اختتمت المركبة الفضائية فينوس إكسبريس التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA) مرحلة التشغيل في المدار الأسبوع الماضي ، وأعلنت الوكالة أنها مستعدة لدخول المرحلة التشغيلية من مهمتها العلمية. يتم قفل المرآة المستخدمة لاستهداف الجهاز في وضع "الإغلاق" ، مما يمنع الجهاز من جمع البيانات.
في 20 أبريل 2006 ، بعد أول مدار ممدود لها مدته 9 أيام حول كوكب الزهرة ، بدأت فينوس إكسبريس التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية في الاقتراب من الكوكب ، حتى وصلت إلى مدارها الأخير الذي استمر لمدة 24 ساعة في 7 مايو. خلال هذا الوقت ، وحتى يومنا هذا ، كانت المركبة الفضائية تعمل بلا هوادة: البيانات الجديدة القادمة تقدم بالفعل لمحات أولية عن ميزات الكواكب التي لم يسبق رؤيتها من قبل.
إذا كان التقاط أول صور واضحة على الإطلاق لدوامة مزدوجة العين في القطب الجنوبي لفينوس - تم تصويره بواسطة فينوس إكسبريس خلال مداره الأول - كان بالفعل الأول في تاريخ استكشاف الكواكب ومفاجأة سارة جدًا للعلماء ، فلا يمكن لأحد نتوقع أن يكون للدوامة هيكل أكثر تعقيدًا مما كان متوقعًا.
صور الأشعة تحت الحمراء التي تم التقاطها بواسطة مطياف الأشعة فوق البنفسجية / المرئية / القريبة من الأشعة تحت الحمراء (VIRTIS) على متن المركبة الفضائية لم توفر فقط الرؤية الواضحة الأولى للدوامة ، ولكنها أعطت أيضًا نظرة فاحصة عليها عندما حلقت فينوس إكسبريس فوق القطب الجنوبي عند نهاية مايو من هذا العام.
VIRTIS هو أداة يمكن أن تعمل بأطوال موجية مختلفة. يوفر كل طول موجي للأشعة تحت الحمراء عرضًا لجو كوكب الزهرة على ارتفاع مختلف ، مثل "المقطع العرضي". قال بيير دروسارت ، الباحث الرئيسي المشارك في VIRTIS ، من مرصد باريس ، فرنسا: "عندما نظرنا إلى هذه الدوامة العملاقة على أعماق مختلفة ، أدركنا مدى اختلاف شكلها على الارتفاع". "يبدو الأمر كما لو كنا ننظر إلى هياكل مختلفة ، بدلاً من واحدة. والبيانات الجديدة التي بدأنا للتو في جمعها وتحليلها تكشف اختلافات أقوى ”.
لا يزال سبب اختلاف مورفولوجية الدوامة بشكل كبير على طول الخط "العمودي" غير مبرر. قال Giuseppe Piccioni ، الباحث الرئيسي المشارك في VIRTIS: "هذا هو السبب في أننا ننظم حملة لمراقبة الدوامة القطبية الجنوبية ، مكرسة بالكامل لحل هذا اللغز غير المتوقع". "أولاً نريد أن نفهم كيف يتم تنظيم الهيكل - في الواقع ، مع VIRTIS نقوم ببناء عرض ثلاثي الأبعاد حقيقي للدوامة. ثم نأمل أن نكون قادرين على فهم أفضل للقوى الدافعة التي تشكله ".
تتبع الغيوم والرياح
بينما كانت فينوس إكسبريس تحلق فوق الكوكب ، بدأت العديد من التفاصيل الأخرى من الغلاف الجوي الكثيف في الظهور أيضًا. بدأت كل من كاميرا مراقبة فينوس (VMC) وأجهزة VIRTIS في مراقبة النظام السحابي وتتبع ديناميكياته المعقدة ، بينما بدأ مقياس الطيف SpicaV / SOIR في استرجاع المعلومات عن كيمياء الغلاف الجوي ودرجة الحرارة.
تظهر صور الأشعة فوق البنفسجية من كاميرا VMC الشكل المعقد للسطح السحابي ، الذي يتميز بسمات شريطية رقيقة جدًا ومنخفضة التباين ، ربما بسبب وجود رياح قوية تنتج هياكل طويلة. يمكن أيضًا رؤية مجموعة من أنماط "الموجة" الدورية في الغيوم ، ربما بسبب الاختلاف المحلي في درجة الحرارة والضغط ، أو بسبب نوع من قوى المد والجزر في كوكب الزهرة.
