Das Venus Express-Raumschiff der ESA hat letzte Woche seine Inbetriebnahmephase im Orbit abgeschlossen und die Agentur hat es für bereit erklärt, in die Betriebsphase ihrer wissenschaftlichen Mission einzutreten. Der zum Zielen auf das Instrument verwendete Spiegel ist in der Position „Schließen“ verriegelt, sodass das Instrument keine Daten erfassen kann.
Am 20. April 2006, nach seiner ersten 9-tägigen, langgestreckten Umlaufbahn um die Venus, näherte sich der Venus Express der ESA dem Planeten, bis er am 7. Mai seine endgültige 24-Stunden-Umlaufbahn erreichte. Während dieser Zeit und bis heute hat das Raumschiff unermüdlich gearbeitet: Die neuen Daten liefern bereits erste Einblicke in Planetenmerkmale, die noch nie zuvor gesehen wurden.
Wenn die ersten klaren Bilder des Doppelaugenwirbels am Südpol der Venus - aufgenommen von Venus Express während seiner ersten Umlaufbahn - bereits eine Premiere in der Geschichte der Planetenerkundung und eine sehr angenehme Überraschung für die Wissenschaftler waren, konnte dies niemand Erwarten Sie, dass der Wirbel eine Struktur hatte, die noch komplizierter war als möglicherweise vorgesehen.
Infrarotbilder, die mit dem Ultraviolett- / Sichtbar- / Nahinfrarot-Spektrometer (VIRTIS) an Bord des Raumfahrzeugs aufgenommen wurden, lieferten nicht nur die erste klare Sicht auf den Wirbel, sondern gaben auch einen viel genaueren Einblick in ihn, als Venus Express über den Südpol flog Ende Mai dieses Jahres.
VIRTIS ist ein Instrument, das bei verschiedenen Wellenlängen arbeiten kann. Jede Infrarotwellenlänge bietet einen Blick auf die venusianische Atmosphäre in einer anderen Höhe, wie z. B. einen „Querschnitt“. „Als wir diesen gigantischen Wirbel in verschiedenen Tiefen betrachteten, stellten wir fest, wie stark sich seine Form über die Höhe ändert“, sagte Pierre Drossart, Co-Principal Investigator von VIRTIS vom Observatoire de Paris, Frankreich. „Es ist, als würden wir uns verschiedene Strukturen ansehen und nicht nur eine. Und die neuen Daten, die wir gerade gesammelt und analysiert haben, zeigen noch stärkere Unterschiede. “
Der Grund, warum die Morphologie des Wirbels entlang einer „vertikalen“ Linie so stark variiert, ist noch ungeklärt. "Aus diesem Grund organisieren wir eine Kampagne zur Beobachtung des südpolaren Wirbels, die sich ganz der Lösung dieses unerwarteten Rätsels widmet", sagte Giuseppe Piccioni, Co-Principal Investigator von VIRTIS. „Zuerst möchten wir verstehen, wie die Struktur organisiert ist. Mit VIRTIS erstellen wir eine echte 3D-Ansicht des Wirbels. Dann hoffen wir, besser verstehen zu können, welche treibenden Kräfte es formen. “
Wolken und Winde verfolgen
Während Venus Express über den Planeten flog, tauchten auch viele andere Details aus der dichten Atmosphäre auf. Sowohl die Venus Monitoring Camera (VMC) als auch die VIRTIS-Instrumente begannen, das Wolkensystem zu überwachen und seine komplexe Dynamik zu verfolgen, während die SpicaV / SOIR-Spektrometer Informationen über die Chemie und Temperatur der Atmosphäre abriefen.
Ultraviolette Bilder von der VMC-Kamera zeigen die komplexe Morphologie des Wolkendecks, die durch sehr dünne, kontrastarme Streifenmerkmale gekennzeichnet ist, möglicherweise aufgrund starker Winde, die längliche Strukturen erzeugen. Eine Reihe von periodischen Wellenmustern in den Wolken, möglicherweise aufgrund lokaler Temperatur- und Druckschwankungen oder einer Art von Gezeitenkräften, die auf der Venus wirken, ist ebenfalls zu sehen.
Eine der wichtigsten Bestätigungen aus dem ersten Datensatz, der von den Wissenschaftlern analysiert wird, ist die Erkennung der sogenannten UV-Absorber-Ultraviolett-Markierungen auf der Wolkendecke, die auch als dunklere Merkmale im VMC-Mosaikbild sichtbar sind. Sie werden so genannt, weil sie fast die Hälfte der vom Planeten empfangenen Sonnenenergie absorbieren. Die mysteriöse Substanz, die diese Absorption verursacht, ist für die Wissenschaftler immer noch ein echtes Rätsel.
