ESAs romfartøy Venus Express avsluttet sin igangkjøringsfase i forrige uke, og byrået har erklært seg klar til å gå inn i den operative fasen av sitt vitenskapsoppdrag. Speilet som brukes til å målrette instrumentet, er låst i den "nære" posisjonen, og forhindrer at instrumentet kan samle inn data.
20. april 2006, etter sin første 9-dagers, langstrakte bane rundt Venus, begynte ESAs Venus Express å komme nærmere planeten, helt til den nådde sin endelige 24-timers lange bane 7. mai. I løpet av denne tiden, og frem til i dag, har romskipet arbeidet nådeløst: de nye dataene som kommer inn gir allerede første glimt av planetariske funksjoner som aldri er sett før.
Hvis det å ta de første klare bilder av dobbeltøye virvelen på Venus 'sørpol - avbildet av Venus Express under sin aller første bane - allerede var en første i historien om planetarisk utforskning og en veldig hyggelig overraskelse for forskerne, kunne ingen forventer at virvelen hadde en struktur enda mer komplisert enn muligvis forutsett.
Infrarøde bilder tatt av Ultraviolet / Synlig / nær-infrarødt spektrometer (VIRTIS) om bord i romfartøyet ga ikke bare den første klare utsikten over virvelen, men ga også et mye nærmere innblikk i det da Venus Express fløy over sørpolen ved slutten av mai i år.
VIRTIS er et instrument som kan operere på forskjellige bølgelengder. Hver infrarøde bølgelengde gir utsikt over den venusiske atmosfæren i en annen høyde, som et ‘tverrsnitt’. "Da vi så på denne gigantiske virvelen på forskjellige dybder, innså vi hvor mye formen varierer over høyden," sa Pierre Drossart, VIRTIS co-Principal Investigator, fra Observatoire de Paris, Frankrike. “Det er som om vi ser på forskjellige strukturer, snarere enn en eneste. Og de nye dataene vi nettopp har begynt å samle inn og analysere avslører enda sterkere forskjeller.
Årsaken til at virvelens morfologi varierer så mye langs en ‘vertikal’ linje er fremdeles uforklarlig. "Dette er grunnen til at vi arrangerer en kampanje for å observere den sørpolare virvelen, fullt dedikert til å løse dette uventede puslespillet," sa Giuseppe Piccioni, VIRTIS co-Principal Investigator. ”Først ønsker vi å forstå hvordan strukturen er organisert - faktisk med VIRTIS bygger vi et sant 3D-syn på virvelen. Da håper vi å kunne forstå bedre hva som er drivkreftene som former det ”.
Sporing av skyer og vind
Mens Venus Express flyr over planeten, har mange andre detaljer fra den tykke atmosfæren også begynt å dukke opp. Både Venus Monitoring Camera (VMC) og VIRTIS-instrumentene begynte å overvåke skysystemet og spore dets komplekse dynamikk, mens SpicaV / SOIR-spektrometre begynte å hente informasjon om atmosfærisk kjemi og temperatur.
Ultrafiolette bilder fra VMC-kameraet viser den komplekse morfologien til skydekket, preget av veldig tynne striperegenskaper med lav kontrast, muligens på grunn av tilstedeværelsen av sterk vind som produserer langstrakte strukturer. Sett med periodiske ‘bølgemønstre’ i skyene, muligens på grunn av den lokale variasjonen av temperatur og trykk, eller på en slags tidevannskrefter i aksjon på Venus, kan også sees.
En av de viktigste bekreftelsene fra det første settet med data som analyseres av forskerne, er påvisningen av de såkalte ‘UV-absorbere’-ultrafiolette markeringer på skyetoppen, også synlige som mørkere funksjoner i VMC-mosaikkbildet. De er såkalte fordi de absorberer nesten halvparten av solenergien mottatt av planeten. Det mystiske stoffet som forårsaker denne absorpsjonen, representerer fortsatt et sant puslespill for forskerne.
"Å forstå hva som er opprinnelsen til disse ultrafiolette markeringene og hva som gjør deres absorberende kraft så høy, er et av hovedmålene for Venus Express," sa Wojciech J. Markiewicz, VMC Principal Investigator, fra Max Planck Institute for Solar System Research i Lindau , Tyskland. ”Vi har nå bekreftet at vi faktisk kan se dem, så vi kan begynne å jobbe for å forstå hva kilden deres er. På grunn av den fantastiske absorberende kraften, er de veldig viktige for å forstå den generelle strålende og termiske balansen på planeten, og også den atmosfæriske dynamikken.
Å spore skybevegelse og begynne å karakterisere vindhastigheten er en øvelse som Venus Express-forskerne allerede har startet. En spektakulær nattutsikt over de midterste til lave atmosfæriske lag over lave breddegrader (mellom 20 og 90 º sør) av VIRTIS, og viser skyer som tydelig skyves av vind.
Giuseppe Piccioni fortsetter Giuseppe Piccioni. "Vi kan nå foreta en første kvalitativ vurdering av vindfeltene og sirkulasjonen, som er komfortabelt samsvarende med tidligere måling fra Galileo-oppdraget over nordpolen. "Vi samler nå inn mer data fra forskjellige atmosfæriske dybder for å kunne gi de første presise tallene, muligens i nær fremtid".
