Мара Джонсон-Гро. Солнечный зонд Parker сделал первые снимки поверхности Венеры в видимом свете

Источник: Центр космических полетов Годдарда НАСА

Покрытая густыми облаками, поверхность Венеры обычно скрыта от глаз. Но в двух недавних облетах планеты зонд Parker использовал свой Широкополевой тепловизор, или WISPR, для изображения всей темной стороны в длинах волн видимого спектра-тип света, который может видеть человеческий глаз—и распространяющийся в ближней инфракрасной области.

Изображения, объединенные в видео, показывают слабое свечение поверхности, которое показывает отличительные особенности, такие как континентальные регионы, равнины и плато. Вокруг планеты также можно увидеть люминесцентный ореол кислорода в атмосфере.

“Мы в восторге от научных открытий, которые до сих пор предоставил солнечный зонд Parker”, – сказала Никола Фокс, директор отдела гелиофизики в штаб-квартире НАСА. “Parker продолжает превосходить наши ожидания, и мы рады, что эти новые наблюдения, сделанные во время нашего маневра помощи при гравитации, могут помочь неожиданным образом продвинуть исследования Венеры”.

Такие изображения планеты, часто называемой двойником Земли, могут помочь ученым узнать больше о геологии поверхности Венеры, о том, какие минералы могут там присутствовать, и об эволюции планеты. Учитывая сходство между планетами, эта информация может помочь ученым в поисках понимания того, почему Венера стала негостеприимной, а Земля превратилась в оазис.

“Венера-третий по яркости объект в небе, но до недавнего времени у нас было мало информации о том, как выглядела её поверхность, потому что наш обзор на нее заблокирован плотной атмосферой”, – сказал Брайан Вуд, ведущий автор нового исследования и физик из Военно-морской исследовательской лаборатории в Вашингтоне, округ Колумбия. “Теперь мы, наконец, впервые видим поверхность в видимых длинах волн из космоса”.

Неожиданные возможности

Первые снимки Венеры WISPR были сделаны в июле 2020 года, когда Parker совершил свой третий облет, который космический аппарат использует для сближения своей орбиты с Солнцем. WISPR был разработан, чтобы видеть слабые особенности в солнечной атмосфере и ветре, и некоторые ученые подумали, что они могли бы использовать WISPR для изображения вершин облаков, скрывающих Венеру, когда Parker проходил мимо планеты.

“Цель состояла в том, чтобы измерить скорость облаков”,-сказал ученый проекта WISPR Ангелос Вурлидас, соавтор новой статьи и исследователь Лаборатории прикладной физики Университета Джона Хопкинса.

Но вместо того, чтобы просто видеть облака, WISPR также видел поверхность планеты насквозь. Изображения были настолько поразительными, что ученые снова включили камеры во время четвертого прохода в феврале 2021 года. Во время полета в 2021 году орбита космического аппарата идеально выровнялась, чтобы WISPR полностью отображал темную сторону Венеры.

“Изображения и видео просто поразили меня”, – сказал Вуд.

Светящийся, как железо из кузницы

Облака блокируют большую часть видимого света, исходящего с поверхности Венеры, но самые длинные видимые длины волн, которые граничат с длинами волн ближнего инфракрасного диапазона, пропускают его. На дневной стороне этот красный свет теряется среди яркого солнечного света, отражающегося от облачных вершин Венеры, но в темноте ночи камеры WISPR смогли уловить это слабое свечение, вызванное невероятным теплом, исходящим от поверхности.

“Поверхность Венеры, даже на темной стороне, составляет около 860 градусов”, – сказал Вуд. “Здесь так жарко, что скалистая поверхность Венеры заметно светится, как кусок железа, извлеченный из кузницы”.

Когда он проходил мимо Венеры, WISPR уловил диапазон длин волн от 470 нанометров до 800 нанометров. Часть этого света – это волны ближнего инфракрасного диапазона, которые мы не можем видеть, но воспринимаем как тепло, а часть находится в видимом диапазоне, между 380 нанометрами и примерно 750 нанометрами.

Венера в новом свете

В 1975 году спускаемый аппарат Venera 9 отправил первые дразнящие проблески поверхности после посадки на Венеру. С тех пор поверхность Венеры была дополнительно обнаружена с помощью радаров и инфракрасных приборов, которые могут проникать сквозь густые облака, используя длины волн света, невидимые человеческому глазу. Миссия НАСА “Магеллан” создала первые карты в 1990-х годах с использованием радара, а космический аппарат JAXA “Акацуки” собрал инфракрасные изображения после выхода на орбиту вокруг Венеры в 2016 году. Новые изображения Паркера дополняют эти выводы, расширяя наблюдения до красных длин волн на границе того, что мы можем видеть.

