Venus mystiske natside afsløret

Forskere har brugt ESA's Venus Express til at karakterisere vinden og de øvre skymønstre på venus natside for første gang - med overraskende resultater.

Undersøgelsen viser, at atmosfæren på Venus natside opfører sig meget anderledes end atmosfæren på den side af planeten, der vender ud mod solen ('dagsiden'), udviser uventede og tidligere usete skytyper, morfologier, og dynamik - hvoraf nogle ser ud til at være forbundet med funktioner på planetens overflade.

"Det er første gang, vi har været i stand til at karakterisere, hvordan atmosfæren cirkulerer på natsiden af ​​Venus på global skala, "siger Javier Peralta fra Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), Japan, og hovedforfatter af den nye undersøgelse, der blev offentliggjort i tidsskriftet Natur Astronomi . "Mens den atmosfæriske cirkulation på planetens dagside er blevet grundigt undersøgt, der var stadig meget at opdage om natsiden. Vi fandt ud af, at skymønstrene der er forskellige fra dem på dagen, og påvirket af Venus 'topografi. "

Venus 'atmosfære domineres af stærke vinde, der hvirvler rundt om planeten langt hurtigere end Venus selv roterer. Dette fænomen, kendt som 'superrotation', ser venusiske vinde rotere op til 60 gange hurtigere end planeten herunder, skubbe og trække langs skyer i atmosfæren, mens de går. Disse skyer rejser hurtigste på det øverste skyniveau, cirka 65 til 72 km over overfladen.

"Vi har brugt årtier på at studere disse superroterende vinde ved at spore, hvordan de øvre skyer bevæger sig på Venus dagtid-disse er tydeligt synlige i billeder, der er optaget i ultraviolet lys, "forklarer Peralta." Dog er vores modeller af Venus er stadig ude af stand til at gengive denne superrotation, hvilket tydeligt angiver, at vi måske mangler nogle brikker i dette puslespil.

"Vi fokuserede på natsiden, fordi den var blevet dårligt udforsket; vi kan se de øvre skyer på planetens natside via deres termiske emission, men det har været svært at observere dem ordentligt, fordi kontrasten i vores infrarøde billeder var for lav til at opfange nok detaljer. "

Holdet brugte det synlige og infrarøde termiske billeddannelsesspektrometer (VIRTIS) på ESAs Venus Express -rumfartøj til at observere skyerne i det infrarøde. "VIRTIS gjorde det muligt for os at se disse skyer ordentligt for første gang, tillod os at undersøge, hvad tidligere teams ikke kunne - og vi opdagede uventede og overraskende resultater, "tilføjer Peralta.

I stedet for at tage enkeltbilleder, VIRTIS samlede en 'terning' af hundredvis af billeder af Venus erhvervet samtidigt ved forskellige bølgelængder. Dette tillod teamet at kombinere mange billeder for at forbedre synligheden af ​​skyerne, og se dem i en hidtil uset kvalitet. VIRTIS -billederne afslører således fænomener på Venus 'natside, som aldrig før er set på dagen.

De bedste modeller for, hvordan Venus 'atmosfære opfører sig og cirkulerer, kendt som Global Circulation Models (GCM'er), forudsige, at superrotation vil forekomme på nogenlunde samme måde på Venus 'natside som på dens dagside. Imidlertid, denne forskning af Peralta og hans kolleger modsiger disse modeller.

I stedet, superrotationen synes at være mere uregelmæssig og kaotisk på natsiden.

Nattesidens øvre skyer danner forskellige former og morfologier end dem, der findes andre steder - store, bølget, ujævn, uregelmæssig, og filamentlignende mønstre, hvoraf mange er usynlige i dagbilledbilleder - og domineres af ubevægelige fænomener kendt som stationære bølger.

3D-egenskaberne ved disse stationære bølger blev også opnået ved at kombinere VIRTIS-data med radiovidenskabelige data fra Venus Radio Science-eksperimentet, eller VeRa, også på Venus Express.

En forbindelse mellem atmosfærisk bevægelse og topografi er blevet spioneret på Venus før, skønt i dagtimerne; i en undersøgelse fra sidste år, forskere fandt vejrmønstre og stigende bølger på Venus dagside direkte forbundet med topografiske træk på overfladen.

"Det var et spændende øjeblik, da vi indså, at nogle af skyfunktionerne i VIRTIS -billederne ikke bevægede sig sammen med atmosfæren, "siger Peralta." Vi havde en lang debat om, hvorvidt resultaterne var ægte - indtil vi indså, at et andet hold, ledet af medforfatter Dr. Kouyama, havde også uafhængigt opdaget stationære skyer på natsiden ved hjælp af NASAs infrarøde teleskopfacilitet (IRTF) på Hawaii! Vores fund blev bekræftet, da JAXAs Akatsuki -rumfartøj blev indsat i kredsløb omkring Venus og straks opdagede den største stationære bølge, der nogensinde er observeret i solsystemet på Venus 'dag. "

Dette fund rejser udfordringer for eksisterende modeller af stationære bølger. Sådanne bølger forventedes at blive dannet af overfladevind, der interagerer med forhindringer såsom overfladehøjder - et bjerg, for eksempel. Imidlertid, tidligere russiske missioner med landere har målt overfladevind på Venus, der kan være for svag til at dette er sandt.

Derudover planetens sydlige halvkugle (hvor VIRTIS observerede) er generelt ret lav i højden, og - mere mystisk - stationære bølger ser ud til at mangle i Venus 'mellemliggende og lavere skyniveauer (op til omtrent 50 km over overfladen).

"Vi forventede at finde disse bølger i de lavere niveauer, fordi vi ser dem på de øverste niveauer, og vi troede, at de steg op gennem skyen fra overfladen, "siger medforfatter Ricardo Hueso fra Baskerlandets universitet i Bilbao, Spanien. "Det er helt sikkert et uventet resultat, og vi bliver alle nødt til at besøge vores modeller af Venus igen for at undersøge dens betydning. "

Topografiens effekt på atmosfærisk cirkulation er stadig uklar blandt klimamodeller; mange modeller viser, at inklusion eller udeladelse af overfladetopografi gør en forskel for den resulterende adfærd set i Venus 'atmosfære, men viser ikke vedvarende vejrmønstre knyttet til topografi.

"Denne undersøgelse udfordrer vores nuværende forståelse af klimamodellering og, specifikt, superrotationen, hvilket er et centralt fænomen set på Venus, "siger Håkan Svedhem, ESA -projektforsker for Venus Express. "Derudover det demonstrerer kraften i at kombinere data fra flere forskellige kilder - i dette tilfælde, fjernmåling og radiovidenskabelige data fra Venus Express 'VIRTIS og VeRa, suppleret med jordbaserede observationer fra IRTF's SpeX. Dette er et væsentligt resultat for VIRTIS og for Venus Express, og er meget vigtig for vores viden om Venus som helhed. "