A csalafinta vénuszi felhők nyomában

A japán Akatsuki űrszonda eddig ismeretlen folyamatokra derített fényt a Vénusz légkörében, amelyek eredete még nem tisztázott.

Hamisszínes felvétel arról, hogy milyennek látszik a Vénusz infravörös és ultraibolya fénytartományban. (Kék színnel a 283 nanométer, zölddel a 365 nanométer, vörössel pedig a 0,9 mikron hullámhosszon végzett megfigyelések vannak jelölve.) Forrás: PLANET-C Project Team

Bolygótestvérünket, a Vénuszt ellenséges légkör veszi körül. Az atmoszféra sűrű, főként széndioxidból áll, egy leheletnyi nitrogénnel és kénsavval, ráadásul nyaktörő sebességgel száguld a bolygó körül. A Vénusz nem ad esélyt az életre, de a légköre számos rejtélyt tartogat az exobolygó-időjárás és légkördinamika iránt érdeklődő kutatók számára.

A Vénusz részben azért maradt ilyen rejtélyes, mert nagyon kevés űreszköz látogatta meg eddig. Japán törte meg a jeget azzal, hogy 2015-ben, ötéves kitérő után, amelyet a fő hajtómű meghibásodása okozott, Vénusz körüli pályára állította az Akatsuki űrszondát.

Művészi illusztráció az Akatsuki űrszondáról. (Forrás: ISAS / JAXA)

Az Akatsuki öt kamerát vitt magával, mindegyik eltérő hullámhossz-tartományt figyel, ami lehetővé teszi, hogy a szonda a bolygó légkörét különböző mélységekben figyelje meg. A kutatók ezekkel a műszerekkel olyan váratlan jelenségekre bukkantak, mint például a 2017-ben talált hatalmas, mindkét féltekére kiterjedő légköri hullám.

Két kutató az egyben megrendezett Európai Bolygótudományi Kongresszuson és az Amerikai Csillagászati Társaság svájci találkozóján további vizsgálatok eredményeit mutatta be, amelyek a Vénusz felhőzetét és légkörét érintik. A kutatók megfigyelései a Vénusz felsőlégkörének szuperrotációját magyarázhatják. A jelenség során a légkör gyorsabban járja körül a bolygót, mint ahogy az megfordul a tengelye körül. A Vénusz 243 földi nap alatt tesz meg egyetlen fordulatot, míg a légköre csupán négy földi nap alatt száguld körbe. A jelenségre egyelőre nincs magyarázat.

A Takeshi Horinouchi (Hokkaido University) és Yeon Joo Lee (JAXA / ISAS, TU Berlin) vezette kutatócsoport kimutatta, hogy egy vénuszi év során a szuperrotáció sebessége a felsőlégköri felhőzetben megváltozik. Furcsa módon azt találták, hogy a szél az északi féltekén gyorsabb, mint a délin. A kutatók szerint a sebességkülönbség egy mostanáig azonosítatlan anyag eloszlásával lehet kapcsolatban, amely elnyeli az ultraibolya sugárzást. Az „ismeretlen abszorbens” mennyisége befolyásolja, hogy mekkora hőt vesz fel a légkör, ezáltal változik a szélsebesség.

Egy másik kutatócsoport, amelyet a Tokiói Egyetem munkatársai, Kiichi Fukuya és Takeshi Imamura vezetnek, az Akatsuki űrszonda hosszúhullámú infravörös kamerájának segítségével figyelte meg a Vénusz felhőzetének hőmérsékletét a bolygó éjszakai és nappali oldalán. Ezek a megfigyelések foltokat és sávokat tártak fel a felhőtakaróban, amelyek idővel megváltoztak.

A kutatók a mérések alapján megállapították, hogyan mozognak a felhők észak-déli irányban: a korábbi kutatások azt mutatták, hogy a felhők nappal inkább a pólusok felé sodródnak, de az új eredmények szerint ez a tendencia éjszaka időnként megfordul, és a felhők néha az egyenlítői irányba mozognak.