"Zu verstehen, woher diese ultravioletten Markierungen stammen und warum ihre Absorptionskraft so hoch ist, ist eines der Hauptziele von Venus Express", sagte Wojciech J. Markiewicz, VMC Principal Investigator vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Lindau , Deutschland. „Wir haben jetzt die Bestätigung, dass wir sie tatsächlich sehen können, damit wir anfangen können, zu verstehen, woher sie stammen. Aufgrund ihrer erstaunlichen Absorptionskraft sind sie sehr wichtig, um das gesamte Strahlungs- und Wärmehaushalt des Planeten sowie die atmosphärische Dynamik zu verstehen. “
Die Verfolgung der Wolkenbewegung und die Charakterisierung der Windgeschwindigkeit ist eine Übung, mit der die Wissenschaftler von Venus Express bereits begonnen haben. Eine spektakuläre Nachtansicht der mittleren bis niedrigen atmosphärischen Schichten über niedrigen Breiten (zwischen 20 ° und 90 ° Süd) von VIRTIS zeigt Wolken, die deutlich vom Wind gedrückt werden.
„Wir können jetzt eine erste qualitative Bewertung der Windfelder und der Zirkulation vornehmen, die problemlos mit früheren Messungen der Galileo-Mission über dem Nordpol übereinstimmt“, fuhr Giuseppe Piccioni fort. "Wir sammeln jetzt mehr Daten aus verschiedenen atmosphärischen Tiefen, um möglicherweise in naher Zukunft die ersten genauen Zahlen liefern zu können."
"Wir sammeln auch die ersten Informationen über die geringfügigen chemischen Bestandteile der Atmosphäre wie Kohlenmonoxid", fügte Pierre Drossart hinzu. „Mit VIRTIS können wir in der Atmosphäre der südlichen Hemisphäre tiefer sehen als bei jeder anderen früheren Mission, und wir haben begonnen, Daten über die noch unbekannte Chemie der unteren atmosphärischen Schichten zu sammeln, um ein globales Bild zu erstellen. Die Untersuchung der Variation kleinerer chemischer Verbindungen über verschiedene Breiten und Tiefen ist auch ein sehr nützlicher Indikator für die atmosphärische globale Bewegung. “
Überraschung an der atmosphärischen Spitze
Bei der Betrachtung der höheren atmosphärischen Schichten mit Venus Express waren die Wissenschaftler erneut überrascht. Es ist in der Tat bekannt, dass das venusianische Wolkendeck etwa 20 Kilometer dick ist und sich bis zu etwa 65 Kilometer Höhe über den Planeten erstreckt. Die ersten Messungen der 'Sternbedeckung', die jemals an der Venus dank des SpicaV-Spektrometers durchgeführt wurden, ergaben, dass sich das Wolkendeck auf der Nachtseite tatsächlich in Form eines vollständig undurchsichtigen Dunstes bis zu 90 Kilometer Höhe erstreckt und dann transparenter weitergeht Dunst bis zu 105 Kilometer.
Stellare Okkultation ist eine Technik, mit der die Zusammensetzung der Atmosphäre eines Planeten bestimmt werden kann, indem der „Sonnenuntergang“ eines spitzen Sterns durch die Atmosphäre selbst betrachtet wird. "Auf der Erde wird die Atmosphäre bereits oberhalb von 20 Kilometern Höhe vollkommen klar", sagte Jean-Loup Bertaux, Principal Investigator von SpicaV / SOIR, vom Service d'Aéronomie von CNRS, Frankreich.
„Wir waren wirklich erstaunt zu sehen, wie unerwartet höher der Dunst bei Venus sein kann. Tatsächlich ist es sowohl auf der Erde als auch auf der Venus in einer Entfernung von etwa 20 Kilometern manchmal möglich, Schwefelsäuretröpfchen zu sehen. Auf der Erde kommen sie von Vulkanausbrüchen. Wir fragen uns, ob auf der Venus, wo die Tröpfchen anders als auf der Erde sehr dicke Wolken bilden, ihr Ursprung auch vulkanisch ist. “
Das Trübungsphänomen kann auf die Kondensation von Wasser in Eiskristallen auf der Nachtseite zurückzuführen sein, aber es ist zu früh, um andere Erklärungen auszuschließen. "Jetzt müssen wir mehr Daten sammeln und untersuchen, um dieses Phänomen in der hohen Atmosphäre zu verstehen - ein Gebiet, das vor SpicaV noch praktisch unerforscht war", schloss er.
