Naukowcy przyglądają się chmurom na Wenus

Animacja środowej warstwy chmur na Wenus obserwowanej na zdjęciach w zakresie 900 nm wykonanych przez sondę Akatsuki. Źródło: Javier Peralta

Wenus znana jest ze swoich chmur kwasu siarkowego przykrywających całą planetę oraz ze swoich wyjątkowo szybkich wiatrów wiejących z prędkością kilkuset kilometrów na godzinę. Niestety gęste chmury sąsiadującej z nami planety skutecznie utrudniają badaczom zajrzenie wgłąb jej atmosfery.

Teraz badacze wykorzystali zdjęcia wykonane w podczerwieni do przyjrzenia się środkowej warstwie chmur na Wenus i odkryli wiele nieoczekiwanych faktów.

Najnowsze badania, których wyniki opublikowano w periodyku Geophysical Research Letters, dowodzą, że środkowa warstwa chmur charakteryzuje się różnymi układami chmur, które zmieniają się w czasie i bardzo się różnią od górnych warstw chmur na Wenus, które zazwyczaj bada się w zakresie ultrafioletowym. Naukowcy odkryli także zmiany albedo chmur środkowych co może wskazywać na obecność w nich wody, metanu lub innych związków pochłaniających promieniowanie kosmiczne.

Ruch środkowych chmur, w połączeniu z wcześniejszymi obserwacjami, pozwolił badaczom odtworzyć wiatry wiejące na Wenus na przestrzeni 10 lat, i dowieść, że super-szybkie wiatry wiejące w środkowej warstwie chmur są najszybsze na równiku, a ich prędkość – tak jak w górnych warstwach pokrywy chmur – zmienia się w czasie.

Najnowsze obserwacje pozwolą naukowcom lepiej zrozumieć sąsiadującą z nami planetę i rzucić nowe światło na inne planety i egzoplanety, które mogą ją przypominać.

Środkowa warstwa chmur na Wenus obserwowana po wieczorem stronie w zakresie 900 nm za pomocą kamery IR1 na pokładzie sondy Akatsuki.

“Zaobserwowaliśmy coś czego zupełnie się nie spodziewaliśmy. Odkryliśmy, że środkowe chmury nie są takie spokojne i nudne jak nam się wydawały podczas poprzednich misji” mówi Javier Peralta, badacz z JAXA i główny autor opracowania.

Do najnowszych badań wykorzystano zdjęcia wykonane przez sondę Akatsuki, która po licznych perturbacjach dotarła do Wenus w grudniu 2015 roku i której głównym celem jest zrozumienie superrotacji Wenus. Superrotacja to zagadkowe zjawisko obserwowane także na Tytanie i wielu egzoplanetach, w którym atmosfera wiruje wokół własnej osi szybciej niż sama planeta. Pełen obrót Wenus wokół osi trwa 243 ziemskich dni, ale atmosfera Wenus wykonuje pełen obrót wokół osi rotacji w ciągu zaledwie 4 ziemskich dni – czyli rotuje 60 razy szybciej.

W ramach swoich badań, naukowcy przeanalizowali niemal 1000 zdjęć chmur Wenus wykonanych w podczerwieni na przestrzeni roku. Kamera IR została zaprojektowana do obserwowania środkowej warstwy chmur znajdującej się 50 do 55 kilometrów nad powierzchnią planety.

W ramach wcześniejszych misji badających najwyższe warstwy chmur od czasu do czasu udawało się dostrzec środkową warstwę, ale nie było możliwości przyjrzenia się im dokładniej za pomocą zdjęć w podczerwieni. Aby zaobserwować ewolucję środkowych chmur, instrumenty musiały przyglądać się im dłużej, niż było to możliwe w trakcie poprzednich misji do Wenus.

Środkowa warstwa chmur Wenus obserwowana w zakresie 900 nm po porannej stronie planety.

Nowe zdjęcia wykonane przez sondę Akatsuki przedstawiają jak środkowa warstwa chmur zmienia się w czasie i znacznie różni się od górnej warstwy chmur znajdującej się na wysokości 70 kilometrów nad powierzchnią planety. Niektóre zdjęcia przedstawiają jak nieco ciemniejsze pasmo chmur otaczane jest przez jaśniejsze chmury, które przyjmują kształt wiru. Takie obserwacje wskazują na konwekcję, pionowy ruch ciepła i wilgoci w atmosferze. Inne zdjęcia z kolei przedstawiają chmury mniej burzliwe i jednorodnie jasne i pozbawione cech charakterystycznych.

Od kwietnia do maja 2016 roku północna półkula Wenus okresowo ciemniała co cztery, pięć dni. Naukowcy wcześniej nie obserwowali tych różnic między półkulami, a proces za nie odpowiadający jeszcze nie został ustalony. Zdjęcia przedstawiają także nietypowe układy chmur, na przykład przypominające hak ciemne włókno rozciągające się na ponad 7300 kilometrów na półkuli północnej od maja do października 2016 roku.

Sonda Akatsuki dostrzegła także niespodziewane różnice w albedo chmur. Najnowsze badania wskazują, że w środkowej warstwie chmur mogą znajdować się związki chemiczne zdolne do pochłaniania promieniowania podczerwonego, albo mamy do czynienia ze zmianami grubości chmur.

Naukowcom udało się także odtworzyć wiatry wiejące na Wenus na przestrzeni 10 lat poprzez połączenie zdjęć z sondy Akatsuki z obserwacjami wykonywanymi przez obserwatorów amatorów oraz sondy kosmiczne takie jak Venus Express czy MESSENGER. Badacze odkryli, że szybko rotujące wiatry w środkowej warstwie chmur są czasami najszybsze na równiku i ich prędkość może zmieniać się o nawet 50 kilometrów na godzinę na przestrzeni kilku miesięcy.

Silna zmienność środkowej warstwy chmur na Wenus przedstawiona na zdjęciach w zakresie 900 nm wykonanych kamerą IR1 zainstalowaną na pokładzie japońskiej sondy Akatsuki. Źródło: JAXA

Odkrycie przyczyn superrotacji na Wenus i jej potencjalnego związku z efektem cieplarnianym na powierzchni planety może pomóc naukowcom zrozumieć zmiany na Ziemi związane ze zmianami klimatu. Oprócz tego, może pozwolić wytłumaczyć superrotację atmosfery na innych ciałach niebieskich takich jak Tytan czy egzoplanety krążące w niewielkich odległościach od swoich gwiazd macierzystych.

Źródło: AGU

Author: Radek Kosarzycki

Niedoszły astronom. Prawie filolog. Aspołeczny popularyzator nauki. Kulturalny cham.