"Vi samler også inn den første informasjonen om de mindre kjemiske komponentene i atmosfæren, for eksempel karbonmonoksid," la Pierre Drossart til. “Med VIRTIS kan vi se atmosfæren på den sørlige halvkule dypere enn noe annet oppdrag, og vi begynte å samle inn data om den ennå ukjente kjemien i de lavere atmosfæriske lag for å bygge et globalt bilde. Å studere variasjonen av mindre kjemiske forbindelser over forskjellige breddegrader og dybder er også en veldig nyttig sporstoff for den atmosfæriske globale bevegelsen. ”
Overraskelse på den atmosfæriske ‘toppen’
Når vi så på de høyere atmosfæriske lag med Venus Express, ble forskerne overrasket igjen. Det er faktisk kjent at det venusiske skydekket er omtrent 20 kilometer tykt, og det strekker seg opp til omtrent 65 kilometer høyde over planeten. De første "stellar okkultasjons" -målingene som noen gang er gjort på Venus takket være SpicaV-spektrometeret, avslørte at på nattsiden skyer dekk faktisk strekker seg opp til 90 kilometer høyde i form av en fullstendig ugjennomsiktig dis, og fortsetter deretter som en mer gjennomsiktig dis opp til 105 kilometer.
Stellar okkultasjon er en teknikk som gjør det mulig å bestemme sammensetningen av en planetens atmosfære ved å se på "solnedgangen" til en spiss stjerne gjennom selve atmosfæren. "På jorden blir atmosfæren helt klar allerede over 20 kilometer høyde," sa Jean-Loup Bertaux, SpicaV / SOIR hovedetterforsker, fra Service d’Aronomie i CNRS, Frankrike.
”Vi ble virkelig forbløffet over å se hvor uventet høyere uklarheten på Venus kan komme. Egentlig, på jorden så vel som på Venus, på rundt 20 kilometer, er det noen ganger mulig å se dråper svovelsyre. På jorden kommer de fra vulkanutbrudd. Det får oss til å lure på om droppene på en annen måte enn Jorden danner veldig tykke skyer på Venus, også er deres opprinnelse vulkansk. ”
Uklarhetsfenomenet kan skyldes vannkondens i iskrystaller på nattsiden, men det er for tidlig å utelukke andre forklaringer. "Nå må vi samle og studere mer data for å forstå dette fenomenet i den høye atmosfæren - et område som før SpicaV fremdeles var praktisk talt uutforsket," konkluderte han.
Bertaux uttrykte også sin tilfredshet for den atmosfæriske deteksjonen av ‘tungt vann’ - et molekyl som ligner på vann, men med høyere masse - takket være SOIR-spektrometeret. "Deteksjonen av tungt vann i atmosfæren til en planet, og prosentandelen i forhold til normalt vann, er veldig viktig for å forstå hvor mye vann som var til stede på planeten i det siste, og hvor mye av det slapp," la Bertaux til.
"Mengden vanndamp som er til stede i dag i atmosfæren til Venus ville være nok til å dekke planeten med et 3 centimeter dypt væskelag. Hvis vi finner ut at tungt vann - et spor av det opprinnelige vannet - er massivt til stede i de øverste atmosfæriske lagene der det lettere kan slippe unna, enn mengden vann i det siste kan ha tilsvaret et lag opp til noen hundre meter dyp, ”konkluderte Bertaux.
Å studere den atmosfæriske rømningsprosessen på Venus er faktisk et av hovedmålene med et annet Venus Express-instrument - ASPERA (Analyzer of Space Plasma and Energetic Atoms). Instrumentet oppdaget allerede den enorme flukten av oksygen og sporet bane fra andre planetarioner, for eksempel enkeltladet helium.
"Denne tidlige deteksjonen bekrefter det sterke samspillet mellom solmiljøet og atmosfæren til Venus - en planet uten et planetmagnetisk felt for å beskytte den mot den innkommende solvinden," sa Stanislav Barabash, ASPERAs hovedetterforsker, fra det svenske instituttet for romfysikk i Kiruna, Sverige. "Studien av dette samspillet vil gi viktige ledetråder om det komplekse settet av mekanismer som atmosfæriske gasser går tapt i verdensrommet, og for påvirkningen dette kan ha hatt på Venus 'klima over geologiske tidsskalaer", konkluderte han.
Romfartøyets status
4. juli 2006 bestod Venus Express en viktig eksamen. Et ESA-styre erklærte avslutningen av idriftsettelsesfasen for romfartøyet og erklærte at romfartøyet har oppfylt kravene for å offisielt gå inn i driftsfasen av sitt vitenskapelige oppdrag.
Venus igangkjøringsfase, startet 7. mai da Venus Express nådde sin siste 24-timers bane rundt planeten, og avsluttet 4. juni i år, er en serie operasjoner som har som mål å validere ytelsen til romfartøyet og dets systemer i Venus miljø, av de vitenskapelige instrumentene, og av alle bakkesystemer og operasjoner.
Romfartøyet og instrumentene viser en samlet god ytelse. Imidlertid viste et av instrumentene om bord - Planetary Fourier Spectrometer (PFS) - en funksjonsfeil, som ennå ikke kunne fikses i rekken av forsøk som er utført så langt i verdensrommet. PFS-skanneren - speilet som instrumentet trenger for å peke - er for øyeblikket blokkert i en nær posisjon, og forhindrer at instrumentets spektrometer kan ‘se’ sine mål.
Gjennomgangsstyret godkjente en rekke aktiviteter og ytterligere tester i bane rundt om i løpet av de neste månedene, samt en serie uavhengige undersøkelser for å undersøke opphavet til problemet. I mellomtiden vil andre instrumenter dekke noen av PFS-målene.
PFS er designet for å måle den kjemiske sammensetningen og temperaturen i atmosfæren til Venus. Den er også i stand til å måle overflatetemperatur, og på den måten søke etter tegn på vulkansk aktivitet.
Originalkilde: ESA News Release
