Forscher, die Venus Express-Raumfahrzeugdaten verwenden, berichten von „stationären Wellen“ und sich langsam bewegenden Merkmalen in den oberen Wolken des Planeten während der langen und mysteriösen Nacht der Venus.
Der Planet Venus durch ein irdisches Teleskop, das uns Tag und Nacht zeigt, über Damian Peachs Sicht auf das Sonnensystem.
Der Planet Venus hat die langsamste Rotation aller großen Planeten in unserem Sonnensystem. Es dreht sich nur einmal alle 243 Erdentage. "Nacht" oder "Tag" auf dem Planeten halten also sehr lange an, und wie Sie sich vorstellen können, sind die Merkmale der Nacht- und Tagesseite der Venus daher unterschiedlich. Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) gab Ende letzter Woche (14. September 2017) bekannt, dass Wissenschaftler Daten der Venus Express-Raumsonde, die im April 2006 auf der Venus eintraf und den Planeten bis Ende 2014 umkreiste, zur Charakterisierung des Windes und der oberen Wolke verwendet haben Muster auf der Nachtseite der Venus zum ersten Mal. Sie sagten, die Ergebnisse seien "überraschend".
Die Studie zeigte, dass die Atmosphäre auf der Nachtseite der Venus unerwartete und bisher nicht sichtbare Wolkentypen, Morphologien (Strukturen) und Dynamiken aufweist, von denen einige mit Merkmalen auf der Oberfläche des Planeten verbunden zu sein scheinen. Javier Peralta von der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA), Japan, ist Hauptautor der neuen Studie, die im Fachjournal veröffentlicht wurde Natur-Astronomie, sagte in einer Erklärung:
Dies ist das erste Mal, dass wir die Atmosphäre auf der Nachtseite der Venus auf globaler Ebene charakterisieren konnten. Während die atmosphärische Zirkulation am Tag des Planeten ausgiebig erforscht wurde, gab es noch viel über die Nachtseite zu entdecken. Wir fanden heraus, dass die Wolkenmuster dort anders sind als am Tag und von der Topographie der Venus beeinflusst werden.
Seit den 1960er Jahren ist bekannt, dass die Winde auf der Venus schneller wehen, als sich der Planet dreht. Wissenschaftler nennen das Super-Rotation. Dieses Mosaik zeigt die atmosphärische Superrotation an den oberen Wolken der Venus. Während die Superrotation sowohl auf der Tag- als auch auf der Nachtseite der Venus vorhanden ist, scheint sie am Tag einheitlicher zu sein, während dies in der Nacht unregelmäßiger und unvorhersehbarer zu werden scheint. Bild über ESA / S. Naito / R. Hueso und J. Peralta.
Die Atmosphäre der Venus wird von starken Winden dominiert, die sich viel schneller um den Planeten drehen, als sich die Venus selbst dreht. Dieses Phänomen, bekannt als Super-Rotationsieht venusische Winde, die sich bis zu 60-mal schneller drehen als der Planet darunter und dabei Wolken in der Atmosphäre entlangschieben und schleppen. Diese Wolken bewegen sich am schnellsten in der oberen Wolkenebene, etwa 65 km über der Oberfläche. Peralta erklärte:
Wir haben Jahrzehnte damit verbracht, diese super-rotierenden Winde zu untersuchen, indem wir nachverfolgten, wie sich die oberen Wolken an den Tagen der Venus bewegen - diese sind in Bildern, die mit ultraviolettem Licht aufgenommen wurden, deutlich sichtbar. Unsere Venus-Modelle sind jedoch weiterhin nicht in der Lage, diese Super-Rotation zu reproduzieren, was eindeutig darauf hindeutet, dass wir möglicherweise einige Teile dieses Puzzles verpassen.
Wir haben uns auf die Nachtseite konzentriert, weil sie schlecht erforscht war. Wir können die oberen Wolken auf der Nachtseite des Planeten über ihre Wärmeabgabe sehen, aber es war schwierig, sie richtig zu beobachten, da der Kontrast in unseren Infrarotbildern zu gering war, um genügend Details aufzunehmen.
Das Team nutzte das Spektrometer für die sichtbare und infrarote Wärmebildgebung (VIRTIS) des ESA-Raumschiffs Venus Express, um die Wolken im Infrarot zu beobachten. Es sammelte einen "Würfel" von Hunderten von Bildern der Venus, die gleichzeitig bei verschiedenen Wellenlängen aufgenommen wurden. Auf diese Weise konnte das Team zahlreiche Bilder kombinieren, um die Sichtbarkeit der Wolken zu verbessern und sie in beispielloser Qualität zu sehen.
