Ny forskning kigger dybere på Venuss skyer

Venus er kendt for sine skyer af svovlsyre, der dækker hele planeten, og dens superhurtige vinde, der bevæger sig med hundredvis af kilometer i timen, men vores naboplanets tykke skyer gør det svært for videnskabsmænd at kigge dybt inde i dens atmosfære.

Nu, forskere har brugt infrarøde billeder til at spionere ind i det midterste lag af Venus' skyer, og de har fundet nogle uventede overraskelser.

Den nye forskning, offentliggjort i AGU-tidsskriftet Geofysiske forskningsbreve , finder, at dette mellemlag af skyer viser en bred vifte af skymønstre, der ændrer sig over tid og er meget forskellige fra det øverste lag af Venus' skyer, som normalt studeres med ultraviolette billeder. Undersøgelsen fandt også ændringer i albedo af de mellemste skyer, eller hvor meget sollys de reflekterer tilbage til rummet, hvilket kunne indikere tilstedeværelsen af ​​vand, metan eller andre forbindelser, der absorberer solstråling.

Mellemskyernes bevægelser, kombineret med tidligere observationer, tillod forskere at rekonstruere et billede af vindene på Venus over 10 år, viser, at de superhurtige vinde i planetens midterste skyer er hurtigst ved ækvator og, som de øvre skyer, ændre hastighed over tid.

Disse nye observationer kan hjælpe videnskabsmænd med bedre at forstå vores naboplanet og kaste lys over andre planeter og exoplaneter med lignende egenskaber, ifølge undersøgelsens forfattere.

"Vi observerede helt uventede hændelser, " sagde Javier Peralta, ITYF-forsker ved Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) og hovedforfatter af det nye studie. "Vi har opdaget, at de mellemste skyer ikke er så stille eller så kedelige, som de så ud til under tidligere missioner."

Observerer Venus' skyer

Den nye undersøgelse brugte billeder taget af JAXA's Akatsuki rumfartøj, som ankom til Venus i december 2015, og hvis hovedmål er at forstå Venus' super-rotation. Super-rotation er et gådefuldt fænomen, der også ses på Titan og mange exoplaneter, der får atmosfæren til at bevæge sig meget hurtigere end den faste planet. Det tager Venus 243 jorddage at fuldføre en rotation. Imidlertid, det tager kun fire jorddage for planetens atmosfære at gå hele vejen rundt om Venus – omkring 60 gange hurtigere end planetens rotation.

I den nye undersøgelse, forskere analyserede næsten 1, 000 infrarøde billeder af venusiske skyer taget af et af Akatsukis kameraer over et år. Kameraet er designet til at observere det midterste skylag, som sidder 50 til 55 kilometer over planetens overflade. Fotoner ved infrarøde bølgelængder kan trænge dybere ind i skyerne, før de reflekteres, giver videnskabsfolk mulighed for at kigge dybere ned i dette skylag.

Tidligere missioner, der studerede Venus' øverste skyer, har set glimt af det midterste skylag, men havde ikke været i stand til at få en god, lang se på det med infrarøde billeder. For at se, hvordan de mellemste skyer udvikler sig, instrumenter skal se på dem i længere tid, end det blev gjort under tidligere missioner, ifølge Peralta.

De nye billeder taget af Akatsuki viser det midterste lag af skyer ændre sig over tid og er også meget anderledes end Venus' øvre skylag, som sidder i en højde af omkring 70 kilometer. Sommetider, billederne viser et lidt mørkere bånd af skyer invaderet af lyse skyer, der til tider udviser hvirvelformer eller ser plettet ud. Disse observationer tyder på konvektion, den lodrette bevægelse af varme og fugt i atmosfæren. På jorden, konvektion kan forårsage tordenvejr. På andre tidspunkter, billederne viste skyer, der er mindre turbulente og ser homogent lyse eller funktionsløse ud, med flere striber.

Fra april til maj 2016, Venus' nordlige halvkugle blev periodisk mørklagt hver fjerde til femte dag. Forskere havde ikke tidligere observeret denne forskel mellem halvkuglerne, og årsagen er endnu ikke fastlagt, ifølge den nye undersøgelse. The images also showed other rare cloud features, including a hook-like dark filament extending more than 7, 300 kilometers in the northern hemisphere in May and October of 2016.

Akatsuki also saw unexpected high contrasts in the cloud albedo. The new study suggests there could be compounds in the cloud layer able to absorb at the infrared wavelength or, alternatively, there could changes in the thickness of the clouds.

The scientists have also reconstructed Venus's winds over 10 years by combining the Akatsuki images with observations by amateur observers and past missions like ESA's Venus Express and NASA's MESSENGER mission. They found the super-rotating winds in Venus's middle clouds are sometimes fastest at the equator and their speed could change by up to 50 kilometers per hour over several months.

Understanding Venus's super-rotation

The findings could help scientists better understand Venus's super-rotation. The frictional drag and mountain waves caused by Venus's surface or the periodic heating from the Sun are factors that could be playing a key role in the maintenance of the super-rotation by slowing down or accelerating the winds and defining its long-term evolution, according to Peralta.

Since most of the solar energy is absorbed in the cloud layers and the fastest super-rotating winds also occur there, studying several layers of the clouds is critical to understanding the winds, according to Peralta. Scientists suspect changes in Venus's clouds and their albedo could be linked to the planet's super-rotation, and how the wind's momentum and energy is transported.

Uncovering the cause of the super-rotation on Venus and its potential connection to the planet's runaway greenhouse effect might help scientists understand changes on Earth related to climate change, Peralta said. It could also shed light on the atmospheric super-rotation of other bodies in our solar system like Saturn's moon Titan, and exoplanets orbiting very close to their stars, han sagde.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra AGU Blogs (http://blogs.agu.org), et fællesskab af blogs om jord- og rumvidenskab, vært af American Geophysical Union. Læs den originale historie her.