Während eines kurzen Schwungs VenusUnd der NASADie Parker Solar Probe hat ein natürliches Funksignal entdeckt, das ergab, dass das Raumschiff durch die obere Atmosphäre des Planeten geflogen ist. Es war die erste direkte Messung der Atmosphäre der Venus seit fast 30 Jahren – und sie sieht ganz anders aus als die Vergangenheit der Venus. Eine heute veröffentlichte Studie bestätigt, dass die obere Atmosphäre der Venus im Verlauf des Sonnenzyklus, des 11-jährigen Aktivitätszyklus der Sonne, verblüffende Veränderungen erfährt. Dies ist der neueste Leitfaden, um zu entschlüsseln, wie und warum sich Venus und Erde unterscheiden.

Erde und Venus wurden aus ähnlichen Prozessen geboren und sind Zwillinge: Sie sind beide steinig und haben die gleiche Größe und Struktur. Aber ihre Wege gingen von Geburt an auseinander. Der Venus fehlt ein Magnetfeld, und sie röstet ihre Oberfläche bei Temperaturen, die hoch genug sind, um Blei zu schmelzen. Das Raumschiff überlebte dort höchstens wenige Stunden. Das Studium der Venus, so unwirtlich sie auch ist, hilft Wissenschaftlern zu verstehen, wie sich diese Zwillinge entwickelt haben und was erdähnliche Planeten bewohnbar macht oder nicht.

Am 11. Juli 2020 schwang Parker Solar Probe bei seinem dritten Flug in der Nähe der Venus. Jeder Flug soll die Schwerkraft des Planeten ausnutzen, um das Raumschiff nahe an die Sonne zu bringen. Die Mission, die vom Johns Hopkins Labor für Angewandte Physik in Laurel, Maryland, durchgeführt wurde, flog bis heute am nächsten zur Venus und flog 833 km über der Oberfläche.

Sprachdaten in Videos übersetzen Daten vom FIELDS-Gerät von Parker Solar Probe in Audio. FIELDS entdeckte eine natürliche niederfrequente Funkemission auf ihrem Weg durch die Venusatmosphäre, mit deren Hilfe Wissenschaftler die Dichte der elektrisch geladenen oberen Atmosphäre des Planeten, der Ionosphäre, berechnen konnten. Bildnachweis: NASA Science Visualization Studio / Mark Subbarao / Glenn Collinson

„Ich war sehr aufgeregt, neue Daten von Venus zu erhalten“, sagte Glenn Collison vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, der der leitende Wissenschaftler der heute veröffentlichten Studie ist (3. Mai 2021). Geophysikalische Forschungsbriefe. Der Venus-Experte Collinson hat alle verfügbaren Venus-Daten – von früheren Missionen wie dem Pioneer Venus Orbiter der NASA und dem Venus Express der Europäischen Weltraumorganisation – mehrfach durchsucht.

Eines der Instrumente von Parker Solar Probe sind die FIELDS, benannt nach den elektrischen und magnetischen Feldern, die es in der Sonnenatmosphäre misst. Nur sieben Minuten lang – als Parker Solar Probe der Venus am nächsten war – entdeckte FIELDS ein niederfrequentes natürliches Funksignal. Die Daten runzelten die Stirn und erregten Collinsons Aufmerksamkeit. Die Form und Stärke des Signals kam ihm bekannt vor, aber er konnte es nicht ablegen. Er sagte: „Dann bin ich am nächsten Tag aufgewacht.“ Und ich dachte: „Oh mein Gott, ich weiß was das ist!“ „“

Collinson erfuhr von dem Signal aus seiner früheren Arbeit mit dem Galileo-Orbiter der NASA, die er erforschte der Jupiter Und seine Monde vor dem Ende der Mission im Jahr 2003. Ein ähnliches Stirnrunzeln trat auf, wenn das Raumschiff durch die Ionosphäre zu den Monden des Jupiter gelangte.

Wie die Erde hat die Venus am oberen Rand ihrer Atmosphäre eine elektrisch geladene Gasschicht, die als Ionosphäre bezeichnet wird. Dieses Meer geladener Gase oder PlasmaEs sendet natürlich Radiowellen aus, die von Tools wie FIELDS erkannt werden können. Als Collinson und sein Team dieses Signal identifizierten, stellten sie fest, dass die Parker Solar-Sonde über die obere Atmosphäre der Venus geflogen war – eine angenehme Überraschung, obwohl sie es möglicherweise aufgrund früherer Daten vorhergesagt haben, sagte er.