Die VIRTIS-Bilder enthüllen somit Phänomene auf der Venus-Nachtseite, die an den Tagen noch nie gesehen wurden.
Mysteriöse schnelle Filamente, die auf den nächtlichen oberen Wolken der Venus zu sehen sind. Bild über ESA Venus Express / S. Naito / R. Hueso und J. Peralta.
Beliebte Modelle für das Verhalten und die Zirkulation von Planetenatmosphären wie Venus oder Erde sind die Global Circulation Models (GCMs). Sie sagen voraus, dass die Superrotation auf der Nachtseite der Venus auf die gleiche Weise abläuft wie auf der Tagseite. Die neuen Forschungen von Peralta und seinen Kollegen widersprechen diesen Modellen.
Stattdessen scheint die Super-Rotation nachts unregelmäßiger und chaotischer zu sein, so die Wissenschaftler. Sie sagen, dass die oberen Wolken auf der Nachtseite andere Formen und Morphologien haben als auf der Venus. Sie fanden große, gewellte, fleckige, unregelmäßige und filamentartige Muster, von denen viele in Bildern am Tag nicht zu sehen sind.
Darüber hinaus werden die nächtlichen Wolken von unbewegten Phänomenen dominiert, die als stehende Wellen oder stationäre Wellen bezeichnet werden. Co-Autor Agustin Sánchez-Lavega von der Universität del País Vasco in Bilbao, Spanien, erklärte:
Stationäre Wellen sind wahrscheinlich das, was wir Gravitationswellen nennen. Mit anderen Worten, es handelt sich um aufsteigende Wellen, die tiefer in der Venusatmosphäre erzeugt werden und sich scheinbar nicht mit der Rotation des Planeten bewegen. Diese Wellen konzentrieren sich auf steile Gebirgsregionen der Venus; Dies deutet darauf hin, dass die Topografie des Planeten Einfluss darauf hat, was weit oben in den Wolken passiert.
Stationäre Wellen in Wolken auf der Venus. Bild über ESA / VIRTIS / J. Peralta und R. Hueso.
Stationäre Wellen in Wolken auf der Venus. Bild über ESA / VIRTIS / J. Peralta und R. Hueso.
Peralta sagte:
Es war ein aufregender Moment, als wir feststellten, dass sich einige der Wolkenmerkmale in den VIRTIS-Bildern nicht mit der Atmosphäre mitbewegten. Wir hatten eine lange Debatte darüber, ob die Ergebnisse real waren - bis wir feststellten, dass ein anderes Team, angeführt von Mitautor Dr. Kouyama, unter Verwendung der Infrarot-Teleskopeinrichtung (IRTF) der NASA in Hawaii auch unabhängig stationäre Wolken auf der Nachtseite entdeckt hatte! Unsere Ergebnisse wurden bestätigt, als JAXAs Akatsuki-Raumschiff in die Umlaufbahn um die Venus eingeführt wurde und sofort die größte stationäre Welle entdeckte, die jemals im Sonnensystem an Venus 'Tagen beobachtet wurde.
Diese Forscher sagten, dass die Auswirkung von Oberflächenmerkmalen eines Planeten auf seine atmosphärische Zirkulation unter Klimamodellierern unklar bleibt. Håkan Svedhem, ESA-Projektwissenschaftler für Venus Express, kommentierte:
Diese Studie hinterfragt unser derzeitiges Verständnis der Klimamodellierung und insbesondere der Superrotation, die ein Schlüsselphänomen bei der Venus darstellt.
Lesen Sie mehr über diese Studie der ESA
Diese Panels zeigen Beispiele für neue Arten der Wolkenmorphologie, die auf der Nachtseite der Venus dank des Venus Express der ESA und des Infrarot-Teleskops IRTF der NASA entdeckt wurden. Obere Reihe von links nach rechts: Stationäre Wellen, die von Venus Express beobachtet wurden, „Nettomuster“, die mit IRTF beobachtet wurden. Untere Reihe: mysteriöse Filamente (links) und dynamische Instabilitäten (rechts), die von Venus Express beobachtet wurden. Bild über ESA / VIRTIS / J. Peralta und R. Hueso.
Fazit: Forscher, die Daten von Venus Express-Raumfahrzeugen verwenden, berichten von „stationären Wellen“ und sich langsam bewegenden Merkmalen in den oberen Wolken des Planeten während der langen und mysteriösen Nacht der Venus.