Bild der Venus während Parkers Vorbeiflug im Juli 2020. (NASA et al., vollständige Quellenangabe unten) Während eines nahen Vorbeiflugs am Planeten Venus In Juli 2020 , hat die Parker Solar Probe der NASA etwas Seltsames entdeckt.
Als sie nur 833 Kilometer (517 Meilen) über der Venusoberfläche eintauchte, zeichneten die Instrumente der Sonde ein niederfrequentes Radiosignal auf – ein verräterisches Zeichen dafür, dass Parker die Ionosphäre, eine Schicht der oberen Atmosphäre des Planeten, durchflogen hatte.
Dies war das erste Mal, dass ein Instrument direkt aufnehmen konnte vor Ort Messungen der oberen Atmosphäre der Venus in fast drei Jahrzehnten, und die aufgezeichneten Daten geben uns ein neues Verständnis dafür, wie sich die Venus als Reaktion auf zyklische Veränderungen in der Sonne verändert.
„Ich war einfach so aufgeregt, neue Daten von der Venus zu haben“, sagte der Astronom Glyn Collinson des Goddard Space Flight Center der NASA.
Für uns hier auf der Erde ist die Venus eine faszinierende Welt. In Größe und Zusammensetzung ist es unserem eigenen Planeten so ähnlich, aber so entscheidend anders: giftig, sengend heiß Höllenwelt Das ist wahrscheinlich völlig unwirtlich für das Leben, wie wir es kennen.
Wie sich die beiden Planeten zu solch radikal unterschiedlichen Lebewesen entwickeln konnten, ist für Planetenforscher und Astrobiologen auf der Suche nach anderen bewohnbaren Welten da draußen in der Milchstraße von großem Interesse.
Dennoch gab es relativ wenige Missionen zur Erforschung der Venus. Es macht wenig Sinn, Lander zu schicken; Sie können die 462 Grad Celsius (864 Grad Fahrenheit) warme Oberfläche des Planeten nicht überleben.
Das Senden von Sonden in die Erdumlaufbahn wird ebenfalls als problematisch angesehen, da die Atmosphäre aus Kohlendioxid und Schwefelsäure-Regenwolken unglaublich dicht ist und es schwierig ist, zu sagen, was auf der Oberfläche passiert.
Aus diesen Gründen war die Venus schon seit einiger Zeit kein beliebtes Ziel für spezielle Missionen (in Japan). Akatsuki-Orbiter (die jüngste Ausnahme) und viele unserer jüngsten Daten stammen bruchstückhaft von Instrumenten mit anderen Hauptzielen, wie der Parker Solar Probe.
Während Parker seine Mission zur detaillierten Untersuchung der Sonne durchführt, nutzt es die Venus für Manöver zur Unterstützung der Schwerkraft – es schleudert um den Planeten herum, um Geschwindigkeit und Flugbahn zu ändern. Bei einem dieser Vorbeiflüge mit Schwerkraftunterstützung zeichneten die Instrumente der Sonde ein Funksignal auf.
Collinson, der an anderen Planetenmissionen gearbeitet hat, bemerkte eine seltsame Vertrautheit, die er nicht ganz in die Form des Signals einordnen konnte.
„Dann bin ich am nächsten Tag aufgewacht“ er sagte . „Und ich dachte: ‚Oh mein Gott, ich weiß, was das ist!‘“
Es handelte sich um die gleiche Art von Signal, das von der Galileo-Sonde aufgezeichnet wurde, als sie durch die Ionosphären flog Jupiter Monde – eine Atmosphärenschicht, die auch auf der Erde zu sehen ist Mars , wo Sonnenstrahlung die Atome ionisiert, was zu einem geladenen Plasma führt, das niederfrequente Radioemissionen erzeugt.
Nachdem die Forscher erkannt hatten, um welches Signal es sich handelte, konnten sie daraus die Dichte der venusianischen Ionosphäre berechnen und sie mit den letzten direkten Messungen aus dem Jahr 1992 vergleichen. Faszinierenderweise war die Ionosphäre eine Größenordnung groß in den neuen Messungen dünner als im Jahr 1992.
Das Team glaubt, dass dies etwas mit Sonnenzyklen zu tun hat. Alle 11 Jahre tauschen die Pole der Sonne ihre Plätze; Der Süden wird zum Norden und der Norden zum Süden. Es ist nicht klar, was diese Zyklen antreibt, aber wir wissen, dass die Pole während des Sonnenmaximums wechseln. wenn das polare Magnetfeld am schwächsten ist .
Da das Magnetfeld der Sonne ihre Aktivität steuert – wie etwa Sonnenflecken (vorübergehende Regionen mit starken Magnetfeldern), Sonneneruptionen und koronale Massenauswürfe (erzeugt durch das Zusammenbrechen und erneute Verbinden von Magnetfeldlinien) –, wenn die Magnetfelder auf der Sonnenoberfläche schwach sind, ist die Der Zeitraum minimaler Aktivität wird als solares Minimum bezeichnet.
Sobald die Pole gewechselt haben, wird das Magnetfeld schwächer und die Sonnenaktivität nimmt ab, bevor sie vor dem nächsten Polwechsel wieder ansteigt.
Messungen der Venus von der Erde aus deuteten darauf hin, dass sich die Ionosphäre der Venus synchron mit den Sonnenzyklen veränderte und beim Sonnenmaximum dicker und beim Sonnenminimum dünner wurde. Aber ohne direkte Messungen war es schwierig, dies zu bestätigen.
Rate mal? Die Messung von 1992 erfolgte zu einem Zeitpunkt nahe dem Sonnenmaximum; Die Messung von 2020 liegt nahe am Sonnenminimum. Sie stimmten beide mit den erdbasierten Messungen überein.
„Wenn mehrere Missionen nacheinander das gleiche Ergebnis bestätigen, gibt Ihnen das große Sicherheit, dass die Durchforstung tatsächlich vorliegt.“ sagte der Astronom Robin Ramstad der University of Colorado, Boulder.
Warum genau der Sonnenzyklus diesen Effekt auf die Ionosphäre der Venus hat, ist unklar, es gibt jedoch zwei führende Theorien.
Das erste ist, dass die obere Grenze der Ionosphäre während des Sonnenminimums auf eine niedrigere Höhe komprimiert werden könnte, was verhindert, dass auf der Tagseite ionisierte Atome zur Nachtseite fließen, was zu einer dünneren Nachtseite-Ionosphäre führt. Der zweite Grund ist, dass die Ionosphäre während des Sonnenminimums schneller in den Weltraum entweicht.
Keiner dieser Mechanismen konnte durch die Parker-Daten ausgeschlossen werden, aber das Team hofft, dass zukünftige Missionen und Beobachtungen klären können, was vor sich geht. Dies wiederum könnte uns helfen, besser zu verstehen, warum die Venus im Vergleich zur Erde so ist, wie sie ist.
Vielleicht ist es doch an der Zeit für eine weitere Venus-Mission, oder?
Die Forschung wurde veröffentlicht in Geophysikalische Forschungsbriefe .
Bildnachweis oben: Venus während Parkers Vorbeiflug im Juli 2020. (NASA/Johns Hopkins APL/Naval Research Laboratory/Guillermo Stenborg und Brendan Gallagher)