Неожиданные результаты облачных тестов на ночной стороне Венеры

Исследователи использовали зонд Venus Express для первой истории исследований ветра и верхних облаков на ночной стороне Венеры - результаты были удивительными.

Оказалось, что атмосфера на ночной стороне Венеры ведет себя совершенно иначе, чем на стороне, обращенной к Солнцу (в дневное время), и характеризуется неожиданными и ранее не замеченными типами, морфологией и динамикой облаков - некоторые из них могут соответствовать форме поверхности планеты.

«Впервые в истории нам удалось охарактеризовать, как атмосфера движется в глобальном масштабе над ночной стороной Венеры», - говорит Хавьер Перальта из японского агентства космических исследований JAXA и главный автор нового исследования, опубликованного сегодня в журнале Nature Astronomy . «В то время как атмосферная циркуляция на ежедневной стороне планеты была исследована довольно точно, мы все еще очень мало знали о ночной стороне планеты. Мы обнаружили, что облака, которые скрывают это, формируют различные формы, чем в повседневной жизни, и рельеф планеты оказывает на них значительное влияние ».

В атмосфере Венеры преобладают сильные ветры, которые окружают планету быстрее, чем сама планета вращается вокруг своей оси. Это явление, называемое «супер-вращением», заставляет веру на Венере циркулировать планету до 60 раз быстрее, чем поверхность планеты внизу, таща за собой облака. Эти облака движутся быстрее всего в верхнем облачном слое на высоте 65-72 км над поверхностью.

Мозаика изображает атмосферное сверхвращение верхних слоев облаков на Венере. Хотя супер-вращение происходит как на дневной, так и на ночной стороне планеты, оно выглядит более однородным на дневной стороне (AKATSUKI-UVI, справа), в то время как ночью оно кажется более нерегулярным и непредсказуемым (Venus Express / VIRTIS, слева). Источник: ESA, JAXA, J. Peralta и R. Hueso.

«Мы потратили десятилетия, изучая эти супер-вращающиеся ветры и ежедневно отслеживая движение верхнего слоя облаков - вы можете очень четко увидеть их на изображениях, сделанных в ультрафиолетовом диапазоне» , - говорит Перальта. «Однако наши модели Венеры не способны воспроизвести это супер-вращение, что указывает на то, что нам все еще не хватает некоторых элементов этой головоломки».

Какая поверхность Венеры скрыта облаками?

«Мы сосредоточились на ночной стороне, потому что это было относительно плохо исследовано; мы наблюдаем верхние слои облаков на темной стороне планеты из-за теплового излучения. Наблюдать за ними довольно сложно, потому что контраст на наших инфракрасных изображениях слишком низок, чтобы получить достаточно деталей ».

Команда исследователей использовала прибор VIRTIS (видимый и инфракрасный тепловизионный спектрометр), установленный на борту зонда Venus Express, для наблюдения за инфракрасными облаками. «VIRTIS наконец-то позволил нам внимательно посмотреть на эти облака и увидеть то, чего не видели предыдущие исследовательские группы. Результаты этих наблюдений были действительно удивительными », - говорит Перальта.

Вышеуказанные панели показывают примеры новых типов морфологии облаков, обнаруженных на ночной стороне Венеры с использованием зонда Venus Express и телескопа IRTF. Верхний ряд слева направо: стационарные волны, наблюдаемые Venus Express, сетка, наблюдаемая с IRTF; нижний ряд: таинственные волокна (слева) и динамические неустойчивости (справа). Источник: ЕКА, НАСА, Дж. Перальта и Р. Уэсо

Вместо того, чтобы делать одиночные снимки, VIRTIS собирала кубы, состоящие из сотен снимков Венеры, сделанных одновременно в разных диапазонах излучения. Благодаря этому команда смогла объединить многочисленные фотографии, таким образом улучшая видимость облаков в беспрецедентном качестве. Снимки, сделанные с использованием VIRTIS, показывают нам явления, происходящие в атмосфере на ночной стороне Венеры, явления, которые никогда не наблюдались на дневной стороне этой планеты.

Лучшие модели поведения и циркуляции атмосферы Венеры, известные как модели глобальной циркуляции (GCM), предсказывают, что супер-вращение является однородным по обе стороны планеты. Однако последние исследования Перальта и его коллег противоречат этим моделям.

Супер вращение оказалось более нерегулярным и хаотичным на ночной стороне планеты.

Облака высоко на ночной стороне планеты создают формы, которые больше нигде не были видны - большие, волнистые, неровные и волокнистые, многие из которых никогда не появлялись на снимках дневной стороны - и в которых преобладают стационарные волны.

Трехмерные свойства этих стационарных волн были определены в процессе объединения данных с помощью VIRTIS с радиоданными, собранными с использованием эксперимента VeRa (эксперимент Venus Radio Science) также на борту Venus Express.

Связь между движением атмосферы и топографией поверхности наблюдалась ранее в дневное время; В одном исследовании прошлого года исследователи обнаружили, что погодные условия и восходящие волны на дневной стороне Венеры напрямую связаны с формой поверхности планеты.

Ученые увидели мощную дугу в атмосфере Венеры

«Было здорово, когда мы поняли, что некоторые особенности облаков на фотографиях VIRTIS не двигаются вместе с атмосферой», - говорит Перальта. «Мы долго спорили, верны ли эти результаты - пока мы не осознали, что другая команда во главе с доктором Куямом также обнаружила облака ночного неба с помощью инфракрасного телескопа IRTF на Гавайях! Наши результаты подтвердились после того, как зонд Акацуки вышел на орбиту вокруг Венеры, когда зонд сразу заметил самые большие стационарные волны, наблюдаемые в солнечной системе в дневное время на Венере ».

Это открытие представляет собой реальную проблему для существующих моделей стационарных волн. Ожидалось, что такие волны ответственны за поверхностные ветры, взаимодействующие с препятствиями на поверхности, такими как горы. Хотя здесь следует отметить, что более ранние российские миссии с участием приземлителей измеряли приземные ветры на Венере, и они могут быть слишком слабыми, чтобы вызвать такой эффект.

Южное полушарие планеты (нарушенное VIRTIS) характеризуется низкой высотой и, что интересно, стационарные волны не возникают в среднем и низком облачном слое (примерно до 50 км над поверхностью).

«Мы думали, что найдем эти волны в нижних слоях, потому что мы наблюдаем их в более высоких плоскостях, и мы думали, что они поднимаются с поверхности вверх», - говорит соавтор Рикардо Уэсо из Университета Страны Басков в Бильбао. «Это совершенно неожиданный результат, и нам нужно проанализировать наши модели, чтобы понять, что это значит».

Влияние топографии на циркуляцию атмосферы остается неясным; многие модели указывают, что включение или пропуск топографии поверхности влияет на поведение атмосферы, но не показывает значительного влияния топографии на форму облаков.

«Эти исследования представляют собой реальную проблему для наших текущих знаний о моделировании климата и супервращении, которое является ключевым явлением на Венере», - говорит Хакан Сведхем, ученый миссии Venus Express в ЕКА.

Источник: ЕКА

Похожие