Гигантская атмосферная аномалия на Венере наконец получила объяснение

В 2016 году японский орбитальный аппарат "Акацуки" неоднократно фиксировал колоссальные волны кислотных облаков, прокатывающиеся по атмосфере Венеры. Почти десять лет астрономы не могли согласовать наблюдения с существующими моделями. Но неожиданная связь с хорошо знакомым земным явлением наконец дала ответ.

В новом исследовании, международная группа учёных описала, как гигантский "гидравлический прыжок" выталкивает пары серной кислоты выше в атмосферу, где они скапливаются в массивное кислотное облако. Эти фронты могут разрастаться примерно до 6 000 километров и сохраняться на протяжении долгого времени. Исследователи полагают, что именно этот гидравлический прыжок поддерживает планетарные атмосферные явления на Венере, включая её аномально быстрые ветра.

Такеши Имамура, один из авторов работы и планетолог из Токийского университета, сказал:

Благодаря этому исследованию мы теперь можем показать, что данное облачное возмущение вызвано крупнейшим известным гидравлическим прыжком в Солнечной системе.

По размеру, массе, плотности и объёму Венера поразительно напоминает Землю. Однако на этом сходства заканчиваются. Плотная атмосфера и экстремальные температуры делают планету исключительно сложной для изучения, даже с помощью орбитальных аппаратов вроде "Акацуки", наблюдающих с безопасного расстояния.

Впрочем, это не остановило исследователей. Как раз благодаря плотному облачному покрову Венера представляет собой отличную цель для изучения атмосферных паттернов, которые были бы не столь заметны там, где облаков меньше – например, на Земле.

Согласно исследованию, атмосферу Венеры можно разделить на три слоя облаков из серной кислоты. Мощные ветра, называемые "суперротацией", гонят эти облака вокруг планеты с ошеломляющей скоростью – примерно в 60 раз быстрее собственного вращения Венеры. Эти потоки также регулируют радиационный энергетический баланс планеты, её атмосферную химию и динамику. Верхние облака были относительно доступны для изучения зондами, но нижние и средние слои оставались крайне трудными для исследования, пояснил Имамура.

Атмосферные модели могли объяснить лишь ограниченный набор наблюдений. Это стало очевидно в 2016 году, когда "Акацуки" передал первые снимки повторяющихся масштабных облачных волн, распространяющихся по атмосфере Венеры.

Мы идентифицировали явление, но годами не могли его понять.

Предыдущие наблюдения европейского аппарата Venus Express в период с 2006 по 2022 год также подтвердили аналогичные данные. Более того, обзор научной литературы показал, что эта облачная особенность фиксируется на Венере как минимум с 1983 года – то есть на протяжении десятилетий астрономы по тем или иным причинам не могли установить причину феномена.

Имамура и его коллеги проверили гипотезу о том, что гигантский гидравлический прыжок вызывает эту облачную волну. Гидравлические прыжки – на удивление обыденное явление, встречающееся даже на Земле. Его можно наблюдать прямо у кухонной раковины. Включите воду – и увидите, как струя, ударяясь о дно, формирует гладкий внутренний круг мелкой быстрой воды, окружённый рябью более глубокой и медленной воды по краям.

Нечто похожее происходит на Венере, когда восточная атмосферная волна в нижне-среднем облачном слое становится нестабильной. Этот "удар", как его называют авторы работы, заставляет атмосферу резко подниматься вдоль фронта. Внезапное движение увлекает пары серной кислоты всё выше и выше, пока они не конденсируются в облака, опоясывающие всю планету.

NASA впервые разогнала роторы марсианского вертолёта быстрее скорости звука – 3750 оборотов в минуту

Анимация с Artemis II наглядно показала, сколько мусора летает на низкой околоземной орбите

Моделирование команды также показало, что аналогичные процессы помогают поддерживать суперротацию атмосферы Венеры.

Помимо разрешения многолетней загадки, результаты исследования могут пригодиться при планировании будущих космических миссий – и не только к Венере. Недавние работы подтвердили, что суперротация наблюдается на Марсе, на Солнце и даже в земной атмосфере.

Это будет критически важно по мере расширения присутствия человечества в космосе, ведь учёт погодных условий жизненно необходим для защиты астронавтов и космических аппаратов.