В атмосфере Венеры астрономическая обсерватория выявила нетипичную структуру, ранее неизвестную науке. Всего за полчаса наблюдений экспериментальный инструмент зарегистрировал огромные концентрические круги, занимающие большую территорию освещенной стороны планеты.

Эти образования совершенно незаметны при обычном облучении и становятся видимыми лишь в случае использования поляризованного излучения. Они напоминают словно атмосфера Венеры «звенит, как колокол».

Несколько лет специалисты пытались убедиться, что полученный сигнал является сбоем или результатом неисправности аппаратуры. Тем не менее, он оставался стабильным после всех проведенных тестов и анализа данных. В настоящее время ученые сделали публичным отчет о своих результатах, чтобы дать возможность другим специалистам провести независимую проверку этого необычного явления.

«Неудобно обладать потенциально уникальными данными, которые невозможно подтвердить. », – поделился ведущий автор работы, эксперт по физике атмосферы из Технического университета Делфта (Нидерланды) Гурав Махапатра.

По утверждению исследователей, в перспективе они намерены обнародовать все собранные сведения, детально разъясняя их недостатки и демонстрируя принципиальную возможность предложенной трактовки. Это позволит научному миру удостовериться в реальности существования таинственных колец.

Уникальные результаты были получены с использованием экспериментального инструмента под названием Extreme Polarimeter (ExPo). Этот прибор был создан астрофизиком-экспериментатором Михилом Роденхёйсом во время написания диссертации в Утрехтском институте астрономии. Он был установлен на телескопе Уильяма Гершеля, расположенном на Канарских островах.

В отличие от стандартной фотокамеры, ExPo фиксировал линейно поляризованный свет, одновременно снижая интенсивность обычного, неполяризованного излучения. Так как световой поток может приобретать линейную поляризацию при взаимодействии с газом и пылью, данный инструмент обладает возможностью обнаруживать тонкие детали атмосферы, которые остаются скрытыми в обычном свете.

В один из вечеров 2010 года, в то время как Роденхёйс дожидался наступления полной темноты для запланированных астрономических наблюдений, его внимание привлекла необычайно яркая Венера, сиявшая на фоне сгущающихся сумерек. После непродолжительной беседы с коллегой Дафной Стам из Лейденской обсерватории, ученый направил оборудование на эту планету и сумел получить всего 36 минут данных.

Необычное явление было выявлено значительно позже, когда прибор был уже разобран, а его части использованы в других научных разработках.

«Первоначально возникла гипотеза о том, что эти кольца являются результатом работы самого инструмента, особенно учитывая их радиальную симметрию относительно наиболее освещенной области планеты. Существовала вероятность того, что это могло быть вызвано ошибками при обработке данных детекторами или некоторой степенью размытости изображения. », — объяснил Махапатра.

Специалисты предприняли попытки понять происхождение этого сигнала, однако не смогли объяснить его стандартным сбоем в работе оборудования. Недостаточности исходной информации препятствовали возможности предложить обоснованное физическое объяснение.

К моменту наступления 2017 года обстоятельства претерпели трансформацию. На тот период Дафна Стам выработала предварительное предположение относительно структуры колец, а японская космическая станция «Акацуки», занимавшаяся исследованием Венеры, зафиксировала атмосферное возмущение, охватывающее всю планету от одного полюса до другого.

Махапатра поставил перед собой задачу выяснить, способны ли незначительные колебания в плотности верхних слоёв атмосферы Венеры, порождённые гравитационными волнами, генерировать заметный эффект. Для осуществления этого анализа исследователи применили методы вычислительного моделирования.

Полученные данные оказались непредсказуемыми. Согласно проведённым расчётам, вариации плотности атмосферы в пределах 5–10% вполне могут формировать поляризационные образования, напоминающие те, что были замечены во время наблюдений за Венерой в 2010 году.

