Зонд Паркер сделал первые снимки поверхности Венеры в видимом свете

Поверхность Венеры, окутанная густыми облаками, обычно скрыта от глаз. Но в двух недавних облетах планеты Паркер использовал WISPR для получения изображения всей ночной стороны в длинах волн видимого спектра и в ближнем инфракрасном диапазоне.

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

«Мы в восторге от научных выводов, которые Parker Solar Probe предоставил», — сказала Никола Фокс, директор отдела гелиофизики в штаб-квартире НАСА. «Parker продолжает превосходить наши ожидания, и мы рады, что новые наблюдения, сделанные во время гравитационного маневра, могут неожиданным образом помочь продвинуть исследования Венеры».

Такие изображения планеты, которую часто называют близнецом 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 понять, почему Венера стала негостеприимной, а Земля превратилась в оазис.

«Венера — третий по яркости объект на небе, но до недавнего времени у нас было мало информации о том, как выглядела ее поверхность, потому что наш взгляд на нее закрыт плотной атмосферой», — сказал Брайан Вуд, ведущий автор нового исследования. «Теперь мы, наконец, впервые видим поверхность в видимом диапазоне из космоса».

Первые изображения Венеры WISPR сделал в июле 2020 года, когда Паркер отправился в третий пролет, который космический корабль использует, чтобы наклонить орбиту ближе к Солнцу. WISPR был разработан, чтобы видеть слабые детали в солнечных атмосфере и ветре, и некоторые ученые думали, что смогут использовать WISPR для изображения вершин облаков, скрывающих Венеру, когда Паркер пролетит мимо планеты.

«Цель состояла в измерении скорости 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. Изображения были настолько поразительными, что ученые снова включили камеры во время четвертого прохода в феврале 2021 года. Во время пролета 2021 года орбита космического корабля идеально выровнялась, чтобы WISPR полностью отобразил ночную сторону Венеры.

Облака препятствуют большей части видимого света, исходящего от поверхности Венеры, но самые длинные видимые волны, которые граничат с ближним инфракрасным диапазоном, проходят. Днем красный свет теряется среди яркого солнечного света, отражающегося от вершин облаков Венеры, но в темноте ночи камеры WISPR смогли уловить слабое свечение, вызванное невероятным теплом, исходящим от поверхности.

«Поверхность Венеры, даже на ночной стороне, нагрета до около 860 градусов», — сказал Вуд. «Так жарко, что каменистая поверхность Венеры заметно светится, как кусок железа, вытащенный из горна».

Проходя мимо Венеры, WISPR уловил диапазон длин волн от 470 до 800 нанометров. Часть этого света приходится на ближний инфракрасный диапазон — длины волн, которые мы не можем видеть, но воспринимаем как тепло, а часть находится в видимом диапазоне, между 380 и примерно 750 нанометрами.

В 1975 году посадочный модуль «Венера-9» после приземления на Венеру сделал первые дразнящие снимки поверхности. С тех пор поверхность Венеры была обнаружена с помощью радаров и инфракрасных инструментов, которые могут видеть сквозь густые облака, используя длины волн света, невидимые для человеческого глаза. Миссия НАСА Magellan создала первые карты в 1990-х годах с использованием радара, а космический корабль JAXA Akatsuki собрал инфракрасные изображения после выхода на орбиту вокруг Венеры в 2016 году. Новые изображения от Паркера дополняют эти данные, расширяя наблюдения до красных длин волн на границе того, что мы можем видеть.

Изображения WISPR показывают особенности поверхности Венеры, такие как континентальный регион Афродита Терра, плато Tellus Regio и равнины Aino Planitia. Поскольку в высокогорных регионах температура примерно на 85 градусов по Фаренгейту холоднее, чем в более низких областях, они проявляются в виде темных пятен среди более ярких низменностей. Эти особенности также можно увидеть на предыдущих радиолокационных изображениях, сделанных Magellan.

Помимо изучения особенностей поверхности, новые изображения WISPR помогут ученым лучше понять геологию и минеральный состав Венеры. При нагревании материалы светятся на уникальных длинах волн. Объединив новые изображения с предыдущими, ученые теперь имеют более широкий диапазон длин волн для изучения, что может помочь определить, какие минералы находятся на поверхности планеты. Такие методы ранее использовались для изучения поверхности Луны. Будущие миссии продолжат 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 образовались примерно в одно и то же время, сегодня они очень разные. Атмосфера на Марсе составляет часть земной, в то время как на Венере атмосфера намного толще. Ученые подозревают, что вулканизм сыграл роль в создании плотной венерианской атмосферы, но необходимо больше данных, чтобы понять, как это сделать. 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. Этот тип света, называемый свечением воздуха, также присутствует в атмосфере Земли, где виден из космоса, а иногда и с земли ночью.

Основная цель Parker Solar Probe - это наука о Солнце, а облеты Венеры предоставляют захватывающие возможности для получения дополнительных данных, которых не ожидалось при запуске миссии.

WISPR также сфотографировал орбитальное пылевое кольцо Венеры — след микроскопических частиц в форме пончика, разбросанных по орбите Венеры вокруг Солнца, — а прибор FIELDS провел прямые измерения радиоволн в венерианской атмосфере, помогая ученым понять, как верхние слои атмосферы меняются в течение 11-летнего цикла активности Солнца.

Хотя геометрия следующих двух пролетов, вероятно, не позволит Паркеру получить изображение ночной стороны, ученые продолжат использовать другие инструменты Паркера для изучения космической среды Венеры. В ноябре 2024 года космический корабль получит последний шанс сфотографировать поверхность во время седьмого и последнего пролета.

Зонд Parker Solar Probe, построенный и управляемый Лабораторией прикладной физики Джона Хопкинса в Лореле, штат Мэриленд, — не первая миссия, собирающая дополнительные данные о пролетах, но его недавние успехи вдохновили другие миссии на включение инструментов, когда будут пролетать мимо Венеры. Помимо Паркера, миссия ESA BepiColombo и миссия ESA и NASA Solar Orbiter решили собирать данные во время полетов в ближайшие годы.

Примерно в конце десятилетия к Венере отправятся новые космические аппараты с миссиями НАСА DAVINCI и VERITAS, а также с миссией ЕКА EnVision. Эти миссии помогут получить изображения и образцы атмосферы Венеры, а также перекартировать поверхность с более высоким разрешением с использованием 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 негостеприимной сегодня», — сказала Лори Глейз, директор отдела планетологии в штаб-квартире НАСА. «Хотя и DAVINCI, и VERITAS будут использовать преимущественно изображения в ближнем инфракрасном диапазоне, результаты Паркера показали ценность изображений в широком диапазоне длин волн».