BepiColombo registrerer undslippende ilt og kulstof i uudforsket område af Venuss magnetosfære

Et flygtigt besøg af ESA/JAXA BepiColombo-missionen til Venus har afsløret overraskende indsigt i, hvordan gasser fjernes fra de øverste lag af planetens atmosfære.

Påvisninger i et tidligere uudforsket område af Venus' magnetiske miljø viser, at kulstof og ilt accelereres til hastigheder, hvor de kan undslippe planetens tyngdekraft. Resultaterne er blevet offentliggjort i Nature Astronomy .

Lina Hadid, CNRS-forsker ved Plasma Physics Laboratory (LPP) og hovedforfatter af undersøgelsen sagde:"Dette er første gang, at positivt ladede kulstofioner er blevet observeret undslippe fra Venus' atmosfære. Disse er tunge ioner, der normalt bevæger sig langsomt, så vi forsøger stadig at forstå de mekanismer, der er på spil. Det kan være, at en elektrostatisk 'vind' løfter dem væk fra planeten, eller de kan accelereres gennem centrifugalprocesser."

I modsætning til Jorden genererer Venus ikke et iboende magnetfelt i sin kerne. Ikke desto mindre skabes en svag, kometformet 'induceret magnetosfære' rundt om planeten ved samspillet mellem ladede partikler, der udsendes af solen (solvinden) med elektrisk ladede partikler i Venus' øvre atmosfære. Draperet rundt om magnetosfæren er et område kaldet 'magnetosheath', hvor solvinden bremses og opvarmes.

Den 10. august 2021 passerede BepiColombo Venus for at bremse og justere kursen mod sin endelige destination Merkur. Rumfartøjet svævede op ad den lange hale af Venus' magnetskede og dukkede op gennem næsen af ​​de magnetiske områder tættest på solen. I løbet af en periode på 90 minutter med observationer målte BepiColombos instrumenter antallet og massen af ​​ladede partikler, de stødte på, og fangede information om de kemiske og fysiske processer, der driver atmosfærisk flugt i magnetoshedens flanke.

Tidligt i sin historie havde Venus mange ligheder med Jorden, herunder betydelige mængder flydende vand. Interaktioner med solvinden har fjernet vandet og efterladt en atmosfære, der hovedsageligt består af kuldioxid og mindre mængder nitrogen og andre sporarter.

Tidligere missioner, herunder NASA's Pioneer Venus Orbiter og ESA's Venus Express, har lavet detaljerede undersøgelser af typen og mængden af ​​molekyler og ladede partikler, der går tabt i rummet. Missionernes kredsløbsbaner efterlod dog nogle områder omkring Venus uudforskede og mange spørgsmål stadig ubesvarede.

Data til undersøgelsen blev indhentet af BepiColombo's Mass Spectrum Analyzer (MSA) og Mercury Ion Analyzer (MIA) under rumfartøjets anden Venus-flyvning. De to sensorer er en del af Mercury Plasma Particle Experiment (MPPE) instrumentpakken, som er båret af Mio, den JAXA-ledede Mercury Magnetospheric Orbiter.

"At karakterisere tabet af tunge ioner og forstå flugtmekanismerne ved Venus er afgørende for at forstå, hvordan planetens atmosfære har udviklet sig, og hvordan den har mistet alt sit vand," siger Dominique Delcourt, forsker ved LPP og hovedforsker af MSA-instrumentet.

Europlanets SPIDER-rumvejrmodelleringsværktøjer gjorde det muligt for forskerne at spore, hvordan partiklerne forplantede sig gennem den venusiske magnetskede.

"Dette resultat viser de unikke resultater, der kan komme ud af målinger foretaget under planetariske forbiflyvninger, hvor rumfartøjet kan bevæge sig gennem områder, der generelt ikke kan nås af rumfartøjer i kredsløb," sagde Nicolas André, fra Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP) og leder af SPIDER-tjenesten.

En flåde af rumfartøjer vil undersøge Venus i løbet af det næste årti, herunder ESA's Envision-mission, NASA's VERITAS orbiter og DAVINCI-sonde og Indiens Shukrayaan orbiter. Tilsammen vil disse rumfartøjer give et omfattende billede af det venusianske miljø, fra magnetoskeden, ned gennem atmosfæren til overfladen og indre.

"Seneste resultater tyder på, at den atmosfæriske flugt fra Venus ikke fuldt ud kan forklare tabet af dets historiske vandindhold. Denne undersøgelse er et vigtigt skridt til at afdække sandheden om den historiske udvikling af den venusiske atmosfære, og kommende missioner vil hjælpe med at udfylde mange huller, " tilføjede medforfatter, Moa Persson fra Swedish Institute of Space Physics.

Flere oplysninger: L. Z. Hadid et al., BepiColombo-observationer af kold oxygen og carbonioner i flanken af ​​den inducerede magnetosfære af Venus, Naturastronomi (2024). DOI:10.1038/s41550-024-02247-2

Journaloplysninger: Naturastronomi

Leveret af Europlanet Media Center