W atmosferze Wenus wykryto sygnał radiowy o niskiej częstotliwości

Pierwszy sygnał od 30 lat 

Zanurzając się zaledwie 833 kilometry nad powierzchnię Wenus, instrumenty sondy zarejestrowały sygnał radiowy o niskiej częstotliwości – znak, że prześlizgnęła się przez jonosferę, czyli górną warstwę atmosfery planety.

Był to pierwszy taki przypadek od prawie trzech dekad, kiedy instrument był w stanie zarejestrować bezpośrednie pomiary górnej atmosfery Wenus, a zarejestrowane dane dają nam nowe zrozumienie tego, jakie transformacje zachodzą na Wenus w odpowiedzi na cykliczne zmiany na Słońcu.

"Byłem bardzo podekscytowany nowymi danymi z Wenus" – powiedział astronom Glyn Collinson z Centrum Lotów Kosmicznych im. Roberta H. Goddarda przy NASA.

Planeta Wenus jest bardzo fascynującym światem. Pod względem rozmiaru i składu jest bardzo podobna do naszej planety, a jednocześnie bardzo się od niej różni – jest to toksyczne i upiornie gorące miejsce, które prawdopodobnie jest całkowicie nieprzyjazne dla życia, jakie znamy na Ziemi.

To, w jaki sposób obie planety mogły przekształcić się w tak diametralnie różne twory, od wielu lat bardzo interesuje naukowców zajmujących się planetarystyką oraz astrobiologów, którzy poszukują na Drodze Mlecznej nowych światów, które nadają się do kolonizacji.

Niestety z racji tego, że temperatura na powierzchni planety oscyluje wokół 462 stopni Celsjusza, misje mające na celu lepsze poznanie specyfiki Wenus były stosunkowo nieliczne, ponieważ żaden lądownik nie przetrwa takich warunków.

Problematyczne jest również wysyłanie sond orbitujących – niewiarygodnie gęsta atmosfera sprawia, że trudno dostrzec, co dzieje się na powierzchni planety.

Właśnie z tych powodów Wenus od pewnego czasu nie jest popularnym celem dla dedykowanych misji, a większość ostatnich informacji to dane fragmentaryczne z instrumentów o innych celach – jak sonda Parker Solar Probe. Jej główną misją jest dokładne badanie Słońca, ale wykorzystuje Wenus do manewrów wspomagających grawitację – wystrzeliwuje się wokół planety, by zmienić swoją prędkość i trajektorię. To właśnie podczas jednego z takich przelotów instrumenty sondy zarejestrowały sygnał radiowy z Wenus.

Początkowo eksperci nie wiedzieli, co pokazuje im odczyt danych z Parker Solar Probe. 

"Następnego dnia obudziłem się i pomyślałem: O mój Boże, wiem, co to jest!” 

– powiedział Collinson.

Zrozumieć Wenus

Był to ten sam rodzaj sygnału, jaki zarejestrowała sonda Galileo, gdy prześlizgiwała się przez jonosfery księżyców Jowisza, czyli widoczną również na Ziemi i Marsie warstwę atmosfery, gdzie promieniowanie słoneczne jonizuje atomy, w wyniku czego powstaje naładowana plazma, która wytwarza sygnały radiowe o niskiej częstotliwości.

Gdy badacze zorientowali się, czym jest sygnał, mogli go wykorzystać do obliczenia gęstości wenusjańskiej jonosfery i porównać swój wynik z ostatnimi bezpośrednimi pomiarami, które wykonano w 1992 roku. Co fascynujące, jonosfera w nowych pomiarach była o rząd wielkości cieńsza niż 29 lat temu.

Zespół naukowców uważa, że ma to związek z cyklami słonecznymi – co 11 lat bieguny Słońca zamieniają się miejscami i chociaż nie jest jasne, co napędza te cykle, ale wiadomo, że bieguny zmieniają się wówczas, gdy pole magnetyczne jest najsłabsze.

Ponieważ pole magnetyczne Słońca kontroluje jego aktywność, taką jak plamy słoneczne (tymczasowe regiony silnego pola magnetycznego), rozbłyski słoneczne i koronalne wyrzuty masy (wytwarzane przez linie pola magnetycznego, które łamią się i ponownie łączą), ta faza cyklu przejawia się jako okres znikomej aktywności. Jest to tak zwane minimum słoneczne.

Gdy zmiana biegunów zostaje dokonana, pole magnetyczne ponownie ulega wzmocnieniu, a aktywność słoneczna wzrasta do maksimum słonecznego, po czym ponownie stopniowo słabnie do następnej zmiany biegunów.

Do tej pory pomiary Wenus z Ziemi sugerowały, że jonosfera Wenus zmieniała się w synchronizacji z cyklami słonecznymi, gęstniejąc podczas maksimum słonecznego i przerzedzając się podczas minimum słonecznego. Jednak bez bezpośrednich pomiarów trudno było to potwierdzić. Teraz naukowcy mają pewność.

"Kiedy wiele misji potwierdza ten sam wynik jedna po drugiej, daje to dużą pewność, że rozrzedzenie jest prawdziwe" – powiedział astronom Robin Ramstad z Uniwersytetu Kolorado w Boulder.

Póki co, nie wiadomo dokładnie, dlaczego cykl Słońca ma tak duży wpływ na jonosferę Wenus, ale istnieją dwie wiodące teorie. Pierwsza z nich mówi, że górna granica jonosfery może być ściśnięta do niższej wysokości podczas minimum słonecznego, co zapobiega przepływowi atomów zjonizowanych po stronie dziennej na stronę nocną, co skutkuje cieńszą jonosferą po stronie nocnej. Druga teoria zaś sugeruje, że podczas minimum słonecznego jonosfera szybciej wycieka w przestrzeń kosmiczną. 

Na razie żaden z tych mechanizmów nie może być wykluczony przez dane z sondy Parker Solar Probe, ale zespół ma nadzieję, że przyszłe misje i obserwacje Wenus będą w stanie wyjaśnić, co się dzieje. 

Badania zostały opublikowane w “Geophysical Research Letters”.