ESAs Venus Express-rumfartøj afsluttede sin idriftsættelsesfase i sidste uge, og agenturet har erklæret det parat til at gå ind i den operationelle fase af sin videnskabsopgave. Spejlet, der bruges til at målrette instrumentet, er låst i den "tætte" position, hvilket forhindrer, at instrumentet kan indsamle data.
Den 20. april 2006, efter sin første 9-dages langstrakte bane omkring Venus, begyndte ESAs Venus Express at komme tættere på planeten, indtil den nåede sin sidste 24-timers lange bane den 7. maj. I løbet af denne tid og frem til i dag har rumfartøjet arbejdet nådeløst: de nye data, der kommer ind, giver allerede første glimt af planetariske funktioner, der aldrig er set før.
Hvis at tage de første nogensinde klare billeder af dobbeltøje-virvelen på Venus 'sydpol - afbildet af Venus Express under dens allerførste bane - allerede var en første i historien om planetarisk efterforskning og en meget behagelig overraskelse for forskerne, kunne ingen forventer, at virvelen havde en struktur endnu mere kompliceret end muligvis forudset.
Infrarøde billeder taget af det ultraviolette / synlige / nær-infrarøde spektrometer (VIRTIS) om bord på rumfartøjet gav ikke kun det første klare udsigt over virvelen, men gav også en meget tættere indsigt i det, da Venus Express fløj over sydpolen ved slutningen af maj i år.
VIRTIS er et instrument, der kan fungere på forskellige bølgelængder. Hver infrarød bølgelængde giver et overblik over den venusiske atmosfære i en anden højde, ligesom et 'tværsnit'. ”Da vi kiggede på denne gigantiske virvel på forskellige dybder, indså vi, hvor meget dens form varierer over højden,” sagde Pierre Drossart, VIRTIS medprincipal efterforsker fra Observatoire de Paris, Frankrig. ”Det er som om vi kiggede på forskellige strukturer snarere end en enkelt. Og de nye data, vi lige er begyndt at indsamle og analysere, afslører endnu stærkere forskelle ”.
Årsagen til, at virvelens morfologi varierer så meget langs en 'lodret' linje er stadig ikke forklaret. "Dette er grunden til, at vi afholder en kampagne for at observere den sydpolære virvel, fuldt dedikeret til at løse dette uventede puslespil," sagde Giuseppe Piccioni, VIRTIS medprincipal efterforsker. ”Først vil vi forstå, hvordan strukturen er organiseret - faktisk med VIRTIS bygger vi en ægte 3D-oversigt over virvelen. Så håber vi at være i stand til bedre at forstå, hvad der er de drivende kræfter, der former det ”.
Sporing af skyer og vinde
Mens Venus Express fløj over planeten, er mange andre detaljer fra den tykke atmosfære også begyndt at dukke op. Både Venus Monitoring Camera (VMC) og VIRTIS instrumenterne begyndte at overvåge skysystemet og spore dets komplekse dynamik, mens SpicaV / SOIR-spektrometre begyndte at hente information om den atmosfæriske kemi og temperatur.
Ultraviolette billeder fra VMC-kameraet viser den komplekse morfologi af skydækket, kendetegnet ved meget tynde, lavkontrast-stripefunktioner, muligvis på grund af tilstedeværelsen af stærk vind, der producerer langstrakte strukturer. Sæt med periodiske 'bølgemønstre' i skyerne, muligvis på grund af den lokale variation i temperatur og tryk, eller på grund af en slags tidevandskræfter, der er i aktivitet på Venus, kan også ses.
En af de vigtigste bekræftelser fra det første datasæt, der analyseres af forskerne, er påvisningen af de såkaldte 'UV-absorberende' ultraviolette markeringer på skyetoppen, også synlige som mørkere funktioner i VMC-mosaikbilledet. De kaldes så, fordi de absorberer næsten halvdelen af den solenergi, som planeten modtager. Det mystiske stof, der forårsager denne absorption, repræsenterer stadig et sandt puslespil for forskerne.
”At forstå, hvad der er oprindelsen af disse ultraviolette markeringer, og hvad der gør deres absorberende kraft så høj, er et af de vigtigste mål for Venus Express,” sagde Wojciech J. Markiewicz, VMC Principal Investigator, fra Max Planck Institute for Solar System Research i Lindau , Tyskland. ”Vi har nu bekræftelse af, at vi faktisk kan se dem, så vi kan begynde at arbejde for at forstå, hvad deres kilde er. På grund af deres fantastiske absorberende kraft er de meget vigtige for at forstå den overordnede strålende og termiske balance på planeten, og også den atmosfæriske dynamik ”.
At spore skybevægelse og begynde at karakterisere vindhastigheden er en øvelse, som Venus Express-forskerne allerede er startet. En spektakulær natudsigt over de midterste til lave atmosfæriske lag over lave breddegrader (mellem 20 og 90 º syd) af VIRTIS, viser skyer, der tydeligt skubbes af vinde.
”Vi kan nu foretage en første kvalitativ vurdering af vindfelterne og cirkulationen, som er komfortabelt matchende med tidligere måling fra Galileo-missionen over nordpolen,” fortsatte Giuseppe Piccioni. ”Vi indsamler nu flere data fra forskellige atmosfæriske dybder for at kunne give de første præcise tal, muligvis i den nærmeste fremtid”.
