A Venus Express első eredményei

Az európai Venus Express 2006. április 11-én érkezett meg belső bolygószomszédunkhoz, majd 2006. május 7-én elérte végső, 24 óra keringési idejű pályáját. Az alábbiakban az eddigi eredményekből mutatunk be néhányat: például egy szokatlan, kettős sarkvidéki légörvényt és az átlagosnál magasabb felhőzetet.

Forrás: ESA - AOES MedialabFantáziarajz a Venus Express űrszondáról, amint adatait a Föld felé sugározza

A Vénusz felszíni átlaghőmérséklete kb. 470 Celsius-fok, a felszíni légnyomás a földinek mintegy 90-szerese. E pokoli viszonyok kialakításában a rendkívül erős üvegházhatás és a sűrű légkör a meghatározók. A Venus Express elsődleges feladata ezért a légkör tanulmányozása, valamint a légkör-felszín kölcsönhatások vizsgálata. Az űrszonda fedélzetén hét tudományos műszer kapott helyet, amelyek segítségével elsőként vizsgálja meg a légkör alsó rétegeinek összetételét, feltérképezi a felszíni és légköri hőmérséklet-eloszlást, valamint a légáramlatokat a felszíntől egészen 200 kilométeres magasságig. A szondát építő és üzemeltető Európai Űrügynökség (ESA) a napokban közölte a légkör vizsgálatával kapcsolatos első eredményeket.

Magasabb felhők, furcsa örvények

Az űrszonda műszereinek a felhőtakaró felső szintjében sikerült azonosítania azokat az optikai tartományban egyébként sötétnek mutatkozó légköri tartományokat, ahol az átlagosnál sokkal erősebb az anyagok ultraibolya sugárzást elnyelő képessége. E rétegek jelentőségét az adja, hogy a becslések alapján a bolygóra érkező napsugárzásnak közel a felét elnyelik. Pontos kémiai összetételüket egyelőre nem sikerült megállapítani.

A légkör összetételének tanulmányozásakor először sikerült szén-monoxidot azonosítani, amely a napsugárzás hatására képződhet a légköri szén-dioxidból. Emellett a molekuláris oxigéntől származó légköri fénylést is detektáltak. A "normál" vízmolekulák mellett a hidrogén helyett deutériumot tartalmazó nehézvizet is azonosítottak, amelynek pontos koncentrációjából majd a bolygó korábbi vízvesztésére lehet következtetni. Ha a Vénusz légkörében lévő víz a felszínen egyenletesen eloszolva kicsapódna és ott megmaradhatna, körülbelül 3 cm vastag réteget képezne. Az ASPERA detektor a légkörből elszökő oxigént és héliumot észlelt, amelyek elszállításában kulcsszerepe lehet a mágneses tér nélküli Vénusz felsőlégkörével közvetlenül kölcsönhatásba lépő napszélnek.

2006. április 12-19. között, az első keringés során a VIRTIS detektorral készült felvételek a bolygó nappali és éjszakai oldaláról. Balra a nappali oldalt az optikai tartomány 380 nanométeres hullámhosszán láthatjuk, míg jobbra az éjszakai oldal az 1,7 mikrométeres infravörös hullámhosszon figyelhető meg (ESA/VIRTIS/INAF-IASF/Obs. de Paris-LESIA)

Nagy meglepetést hozott a felhők éjszakai tanulmányozása. Korábbi ismereteink alapján a Vénusz légköri felhői egy körülbelül 20 km vastag réteget alkotnak, amely 65 km-es magasságig terjed a felszín fölé. Az éjszaka oldal megfigyelésekor egy csillagfedés alkalmával kiderült, hogy a felhők teteje itt a 90 km-es magasságot is eléri, és egy náluk átlátszóbb, ritkás köd egészen 105 km-es magasságig feljut. A jelenség oka egyelőre nem ismert; elképzelhető, hogy vízjégkristályok képződnek az éjszakai oldalon, a felhők nappali szintje felett.

Infravörös felvétel 1,7 mikrométeres hullámhosszon az éjszakai féltekéről 2006. április 12-én, a déli félteke 20 és 80 fokos szélességei közötti zónában. A felhőalakzatok erős magaslégköri szelekre utalnak. (ESA/VIRTIS/INAF-IASF/Obs. de Paris-LESIA)

Az egyik legérdekesebb eredmény egy kettős örvényszerkezet megfigyelése volt a déli pólusnál. Bár a szakemberek eleve vártak örvényt a sarkvidéken, a megfigyelt képződmény bonyolultabb annál, mint amire számítottak. Az örvény viselkedéséről a VIRTIS nevű, az ultraibolya, az optikai és a közeli infravörösben egyaránt üzemelő detektor szolgált sok érdekességgel.

