Hvor lang er en dag på Venus? Forskere knækker mysterier om vores nærmeste nabo

Venus er en gåde. Det er planeten ved siden af ​​og afslører alligevel lidt om sig selv. Et uigennemsigtigt tæppe af skyer kvæler et barskt landskab, der er slynget af sur regn og bagt ved temperaturer, der kan gøre bly flydende.

Nu, nye observationer fra Jordens sikkerhed løfter sløret for nogle af Venus' mest basale egenskaber. Ved gentagne gange at kaste radar fra planetens overflade i løbet af de sidste 15 år, et UCLA-ledet hold har fastlagt den præcise længde af en dag på Venus, hældningen af ​​dens akse og størrelsen af ​​dens kerne. Resultaterne er offentliggjort i dag i tidsskriftet Natur astronomi .

"Venus er vores søsterplanet, og alligevel er disse grundlæggende egenskaber forblevet ukendte, sagde Jean-Luc Margot, en UCLA professor i Jorden, planet- og rumvidenskab, der ledede forskningen.

Jorden og Venus har meget til fælles:Begge klippeplaneter har næsten samme størrelse, masse og tæthed. Og alligevel udviklede de sig ad vildt forskellige veje. Grundlæggende, såsom hvor mange timer der er i en venusiansk dag, giver kritiske data til at forstå disse naboverdeners divergerende historier.

Ændringer i Venus' spin og orientering afslører, hvordan massen er spredt ud indeni. Kendskab til dens interne struktur, på tur, giver næring til indsigt i planetens dannelse, dens vulkanske historie og hvordan tiden har ændret overfladen. Plus, uden præcise data om, hvordan planeten bevæger sig, eventuelle fremtidige landingsforsøg kan afbrydes med så meget som 30 kilometer.

"Uden disse målinger, sagde Margot, "vi flyver i bund og grund blindt."

De nye radarmålinger viser, at en gennemsnitlig dag på Venus varer 243,0226 jorddage - omkring to tredjedele af et jordår. Hvad mere er, Venus' rotationshastighed ændrer sig altid:En værdi målt på én gang vil være en smule større eller mindre end en tidligere værdi. Holdet estimerede længden af ​​en dag fra hver af de individuelle målinger, og de observerede forskelle på mindst 20 minutter.

"Det forklarer sandsynligvis, hvorfor tidligere estimater ikke stemte overens med hinanden, sagde Margot.

Venus' tunge atmosfære er sandsynligvis skyld i variationen. Mens det skvulper rundt på planeten, den udveksler en masse momentum med den faste grund, fremskynde og bremse dens rotation. Dette sker også på Jorden, men udvekslingen tilføjer eller trækker kun et millisekund fra hver dag. Effekten er meget mere dramatisk på Venus, fordi atmosfæren er omkring 93 gange så massiv som Jordens, og så det har meget mere momentum at handle.

Det UCLA-ledede hold rapporterer også, at Venus tipper til den ene side med præcis 2,6392 grader (Jorden hælder omkring 23 grader), en forbedring af præcisionen af ​​tidligere estimater med en faktor på 10. De gentagne radarmålinger afslørede yderligere den glaciale hastighed, hvormed orienteringen af ​​Venus' spinakse ændrer sig, meget som en snurretop. På jorden, denne "præcession" tager omkring 26, 000 år at cykle rundt én gang. Venus har brug for lidt længere tid:omkring 29, 000 år.

Med disse krævende målinger af, hvordan Venus drejer, holdet beregnede, at planetens kerne er omkring 3, 500 kilometer på tværs - meget lig Jorden - selvom de endnu ikke kan udlede, om det er flydende eller fast.

Venus som en kæmpe diskokugle

Ved 21 separate lejligheder fra 2006 til 2020, Margot og hans kolleger rettede radiobølger mod Venus fra den 70 meter brede Goldstone-antenne i Californiens Mojave-ørken. Nogle minutter senere, disse radiobølger hoppede af Venus og kom tilbage til Jorden. Radioekkoet blev opfanget ved Goldstone og ved Green Bank Observatory i West Virginia.

"Vi bruger Venus som en kæmpe diskokugle, sagde Margot, med radioparabolen, der fungerer som en lommelygte, og planetens landskab som millioner af bittesmå reflekser. "Vi oplyser den med en ekstremt kraftig lommelygte - omkring 100, 000 gange lysere end din typiske lommelygte. Og hvis vi sporer refleksionerne fra diskokuglen, vi kan udlede egenskaber om spin [tilstand]."

De komplekse refleksioner lysner uregelmæssigt og dæmper retursignalet, som skyder hen over Jorden. Goldstone-antennen ser ekkoet først, så ser Green Bank det cirka 20 sekunder senere. Den nøjagtige forsinkelse mellem modtagelsen på de to faciliteter giver et øjebliksbillede af, hvor hurtigt Venus drejer, mens det særlige tidsvindue, hvor ekkoerne ligner mest, afslører planetens hældning.

Observationerne krævede udsøgt timing for at sikre, at Venus og Jorden var korrekt placeret. Og begge observatorier skulle fungere perfekt - hvilket ikke altid var tilfældet. "Vi fandt ud af, at det faktisk er udfordrende at få alt til at fungere helt rigtigt i løbet af en periode på 30 sekunder, " sagde Margot. "Det meste af tiden, vi får nogle data. Men det er usædvanligt, at vi får alle de data, som vi håber at få."

På trods af udfordringerne, holdet er på vej frem og har rettet blikket mod Jupiters måner Europa og Ganymedes. Mange forskere har stærk mistanke om, at Europa, i særdeleshed, skjuler et flydende vandhav under en tyk skal af is. Jordbaserede radarmålinger kunne befæste sagen for et hav og afsløre tykkelsen af ​​isskallen.

Og holdet vil fortsætte med at hoppe radaren ud af Venus. Med hvert radioekko, sløret over Venus løfter sig lidt mere, bringer vores søsterplanet i stadig skarpere syn.