”Vi indsamler også de første oplysninger om de mindre kemiske komponenter i atmosfæren, såsom kulilte,” tilføjede Pierre Drossart. ”Med VIRTIS kan vi se atmosfæren på den sydlige halvkugle dybere end nogen anden tidligere mission, og vi begyndte at indsamle data om den endnu ukendte kemi i de lavere atmosfæriske lag for at opbygge et globalt billede. At studere variationen af mindre kemiske forbindelser over forskellige breddegrader og dybder er også en meget nyttig sporstof til den atmosfæriske globale bevægelse. ”
Overraskelse ved den atmosfæriske 'top'
Når man så på de højere atmosfæriske lag med Venus Express, blev videnskabsmændene endnu en gang overrasket. Det vides faktisk, at det venusianske skydækk er ca. 20 kilometer tykt, og det strækker sig op til ca. 65 kilometer højde over planeten. De første 'stjernernes okkultation' målinger, der nogensinde er foretaget på Venus takket være SpicaV-spektrometeret, afslørede, at på nattsiden strækker skydækket sig faktisk op til 90 kilometer højde i form af en fuldstændig uigennemsigtig dis og fortsætter derefter som en mere gennemsigtig dis op til 105 kilometer.
Stellar okkultation er en teknik, der gør det muligt at bestemme sammensætningen af en planetens atmosfære ved at se på en spidsstjernes 'solnedgang' gennem atmosfæren. ”På Jorden bliver atmosfæren helt klar allerede over 20 kilometer højde,” sagde Jean-Loup Bertaux, SpicaV / SOIR-hovedundersøgelsesleder, fra Service d’Aronomie i CNRS, Frankrig.
”Vi var virkelig forbløffet over at se, hvor uventet højere uklarheden ved Venus kan komme. Faktisk på Jorden såvel som på Venus på ca. 20 kilometer er det undertiden muligt at se dråber svovlsyre. På Jorden kommer de fra vulkanudbrud. Det får os til at spekulere på, om dråberne forskellige steder end Jorden danner meget tykke skyer på Venus, hvor deres oprindelse også er vulkanisk. ”
Dis-fænomenet kan skyldes vandkondens i iskrystaller på nattsiden, men det er for tidligt at udelukke andre forklaringer. ”Nu er vi nødt til at samle og studere flere data for at forstå dette fænomen i den høje atmosfære - et område, der før SpicaV stadig var praktisk talt uudforsket,” konkluderede han.
Bertaux udtrykte også sin tilfredshed med den atmosfæriske detektion af 'tungt vand' - et molekyle svarende til vand, men med højere masse - takket være SOIR-spektrometret. "Detekteringen af tungt vand i en planetes atmosfære og dets procentdel med hensyn til normalt vand er meget vigtigt for at forstå, hvor meget vand der var til stede på planeten i fortiden, og hvor meget af det slap ud," tilføjede Bertaux.
”Mængden af vanddamp, der er til stede i dag i atmosfæren i Venus, ville være tilstrækkelig til at dække planeten med et 3 centimeter dybt væskelag. Hvis vi finder ud af, at tungt vand - et spor af det originale vand - er massivt til stede i de øverste atmosfæriske lag, hvor det lettere kan undslippe, end mængden af vand i fortiden muligvis har svaret til et lag op til et par hundrede meter dybt, ”konkluderede Bertaux.
At studere den atmosfæriske flugtproces på Venus er faktisk et af hovedmålene med et andet Venus Express-instrument - ASPERA (Analyzer of Space Plasma and Energetic Atoms). Instrumentet opdagede allerede den massive flugt af ilt og sporet bane for andre planetarioner, såsom enkeltladet helium.
”Denne tidlige detektion bekræfter det stærke samspil mellem solmiljøet og atmosfæren i Venus - en planet uden et planetarisk magnetfelt for at beskytte den mod den indkommende solvind,” sagde Stanislav Barabash, ASPERAs hovedundersøgelsesleder, fra det svenske institut for rumfysik i Kiruna, Sverige. ”Undersøgelsen af denne interaktion vil give vigtige ledetråde til det komplekse sæt mekanismer, hvormed atmosfæriske gasser går tabt i rummet, og på den indflydelse, som dette kan have haft på Venus 'klima gennem geologiske tidsskalaer”, konkluderede han.
Rumfartøjets status
Den 4. juli 2006 bestod Venus Express en vigtig eksamen. Et ESA-bestyrelse erklærede afslutningen af idriftsættelsesfasen for rumfartøjet og erklærede, at rumfartøjet har opfyldt kravene for officielt at gå ind i den operationelle fase af sin videnskabelige mission.
Venus-idriftsættelsesfasen, der blev startet den 7. maj, da Venus Express nåede sin sidste 24-timers bane rundt om planeten, og afsluttedes den 4. juni i år, er en række operationer, der sigter mod at validere rumfartøjets ydeevne og dens systemer i Venus miljø, af de videnskabelige instrumenter og af alle jordsystemer og operationer.
Rumfartøjet og instrumenterne viser en samlet god ydelse. Et af instrumenterne ombord - Planetary Fourier Spectrometer (PFS) - viste imidlertid en funktionsfejl, som endnu ikke kunne rettes i den række forsøg, der er udført indtil videre i rummet. PFS-scanneren - det spejl, som instrumentet har brug for til at pege - er i øjeblikket blokeret i en tæt position, hvilket forhindrer, at instrumentspektrometret 'ser' dets mål.
Bestyrelsesudvalget godkendte en række aktiviteter og yderligere in-orbit-test, der skal udføres i de næste måneder, samt en række uafhængige undersøgelser for at undersøge problemets oprindelse. I mellemtiden dækker andre instrumenter nogle af PFS-målene.
PFS er designet til at måle den kemiske sammensætning og temperaturen i atmosfæren i Venus. Det er også i stand til at måle overfladetemperatur og således søge efter tegn på vulkansk aktivitet.
Original kilde: ESA News Release