Die Forscher verwendeten diese Funkemission, um die Dichte der Ionosphäre zu berechnen, durch die die Parker-Sonnensonde flog. Die Forscher erhielten 1992 vom Pioneer Venus Orbiter direkte Messungen der Ionosphäre der Venus. Danach befand sich die Sonne nahe an der Sonnengrenze, dem Höhepunkt des Sonnenzyklus des Sturms.

In den folgenden Jahren zeigten Daten von bodengestützten Teleskopen signifikante Veränderungen, als sich die Sonne in der ruhigen, minimalen Sonnenphase niederließ. Während der größte Teil der Atmosphäre gleich blieb, war die Ionosphäre – die oben, wo Gase in den Weltraum entweichen können – während des Sonnenminimums viel dünner.

Ohne direkte Messungen war es unmöglich, sie zu bestätigen.

Während des dritten Vorbeiflugs an der Venus am 11. Juli 2020 hat der WISPR-Fotograf von Parker Solar Probe diesen Blick auf die Nachtseite der Venus aus einer Entfernung von 7.693 Meilen aufgenommen. Bildnachweis: NASA / Johns Hopkins APL / Marineforschungslabor / Guillermo Stenborg und Brendan Gallagher

Beobachtungen von der jüngsten Parker Solar Probe-Expedition, die sechs Monate nach dem letzten Sonnenminimum stattfand, unterstreichen das Geheimnis in der Ionosphäre der Venus. Tatsächlich ist die Ionosphäre der Venus viel dünner als bei früheren Messungen während des Sonnenmaximums.

„Wenn mehrere Missionen nacheinander dasselbe Ergebnis bestätigen, können Sie sehr sicher sein, dass die Abschwächung real ist“, sagte Robin Ramstad, Co-Autor der Studie und Postdoktorand im Atmosphere and Space Laboratory. Physik an der Universität von Colorado, Boulder.

Das Verständnis, warum sich die Ionosphäre der Venus in der Nähe des Sonnenbodens verdünnt hat, ist Teil der Enthüllung der Reaktion der Venus auf die Sonne. Auf diese Weise können Forscher feststellen, wie die einst so erdähnliche Venus zur Welt der sengenden, giftigen Luft wurde, die sie heute ist. Zum Beispiel ist die Ionosphäre der Venus anfällig für Leckagen, was bedeutet, dass energetische Gase in den Weltraum entweichen. Das Sammeln von Daten über diese und andere Veränderungen in der Ionosphäre ist von grundlegender Bedeutung, um zu verstehen, wie sich die Atmosphäre der Venus im Laufe der Zeit entwickelt hat.

Die Vorbereitung dieser Studie dauerte etwa 30 Jahre. Es dauerte eine Mission zur Venus und einige Jahrzehnte später eine Mission zur Sonne auf dem neuesten Stand der Technik. „Das Ziel des Fliegens in der Nähe der Venus ist es, das Raumschiff zu verlangsamen, damit die Parker-Sonnensonde nahe an der Sonne tauchen kann“, sagte Noor Al-Rawafi, ein Wissenschaftler des Parker Solar Probe-Projekts am Applied Physics Laboratory. „Aber wir werden die Gelegenheit nicht verpassen, wissenschaftliche Daten zu sammeln und einzigartige Einblicke in einen mysteriösen Planeten wie die Venus zu gewähren.“

Collinson verglich die Suche mit Wandern. Venus-Wissenschaftler waren begeistert, den Vorbeiflug der Parker Solar-Sonde zu nutzen, um neue Daten und Erkenntnisse für den Zwillingsplaneten Erde zu erhalten. „Um Venus jetzt zu sehen, dreht sich alles um diese kleinen Einblicke“, sagte er.

Die Referenz: „Erschöpfte Plasmadichten in der Ionosphäre der Venus nahe dem Sonnenminimum aufgrund von Beobachtungen der Parker-Sonnensonde mit oberer Hybridresonanzemission“ von Glenn A. Geophysikalische Forschungsbriefe.
Doi: 10.1029 / 2020GL092243