Głównym celem sondy kosmicznej NASA Parker Solar Probe jest badanie Słońca. Przeloty obok Wenus stworzyły jednak dodatkowe możliwości uzyskania nowych danych. Naukowcy postanowili wykorzystać jedno z urządzeń sondy do sfotografowania z orbity powierzchni planety w świetle widzialnym. W lipcu 2020 roku sonda wykonała pierwsze zdjęcia. Stały się źródłem wielu nowych informacji na temat Wenus.

Pokryta gęstymi chmurami powierzchnia Wenus jest zwykle zasłonięta przed naszym wzrokiem. Jednak podczas dwóch niedawnych przelotów obok planety sonda Parker Solar Probe użyła swojego urządzenia Wide-Field Imager (WISPR), aby zobaczyć nocną stronę Wenus w długościach fal widma widzialnego (rodzaju światła, które widzi ludzkie oko) i sięgającego w bliską podczerwień.

Obrazy połączone w film ujawniają słabą poświatę z powierzchni, która ukazuje charakterystyczne cechy, takie jak regiony kontynentalne, równiny i płaskowyże. Wokół planety można również zobaczyć luminescencyjne halo tlenu w atmosferze.

Zbudowana i obsługiwana przez Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) w Laurel w stanie Maryland, sonda Parker Solar Probe wykorzystuje grawitację Wenus do zaginania swojej orbity bliżej Słońca. Zdjęcia planety wykonane podczas tych manewrów mogą pomóc naukowcom dowiedzieć się więcej o geologii powierzchni Wenus, o tym, jakie minerały mogą na niej występować oraz o ewolucji planety. Biorąc pod uwagę podobieństwa między Ziemią a Wenus, informacje te mogą pomóc naukowcom w dążeniu do zrozumienia, dlaczego Wenus, zwana bliźniaczą planetą, stała się tak niegościnną, podczas gdy Ziemia – oazą dla życia.

– Wenus jest trzecim najjaśniejszy obiektem na niebie, ale do niedawna nie mieliśmy zbyt wielu informacji o tym, jak wygląda jej powierzchnia, ponieważ nasz widok na nią blokuje gęsta atmosfera – powiedział Brian Wood, lider w zespole naukowców biorących udział w tych badaniach oraz fizyk w Naval Research Laboratory w Waszyngtonie. – Teraz w końcu po raz pierwszy widzimy powierzchnię w widzialnych długościach fal z kosmosu.

Nieoczekiwane możliwości

Każda z siedmiu asyst grawitacyjnych sondy ma inną charakterystykę, ponieważ podróżuje przez różne części magnetosfery wywołanej przez Wenus i w różnych odległościach od powierzchni. Te, w których Parker Solar Probe przecina magnetosferę za planetą, są szczególnie interesujące z naukowego punktu widzenia,  mimo że plany wstępne nie obejmowały żadnych badań planetarnych na Wenus.

Po wystrzeleniu sondy w sierpniu 2018 roku wszystkie programy obserwacyjne uległy zmianie. Zarówno obrazowanie, jak i dane in situ zebrane podczas asyst grawitacyjnych Wenus, otwierają nam oczy na nowe, nieznane dotąd cechy powierzchni i atmosfery planety.

Pierwsze zdjęcia Wenus wykonane przez WISPR zostały wykonane w lipcu 2020 roku, gdy Parker Solar Probe wyruszył w swój trzeci przelot. WISPR został zaprojektowany, aby zobaczyć słabe cechy w atmosferze słonecznej i wietrze słonecznym. Niektórzy naukowcy sądzili, że można także użyć WISPR do zobrazowania wierzchołków chmur zasłaniających Wenus, gdy sonda będzie mijała planetę. Celem było zmierzenie prędkości chmur. Okazało się jednak, że WISPR dojrzał także powierzchnię planety. Obrazy były tak niesamowite, że naukowcy ponownie włączyli kamery podczas czwartego przejścia w lutym 2021 roku. Podczas tego orbita sondy ustawiła się idealnie, aby WISPR mógł w całości zobrazować nocną stronę Wenus.

Świecąca jak żelazo z kuźni

Chmury przesłaniają większość światła widzialnego pochodzącego z powierzchni Wenus, ale najdłuższe widzialne długości fal, które graniczą z falami bliskiej podczerwieni, przebijają się przez nią. Za dnia to czerwone światło ginie w jasnym słońcu odbitym od wierzchołków chmur Wenus, ale w ciemności nocy kamera WISPR była w stanie uchwycić tę słabą poświatę spowodowaną gorącem emanującym z powierzchni. Powierzchnia Wenus, nawet po nocnej stronie, ma około 460°C. Jest tak gorąco, że skalista powierzchnia planety wyraźnie świeci, jak kawałek żelaza wyciągnięty z kuźni. Mijając Wenus, WISPR odebrał zakres długości fal od 470 nanometrów do 800 nanometrów. Część tego światła to bliska podczerwień – długości fal, których nie możemy zobaczyć, ale wyczuwamy jako ciepło – ale większość znajduje się w zakresie widzialnym, od 380 nanometrów do około 750 nanometrów.

