļi un pieaugošie viļņi dienas malā šķita tieši saistīti ar topogrāfiskajām pazīmēm. Šie atradumi bija balstīti uz UV attēliem, ko Venus Monitor Camera (VMC) uzņēma uz klāja Venus Express.
Kaut ko līdzīgu atrašana nakts pusē bija pārsteigums, līdz viņi saprata, ka viņi nav vienīgie, kas viņus pamana. Kā norādīja Peralta:
“Tas bija aizraujošs brīdis, kad mēs sapratām, ka daži mākoņu elementi VIRTIS attēlos nekustējās līdz ar atmosfēru. Mēs ilgi diskutējām par to, vai rezultāti bija reāli - līdz mēs sapratām, ka cita komanda līdzautora Dr Kouyama vadībā ir arī patstāvīgi atklājusi nekustīgus mākoņus nakts pusē, izmantojot NASA Infrasarkanā teleskopa iekārtu (IRTF) Havaju salās! Mūsu atradumi tika apstiprināti, kad JAXA Akatsuki kosmosa kuģis tika ievietots orbītā ap Venēru un nekavējoties pamanīja lielāko stacionāro viļņu, kāds jebkad novērots Saules sistēmā, Veneras dienas malā.“
Šie atklājumi izaicina arī esošos stacionāro viļņu modeļus, kas, domājams, veidosies no virsmas vēja un augsta paaugstinājuma virsmas īpašību mijiedarbības. Tomēr iepriekšējie mērījumi, ko veica padomju laiki Venera zemes īpašnieki ir norādījuši, ka virszemes vēji varētu būt pārāk vāji, lai tas notiktu uz Venēras. Turklāt dienvidu puslodē, ko komanda novēroja savam pētījumam, ir diezgan zems pacēlums.
Un kā norādīja Ricardo Hueso no Basku zemes universitātes (un līdzautors uz papīra), viņi nekonstatēja atbilstošus stacionārus viļņus zemākajos mākoņu līmeņos. "Mēs gaidījām, ka šie viļņi atradīsies zemākajos līmeņos, jo mēs tos redzam augšējos līmeņos, un mēs domājām, ka tie no mākoņa augšup cēlās no virsmas," viņš teica. "Tas noteikti ir negaidīts rezultāts, un mums visiem būs jāpārskata savi Venēras modeļi, lai izpētītu tās nozīmi."
Ņemot vērā šo informāciju, šķiet, ka topogrāfija un augstums ir saistīti, kad runa ir par Veneras atmosfēras izturēšanos, bet ne konsekventi. Tātad stāvošie viļņi, kas novēroti Venēras nakts pusē, var būt kāda cita neatklāta mehānisma rezultāts darbā. Diemžēl šķiet, ka Veneras atmosfērai - it īpaši super rotācijas galvenajam aspektam - mums joprojām ir daži noslēpumi.
Pētījums arī parādīja datu apvienošanas no vairākiem avotiem efektivitāti, lai iegūtu sīkāku priekšstatu par planētas dinamiku. Ar turpmākiem uzlabojumiem instrumentācijā un datu apmaiņā (un varbūt vēl vienu vai divas misijas virspusē) mēs varam cerēt iegūt skaidrāku priekšstatu par to, kas Veneras atmosfēras dinamiku ietekmē jau sen.
Ar nelielu veiksmi var pienākt diena, kad mēs varam modelēt Venēras atmosfēru un paredzēt tās laika apstākļus tikpat precīzi kā mēs uz Zemes.
