Parker opdager naturlig radioemission i Venus atmosfære

Under et kort sving ved Venus, NASAs Parker Solar Probe opdagede et naturligt radiosignal, der afslørede, at rumfartøjet havde fløjet gennem planetens øvre atmosfære. Dette var den første direkte måling af den venusiske atmosfære i næsten 30 år - og den ser helt anderledes ud end Venus tidligere. En undersøgelse offentliggjort i dag bekræfter, at Venus' øvre atmosfære gennemgår forvirrende ændringer over en solcyklus, solens 11-årige aktivitetscyklus. Dette markerer det seneste spor til at udrede, hvordan og hvorfor Venus og Jorden er så forskellige.

Født af lignende processer, Jorden og Venus er tvillinger:begge stenet, og af lignende størrelse og struktur. Men deres veje skilte sig fra fødslen. Venus mangler et magnetfelt, og dens overflade steger ved temperaturer, der er varme nok til at smelte bly. Højst rumfartøjer har kun overlevet et par timer der. Studerer Venus, ugæstfri som den er, hjælper videnskabsmænd med at forstå, hvordan disse tvillinger har udviklet sig, og hvad der gør jordlignende planeter beboelige eller ej.

Den 11. juli 2020, Parker Solar Probe svingede af Venus i sin tredje forbiflyvning. Hver forbiflyvning er designet til at udnytte planetens tyngdekraft til at flyve rumfartøjet tættere og tættere på Solen. Missionen - ledet af Johns Hopkins Applied Physics Laboratory i Laurel, Maryland - nåede den nærmeste forbiflyvning af Venus endnu, passerer kun 517 miles (833 km) over overfladen.

"Jeg var bare så glad for at have nye data fra Venus, " sagde Glyn Collison fra NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, den ledende videnskabsmand på undersøgelsen, offentliggjort i dag i Geofysiske forskningsbreve . En Venus-ekspert, Collinson har gennemset alle de tilgængelige Venus-data – fra tidligere missioner som NASAs Pioneer Venus Orbiter og ESA’s (European Space Agency) Venus Express – adskillige gange.

Et af Parker Solar Probes instrumenter er FIELDS, opkaldt efter de elektriske og magnetiske felter, den måler i Solens atmosfære. I kun syv minutter – da Parker Solar Probe var tættest på Venus – opdagede FIELDS en naturlig, lavfrekvent radiosignal. Den tynde pandebryn i dataene fangede Collinsons opmærksomhed. Signalets form og styrke virkede bekendt, men han kunne ikke placere den. "Så dagen efter, Jeg vågnede, sagde han. Og jeg tænkte, 'Åh gud, Jeg ved, hvad det her er!'"

Collinson genkendte signalet fra sit tidligere arbejde med NASAs Galileo orbiter, som udforskede Jupiter og dens måner, før missionen sluttede i 2003. En lignende rynke opstod, hver gang rumfartøjet passerede gennem ionosfærerne på Jupiters måner.

Ligesom Jorden, Venus har et elektrisk ladet gaslag i den øvre kant af atmosfæren, kaldet ionosfæren. Dette hav af ladede gasser, eller plasma, udsender naturligt radiobølger, der kan detekteres af instrumenter som FIELDS. Da Collinson og hans team identificerede det signal, de indså, at Parker Solar Probe havde skimmet Venus' øvre atmosfære - en behagelig overraskelse, selvom en de måske havde forventet baseret på tidligere data, han sagde.

Forskerne brugte denne radioemission til at beregne tætheden af ​​den ionosfære, som Parker Solar Probe fløj igennem. Forskere opnåede sidst direkte målinger af Venus' ionosfære fra Pioneer Venus Orbiter i 1992. Derefter, Solen var tæt på solmaksimum, solcyklussens stormfulde top.

I årene efter, data fra jordbaserede teleskoper tydede på, at der skete store ændringer, da Solen satte sig ind i sin rolige fase, sol minimum. Mens størstedelen af ​​atmosfæren forblev den samme, ionosfæren - som er øverst, hvor gasser kan undslippe til rummet - var meget tyndere under solminimum.

Uden direkte målinger, det var umuligt at bekræfte.

Observationerne fra Parker Solar Probes nylige forbiflyvning, som fandt sted seks måneder efter det seneste solminimum, verificere puslespillet i Venus' ionosfære. Ja, Venus' ionosfære er meget tyndere sammenlignet med tidligere målinger taget under solmaksimum.

"Når flere missioner bekræfter det samme resultat, den ene efter den anden, som giver dig en masse tillid til, at udtyndingen er ægte, sagde Robin Ramstad, en studie medforfatter og post-doc forsker ved Laboratory of Atmospheric and Space Physics ved University of Colorado, Kampesten.

At forstå, hvorfor Venus' ionosfære bliver tyndere nær solminimum, er en del af afdækningen af, hvordan Venus reagerer på Solen - hvilket vil hjælpe forskere med at bestemme, hvordan Venus, engang så lig Jorden, blev en verden af ​​brændende, giftig luft er det i dag. For eksempel, Venus' ionosfære er tilbøjelig til at lække, hvilket betyder, at strømførende gasser slipper ud i rummet. Indsamling af data om denne og andre ændringer i ionosfæren er nøglen til at forstå, hvordan Venus' atmosfære har udviklet sig over tid.

Denne undersøgelse var omkring 30 år undervejs. Det tog en mission til Venus, og årtier senere, en state-of-the-art mission til Solen. "Målet med at flyve ved Venus er at bremse rumfartøjet, så Parker Solar Probe kan dykke tættere på Solen, " sagde Nour E. Raouafi, Parker Solar Probe-projektforsker ved Applied Physics Laboratory. "Men vi ville ikke gå glip af muligheden for at indsamle videnskabelige data og give unikke indsigter i en mystisk planet som Venus."

Collinson sammenlignede forskningen med blaffer. Venus-forskere var ivrige efter at komme fra Parker Solar Probes forbiflyvning for at få nye data og udsigt til Jordens tvillingeplanet. "For at se Venus nu, det handler om disse små glimt, " han sagde.