Venuksen ilmapiiri on yhtä salaperäinen kuin tiheä ja kõrveuttava. Sukupolvien ajan tutkijat ovat pyrkineet tutkimaan sitä maanpäällisillä kaukoputkilla, kiertoradalla ja satunnaisesti ilmakehän anturilla. Ja vuonna 2006 ESA: t Venus Express operaatiosta tuli ensimmäinen koetin, joka suoritti planeetan ilmakehän pitkäaikaisia havaintoja, mikä paljasti paljon sen dynamiikasta.
Tietoja käyttämällä kansainvälisten tutkijoiden ryhmä - Japanin ilmailu- ja tutkimusviraston (JAXA) tutkijoiden johdolla - suoritti äskettäin tutkimuksen, joka kuvaa tuulen ja ylemmän pilven kuvioita Venuksen yön puolella. Sen lisäksi, että tutkimus oli ensimmäinen laatuaan, se paljasti myös sen, että ilmapiiri käyttäytyy eri tavoin yöpuolella, mikä oli odottamatonta.
Tutkimus, jonka otsikko on ”Kiinteät aallot ja hitaasti liikkuvat piirteet Venuksen ylemmissä pilvissä”, ilmestyi äskettäin tieteellisessä lehdessä Luonnon tähtitiede. Javier Peralta, JAXA: n kansainvälinen nuorten miespuolisten edustaja, ryhmä käytti tietoja, jotka saatiin Venus Express ” sarja tieteellisiä instrumentteja, jotta voidaan tutkia planeetan aikaisemmin näkymättömiä pilvityyppejä, morfologioita ja dynamiikkaa.
Vaikka Venuksen ilmakehästä on tehty paljon tutkimuksia saastumisesta, tämä oli ensimmäinen kerta, kun tutkimusta ei keskitytty planeetan päivänosaan. Kuten tri Peralta selitti ESA: n lehdistötiedotteessa:
“Tämä on ensimmäinen kerta, kun olemme pystyneet luonnehtimaan sitä, kuinka ilmapiiri kiertää Venuksen yöpuolella maailmanlaajuisesti. Vaikka ilmakehän kiertoa planeetan päivänpuolella on tutkittu laajasti, yöpuolelta oli vielä paljon löydettävää. Havaitsimme, että siellä olevat pilvikuviot eroavat päiväpäivän malleista, ja niihin vaikuttaa Venuksen topografia.“
1960-luvulta lähtien tähtitieteilijät ovat olleet tietoisia siitä, että Venuksen ilmapiiri käyttäytyy paljon eri tavalla kuin muiden maanpäällisten planeettojen. Kun maapallolla ja Marsilla on ilmakehät, jotka kiertävät suunnilleen samalla nopeudella kuin planeetta, Venuksen ilmapiiri voi saavuttaa yli 360 km / h (224 mph) nopeuden. Joten vaikka planeetalla kestää 243 päivää pyöriä kerran akselillaan, ilmapiiri kestää vain 4 päivää.
Tämä ilmiö, joka tunnetaan nimellä "super-kierto", tarkoittaa lähinnä sitä, että ilmapiiri liikkuu yli 60 kertaa nopeammin kuin itse planeetta. Lisäksi aiemmat mittaukset ovat osoittaneet, että nopeimmat pilvet sijaitsevat ylemmällä pilvitasolla, 65–72 km (40–45 mi) pinnan yläpuolella. Vuosikymmentä kestäneestä tutkimuksesta huolimatta ilmakehän mallit eivät ole kyenneet tuottamaan superkiertoa, mikä osoitti, että osa mekaanikoista oli tuntematon.
Sellaisena Peralta ja hänen kansainvälinen ryhmänsä - johon kuuluivat tutkijat Espanjan Universidad del País Vascosta, Tokion yliopistosta, Kioton Sangyon yliopistosta, Berliinin teknisen yliopiston tähtitieteen ja astrofysiikan keskuksesta (ZAA) ja astrofysiikan instituutista. ja Space Planetology Roomassa - päättivät katsoa tutkimatonta puolta nähdäkseen, mitä he voisivat löytää. Kuten hän kuvaili sitä:
”Keskityimme yöpuolelle, koska sitä oli tutkittu huonosti; voimme nähdä planeetan yön yläpuolella olevat pilvet niiden lämpömittauksen kautta, mutta niitä on ollut vaikea tarkkailla kunnolla, koska infrapunakuvien kontrasti oli liian matala, jotta voimme ottaa tarpeeksi yksityiskohtia. "
Tämä koostui Venuksen yöpuolen pilvien havainnoinnista koettimen näkyvän ja infrapunaisen lämpökuvaspektrometrin (VIRTIS) avulla. Laite keräsi satoja kuvia samanaikaisesti ja eri aallonpituuksilla, jotka ryhmä yhdisti sitten parantaakseen pilvien näkyvyyttä. Tämän ansiosta joukkue näki heidät oikein ensimmäistä kertaa, ja paljasti myös joitain odottamattomia asioita Venuksen yöpöydästä.
He näkivät, että ilmakehän kierto näytti olevan kaoottisempi yöpuolella kuin mitä on aikaisemmin havaittu päivällä. Yläpilvet muodostivat myös erilaisia muotoja ja morfologioita - toisin sanoen suuria, aaltoilevia, hajanaisia, epäsäännöllisiä ja filamenttimaisia kuvioita - ja niitä hallitsivat liikkumattomat aallot, joissa kaksi vastakkaisiin suuntiin liikkuvat aallot poistavat toisiaan ja luovat staattisen sääkuvion.