Bertaux zeigte sich auch zufrieden mit dem atmosphärischen Nachweis von „schwerem Wasser“ - einem wasserähnlichen Molekül mit höherer Masse - dank des SOIR-Spektrometers. "Die Erkennung von schwerem Wasser in der Atmosphäre eines Planeten und sein Prozentsatz im Vergleich zu normalem Wasser ist sehr wichtig, um zu verstehen, wie viel Wasser in der Vergangenheit auf dem Planeten vorhanden war und wie viel davon entweicht", fügte Bertaux hinzu.
„Die Menge an Wasserdampf, die heute in der Atmosphäre der Venus vorhanden ist, würde ausreichen, um den Planeten mit einer 3 Zentimeter tiefen Flüssigkeitsschicht zu bedecken. Wenn wir herausfinden, dass schweres Wasser - eine Spur des ursprünglichen Wassers - in den obersten atmosphärischen Schichten, in denen es leichter entweichen kann, massiv vorhanden ist, entspricht die Wassermenge in der Vergangenheit möglicherweise einer Schicht von bis zu einigen hundert Meter tief “, schloss Bertaux.
Die Untersuchung des atmosphärischen Fluchtprozesses bei Venus ist eines der Hauptziele eines anderen Venus Express-Instruments - ASPERA (Analyzer of Space Plasma and Energetic Atoms). Das Instrument erkannte bereits das massive Entweichen von Sauerstoff und verfolgte die Flugbahnen anderer Planetenionen wie einfach geladenem Helium.
"Diese Früherkennung bestätigt die starke Wechselwirkung zwischen der Sonnenumgebung und der Atmosphäre der Venus - einem Planeten ohne planetarisches Magnetfeld, um ihn vor dem einfallenden Sonnenwind zu schützen", sagte Stanislav Barabash, ASPERA Principal Investigator vom schwedischen Institut für Weltraumphysik in Kiruna, Schweden. "Die Untersuchung dieser Wechselwirkung wird wichtige Hinweise auf die komplexen Mechanismen liefern, durch die atmosphärische Gase im Weltraum verloren gehen, und auf den Einfluss, den dies möglicherweise auf das Klima der Venus über geologische Zeitskalen hatte", schloss er.
Der Status des Raumfahrzeugs
Am 4. Juli 2006 bestand Venus Express eine wichtige Prüfung. Ein ESA-Vorstand erklärte den Abschluss der Inbetriebnahmephase des Raumfahrzeugs und erklärte, dass das Raumfahrzeug die Voraussetzungen erfüllt hat, um offiziell in die Betriebsphase seiner wissenschaftlichen Mission einzutreten.
Die Venus-Inbetriebnahmephase, die am 7. Mai begann, als Venus Express seine endgültige 24-Stunden-Umlaufbahn um den Planeten erreichte und am 4. Juni dieses Jahres abgeschlossen wurde, ist eine Reihe von Operationen, die darauf abzielen, die Leistung des Raumfahrzeugs und seiner Systeme in der Venus zu validieren Umwelt, der wissenschaftlichen Instrumente und aller Bodensysteme und -operationen.
Das Raumschiff und die Instrumente zeigen insgesamt eine gute Leistung. Eines der an Bord befindlichen Instrumente - das Planetary Fourier Spectrometer (PFS) - zeigte jedoch eine Fehlfunktion, die in der Reihe der bisher im Weltraum durchgeführten Versuche noch nicht behoben werden konnte. Der PFS-Scanner - der Spiegel, den das Instrument zum Zeigen benötigt - ist derzeit in einer engen Position blockiert, sodass das Instrumentenspektrometer seine Ziele nicht „sehen“ kann.
Das Commissioning Review Board befürwortete eine Reihe von Aktivitäten und weiteren In-Orbit-Tests, die in den nächsten Monaten durchgeführt werden sollen, sowie eine Reihe unabhängiger Untersuchungen, um den Ursprung des Problems zu untersuchen. In der Zwischenzeit werden andere Instrumente einige der PFS-Ziele abdecken.
PFS dient zur Messung der chemischen Zusammensetzung und Temperatur der Venusatmosphäre. Es ist auch in der Lage, die Oberflächentemperatur zu messen und so nach Anzeichen vulkanischer Aktivität zu suchen.
Ursprüngliche Quelle: ESA-Pressemitteilung