أحد أهم التأكيدات من المجموعة الأولى من البيانات التي يتم تحليلها من قبل العلماء هو الكشف عما يسمى "ممتصات الأشعة فوق البنفسجية" - علامات الأشعة فوق البنفسجية على قمة السحابة ، والتي تظهر أيضًا كميزات أكثر قتامة في صورة فسيفساء VMC. ويطلق عليها ذلك لأنها تمتص ما يقرب من نصف الطاقة الشمسية التي يتلقاها الكوكب. المادة الغامضة التي تسبب هذا الامتصاص لا تزال تمثل لغزًا حقيقيًا للعلماء.
قال Wojciech J. Markiewicz ، الباحث الرئيسي في VMC ، من معهد ماكس بلانك لأبحاث النظام الشمسي في لينداو: "إن فهم أصل هذه العلامات فوق البنفسجية وما يجعل قوتها الممتصة عالية جدًا هو أحد الأهداف الرئيسية لشركة Venus Express". ألمانيا. "لدينا الآن تأكيد على أنه يمكننا رؤيتهم بالفعل ، لذا يمكننا البدء في العمل لفهم مصدرهم. نظرًا لقوتها الممتصة المذهلة ، من المهم جدًا فهم التوازن الإشعاعي والحراري الإجمالي للكوكب ، وكذلك ديناميكيات الغلاف الجوي ".
تتبع حركة السحابة والبدء في تحديد سرعة الرياح هو تمرين بدأه علماء فينوس إكسبريس بالفعل. عرض ليلي مذهل للطبقات الجوية المتوسطة إلى المنخفضة على خطوط العرض المنخفضة (بين 20 درجة و 90 درجة جنوبًا) بواسطة VIRTIS ، تظهر السحب التي تدفعها الرياح بوضوح.
"يمكننا الآن إجراء تقييم نوعي أول لمجالات الرياح والدوران ، والذي يتطابق بشكل مريح مع القياس السابق لمهمة غاليليو فوق القطب الشمالي" ، تابع جوزيبي بيكيوني. "نحن نجمع الآن المزيد من البيانات من أعماق جوية مختلفة ، حتى نتمكن من تقديم أول أرقام دقيقة ، ربما في المستقبل القريب".
وأضاف بيير دروسارت "إننا نقوم أيضًا بجمع المعلومات الأولى عن المكونات الكيميائية الثانوية للغلاف الجوي ، مثل أول أكسيد الكربون". "مع VIRTIS يمكننا أن نرى في الغلاف الجوي لنصف الكرة الجنوبي أعمق من أي مهمة سابقة أخرى ، وبدأنا في جمع البيانات عن الكيمياء غير المعروفة حتى الآن لطبقات الغلاف الجوي السفلي ، لبناء صورة عالمية. إن دراسة تنوع المركبات الكيميائية البسيطة عبر خطوط العرض والأعماق المختلفة هو أيضًا أداة تتبع مفيدة جدًا للحركة العالمية للغلاف الجوي. "
مفاجأة في "قمة" الغلاف الجوي
عند النظر إلى طبقات الغلاف الجوي الأعلى باستخدام Venus Express ، فوجئ العلماء مرة أخرى. من المعروف في الواقع أن سطح الغيوم فينوس يبلغ سماكته حوالي 20 كيلومترًا ويمتد حتى ارتفاع 65 كيلومترًا فوق الكوكب. كشفت أول قياسات "الغموض النجمي" التي تم إجراؤها على كوكب الزهرة بفضل مطياف SpicaV ، أنه على الجانب الليلي يمتد سطح السحابة في الواقع إلى ارتفاع يصل إلى 90 كيلومترًا في شكل ضباب غير شفاف بالكامل ، ثم يستمر كشفافية أكثر شفافية ضباب يصل إلى 105 كيلومترات.
الغموض النجمي هو تقنية تسمح بتحديد تركيبة الغلاف الجوي لكوكبنا من خلال النظر إلى "غروب الشمس" للنجم المدبب عبر الغلاف الجوي نفسه. قال جان لوب برتو ، الباحث الرئيسي في SpicaV / SOIR من خدمة الخدمة اليومية في CNRS ، فرنسا: "أصبح الغلاف الجوي واضحًا تمامًا على الأرض فوق ارتفاع 20 كيلومترًا".
"لقد كنا مندهشين حقًا من رؤية مدى ارتفاع الضباب في الزهرة بشكل غير متوقع. في الواقع ، على الأرض وكذلك على كوكب الزهرة ، من الممكن أحيانًا رؤية قطرات من حمض الكبريتيك. على الأرض تأتي من ثورات بركانية. إنه يجعلنا نتساءل عما إذا كانت قطرات الغيوم كثيفة جدًا على كوكب الزهرة ، حيث يكون أصلها بركانيًا أيضًا. "
قد تكون ظاهرة الضباب ناتجة عن تكثيف الماء في بلورات الثلج على الجانب الليلي ، ولكن من السابق لأوانه استبعاد التفسيرات الأخرى. واختتم قائلاً: "نحتاج الآن إلى جمع ودراسة المزيد من البيانات لفهم هذه الظاهرة في الأجواء المرتفعة - وهي منطقة كانت ، قبل SpicaV ، لا تزال غير مكتشفة تقريبًا".
