Parker обнаружил радиоизлучение в атмосфере Венеры

Во время короткого пролета мимо Венеры солнечный зонд НАСА Parker Solar Probe обнаружил естественный радиосигнал, который показал, что космический корабль пролетел через верхние слои атмосферы планеты. Это было первое прямое измерение атмосферы Венеры почти за 30 лет – и оно сильно отличается от прошлых данных о планете. Опубликованное сегодня исследование подтверждает, что верхние слои атмосферы Венеры претерпевают загадочные изменения в течение солнечного цикла, 11-летнего цикла активности Солнца. Это последний ключ к разгадке того, как и почему Венера и Земля такие разные.

Рожденные сходными процессами, Земля и Венера – близнецы: скалистые, одинаковых размеров и структуры. Но их пути разошлись от рождения. На Венере отсутствует магнитное поле, и ее поверхность вскипает при температурах, достаточных для плавления свинца. В лучшем случае космические корабли прожили бы там всего пару часов. Изучение Венеры, сколь бы негостеприимной она ни была, помогает ученым понять, как развивались эти близнецы, и что делает планеты земного типа пригодными для жизни или нет.

Низкочастотное радиоизлучение

11 июля 2020 года зонд Parker Solar Probe пролетел мимо Венеры в своем третьем пролете. Каждый пролет предназначен для использования силы тяжести планеты, чтобы дать возможность подлететь космическому кораблю все ближе и ближе к Солнцу. Миссия совершила самый близкий пролет над Венерой на высоте всего 833 км над поверхностью.

Ультразвуковая обработка в видео преобразует данные, полученные с прибора FIELDS от Parker Solar Probe, в звук. FIELDS обнаружил естественное низкочастотное радиоизлучение, когда аппарат двигался через атмосферу Венеры, что помогло ученым рассчитать плотность электрически заряженной верхней атмосферы планеты, называемой ионосферой.

«Я был так рад получить новые данные с Венеры», – сказал Глин Коллисон из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, ведущий научный сотрудник исследования, опубликованного сегодня в Geophysical Research Letters. Коллинсон, эксперт по Венере, несколько раз изучал все доступные данные о Венере – из прошлых миссий, таких как орбитальный аппарат НАСА Pioneer Venus Orbiter и ЕКА – Venus Express – несколько раз.

Один из инструментов Parker Solar Probe – FIELDS, названный в честь электрических и магнитных полей, которые он измеряет в атмосфере Солнца. Всего за семь минут – когда зонд Parker Solar Probe находился ближе всего к Венере – FIELDS обнаружил естественный низкочастотный радиосигнал. Тонкий хмурый взгляд на данные привлек внимание Коллинсона. Форма и сила сигнала казались знакомыми, но он не мог определить его.

«На следующий день я проснулся, – сказал он. – И я подумал: «Боже мой, я знаю, что это!»

Коллинсон узнал сигнал от своей предыдущей работы с орбитальным аппаратом НАСА «Галилео» , который исследовал Юпитер и его спутники до завершения миссии в 2003 году. Подобное хмурое выражение появлялось всякий раз, когда космический корабль проходил через ионосферы спутников Юпитера.

Реакция ионосферы на активность Солнца

Как и Земля, на Венере есть электрически заряженный слой газа на верхнем крае атмосферы, называемый ионосферой. Это море заряженных газов или плазмы, естественно, излучает радиоволны, которые могут быть обнаружены такими инструментами, как FIELDS. Когда Коллинсон и его команда определили этот сигнал, они поняли, что зонд Parker Solar Probe скользил по верхним слоям атмосферы Венеры – приятный сюрприз, хотя они могли ожидать, основываясь на предыдущих данных.

Исследователи использовали это радиоизлучение для расчета плотности ионосферы, через которую пролетел солнечный зонд Parker. В последний раз исследователи получали прямые измерения ионосферы Венеры с орбитального аппарата Pioneer Venus Orbiter в 1992 году. Тогда Солнце было около солнечного максимума, бурного пика солнечного цикла.

В последующие годы данные наземных телескопов предполагали, что произошли большие изменения, когда Солнце перешло в свою спокойную фазу, солнечный минимум. В то время как основная часть атмосферы осталась прежней, ионосфера, которая находится вверху, откуда газы могут улетучиваться в космос, была намного тоньше во время солнечного минимума.

Без прямых измерений подтвердить это было невозможно.

полушарие планеты Венера
Черно-белое изображение, показывающее одно полушарие планеты Венера на фоне звезд с яркими полосами на всем протяжении.
Во время третьего облета Венеры 11 июля 2020 года имидж-сканер Parker Solar Probe WISPR запечатлел этот вид ночной стороны Венеры с расстояния более 12000 км.
Источник: НАСА / APL Джонса Хопкинса / Военно-морская исследовательская лаборатория / Гильермо Стенборг и Брендан Галлахер

Ионосфера тоньше во время солнечного минимума

Наблюдения недавнего пролета солнечного зонда Parker, который произошел через шесть месяцев после последнего солнечного минимума , подтверждают загадку в ионосфере Венеры. Действительно, ионосфера Венеры намного тоньше по сравнению с предыдущими измерениями, сделанными во время солнечного максимума.

«Когда несколько миссий одна за другой подтверждают один и тот же результат, это дает вам большую уверенность в том, что прореживание действительно существует», – отметил Робин Рамстад, соавтор исследования и научный сотрудник Лаборатории атмосферы и физики космоса в Университете Колорадо, Боулдер.

Понимание того, почему ионосфера Венеры истончается около солнечного минимума, является частью разгадки того, как Венера реагирует на Солнце, что поможет исследователям определить, как Венера, когда-то столь похожая на Землю, стала миром палящего, токсичного воздуха, которым она является сегодня. Например, ионосфера Венеры склонна к утечкам, что означает утечку заряженных газов в космос. Сбор данных об этих и других изменениях в ионосфере является ключом к пониманию того, как атмосфера Венеры развивалась с течением времени.

Автостопом мимо Венеры

Это исследование готовилось около 30 лет. Потребовалась миссия на Венеру, а спустя десятилетия – ультрасовременная миссия к Солнцу.

«Цель полета мимо Венеры – замедлить космический корабль, чтобы Parker Solar Probe мог нырнуть ближе к Солнцу, – подчеркнул Нур Э. Рауафи, научный сотрудник проекта Parker Solar Probe из Лаборатории прикладной физики. – Но мы бы не упустили возможность собрать научные данные и предоставить уникальные сведения о таинственной планете, такой как Венера».

Коллинсон сравнил исследование с автостопом. Ученые Венеры стремились воспользоваться пролетом Parker Solar Probe, чтобы получить новые данные и виды планеты-близнеца Земли.

«Чтобы увидеть Венеру сейчас, все дело в этих маленьких проблесках», – добавил он.

Солнечный зонд Parker также зафиксировал пылевое кольцо Венеры

Читайте обзоры:

-->