Det finns ett problem med Venus. Vi vet inte hur snabbt det roterar. För en rymdfarande civilisation som vår är det ett problem.
Att mäta dagslängden, eller rotationshastigheten, för de flesta kroppar är ganska enkelt. Markera en framträdande ytfunktion och tid hur lång tid det tar att rotera 360 grader. Men Venus är täckt i tjocka moln. Dessa moln ger den sin reflektionsförmåga och gör den ljus och märkbar på himlen, men de gör det svårt att mäta Venus dagslängd.
1963 drog radarobservationer från jorden det tjocka molntäcket och uppmätt Venus dagslängd (LOD). Dessa observationer fixerade rotationshastigheten vid 243,1 dagar. De avslöjade också att Venus har en retrograd rotation, vilket innebär att den roterar i motsatt riktning till Jorden och de flesta andra planeter i solsystemet. (Uranus har också en retrograd rotation.)
Det var inte slutet på att mäta Venus 'LOD. Efterföljande radarobservationer kom med olika värden, ibland med upp till sex minuter. Kanske skulle ett rymdskepp göra ett bättre jobb.
1989 lanserade NASA Magellan-rymdskeppet. Magellan anlände till Venus i augusti 1990 och gick in i en tre timmars, nästan polär elliptisk bana. Efter 487 dagar, och nästan 1800 banor, slutade Magellan sitt kartläggningsuppdrag och mätte också Venus 'LOD på 243.0185 dagar, med en osäkerhet på nio sekunder.
Forskare har sedan dess mät Venus rotationsfrekvens och kan inte få ett konsekvent svar. Det har funnits olika förklaringar till detta, som atmosfärisk drag från Venus tjocka atmosfär eller solvattenmoment. Men ett exakt antal har varit svårfångade.
Förutom att vara i det obekväma läget att inte veta hur snabbt vår nära granne roterar, finns det ett praktiskt skäl för att vilja veta: landa rymdskepp där.
Venus är en ogästvänlig plats. Blåsande temperaturer och krossande atmosfärstryck har begränsat ytutforskningen av planeten till en handfull sovjetiska sonder. De var sondafamiljen Venera, som skickades till Venus från och med 1961.
Men det finns planer på att skicka mer rymdfarkoster för att utforska Venus. Utan att veta rotationsfrekvensen är det mycket svårt för ett rymdskepp att fastna en landning. Den nuvarande osäkerheten i rotationshastigheten innebär att ett rymdskepp kan missa sitt mål med 21 km. (13 miles.) Venus är ett tillräckligt farligt mål redan utan att bjuda in så mycket fel.
Ett team av forskare från Smithsonian Astrophysical Observatory, Cornell University, Jet Propulsion Observatory och andra institutioner ville komma med en mer exakt mätning. De analyserade 29 års jordbaserad radardata om Venus, från 1988 till 2017. Deras papper har titeln "Den genomsnittliga rotationshastigheten för Venus från 29 års jordbaserade radarobservationer." Det publiceras i tidskriften Icarus.
Radarbildningen gav teamet en titt på ytfunktioner och deras positioner under 29 år. I stället för att försöka spika en exakt, stabil dagslängd (LOD) för Venus, kom de med ett medelvärde på 243,0212 ± 0,0006d. Detta medelvärde är viktigt för alla framtida uppdrag.
Även om ett exakt, bergfast värde för Venus LOD fortfarande är utom räckhåll, på grund av svängningar från atmosfäriskt drag och solmoment, är detta nya medelvärde fortfarande värdefullt. Ju längre bort i tiden vi kommer från Magellan-uppdraget, desto mer betyder det.
Det beror på att vår karta över Venus ytfunktioner fortfarande förlitar sig på de 487 dagarna och nästan 1800 banor som Magellan slutförde 1990. Dessa kartor spelar fortfarande en stor roll för att välja landningsplatser, och ytfunktionerna i dessa kartor är "drivande." Som teamet säger i sitt uppsats, är "de nuvarande positionsförskjutningarna från Magellan-epokens förutsägelser redan> 20 km öster-väst nära ekvatorn." Ju mer tid som går mellan Magellan och ett uppdrag till Venus, desto mer kommer dessa förskjutningar att växa.
Framtida uppdrag till Venus kommer sannolikt att vara inriktade på tessera höglands terräng. Den terrängen är ett komplext mönster av korsande uppsättningar av subparallella sprickor och åsar. Venus har ett globalt nätverk av tektoniska bälten som går igenom denna terräng. Den höga terrängen i tessera är antagligen gammal jämfört med lavaflödet på Venus, och landning där skulle uppfylla målen för 2014 års färdplan för Venus Exploration. Det dokumentet beskriver uppdragsmål för Venus som inkluderar "Studera geokemi och mineralogi på en tesserae-högland."
Även om den exakta naturen av något uppdrag till Venus yta inte är säker ännu, verkar det säkert att det kommer att vara landare där. Kanske i slutet av 2020-talet. Och om tesserahöglandet är destinationen, betyder det att det finns vissa faror att kämpa med. Den regionen har branta sluttningar och lämpliga landningsområden som ligger bara några kilometer över.
Denna studie minskar osäkerhetsnivån i Venus LOD till det minsta beloppet ännu. Samtidigt ökar det noggrannheten för planering och genomförande av en landning. Och under de närmaste åren kan ytterligare mätningar av Venus 'LOD minska det felet ännu mer.
Mer:
- Pressmeddelande: The Rotation of Venus
- Forskningsdokument: Den genomsnittliga rotationshastigheten för Venus från 29 år av jordbaserade radarobservationer
- Space Magazine: Lava Flows on Venus Föreslår att planeten aldrig var varm och våt
