ESA's Venus Express-ruimtevaartuig sloot vorige week zijn inbedrijfstellingsfase in een baan om de aarde af en het agentschap heeft verklaard dat het klaar is om de operationele fase van zijn wetenschappelijke missie in te gaan. De spiegel die wordt gebruikt om op het instrument te richten, is vergrendeld in de "gesloten" positie, waardoor het instrument geen gegevens kan verzamelen.
Op 20 april 2006, na de eerste langgerekte baan van 9 dagen rond Venus, begon de Venus Express van ESA dichter bij de planeet te komen, totdat hij op 7 mei zijn laatste 24 uur durende baan bereikte. Gedurende deze tijd, en tot op de dag van vandaag, werkt het ruimtevaartuig meedogenloos: de nieuwe gegevens die binnenkomen, geven al een eerste glimp van planetaire kenmerken die nog nooit eerder zijn gezien.
Als het nemen van de allereerste duidelijke beelden van de dubbele-ogenwervel op de zuidpool van Venus - afgebeeld door Venus Express tijdens zijn allereerste baan - al een primeur was in de geschiedenis van planetaire verkenning en een zeer aangename verrassing voor de wetenschappers, kon niemand dat verwacht dat de vortex een nog ingewikkelder structuur had dan mogelijk was voorzien.
Infraroodbeelden gemaakt door de ultraviolette / zichtbare / nabij-infraroodspectrometer (VIRTIS) aan boord van het ruimtevaartuig gaven niet alleen het eerste duidelijke zicht op de vortex, maar gaven er ook een veel beter inzicht in toen Venus Express over de zuidpool vloog op de eind mei van dit jaar.
VIRTIS is een instrument dat op verschillende golflengten kan werken. Elke infraroodgolflengte geeft een beeld van de Venusiaanse atmosfeer op een andere hoogte, zoals een ‘dwarsdoorsnede’. "Toen we naar deze gigantische draaikolk op verschillende diepten keken, realiseerden we ons hoeveel de vorm ervan varieert over de hoogte", zegt Pierre Drossart, VIRTIS co-hoofdonderzoeker van het Observatoire de Paris, Frankrijk. 'Het is alsof we naar verschillende structuren kijken, in plaats van naar één. En de nieuwe gegevens die we net zijn gaan verzamelen en analyseren, laten nog sterkere verschillen zien ”.
De reden waarom de morfologie van de vortex zo uitgebreid varieert langs een 'verticale' lijn, is nog steeds niet opgehelderd. "Daarom organiseren we een campagne om de zuidpoolwerveling te observeren, volledig toegewijd aan het oplossen van deze onverwachte puzzel", zegt Giuseppe Piccioni, VIRTIS co-hoofdonderzoeker. “Eerst willen we begrijpen hoe de structuur is georganiseerd - eigenlijk bouwen we met VIRTIS een echte 3D-weergave van de vortex. Dan hopen we beter te kunnen begrijpen wat de drijvende krachten zijn die het vormgeven ”.
Wolken en winden volgen
Terwijl Venus Express over de planeet vloog, begonnen ook veel andere details uit de dikke atmosfeer naar voren te komen. Zowel de Venus Monitoring Camera (VMC) als de VIRTIS-instrumenten begonnen het wolkensysteem te bewaken en de complexe dynamiek ervan te volgen, terwijl de SpicaV / SOIR-spectrometers informatie begonnen op te halen over de atmosferische chemie en temperatuur.
Ultraviolette beelden van de VMC-camera tonen de complexe morfologie van het wolkendek, gekenmerkt door zeer dunne, contrastarme streepkenmerken, mogelijk als gevolg van de aanwezigheid van sterke winden die langwerpige structuren produceren. Een reeks periodieke ‘golfpatronen’ in de wolken, mogelijk als gevolg van de lokale variatie van temperatuur en druk, of van een soort getijdekrachten in actie bij Venus, is ook te zien.
Een van de belangrijkste bevestigingen uit de eerste reeks gegevens die door de wetenschappers wordt geanalyseerd, is de detectie van de zogenaamde ‘UV-absorberende’ ultraviolette markeringen op de wolkentop, ook zichtbaar als donkerdere kenmerken in het VMC-mozaïekbeeld. Ze worden zo genoemd omdat ze bijna de helft van de door de planeet ontvangen zonne-energie absorberen. De mysterieuze stof die deze absorptie veroorzaakt, vormt nog steeds een echte puzzel voor de wetenschappers.