Тем не менее, специалисты акцентируют внимание на том, что преждевременно делать окончательные выводы о реальном существовании колец. Их наличие основано лишь на одном зарегистрированном случае, который до сих пор не удалось воспроизвести.

В случае подтверждения будущих наблюдений этим открытием, появится возможность узнать больше о процессах, происходящих в атмосфере Венеры. По оценкам ученых, наиболее ценным следствием станет вероятное обнаружение доказательств того, что масштабные атмосферные колебания способны формировать упорядоченные области с различной плотностью на больших территориях верхней части планеты.

Данные возмущения могут транспортировать энергию и момент между различными уровнями газовой оболочки. Это имеет ключевое значение для объяснения одной из главных неразрешенных проблем Венеры – аномально высокой скорости вращения атмосферы.

Облачный покров планеты движется по окружности значительно быстрее, чем сама Венера совершает обороты вокруг своей оси. Циклонические ветры способны обогнуть всю планету приблизительно за четыре дня на Земле, в то время как один полный оборот Венеры занимает около 243 земных суток.

Атмосферные колебания – не редкость. Как рябь по поверхности водоема, возмущения могут распространяться через газовую оболочку, вызывая сжатие и расширение газов.

Временами на нашей планете можно заметить гравитационные колебания, проявляющиеся как особые образования в облачных массивах. На Венере подобные возмущения способны охватывать огромные расстояния – до тысяч километров, перенося энергию и момент импульса между различными слоями её густой атмосферы.

Специалисты полагают, что волны в атмосфере могут оказывать существенное влияние на поддержание аномально высокой скорости вращения Венеры. При этом кольцевые структуры, описанные Махапатрой и его командой, не являются самими этими колебаниями. По мнению исследователей, это поляризационный след – результат незначительных изменений в плотности газов, возникающих по мере распространения волн сквозь атмосферу.

«Мы интерпретируем наши наблюдения как возможность нового подхода к изучению динамики атмосферы, о которой уже имеются интересные данные, полученные с помощью космических зондов, а не как доказательство существования принципиально новой области физики атмосферы. », — отметил Махапатра.

Несмотря на значительные различия между атмосферой Венеры и земной – в частности, большую плотность, высокую температуру, иной химический состав и облака из серной кислоты – базовые физические процессы, происходящие в этих атмосферах, остаются похожими.

Именно поэтому детальное изучение атмосферы Венеры может оказаться полезным для более глубокого понимания процессов, происходящих и на Земле. Анализ характеристик соседней планеты даёт возможность тестировать и уточнять базовые принципы функционирования атмосферных систем, в том числе и нашей собственной.

Причины возникновения зафиксированных атмосферных колебаний пока остаются неясными. Результаты компьютерного моделирования позволяют предположить, что эти волны начинают формироваться примерно после полудня по местному времени. Это может свидетельствовать о взаимосвязи между реакцией венерианской атмосферы на солнечное излучение и передачей энергии через густые облачные образования.

Тем не менее, для подтверждения этой версии необходимы дальнейшие научные изыскания. На текущем этапе приоритетной задачей является установление того, являлся ли сигнал, зарегистрированный в 2010 году, подлинным атмосферным проявлением.

Хотя прибор ExPo больше не функционирует, его данные продемонстрировали возможность выявления подобных структур с помощью наземных телескопов. С момента 2010 года на различных обсерваториях были установлены новые поляриметры, включая экспериментальные разработки для проведения аналогичных наблюдений.

В настоящее время ученые выражают уверенность в том, что другие исследовательские коллективы сосредоточат новые поляриметры на изучении Венеры и предпримут попытки выявления таинственных колец посредством самостоятельных наблюдений.

«Теоретически, с использованием телескопов, расположенных на Земле, эти кольца могут быть зафиксированы. Мы верим, что наше исследование послужит стимулом для других ученых к изучению Венеры и поиску этих колец в свежих данных. », — заявил Махапатра.

Исследование опубликовано в журнале The Planetary Science Journal.