A déli pólusnál mutatkozó kettős örvény felvételei különböző hullámhosszakon megörökítve, amelyek így eltérő mélységű részét mutatják a képződménynek. A bal oldali felvétel 5,05 mikrométeres hullámhossza 59 km-es magasságnak felel meg, éppen a felhőzet teteje felett. A középső felvétel 4,65 mikrométeres hullámhossza 60 km-es magasságot képez le, míg jobbra a 4,08 mikrométeres hullámhossz a 65 km-es magasság képződményeit mutatja (ESA/VIRTIS/INAF-IASF/Obs. de Paris-LESIA)

A VIRTIS érzékelőinek előnye, hogy az eltérő hullámhosszakon az atmoszféra eltérő mélységű tartományait képezi le - lehetővé téve a légköri folyamatok függőleges vizsgálatát is. A megfigyelések alapján a kettős örvény jellemzői a vártnál nagyobb mértékben változnak függőleges irányban, ám ezek pontos kialakulása még nem ismert. A képződmény pereme körül hidegebb légköri gázok alkotnak egy gyűrűt.

Balra a VIRTIS detektor infravörös felvételei alapján készült animáció látható a déli pólusnál mutatkozó kettős örvényről. A 4,5 és 5,1 mikrométer közötti hullámhosszakon rögzített felvételek 2006. május 29-én készültek 65 000 km-es távolságból. A felvételeken a légkör 60-70 km közötti magasságú tartományának hősugárzása látható. (ESA/VIRTIS/INAF-IASF/Obs. de Paris-LESIA)

A Venus Express jelenleg elnyúlt elliptikus pályán kering a bolygó körül, távolsága a felszíntől 66 000 és 250 km között változik. A szonda fő megfigyelési területe a bolygó légkörének tanulmányozása, amelyhez számos új technológiát alkalmaz. Többek között ez az első űreszköz, amely a Vénusz légkörének vizsgálatakor az ún. infravörös ablakot is használja - ennek segítségével a légkör mélyebben fekvő, egyébként nehezen megfigyelhető rétegeibe is bepillanthatunk.

Az élet jelenléte sem kizárható

A Vénusz légköre nem csak az intenzív üvegházhatás vizsgálata miatt fontos. mJg a felszínen pokoli a hőség, az atmoszférában kb. 50 km-es magasságban mintegy +70 Celsius-fok hőmérséklet, és egy atmoszféra nyomás uralkodik. Bár savas a környezet, elméletileg nem zárható ki, hogy ebben a tartományban mikroszkopikus élőlények lebegjenek. Vizet a légkörből tudnának szerezni apró cseppek formájában, energiaforrásként a napfény szolgálhatna, változatos szerves molekulákat pedig a Nap ultraibolya sugárzása és a felhőkben csapkodó villámok termelhetnének. Eddig semmilyen jel nem utal ezekre az esetleges lebegő élőlényekre, de jelenlétüket kizárni sem lehet.

E furcsa elgondolást elsőként Morowitz és Sagan közel negyven esztendeje vetette fel, majd Dirk Schulze-Makuch és Louis Irwin (University of Texas) 2002-ben felújították az ötletet, részben az orosz Venyera-űrszondák, valamint az amerikai Pioneer-Venus- és a Magellan-szonda megfigyeléseire alapozva. A légkörben lévő vízcseppek tartalmának kémiai összetételében különös dolgot találtak: a hidrogén-szulfid és a kén-dioxid egyszerre van jelen. Mivel a két vegyület jól reagál egymással, egyazon helyen általában nem mutathatók ki, hacsak "valami" nem termeli őket folyamatosan. További érdekesség, hogy az erős napsugárzás és a villámlások ellenére alig van jelen a szén-monoxid, ami arra utalhat, hogy "valami" kivonja a légkörből ezt a gázt." A kutatók szerint lehetséges, hogy mindezek hátterében olyan baktériumok állnak, amelyekhez hasonlók a Földön is előfordulnak például a mélytengeri füstölgők környékén.

 

A tudományos célok

A szakemberek reményei szerint a Venus Express méréseinek segítségével az alábbi alapvető kérdésekre kaphatunk választ:

• Mi okozza a rendkívül gyors magaslégköri szeleket (szuperrotáció), valamint a pólusok feletti légörvényeket?
• Hogy alakulnak ki a felhők és hogyan változnak a különböző magasságokban?
• Milyen folyamatok alakítják a légkör kémiai összetételét?
• Milyen szerepe van az üvegházhatásnak a klíma kialakításában?
• Léteznek-e globális körfolyamatok (pl. víz, szén-dioxid, kénsav körforgása) a Vénuszon?
• Mi okozhatta 400 millió évvel ezelőtt szinte az egész felszín teljes újraképződését?
• Létezik-e vulkanikus és/vagy szeizmikus aktivitás ma a bolygón?