Wenus w nowym świetle

W 1975 roku lądownik Venera 9 wysłał pierwsze zdjęcia powierzchni na Wenus. Od tego czasu powierzchnia Wenus została odkryta za pomocą radarów i instrumentów na podczerwień, które mogą zaglądać przez gęste chmury, używając długości fal światła niewidocznego dla ludzkiego oka. Misja Magellan NASA stworzyła pierwsze mapy w latach 90. XX wieku za pomocą radaru, a sonda kosmiczna JAXA Akatsuki zebrała obrazy w podczerwieni po osiągnięciu orbity wokół Wenus w 2016 roku. Nowe obrazy z sondy Parker Solar Probe uzupełniają te odkrycia, rozszerzając obserwacje do czerwonych długości fal na granicy tego, co możemy zobaczyć. Obrazy WISPR pokazują cechy powierzchni Wenus, takie jak region kontynentalny Aphrodite Terra, płaskowyż Tellus Regio i równiny Aino Planitia. Ponieważ regiony położone na wyższych wysokościach są o około 29,4°C chłodniejsze niż obszary położone niżej, ukazują się one jako ciemne plamy na jaśniejszych nizinach. Cechy te można również zobaczyć na wcześniejszych zdjęciach radarowych, takich jak te wykonane podczas misji Magellan.

Oprócz zobaczenia powierzchni, nowe obrazy WISPR pomogą naukowcom lepiej zrozumieć geologię i skład mineralny Wenus. Po podgrzaniu materiały świecą na unikatowych długościach fal. Łącząc nowe obrazy z poprzednimi, naukowcy mają teraz do zbadania szerszy zakres długości fal, co może pomóc w identyfikacji minerałów znajdujących się na powierzchni planety. Takie techniki były wcześniej wykorzystywane do badania powierzchni Księżyca. Przyszłe misje będą nadal rozszerzać ten zakres długości fal, co przyczyni się do naszego zrozumienia planet nadających się do zamieszkania.

Informacje te mogą również pomóc naukowcom zrozumieć ewolucję planety. Chociaż Wenus, Ziemia i Mars powstały mniej więcej w tym samym czasie, dziś bardzo się różnią. Atmosfera na Marsie jest ułamkiem ziemskiej, podczas gdy Wenus ma znacznie gęstszą atmosferę. Naukowcy podejrzewają, że wulkanizm odegrał rolę w tworzeniu gęstej atmosfery Wenus, ale potrzeba więcej danych, aby wiedzieć, jak to się stało. Nowe obrazy WISPR mogą dostarczyć wskazówek na temat tego, w jaki sposób wulkany mogły wpłynąć na atmosferę planety.

Oprócz blasku powierzchni, nowe zdjęcia pokazują jasny pierścień wokół krawędzi planety, spowodowany przez atomy tlenu emitujące światło w atmosferze. Ten rodzaj światła, zwany jako poświata niebieska lub nocna (ang. airglow), występuje również w ziemskiej atmosferze i jest widoczny z kosmosu, a czasami z ziemi w nocy.

WISPR wykonał również zdjęcia orbitalnego pierścienia pyłu Wenus – śladu mikroskopijnych cząstek w kształcie torusa ciągnącego się w ślad za orbitą Wenus wokół Słońca – a instrument FIELDS wykonał bezpośrednie pomiary fal radiowych w atmosferze Wenus, pomagając naukowcom zrozumieć, w jaki sposób górne warstwy atmosfery zmieniają się podczas 11-letniego cyklu aktywności Słońca.

W grudniu 2021 roku naukowcy opublikowali informacje o nowych odkryciach dotyczących kometowego warkocza plazmy płynącego za Wenus, zwanego „promieniem ogonowym”. Nowe wyniki pokazały, że warkocz cząstek rozciąga się ponad 8000 km od atmosfery Wenus. Ten ogon może być sposobem, w jaki woda Wenus uciekła z planety, przyczyniając się do jej obecnego suchego i niegościnnego środowiska.

Geometria kolejnych dwóch przelotów prawdopodobnie nie pozwoli sondzie na zobrazowanie nocnej strony, naukowcy będą jednak nadal używać innych instrumentów Parkera do badania środowiska kosmicznego Wenus. W listopadzie 2024 roku sonda będzie miała ostatnią szansę na zobrazowanie powierzchni podczas siódmego i ostatniego przelotu. Parker Solar Probe przeleci wówczas około 320 kilometrów od powierzchni Wenus. Będzie to wyjątkowa okazja, aby z bliska obserwować Wenus i jej atmosferę.

Opracowano na podstawie:
Visions of Venus

Misja Magellan zmapowała powierzchnię Wenus za pomocą radaru w latach 90. XX wieku. Obrazy dały pierwszy globalny obraz tego, co znajdowało się pod grubymi chmurami Wenus. Cechy powierzchni widoczne na obrazach WISPR (po lewej) pasują do tych z misji Magellan (po prawej) | Image credit: NASA/Johns Hopkins APL/NRL (po lewej); Magellan Team/JPL/USGS (po prawej)
Słowa kluczowe (tagi):