ESA: s rymdskepp Venus Express avslutade sin igångsättningsfas förra veckan, och byrån har förklarat sig redo att gå in i den operativa fasen för sitt vetenskapliga uppdrag. Spegeln som används för att rikta in sig på instrumentet är låst i "nära" läge, vilket hindrar instrumentet från att kunna samla in data.
Den 20 april 2006, efter sin första 9-dagars, långsträckta bana runt Venus, började ESAs Venus Express närma sig planeten tills den nådde sin sista 24 timmars långa bana den 7 maj. Under denna tid, och fram till idag, har rymdskeppet arbetat obevekligt: de nya uppgifterna som kommer in ger redan första glimt av planetariska funktioner som aldrig sett förut.
Om att ta de första någonsin tydliga bilderna av dubbel-ögonvirveln vid Venus sydpol - avbildad av Venus Express under dess allra första omloppsbana - redan var en första i planetutforskningens historia och en mycket trevlig överraskning för forskarna, kunde ingen förväntar sig att virveln hade en struktur ännu mer komplicerad än möjligt.
Infraröda bilder tagna av Ultraviolet / Synlig / Nära-infraröd spektrometer (VIRTIS) ombord på rymdskeppet gav inte bara den första tydliga utsikten över virveln, utan gav också en mycket närmare inblick i den när Venus Express flög över sydpolen vid i slutet av maj i år.
VIRTIS är ett instrument som kan arbeta med olika våglängder. Varje infraröd våglängd ger en vy över den venusiska atmosfären i en annan höjd, som ett "tvärsnitt". "När vi tittade på denna gigantiska virvel på olika djup insåg vi hur mycket dess form varierar över höjden," säger Pierre Drossart, VIRTIS medprincipal utredare, från Observatoire de Paris, Frankrike. ”Det är som om vi tittade på olika strukturer, snarare än en enda. Och de nya uppgifterna som vi just har börjat samla in och analysera avslöjar ännu starkare skillnader.
Anledningen till att virvelens morfologi varierar så omfattande längs en "vertikal" linje är fortfarande oförklarlig. "Detta är anledningen till att vi organiserar en kampanj för att observera den södra polära virveln, helt dedikerad för att lösa detta oväntade pussel," säger Giuseppe Piccioni, VIRTIS co-Principal Investigator. ”Först vill vi förstå hur strukturen är organiserad - med VIRTIS bygger vi verkligen en 3D-bild av virveln. Då hoppas vi kunna bättre förstå vad som är drivkrafterna som formar det ”.
Spåra moln och vindar
Medan Venus Express flög över planeten har många andra detaljer från den tjocka atmosfären också börjat dyka upp. Både Venus Monitoring Camera (VMC) och VIRTIS-instrumenten började övervaka molnsystemet och spåra dess komplexa dynamik, medan SpicaV / SOIR-spektrometrar började hämta information om atmosfärskemi och temperatur.
Ultravioletta bilder från VMC-kameran visar molndäckens komplexa morfologi, kännetecknad av mycket tunna, lågkontrastiska bandfunktioner, möjligen på grund av närvaron av starka vindar som producerar långsträckta strukturer. Uppsättning av periodiska "våg" -mönster i molnen, eventuellt på grund av den lokala variationen i temperatur och tryck, eller på grund av en slags tidvattenkrafter som verkar på Venus, kan också ses.
En av de viktigaste bekräftelserna från den första uppsättningen av data som analyseras av forskarna är upptäckten av de så kallade UV-absorberande ultravioletta markeringarna på molntoppen, även synliga som mörkare funktioner i VMC-mosaikbilden. De kallas så för att de absorberar nästan hälften av den solenergi som planeten tar emot. Den mystiska substansen som orsakar denna absorption representerar fortfarande ett sant pussel för forskarna.
"Att förstå vad som är ursprunget till dessa ultravioletta markeringar och vad som gör deras absorberande kraft så hög är ett av de viktigaste målen för Venus Express," sa Wojciech J. Markiewicz, VMC Principal Investigator, från Max Planck Institute for Solar System Research i Lindau , Tyskland. ”Vi har nu en bekräftelse på att vi faktiskt kan se dem, så vi kan börja arbeta för att förstå vad deras källa är. På grund av deras fantastiska absorberande kraft är de mycket viktiga för att förstå den övergripande strålnings- och termiska balansen på planeten, och även den atmosfäriska dynamiken.
Att spåra molnrörelse och börja karakterisera vindhastigheten är en övning som Venus Express-forskarna redan har börjat. En spektakulär nattsikt över mitten till låga atmosfäriska lager över låga breddegrader (mellan 20 och 90 º söder) av VIRTIS, visar att moln tydligt pressas av vindar.
"Vi kan nu göra en första kvalitativ bedömning av vindfält och cirkulation, vilket är bekvämt matchande med tidigare mätningar från Galileo-uppdraget över nordpolen," fortsatte Giuseppe Piccioni. ”Vi samlar nu in mer data från olika atmosfäriska djup för att kunna ge de första exakta siffrorna, eventuellt inom en snar framtid”.