На снимках WISPR показаны особенности поверхности Венеры, такие как континентальный регион Афродита Терра, плато Теллус Регио и равнины Айно Планиция. Поскольку в высокогорных районах примерно на 85 градусов по Фаренгейту прохладнее, чем в более низких районах, они проявляются в виде темных пятен среди более светлых низменностей. Эти особенности также можно увидеть на предыдущих радиолокационных снимках, таких как снимки, сделанные “Магелланом”.

Помимо изучения особенностей поверхности, новые изображения WISPR помогут ученым лучше понять геологию и минеральный состав Венеры. При нагревании материалы светятся с уникальными длинами волн. Объединив новые изображения с предыдущими, ученые теперь могут изучать более широкий диапазон длин волн, что может помочь определить, какие минералы находятся на поверхности планеты. Такие методы ранее использовались для изучения поверхности Луны. Будущие миссии будут продолжать расширять этот диапазон длин волн, что будет способствовать нашему пониманию обитаемых планет.

Эта информация также может помочь ученым понять эволюцию планеты. Хотя Венера, Земля и Марс сформировались примерно в одно и то же время, сегодня они очень разные. Атмосфера на Марсе составляет лишь малую часть земной, в то время как на Венере атмосфера гораздо плотнее. Ученые подозревают, что вулканизм сыграл определенную роль в создании плотной атмосферы Венеры, но для того, чтобы понять, как это произошло, требуется больше данных. Новые изображения WISPR могут дать представление о том, как вулканы могли повлиять на атмосферу планеты.

В дополнение к свечению поверхности, новые изображения показывают яркое кольцо вокруг края планеты, вызванное атомами кислорода, излучающими свет в атмосфере. Называемый воздушным свечением, этот тип света также присутствует в атмосфере Земли, где он виден из космоса, а иногда и с земли ночью.

Пролетная наука

В то время как основная цель Parker Solar Probe-наука о солнечной энергии, венерианские полеты предоставляют захватывающие возможности для получения дополнительных данных, которые не ожидались при запуске миссии.

WISPR также изобразил орбитальное пылевое кольцо Венеры—дорожку в форме пончика из микроскопических частиц, разбросанных вслед за орбитой Венеры вокруг Солнца,-и прибор FIELDS провел прямые измерения радиоволн в атмосфере Венеры, помогая ученым понять, как меняется верхняя атмосфера во время 11-летнего цикла активности Солнца.

В декабре 2021 года исследователи опубликовали новые данные о повторном открытии кометоподобного хвоста плазмы, выходящего из-за Венеры, называемого “хвостовым лучом”. Новые результаты показали, что этот хвост частиц простирается почти на 5000 миль от атмосферы Венеры. Этот хвост может быть тем, как вода Венеры сбежала с планеты, способствуя ее нынешней сухой и негостеприимной среде.

Хотя геометрия следующих двух полетов, скорее всего, не позволит Parker получить изображение темной стороны, ученые продолжат использовать другие инструменты Parker для изучения космической среды Венеры. В ноябре 2024 года космический аппарат получит последний шанс запечатлеть поверхность во время своего седьмого и последнего пролета.

Будущее исследований Венеры

Солнечный зонд Parker, построенный и эксплуатируемый Лабораторией прикладной физики Джона Хопкинса в Лореле, штат Мэриленд, не является первой миссией по сбору дополнительных данных о полетах, но его недавние успехи вдохновили другие миссии включать свои приборы при прохождении Венеры. В дополнение к Parker миссия ЕКА (Европейское космическое агентство) “БепиКоломбо” и миссия ЕКА и НАСА “Солнечный орбитальный аппарат” решили собирать данные во время своих полетов в ближайшие годы.

Примерно в конце этого десятилетия к Венере направятся новые космические аппараты с миссиями НАСА DAVINCI и VERITAS и миссией ЕКА EnVision. Эти миссии помогут получить изображение и образцы атмосферы Венеры, а также переснять поверхность с более высоким разрешением с помощью инфракрасных длин волн. Эта информация поможет ученым определить минеральный состав поверхности и лучше понять геологическую историю планеты.

“Изучая поверхность и атмосферу Венеры, мы надеемся, что предстоящие миссии помогут ученым понять эволюцию Венеры и то, что сделало Венеру сегодня негостеприимной”, – сказала Лори Глейз, директор Отдела планетарных наук в штаб-квартире НАСА. “Хотя и DAVINCI, и VERITAS будут использовать в основном изображения в ближнем инфракрасном диапазоне, результаты Parker показали ценность визуализации в широком диапазоне длин волн”.

Источник

Другие публикации по этой теме: Василий Парфенов. Пролетая мимо Венеры, Parker Solar Probe увидел то, чего не должен был: ему удалось случайно заглянуть под плотные облака

• Ключевые слова: Parker,Венер,снимк,зонд,солнечн