A Venus Express műszerei:

• Magnetométer (MAG): a mágneses tér erejét, irányát határozza meg
• Vizuális és infravörös képrögzítő spektrométer (Virtis): az infravörös, az optikai és a közeli ultraibolya tartományban vizsgálja a bolygót
• Planetáris Fourier spektrométer (PFS): a légköri hőmérséklet és összetételt méri
• Spicav/Soir: a légkört az infravörös és az ultraibolya tartományban közvetlenül tanulmányozza, emellett a napsugárzásnak a légkörön történő áthaladáskor bekövetkező változásait méri
• Nagylátószögű kamera (VMC): az ultraibolya, optikai és infravörös tartományban készít felvételeket
• Vénusz rádiótudományi kísérlet (VeRa): az űreszköz által kibocsátott rádióhullámokkal tanulmányozza a légkört
• Aspera: a légkör felső tartományában lévő semleges és töltött részecskéket vizsgálja

A pokoli hőség bolygója

A Vénusz vastag, átlátszatlan légköre mögé először a szovjet Venyera-űrszondák és leszállóegységeik nyújtottak bepillantást. Ekkor derült ki, hogy a miénktől merőben eltérő bizarr, pokoli világ uralja a vénuszi tájakat. A légkör felső rétegeiben rendkívül erős szél uralkodik, amely mintegy négy nap alatt körbefutja a bolygót - ezt nevezik szuperrotációnak. Az alacsonyabb rétegekben kénsavfelhők képződnek, ám az erőteljes üvegházhatás miatt a 470 Celsius-fokos felszíni hőségben a kénsaveső elpárolog mielőtt lehullana, ezért a felszínt soha nem éri el. A pokoli világban a felszíni légnyomás a földi 90-100-szorosát is elérheti, a légkör legfőbb összetevője pedig a szén-dioxid.

Mivel a sűrű, vastag légkör az optikai tartományban átlátszatlan, a felszínt korábban radarral térképezték fel. Kiderült, hogy a Vénusz kérge rendkívül fiatal, néhol alig 400 millió éves, és a legidősebb területek sem öregebbek kb. 800 millió évnél. Lávafolyások, vulkánok és gyűrődések, valamint repedések tarkítják a felszínt. A sűrű légkör miatt csak a nagyobb meteorikus testek képesek becsapódni, ezért a nincsenek két kilométernél kisebb kráterek. A megfigyelések a hegyek csúcsain  erős radarvisszhangot adó területeket találtak, amelyeket talán - a földi hótakaróhoz hasonlóan - a magasban kivált fém borít, bár igazi természetüket homály fedi.

Az űrszonda nagyvonalakban az igen sikeres Mars Express ikertestvérének tekinthető, de a vénuszi környezethez számos átalakítást végeztek. A Naphoz közelebbi helyzet (az űrszonda mintegy 0,8 csillagászati egységgel közelebb van Naphoz, mint a Mars Express) miatt kisebb napelemek is biztosítják a szükséges 1100 W-ot az energiaellátáshoz. Ugyanakkor a kisebb naptávolságban több káros sugárzás éri az űrszondát. Mintegy négyszer nagyobb a hőterhelés, így többrétegű burkolatról és a felesleges hő kisugárzásáról is gondoskodni kellett.

Magyar részvétel

A Venus Express műszeregyüttesének elkészítésében magyar szakemberek is részt vettek. A Központi Fizikai Kutató Intézet (KFKI) Részecske- és Magfizikai Kutató Intézetének (RMKI) munkatársai az ASPERA-4 detektor kalibrációs rendszerét dolgozták ki. A műszer elsődleges feladata a Vénusz plazmakörnyezetének vizsgálata, valamint semleges gázok és ionok kölcsönhatásának tanulmányozása a felsőlégkör és az ionoszféra elemzésével. A kísérlet vezetője egy svédországi kutatóintézet (IRF - Institutet för Rymdfysik, Swedish Institute of Space Physics), az új tudományos adatok feldolgozására azonban a KFKI RMKI kutatói is lehetőséget kapnak.

Az Európai Űrügynökség (ESA) jelenleg az egyedüli űrkutatási intézmény, amely a belső Naprendszer összes tagját meglátogató űrszonda-flottával rendelkezik. A vörös bolygónál jelenleg a Mars Express végez aktív kutatómunkát, a Vénuszhoz a Venus Express, a Merkúrhoz pedig a BepiColombo indul el a közeljövőben.

Kereszturi Ákos - Csengeri Tímea