Näiden paikallaan olevien aaltojen 3D-ominaisuudet saatiin myös yhdistämällä VIRTIS-tiedot radiotieteen tietoon Venus Radio Science -kokeesta (VeRa). Luonnollisesti joukkue yllättyi löytäneensä tällaisia ilmakehään liittyviä käyttäytymismalleja, koska ne olivat ristiriidassa sen kanssa, mitä päivinä on rutiininomaisesti havaittu. Lisäksi ne ovat ristiriidassa parhaiden mallien kanssa Venuksen ilmapiirin dynamiikan selittämiseksi.
Nämä globaalit kiertomallit (GCM) tunnetaan näinä malleina, että Venuksessa superkierto tapahtuisi suunnilleen samalla tavalla sekä päivä- että yöpuolella. Lisäksi he huomasivat, että yöpuolen kiinteät aallot näyttivät saaneen korkean korkeuden piirteitä. Kuten Agustin Sánchez-Lavega, tutkija yliopistossa del País Vasco ja avustajan kirjoittaja, selitti:
“Paikallaan olevat aallot ovat luultavasti sitä, jota kutsumme painovoima-aaltoiksi - toisin sanoen nousevat aallot, jotka muodostuvat alempana Venuksen ilmakehässä ja jotka eivät näytä liikkuvan planeetan pyörimisen kanssa. Nämä aallot ovat keskittyneet Venuksen jyrkkien vuoristoalueiden yli; tämä viittaa siihen, että planeetan topografia vaikuttaa siihen, mitä tapahtuu ylöspäin pilvissä.“
Tämä ei ole ensimmäinen kerta, kun tutkijat ovat havainneet mahdollisen yhteyden Venuksen topografian ja sen ilmakehän liikkeen välillä. Viime vuonna ryhmä eurooppalaisia tähtitieteilijöitä tuotti tutkimuksen, joka osoitti, kuinka sääkuviot ja nousevat aallot päivänpuolella näyttivät olevan suoraan yhteydessä topografisiin piirteisiin. Nämä havainnot perustuivat UV-kuviin, jotka Venus Monitoring Camera (VMC) on ottanut sen aluksella Venus Express.
Löytää jotain vastaavaa tapahtui yöpuolella oli yllättävää, kunnes he tajusivat, etteivät he olleet ainoita, jotka havaitsivat heidät. Kuten Peralta ilmoitti:
“Oli jännittävä hetki, kun huomasimme, että jotkut VIRTIS-kuvien piirteistä eivät liikkuneet ilmakehän mukana. Meillä oli pitkä keskustelu siitä, olivatko tulokset todellisia - kunnes ymmärsimme, että toinen ryhmän avustaja Dr. Kouyama oli jo löytänyt itsenäisesti myös paikallaan olevia pilviä yöpuolella käyttämällä NASA: n infrapunateleskooppilaitetta (IRTF) Havaijilla! Havainnomme vahvistuivat, kun JAXA: n Akatsuki-avaruusalusta asetettiin kiertoradalle Venuksen ympärillä ja havaitsi heti suurimman paikallaan olleen aallon, jota koskaan on havaittu aurinkokunnassa Venuksen päivänpuolella.“
Nämä havainnot haastavat myös olemassa olevia kiinteiden aaltojen malleja, joiden odotetaan muodostuvan pintatuulen ja korkean pinnan ominaisuuksien vuorovaikutuksesta. Aiemmat neuvostoliiton aikaiset mittaukset Venera laskeuttajat ovat ilmoittaneet, että pintatuulet saattavat olla liian heikkoja, jotta tätä tapahtuisi Venuksella. Lisäksi eteläisellä pallonpuoliskolla, jota ryhmä havaitsi tutkimukselleen, on melko pieni korkeus.
Ja kuten Ricardo Hueso Baskimaan yliopistosta (ja yhdessä kirjoittaja paperilla) ilmoitti, he eivät havainneet vastaavia paikallaan olevia aaltoja alemmissa pilvitasoissa. "Odotimme löytävän nämä aallot alemmilta tasoilta, koska näemme ne ylemmillä tasoilla, ja ajattelimme, että ne nousivat pilven läpi pinnalta", hän sanoi. "Se on varmasti odottamaton tulos, ja meidän kaikkien on tarkistettava Venuksen malleja uudelleen tutkiaksesi sen merkitystä."
Näiden tietojen perusteella näyttää siltä, että topografia ja korkeus ovat yhteydessä toisiinsa, kun kyse on Venuksen ilmakehän käyttäytymisestä, mutta ei johdonmukaisesti. Joten Venuksen yöpuolella havaitut seisovat aallot voivat olla seurausta jostakin muusta havaitsemasta mekanismista työssä. Valitettavasti näyttää siltä, että Venuksen ilmapiiri - etenkin superkierron keskeinen osa - sisältää meille vielä joitain mysteerejä.
Tutkimus osoitti myös, että useista lähteistä saatujen tietojen yhdistäminen on tehokkaampaa saadaksesi yksityiskohtaisemman kuvan planeetan dynamiikasta. Mittauslaitteiden ja tiedon jakamisen lisäparannusten avulla (ja kenties toisen tai kahden tehtävän pintaan) voimme odottaa saavan selkeämmän kuvan siitä, mikä Venuksen ilmakehän dynamiikkaa tehostaa jo kauan sitten.
Pienellä onnella voi vielä tulla päivä, jolloin voimme mallintaa Venuksen ilmakehän ja ennustaa sen sääkuvia yhtä tarkasti kuin teemme maan ilmakehän.