كما عبر بيرتو عن رضاه عن الكشف الجوي عن "الماء الثقيل" - وهو جزيء يشبه الماء ولكن مع كتلة أكبر - بفضل مقياس طيف SOIR. وأضاف بيرتو: "إن اكتشاف الماء الثقيل في الغلاف الجوي للكوكب ونسبته فيما يتعلق بالمياه الطبيعية ، مهم جدًا لفهم كمية المياه الموجودة على الكوكب في الماضي ، وكم هرب منه".
"إن كمية بخار الماء الموجودة اليوم في الغلاف الجوي لكوكب الزهرة ستكون كافية لتغطية الكوكب بطبقة سائلة عميقة 3 سنتيمترات. إذا اكتشفنا أن الماء الثقيل - وهو أثر للمياه الأصلية - موجود بكثرة في طبقات الغلاف الجوي العلوي حيث يمكن أن يفلت بسهولة أكبر ، فقد تكون كمية الماء في الماضي تتوافق جيدًا مع طبقة تصل إلى بضع مئات عمق متر "، اختتم برتو.
إن دراسة عملية الهروب الجوي في كوكب الزهرة هي في الواقع أحد الأهداف الرئيسية لآلة Venus Express الأخرى - ASPERA (محلل البلازما الفضائية والذرات النشطة). اكتشفت الأداة بالفعل هروبًا هائلاً للأكسجين ومسارات متعقبة من أيونات الكواكب الأخرى مثل الهليوم المشحون بشكل فردي.
قال ستانيسلاف باراباش ، المحقق الرئيسي لـ ASPERA ، من المعهد السويدي لفيزياء الفضاء: "هذا الكشف المبكر يؤكد التفاعل القوي بين البيئة الشمسية وجو كوكب الزهرة - كوكب بلا مجال مغناطيسي كوكبي لحمايته من الرياح الشمسية القادمة". في كيرونا ، السويد. وخلص إلى أن "دراسة هذا التفاعل ستقدم أدلة مهمة على المجموعة المعقدة من الآليات التي تضيع بها غازات الغلاف الجوي في الفضاء ، وعلى التأثير الذي قد يكون لذلك على مناخ كوكب الزهرة عبر المقاييس الزمنية الجيولوجية".
حالة المركبة الفضائية
في 4 يوليو 2006 ، اجتازت Venus Express اختبارًا مهمًا. أعلن مجلس وكالة الفضاء الأوروبية اختتام مرحلة تشغيل المركبة الفضائية في المدار وأعلن أن المركبة الفضائية قد استوفت الشروط اللازمة لدخول المرحلة التشغيلية رسميًا لمهمتها العلمية.
بدأت مرحلة التكليف فينوس في 7 مايو عندما وصلت فينوس إكسبريس إلى مدارها الأخير على مدار 24 ساعة حول الكوكب ، واختتمت في 4 يونيو من هذا العام ، عبارة عن سلسلة من العمليات التي تهدف إلى التحقق من أداء المركبة الفضائية وأنظمتها في فينوس البيئة والأجهزة العلمية وجميع النظم والعمليات الأرضية.
تظهر المركبات الفضائية والأدوات أداء جيدًا بشكل عام. ومع ذلك ، أظهرت إحدى الأدوات الموجودة على متن الطائرة - مطياف فورير الكوكبي (PFS) - خللاً ، لا يمكن إصلاحه حتى الآن في سلسلة المحاولات التي تم إجراؤها حتى الآن في الفضاء. الماسح PFS - المرآة التي يحتاجها الجهاز للتوجيه - مغلق حاليًا في وضع قريب ، مما يمنع مطياف الأداة من "رؤية" أهدافه.
أقر مجلس المراجعة التكليفية سلسلة من الأنشطة والمزيد من الاختبارات في المدار التي سيتم إجراؤها في الأشهر المقبلة ، بالإضافة إلى سلسلة من التحقيقات المستقلة لفحص أصل المشكلة. في غضون ذلك ، ستغطي أدوات أخرى بعض أهداف لجنة الأمن الغذائي العالمي.
تم تصميم PFS لقياس التركيب الكيميائي ودرجة حرارة الغلاف الجوي لكوكب الزهرة. كما أنه قادر على قياس درجة حرارة السطح ، وبالتالي ابحث عن علامات النشاط البركاني.
المصدر الأصلي: بيان صحفي لوكالة الفضاء الأوروبية
