10 августа 2021 года аппарат BepiColombo от ESA/JAXA пролетел мимо Венеры, двигаясь к Меркурию. В ходе этого полета зонд пролетел над протяжённым хвостом магнитосферы Венеры.
В течение 90 минут приборы регистрировали количество и массу встречаемых заряженных частиц. Полученные данные позволили сделать ценные выводы о химических и физических процессах, ведущих к выходу газов из верхних слоев венерианской атмосферы.
Данные аппарата BepiColombo свидетельствуют о том, что в прежде не исследованных районах магнитной сферы Венеры ионы углерода и кислорода приобретают настолько высокую скорость, что способны вырваться из гравитационного влияния планеты.
BepiColombo заполняет (некоторые) пробелы
В начале своего существования Венера очень напоминала Землю, имея даже такое же количество жидкой воды. Взаимодействие с солнечным ветром со временем привело к уносу воды. В результате сформировалась атмосфера, состоящая преимущественно из углекислого газа и небольшого количества азота, а также следов других элементов.
Для понимания причин и обстоятельств этого явления требуется анализ потери тяжёлых ионов, воздействующих на атмосферные слои Венеры, а также изучение процессов, способствующих их утечке.
Подобные предыдущие экспедиции, как Pioneer Venus Orbiter НАСА и Venus Express ЕКА, детально изучали состав и количество молекул и заряженных частиц, улетучивающихся в космос. Но траектории орбиты этих миссий оставили некоторые области вокруг Венеры незасеянными, а множество вопросов без ответов.
BepiColombo предоставляет новые сведения и заполняет некоторые пробелы. Во время пролёта в 2021 году анализатор масс-спектра (MSA) и ионный анализатор Mercury (MIA) собирали данные для нового исследования выхода газов из атмосферы Венеры. Эти два прибора входят в состав пакета Mercury Plasma Particle Experiment (MPPE), который несет магнитосферный орбитальный аппарат Mercury Magnetospheric Orbiter агентства JAXA.
Измерение ионного тока через магнитные барьеры
В отличие от Земли, Венера не создаёт собственное магнитное поле в ядре. Однако вокруг планеты существует слабая кометообразная «индуцированная магнитосфера», образованная взаимодействием заряженных частиц, испускаемых Солнцем (так называемый солнечный ветер), с электрически заряженными частицами в верхних слоях атмосферы Венеры. По окружности магнитосферы располагается область, именуемая магнитной оболочкой, где солнечный ветер замедляется и нагревается.
Благодаря моделям SPIDER компании Europlanet, созданным на данных BepiColombo, учёные изучили распространение частиц, в том числе заряженных ионов кислорода и углерода (O+ и C+), через магнитный покров Венеры. В результате удалось измерить их общий средний поток на расстоянии около шести венерианских радиусов, в области, ранее не исследованной моделями.
Впервые замеченные при покидании атмосферы Венеры и обычно медленные из-за своей массы эти ионы, по-видимому, ускоряются неизвестным механизмом. Возможно, это электростатический «ветер», переносящий их от планеты, или же центробежные процессы.
Будущее исследование Венеры
Ненайденные ответы на эти вопросы могут быть найдены будущими миссиями. В следующее десятилетие Венеру изучат миссия ЕКА Envision, орбитальный аппарат НАСА VERITAS и зонд DAVINCI, а также индийский орбитальный аппарат Shukrayaan.
Совместная работа этих космических аппаратов обеспечит полное представление о среде Венеры: от магнитного поля и атмосферы до поверхности под облаками и внутреннего мира планеты с экстремально высокими температурами.
«Последние данные свидетельствуют, что исчезновение атмосферы Венера не объясняет полной потери исто́рической воды планеты. — заявляет Моа Перссон из Шведского института космической физики. Исследование – значительный вклад в понимание исторического развития атмосферы Венеры. Будущие экспедиции дополнят имеющиеся знания. «.
Публикация исследования в журнале Nature Astronomy доступна для ознакомления. .