"Begrijpen wat de oorsprong is van deze ultraviolette markeringen en wat hun absorptievermogen zo hoog maakt, is een van de belangrijkste doelstellingen van Venus Express", zegt Wojciech J. Markiewicz, VMC Principal Investigator, van het Max Planck Institute for Solar System Research in Lindau , Duitsland. “We hebben nu de bevestiging dat we ze daadwerkelijk kunnen zien, zodat we kunnen gaan werken om te begrijpen wat hun bron is. Vanwege hun verbazingwekkende absorberende kracht zijn ze erg belangrijk om de algehele stralings- en thermische balans van de planeet te begrijpen, evenals de atmosferische dynamiek ”.
Het volgen van wolkbewegingen en het karakteriseren van de windsnelheid is een oefening die de wetenschappers van Venus Express al zijn begonnen. Een spectaculair nachtzicht van de middelhoge tot lage atmosferische lagen over lage breedtegraden (tussen 20 ° en 90 ° zuid) door VIRTIS, laat zien dat wolken duidelijk door wind worden geduwd.
"We kunnen nu een eerste kwalitatieve beoordeling maken van de windvelden en de circulatie, die comfortabel overeenkomt met eerdere metingen van de Galileo-missie over de noordpool", vervolgde Giuseppe Piccioni. “We verzamelen nu meer gegevens van verschillende atmosferische diepten, om mogelijk in de nabije toekomst de eerste precieze cijfers te kunnen geven”.
"We verzamelen ook de eerste informatie over de kleine chemische componenten van de atmosfeer, zoals koolmonoxide", voegt Pierre Drossart toe. “Met VIRTIS kunnen we dieper in de atmosfeer van het zuidelijk halfrond kijken dan welke andere missie dan ook, en we zijn begonnen met het verzamelen van gegevens over de nog onbekende chemie van de lagere atmosferische lagen, om een globaal beeld op te bouwen. Het bestuderen van de variatie van kleine chemische verbindingen over verschillende breedtegraden en diepten is ook een zeer nuttige tracer voor de atmosferische globale beweging. ”
Verras je met de sfeervolle ‘top’
Toen we met Venus Express naar de hogere atmosferische lagen keken, werden de wetenschappers opnieuw verrast. Het is in feite bekend dat het Venusiaanse wolkendek ongeveer 20 kilometer dik is en zich uitstrekt tot ongeveer 65 kilometer hoogte boven de planeet. De eerste metingen van 'stellaire occultatie' die ooit bij de Venus zijn gedaan dankzij de SpicaV-spectrometer, onthulden dat het wolkendek aan de nachtzijde zich in feite uitstrekt tot 90 kilometer hoogte in de vorm van een volledig ondoorzichtige waas en vervolgens doorgaat als een transparanter nevel tot 105 kilometer.
Stellaire occultatie is een techniek waarmee de samenstelling van de atmosfeer van een planeet kan worden bepaald door naar de ‘zonsondergang’ van een puntige ster door de atmosfeer zelf te kijken. "Op aarde wordt de atmosfeer al duidelijk boven 20 kilometer hoogte", zegt Jean-Loup Bertaux, SpicaV / SOIR hoofdonderzoeker, van de Service d'Araonomie van CNRS, Frankrijk.
'We waren echt verbaasd om te zien hoe onverwacht hoger de waas bij Venus kan worden. Eigenlijk is het zowel op aarde als op Venus, op ongeveer 20 kilometer, soms mogelijk om druppeltjes zwavelzuur te zien. Op aarde komen ze voort uit vulkaanuitbarstingen. We vragen ons af of op Venus, waar de druppels anders dan de aarde zeer dikke wolken vormen, hun oorsprong ook vulkanisch is. '
Het waasfenomeen kan te wijten zijn aan watercondensatie in ijskristallen aan de nachtzijde, maar het is te vroeg om andere verklaringen uit te sluiten. "Nu moeten we meer gegevens verzamelen en bestuderen om dit fenomeen in de hoge atmosfeer te begrijpen - een gebied dat, voor SpicaV, nog vrijwel onontgonnen was", concludeerde hij.