"Vi samlar också in den första informationen om de mindre kemiska komponenterna i atmosfären, till exempel kolmonoxid," tillade Pierre Drossart. ”Med VIRTIS kan vi se atmosfären på södra halvklotet djupare än något annat tidigare uppdrag, och vi började samla in data om den ännu okända kemi i de nedre atmosfäriska skikten för att skapa en global bild. Att studera variationen av mindre kemiska föreningar över olika breddegrader och djup är också en mycket användbar spårare för den atmosfäriska globala rörelsen. ”
Överraskning på den atmosfäriska "toppen"
När man tittade på de högre atmosfäriska skikten med Venus Express togs forskarna en gång till med överraskning. Det är faktiskt känt att det venusiska molndäcket är cirka 20 kilometer tjockt och sträcker sig upp till cirka 65 kilometer höjd över planeten. De första "Stellar occultation" -mätningarna som någonsin gjorts på Venus tack vare SpicaV-spektrometern avslöjade att på nattsidan sträcker molndäcket upp till 90 kilometer höjd i form av en helt ogenomskinlig dis och fortsätter sedan som en mer transparent dis upp till 105 kilometer.
Stellar ockultation är en teknik som gör det möjligt att bestämma sammansättningen av en planetens atmosfär genom att titta på en "spetsig stjärns" solnedgång genom själva atmosfären. ”På jorden blir atmosfären helt klar redan över 20 kilometer höjd,” sa Jean-Loup Bertaux, SpicaV / SOIR huvudutredare, från Service d’Aronomie i CNRS, Frankrike.
”Vi var verkligen förvånade över att se hur oväntat högre oklarheten hos Venus kan bli. Egentligen på jorden såväl som på Venus på cirka 20 kilometer är det ibland möjligt att se droppar svavelsyra. På jorden kommer de från vulkanutbrott. Det får oss att undra om på Venus, där olika droppar på jorden bildar mycket tjocka moln, är deras ursprung också vulkaniskt. ”
Dis-fenomenet kan bero på vattenkondens i iskristaller på nattsidan, men det är för tidigt att utesluta andra förklaringar. "Nu måste vi samla in och studera mer data för att förstå detta fenomen i den höga atmosfären - ett område som, före SpicaV, fortfarande var praktiskt taget outforskat," avslutade han.
Bertaux uttryckte också sin nöjdhet för atmosfärisk upptäckt av "tungt vatten" - en molekyl som liknar vatten men med högre massa - tack vare SOIR-spektrometern. "Detekteringen av tungt vatten i atmosfären på en planet, och dess procentandel med avseende på normalt vatten, är mycket viktigt för att förstå hur mycket vatten som fanns på planeten tidigare, och hur mycket av det som rymde", tillade Bertaux.
”Mängden vattenånga som finns i dag i atmosfären i Venus skulle räcka för att täcka planeten med ett 3 centimeter djupt vätskeskikt. Om vi får reda på att tungt vatten - ett spår av det ursprungliga vattnet - är massivt närvarande i de övre atmosfäriska skikten där det lättare kan undkomma, än mängden vatten tidigare kan ha motsvarat ett lager upp till några hundra meter djup, ”avslutade Bertaux.
Att studera den atmosfäriska flyktprocessen vid Venus är faktiskt ett av huvudmålen för ett annat Venus Express-instrument - ASPERA (Analyzer of Space Plasma and Energetic Atoms). Instrumentet upptäckte redan den enorma utströmningen av syre och spårade banor från andra planetjoner, till exempel enladdad helium.
"Denna tidiga upptäckt bekräftar den starka växelverkan mellan solmiljön och atmosfären i Venus - en planet utan planetmagnetiska fält för att skydda den från den inkommande solvinden," sa Stanislav Barabash, ASPERAs huvudutredare, från Swedish Institute of Space Physics i Kiruna, Sverige. "Studien av denna interaktion kommer att ge viktiga ledtrådar om den komplexa uppsättning mekanismer genom vilka atmosfäriska gaser går vilse i rymden och på det inflytande som detta kan ha haft på Venus klimat över geologiska tidsskalor", avslutade han.
Rymdskeppets status
Den 4 juli 2006 passerade Venus Express en viktig tentamen. En ESA-styrelse förklarade avslutningen av idrifttagningsfasen för rymdskeppet och förklarade att rymdskeppet har uppfyllt förutsättningarna för att officiellt gå in i den operativa fasen för sitt vetenskapliga uppdrag.
Venus-idrifttagningsfasen, som inleddes den 7 maj när Venus Express nådde sin sista 24-timmars bana runt planeten och avslutades den 4 juni i år, är en serie operationer som syftar till att validera rymdfarkostens prestanda och dess system i Venus miljön, de vetenskapliga instrumenten och alla marksystem och operationer.
Rymdskepp och instrument visar en övergripande bra prestanda. Ett av instrumenten ombord - Planetary Fourier Spectrometer (PFS) - visade emellertid en felaktig funktion, som ännu inte kunde fixas i den serie försök som hittills genomförts i rymden. PFS-skannern - spegeln som instrumentet behöver för att peka - är för närvarande blockerad i en nära position, vilket förhindrar instrumentets spektrometer från att "se" sina mål.
Uppdragsnämnden godkände en serie aktiviteter och ytterligare tester i omloppsbana som kommer att genomföras under de kommande månaderna, liksom en serie oberoende undersökningar för att undersöka problemets ursprung. Under tiden kommer andra instrument att täcka några av PFS-målen.
PFS är utformad för att mäta den kemiska sammansättningen och temperaturen i atmosfären i Venus. Den kan också mäta yttemperatur och söka efter tecken på vulkanisk aktivitet.
Originalkälla: ESA News Release
