10 августа 2021 года космический аппарат BepiColombo, разработанный ESA и JAXA, пролетел мимо Венеры в ходе своего путешествия к Меркурию. Во время этого пролета зонд зафиксировал длинный хвост магнитосферы Венеры.
В ходе 90-минутного наблюдения его приборы фиксировали количество и массу встреченных заряженных частиц, что позволило получить важные данные о химических и физических процессах, обуславливающих выброс газов из верхних слоев атмосферы Венеры.
Согласно данным, полученным аппаратом BepiColombo, в ранее не исследованной области магнитосферы Венеры ионы углерода и кислорода приобретают такую высокую скорость, что способны преодолеть гравитационное поле планеты.
BepiColombo заполняет (некоторые) пробелы
Изначально Венера была весьма схожа с Землей, включая наличие значительного количества жидкой воды. Однако, взаимодействие с солнечным ветром привело к постепенному исчезновению воды. В итоге, планета приобрела атмосферу, состоящую преимущественно из углекислого газа и небольшого количества азота, с добавлением следов других элементов.
Для объяснения произошедшего требуется определить, как и почему происходит потеря тяжелых ионов, воздействующих на верхние слои атмосферы Венеры, а также выявить механизмы, вызывающие эту утечку.
Предыдущие миссии, включая Pioneer Venus Orbiter от НАСА и Venus Express от ЕКА, осуществили подробное изучение состава и количества молекул и заряженных частиц, улетучивающихся в космическое пространство. Тем не менее, орбиты этих миссий не позволили охватить все области вокруг Венеры, и многие вопросы остались нерешенными.
BepiColombo продолжает предоставлять новые сведения, восполняя некоторые лакуны в понимании. В ходе пролета в 2021 году анализатор масс-спектра (MSA) и ионный анализатор Mercury (MIA) функционировали, собирая данные, которые легли в основу нового исследования, посвященного утечке газов из атмосферы Венеры. Эти приборы входят в состав комплекса Mercury Plasma Particle Experiment (MPPE), который установлен на борту Mercury Magnetospheric Orbiter – орбитального аппарата, принадлежащего агентству JAXA.
Определение скорости движения ионов через магнитную мембрану
В отличие от Земли, ядро Венеры не создает собственного магнитного поля. Вместо этого вокруг планеты существует слабое, похожее на кому, «индуцированное» магнитное поле, возникающее из-за взаимодействия солнечного ветра – потока заряженных частиц, испускаемых Солнцем – и электрически заряженными частицами в верхних слоях атмосферы Венеры. За магнитосферой расположена магнитная оболочка, в которой солнечный ветер замедляется и нагревается.
Благодаря инструментам моделирования SPIDER, разработанным компанией Europlanet, ученые смогли отследить распространение частиц, в частности, положительно заряженных ионов кислорода и углерода (O+ и C+), через магнитную оболочку Венеры. Также удалось измерить их совокупный средний поток на удалении примерно шести венерианских радиусов – в области, которая до этого не подвергалась моделированию.
Ионы, впервые зафиксированные при выходе из атмосферы Венеры и обычно отличающиеся низкой скоростью из-за своей массы, вероятно, приобретают ускорение под воздействием пока не выявленного механизма. Причиной может быть электростатическое поле, «выталкивающее» их от планеты, или же ускорение, вызванное центробежной силой.
Будущее исследование Венеры
Пока ответы на эти вопросы остаются неизвестными, будущие миссии могут способствовать их поиску. В ближайшее десятилетие Венеру исследуют миссия Envision от ЕКА, орбитальный аппарат VERITAS от НАСА и зонд DAVINCI, а также индийский орбитальный аппарат Shukrayaan.
Совместная работа этих космических аппаратов позволит получить всестороннее представление об условиях на Венере, охватывающее ее магнитное поле, атмосферу, поверхность, скрытую под облаками, и внутреннее строение этого экстремально горячего небесного тела.
«Новейшие данные свидетельствуют о том, что испарение атмосферы Венеры не способно в полной мере объяснить утрату ею воды в прошлом «, — отмечает Моа Перссон, сотрудник Шведского института космической физики. » Данная работа представляет собой значительный прогресс в понимании процессов, определявших историческое развитие атмосферы Венеры, и будущие миссии позволят восполнить имеющиеся пробелы в знаниях «.
Ознакомиться с исследованием, которое было опубликовано в журнале Nature Astronomy, можно .