Bertaux sprak ook zijn tevredenheid uit over de atmosferische detectie van ‘zwaar water’ - een molecuul vergelijkbaar met water maar met een hogere massa - dankzij de SOIR-spectrometer. "De detectie van zwaar water in de atmosfeer van een planeet, en het percentage ervan ten opzichte van normaal water, is erg belangrijk om te begrijpen hoeveel water er in het verleden op de planeet aanwezig was en hoeveel ervan ontsnapte", voegde Bertaux eraan toe.
“De hoeveelheid waterdamp die tegenwoordig in de atmosfeer van Venus aanwezig is, zou voldoende zijn om de planeet te bedekken met een 3 centimeter diepe vloeibare laag. Als we ontdekken dat zwaar water - een spoor van het oorspronkelijke water - massaal aanwezig is in de bovenste atmosferische lagen waar het gemakkelijker kan ontsnappen, dan kan de hoeveelheid water in het verleden goed overeenkomen met een laag tot een paar honderd meters diep, 'besloot Bertaux.
Het bestuderen van het atmosferische ontsnappingsproces bij Venus is eigenlijk een van de belangrijkste doelstellingen van een ander Venus Express-instrument - ASPERA (Analyzer of Space Plasma and Energetic Atoms). Het instrument detecteerde al de massale ontsnapping van zuurstof en volgde trajecten van andere planetaire ionen zoals enkelvoudig geladen helium.
"Deze vroege detectie bevestigt de sterke interactie tussen de zonne-omgeving en de atmosfeer van Venus - een planeet zonder een planetair magnetisch veld om haar te beschermen tegen de binnenkomende zonnewind", zegt Stanislav Barabash, ASPERA Principal Investigator, van het Swedish Institute of Space Physics. in Kiruna, Zweden. "De studie van deze interactie zal belangrijke aanwijzingen opleveren over de complexe reeks mechanismen waardoor atmosferische gassen verloren gaan in de ruimte, en over de invloed die dit zou kunnen hebben op het klimaat van Venus via geologische tijdschalen", concludeerde hij.
De status van het ruimtevaartuig
Op 4 juli 2006 is Venus Express geslaagd voor een belangrijk examen. Een ESA-raad verklaarde de voltooiing van de inbedrijfstellingsfase van het ruimtevaartuig en verklaarde dat het ruimtevaartuig aan de vereisten heeft voldaan om officieel de operationele fase van zijn wetenschappelijke missie in te gaan.
De fase van inbedrijfstelling van Venus, die begon op 7 mei, toen Venus Express haar laatste 24-uursbaan rond de planeet bereikte en op 4 juni van dit jaar eindigde, is een reeks operaties die gericht zijn op het valideren van de prestaties van het ruimtevaartuig en zijn systemen in de Venus omgeving, van de wetenschappelijke instrumenten en van alle grondsystemen en operaties.
Het ruimtevaartuig en de instrumenten presteren over het algemeen goed. Een van de instrumenten aan boord - de Planetary Fourier Spectrometer (PFS) - vertoonde echter een storing, die nog niet kon worden verholpen in de reeks pogingen die tot nu toe in de ruimte zijn uitgevoerd. De PFS-scanner - de spiegel die het instrument nodig heeft om te richten - is momenteel in een gesloten positie geblokkeerd, waardoor de spectrometer van het instrument zijn doelen niet kan 'zien'.
De beoordelingscommissie van de opdrachtgever keurde een reeks activiteiten en verdere in-orbit-tests die in de komende maanden zullen worden uitgevoerd goed, evenals een reeks onafhankelijke onderzoeken om de oorsprong van het probleem te onderzoeken. In de tussentijd zullen andere instrumenten enkele van de PFS-doelstellingen dekken.
PFS is ontworpen om de chemische samenstelling en temperatuur van de atmosfeer van Venus te meten. Het kan ook de oppervlaktetemperatuur meten en dus zoeken naar tekenen van vulkanische activiteit.
Oorspronkelijke bron: ESA News Release
