RW Space

Что бы астрономы ни увидели во время краткого наблюдения Венеры в 2010 году, там не должно было быть.

Во время случайного 36-минутного наблюдения исключительно ясным вечером экспериментальный инструмент зафиксировал в атмосфере планеты нечто, чего никогда раньше не видели.

Огромные концентрические кольца окружали большую часть дневной стороны планеты, совершенно невидимые, за исключением случаев, когда их видели в поляризованном свете – как будто Венера звенела, как колокол.

Исследователи потратили следующие несколько лет, пытаясь доказать ошибочность наблюдения… но сигнал сохранялся во время каждого проведенного теста.

Теперь они опубликовали свои результаты в надежде, что другие исследователи также будут искать ответы.

«Очень неприятно иметь потенциально уникальные наблюдения, которые не могут быть подтверждены», — сказал физик-атмосферник Гурав Махапатра из Делфтского университета в Нидерландах, первый автор статьи. ScienceAlert.

«В конце концов мы пришли к выводу, что правильный научный подход заключается не в том, чтобы ждать, пока мы каким-то образом сможем доказать интерпретацию на основе набора данных, который невозможно повторить. Мы должны были опубликовать именно то, что у нас было, очень четко объяснить ограничения, продемонстрировать, что атмосферная интерпретация физически правдоподобна, и позволить более широкому сообществу проверить ее.»

Странные наблюдения были сделаны с помощью экспериментального прибора под названием Extreme Polarimeter (ExPo), разработанного астрофизиком-экспериментатором Мишелем Роденхейсом во время его докторской диссертации в Утрехтском астрономическом институте и установленного на телескопе Уильяма Гершеля на Канарских островах.

В отличие от Обычная камера ExPo записывала линейно поляризованный свет, подавляя обычный неполяризованный свет. Поскольку свет становится линейно поляризованным, когда он рассеивается через газ и пыль, инструмент может выявить тонкие атмосферные особенности, которые в противном случае остались бы скрытыми.

Однажды ночью в 2010 году, ожидая, пока небо станет достаточно темным для запланированных наблюдений, Роденхейс заметил ярко сияющую Венеру в сумерках. После короткого обсуждения с коллегой Дафной Стам из Лейденской обсерватории Роденхейс направил инструмент на планету и собрал 36 драгоценных минут наблюдений.

Только несколько месяцев спустя – спустя много времени после того, как инструмент был разобран и его компоненты использовались для других целей – исследователи заметили что-то странное в данных Венеры.

«Первые мысли заключались в том, что они возникли из-за инструментального эффекта, особенно потому, что кольца кажутся концентрическими вокруг самой яркой области на планете: они могли быть следствием процесса оцифровки в детекторе или каким-то образом размытия сигнала», — объяснила Махапатра.

Исследователи предприняли раннюю попытку понять смысл сигнала. Хотя они не смогли объяснить это как инструментальный артефакт, они все же считали, что доказательства слишком ограничены, чтобы поддержать надежную физическую интерпретацию.

К тому времени, когда Махапатра получил докторскую степень в 2017 году, две вещи изменились. Стэм сформулировал рабочую гипотезу о том, что это за кольца; и японский зонд «Акацуки» наблюдал межполюсную волну в венерианской атмосфере, показав, что планета способна к атмосферным волнам планетарного масштаба.

Махапатра решил проверить эту идею с помощью компьютерного моделирования, задав вопрос, могут ли тонкие изменения плотности верхних слоев атмосферы Венеры, вызванные атмосферными гравитационными волнами, вызвать загадочный сигнал.

И он добился успеха.

Группа обнаружила, что реалистичные вариации плотности от 5 до 10 процентов действительно могут создавать поляризационные кольца, подобные тем, которые наблюдались в наблюдениях 2010 года.

Поскольку результат основан исключительно на наблюдении, которое еще не было воспроизведено, слишком рано утверждать, что кольца действительно существуют. существуют, но если они это сделают, они откроют новое окно в Венеру.

«Если они подтвердятся, я думаю, что самым важным результатом будет доказательство того, что крупномасштабная волновая активность может создавать когерентные структуры плотности в огромных областях верхней атмосферы Венеры», — сказал Махапатра.

«Это интересно, потому что эти волны переносят энергию по всей планете. Такие процессы в конечном итоге могут быть важны для понимания одной из давних загадок Венеры: атмосферной суперротации, когда облака циркулируют вокруг Венеры. планета вращается гораздо быстрее, чем вращается твердая планета!»

В атмосферных волнах нет ничего необычного. Подобно ряби, распространяющейся по пруду, возмущения могут распространяться по атмосфере планеты, сжимая и расширяя газ по ходу движения.

На Земле иногда можно увидеть эффект гравитационных волн в облаках.

На Венере они могут простираться на тысячи километров, перенося энергию и импульс между различными слоями атмосферы.

Ученые подозревают, что они играют важную роль в поддержании причудливого сверхвращения планеты, при котором ураганные ветры облетают всю планету всего за четыре земных дня, хотя самой Венере требуется 243 земных дня, чтобы совершить один оборот.

Кольца, описанные Махапатрой и его коллегами, — это не сами волны, а сигнатура поляризации, оставленная небольшими изменениями плотности по мере того, как волны колеблются в толстой атмосфере Венеры.

«Мы рассматриваем наши наблюдения не как свидетельство совершенно неизвестного вида атмосферной физики, но потенциально как новый способ наблюдения Динамика атмосферы, о которой мы уже имеем убедительные доказательства из измерений космического корабля», — сказал Махапатра.

«Действительно, хотя атмосфера Венеры совсем другая, чем земная — гораздо более толстая, более горячая, с другим составом и облаками серной кислоты, лучшее понимание Венеры также помогает лучше понять Землю, потому что лежащие в ее основе физические процессы те же.

«Венера помогает проверить и улучшить наши фундаментальные знания об атмосферах, в том числе земной».

Точно то, что вызывает волны, остается неясным. Судя по моделированию команды, они появляются где-то после полудня по местному времени, что позволяет предположить, что они могут быть связаны с тем, как атмосфера Венеры реагирует на солнечное нагревание, когда энергия проходит через плотные слои облаков.

Однако это, возможно, потребуется для будущего анализа. На данный момент основное внимание уделяется выяснению того, был ли это сигнал. реально.

По теме: Венера может быть больше похожа на Землю, чем мы думали, и она все еще движется

Экспо, возможно, уже давно прошла, но она показала, что такое наблюдение возможно с использованием современных технологий. Следующий шаг — просто направить на Венеру поляриметры нового поколения.

«С помощью телескопа на Земле эти кольца в принципе можно наблюдать: с 2010 года на ней развернуты новые поляриметры. телескопы, а также инструменты, о которых мы, возможно, не знаем, потому что они экспериментальные, как это было с ExPo», — сказал Махапатра.

«Мы надеемся, что наша статья вдохновит других наблюдать Венеру, а также искать и фиксировать эти кольца в новых наблюдениях!»

Об исследовании можно прочитать в The Planetary Science Journal.

Эта статья была проверено и отредактировано Клэр Уотсон. Мы гордимся своим процессом, но мы всего лишь люди. Если вы заметили ошибку, сообщите нам.