A kutatók korábban azt találták, hogy a felhők nappal inkább a pólusok felé áramlanak. (Forrás: University of Tokyo)
Az új megfigyelések szerint az éjszaka folyamán a felhők visszaáramlanak az egyenlítő felé. (Forrás: University of Tokyo)

A kutatók továbbra is azon dolgoznak, hogy begyűjtsék az éjszakai felhőmozgások irány- és sebességadatait, miközben megpróbálnak magyarázatot találni a jelenségre. „Az éjszakai oldali mozgás teljesen ismeretlen volt, sok kutató nem számított rá, így új betekintést enged a Vénusz légkördinamikájába.” – mondja Fukuya.

Imamura szerint az ellentétes felhőmozgások az úgynevezett termikus árapály jelenséggel függenek össze: a bolygószintű légköri hullámok akkor keletkeznek, amikor a Nap felhevíti a felhőréteget. A gáz felmelegszik, és vagy a nagyobb magasság irányába szökik, vagy a hűvösebb éjszakai oldal felé.

A termikus árapállyal a szuperrotáció is megmagyarázható. A légköri hullámok az egyenlítői felhőzet tetejéről átterjednek a légkör más rétegeire, felgyorsítva a felhőzet tetejét, ugyanakkor lelassítva az alacsonyabban elhelyezkedő felhőzetet, magyarázza Fukuya.

Az Akatsukinak jövőre egy rövid időre társa is lesz a Vénusznál. 2020. október 15-én a Japán Űrügynökség (JAXA) és az Európai Űrügynökség (ESA) közös BepiColombo bolygószondája a Merkúr felé tartó hosszú útja során megközelíti a Vénuszt. A két űrügynökség kihasználja ezt a lehetőséget, és összehangolt megfigyelési kampányt szerveznek, amelyre számos földi obszervatóriumot is meghívtak, köztük a hawaii kanadai-francia távcsövet és a NASA szintén hawaii infravörös távcsövét.

A 2018. október 20-án indított BepiColombo két keringőegységet visz magával: az ESA Mercury Planetary Orbiterét (MPO, Merkúr Bolygó Keringőegység) és a JAXA Mercury Magnetospheric Orbiterét (MMO, Merkúr Magnetoszféra Keringőegység). A keringőegységek 2025 decemberében érik el a Merkúrt.

Az első megközelítés során a BepiColombo 10861 kilométeres távolságban repül el a Vénusz mellett, miközben az Akatsuki épp pályájának legtávolabbi szakaszán lesz, nagyjából 30-szor messzebb a bolygótól. A Merkúr Bolygó Keringőegység 11 műszeréből legalább nyolcat, a Merkúr Magnetoszféra Keringőegység öt műszeréből pedig hármat vetnek be a Vénusz megfigyelésére.

Az ábrán néhány olyan tudományos téma látható, amelyeket a BepiColombo vizsgálni fog a két Vénusz-közelítés alatt. (Forrás: ESA)

A két szonda 2020-ban a bolygó két ellentétes oldalát figyelheti meg. Ez egyedülálló lehetőség lesz az egész bolygó egy időben történő vizsgálatára, mondja Yeon Joo Lee (Technical University of Berlin). A 2021. augusztusi második Vénusz-közelítés során a BepiColombo még közelebb jut: 1000 kilométerre közelíti majd meg a bolygót.

Valeria Mangano, az olasz Nemzeti Asztrofizikai Intézet munkatársa, a BepiColombo küldetés egyik képviselője szerint a Merkúr Bolygó Keringőegység fedélzetén lévő két műszer, a PHEBUS és a MERTIS fontos adalékkal fog szolgálni a bolygó középső és felsőlégkörének tanulmányozásához. A műszerek ultraibolya és infravörös fénytartományban vizsgálják majd a bolygót, míg más műszerek a Napnak és a Vénusz felsőlégkörének kölcsönhatásait fogják megfigyelni. Akár egy ismeretlen abszorbens, akár a termikus árapály a felelős, talán idővel kiderülhet, mi okozza a különös légmozgásokat.

Forrás: Sky & Telescope