Jak wygląda powierzchnia Wenus skrywana przez chmury?

Wykorzystując obserwacje wykonane za pomocą satelity Venus Express, naukowcy wykazali po raz pierwszy w jaki sposób układy pogodowe widoczne w gęstych chmurach Wenus są bezpośrednio związane z topografią powierzchni poniżej. Zamiast uniemożliwiać nam obserwowanie powierzchni, chmury ją skrywające mogą nam bardzo dużo powiedzieć o tym co się dzieje na powierzchni.

Fale grawitacyjne na Wenus, Źródło: ESA
Fale grawitacyjne na Wenus, Źródło: ESA

Wenus to gorące miejsce z uwagi na zaawansowany efekt cieplarniany, który nagrzewa powierzchnię do nawet 450 stopni Celsjusza. Klimat na powierzchni jest naprawdę nieznośny: nie dość, że jest tam nieprzeciętnie gorąco, powierzchnia globu jest ponura z uwagi na gęstą pokrywę chmur całkowicie skrywających powierzchnię planety. Wiatry przy gruncie nie należą do najszybszych – smagają wenusjański grunt z prędkością 1 metra na sekundę.

Niemniej jednak – obserwując bliźniaczkę Ziemi z góry widzimy coś zupełnie innego. Zamiast tego patrzymy na gładką, jasną pokrywę chmur.  Grubość tej warstwy to nawet 20 km na wysokości 50-70 km nad powierzchnią Wenus. Z uwagi na wysokość, warstwa chmur jest dużo chłodniejsza niż powierzchnia planety. Jej temperatura wynosi ok. -70 stopni Celsjusza – tak samo jak na szczycie chmur otaczających Ziemię. W górnych warstwach chmur pogoda jest także bardziej dynamiczna niż na dole, wiatry wieją kilkaset razy szybciej niż na powierzchni (i szybciej niż Wenus obraca się wokół własnej osi – zjawisko określane mianem ‚super-rotacji’).

Choć od zawsze uważano, że te chmury blokują nam możliwość spojrzenia na powierzchnię Wenus, przez co możemy ją dojrzeć tylko za pomocą radaru lub w podczerwieni, w rzeczywistości mogą nam pomóc odkryć niektóre tajemnice tej planety. Naukowcy podejrzewali, że układy pogodowe widoczne w górnych warstwach pokrywy chmur mogą mieć związek z topografią terenu znajdującego się poniżej. Już w przeszłości znajdowali przesłanki, że to właściwa teoria – jednak do teraz nie mieli pełnego obrazu sytuacji.

Korzystając z obserwacji przeprowadzonych za pomocą sondy Venus Express naukowcy znacznie udoskonalili mapę klimatu na Wenus badając trzy aspekty pogody widocznej w górnych warstwach atmosfery: prędkości  wiatrów na Wenus, ilości wody uwięzionej w chmurach oraz jasności tych chmur na poszczególnych długościach fali (szczególnie w ultrafiolecie).

Warstwa chmur na Wenus. Źródło: ESA/MPS/DLR/IDA
Warstwa chmur na Wenus. Źródło: ESA/MPS/DLR/IDA

„Nasze wyniki wskazują, że wszystkie trzy aspekty: wiatr, zawartość wody oraz skład chemiczny chmur – są w jakiś sposób związane z właściwościami powierzchni Wenus,” mówi Jean-Loup Bertaux z LATMOS (Laboratoire Atmospheres, Milieux, Observations Spatiales) w pobliżu Wersalu we Francji, główny autor nowych badań opartych o Venus Express. „Do naszych badań wykorzystaliśmy obserwacje wykonane przez Venus Express w okresie sześciu lat (2006-2012), które pozwoliły nam zbadać długoterminowe zmiany pogodowe na Wenus.”

Choć Wenus jest bardzo suchym miejscem jak na standardy ziemskie, jej atmosfera zawiera trochę pary wodnej, szczególnie poniżej chmur. Bertaux wraz ze współpracownikami badał chmury Wenus w zakresie podczerwonym, dzięki czemu naukowcy mogli wykryć absorpcję promieniowania słonecznego przez parę wodną i określić ilość wody w poszczególnych obszarach chmur (na wysokości 70 km).

Naukowcy wykryli jeden konkretny obszar chmur w pobliżu równika Wenus, w którym znajduje się więcej pary wodnej niż w otoczeniu. Ten „wilgotny” obszar znajdował się tuż nad pasmem górskim Aphrodite Terra charakteryzującym się wysokością 4500 metrów. Zjawisko wydaje się być spowodowane bogatym w wodę powietrzem z niższych warstw atmosfery, wynoszonym wyżej po zboczach Aphrodite Terra – dzięki temu naukowcy nazwali to zjawisko „fontanną Afrodyty„.

„Owa ‚fontanna’ została uwięziona w wirze chmur spływającym w dół wraz z wiatrem poruszającym się ze wschodu na zachód,” mówi współautor opracowania Wojciech Markiewicz z Max-Planck Institute for Solar System Research w Getyndze w Niemczech. „Nasze pierwsze pytanie brzmiało: Dlaczego? Skąd się bierze ta cała woda skupiona w jednym miejscu?”

Jednocześnie naukowcy wykorzystali sondę Venus Express do obserwowania chmur w ultrafiolecie i do śledzenia ich prędkości. Wyniki tych obserwacji wskazują, że chmury, które już spływają z „fontanny” odbijają mniej promieniowania w ultrafiolecie niż gdzie indziej, a wiatry ponad górskim obszarem Aphrodite Terra są ok. 18 procent wolniejsze niż w otoczeniu.

Wszystkie te czynniki mogą być wytłumaczone przez jeden prosty mechanizm indukowany przez gęstą atmosferę Wenus.

„Gdy wiatr przesuwa się po górskich zboczach na powierzchni powstają fale grawitacyjne (które nie mają nic wspólnego ze zmarszczkami w czasoprzestrzeni). Takie atmosferyczne fale grawitacyjne często widoczne są w obszarach górskich na Ziemi. Najogólniej rzecz biorąc, powstają one wskutek turbulencji powstających na nierównej powierzchni. Takie fale propagują się pionowo w górę stopniowo zwiększając amplitudę i rozbijają się dopiero tuż pod szczytem chmur, niczym fale morskie o brzeg.”

Gdy taka fala się rozbija i zaczyna opadać spowalnia silne wiatry wznoszące. Dlatego też wiatr nad wyżynami Afrodyty są bezustannie wolniejsze niż gdzie indziej.

Sonda Venus Express. Źródło: ESA
Sonda Venus Express. Źródło: ESAenus

Następnie takie wiatry ponownie przyspieszają poruszając się w dół wzdłuż opadających zboczy Aphrodite Terrra – ten ruch działa niczym pompa. Tego typu cyrkulacja  powoduje powstanie prądów wznoszących w atmosferze Wenus, które unoszą bogate w wodę powietrze i materię ciemną w ultrafiolecie i wynoszą ją na powierzchnię górnej warstwy chmur powodując powstanie „fontanny”.

Źródło: ESA