Atmosfer Venus sama misteriusnya dengan padat dan ganasnya. Selama beberapa generasi, para ilmuwan telah berupaya mempelajarinya menggunakan teleskop berbasis darat, misi orbital, dan sesekali penyelidikan atmosfer. Dan pada tahun 2006, ESA Venus Express misi menjadi penyelidikan pertama untuk melakukan pengamatan jangka panjang dari atmosfer planet ini, yang mengungkapkan banyak hal tentang dinamikanya.
Dengan menggunakan data ini, tim ilmuwan internasional - dipimpin oleh para peneliti dari Japan Aerospace and Exploration Agency (JAXA) - baru-baru ini melakukan penelitian yang mengkarakterisasi pola angin dan awan bagian atas di sisi malam Venus. Selain menjadi yang pertama dari jenisnya, penelitian ini juga mengungkapkan bahwa atmosfer berperilaku berbeda di sisi malam, yang tidak terduga.
Studi yang berjudul "Gelombang Stationary dan Fitur yang Bergerak Perlahan di Awan Malam Atas Venus", baru-baru ini muncul dalam jurnal ilmiah Astronomi Alam. Dipimpin oleh Javier Peralta, Siswa Muda Top Internasional JAXA, tim berkonsultasi dengan data yang diperoleh oleh Venus Express ' serangkaian instrumen ilmiah untuk mempelajari jenis-jenis awan, morfologi, dan dinamika awan yang sebelumnya tidak terlihat di planet ini.
Sementara banyak penelitian telah dilakukan tentang atmosfer Venus sejak awal, ini adalah pertama kalinya sebuah penelitian tidak berfokus pada sisi hari planet ini. Seperti yang dijelaskan Dr. Peralta dalam pernyataan pers ESA:
“Ini adalah pertama kalinya kami mampu menggambarkan bagaimana atmosfer bersirkulasi di sisi malam Venus pada skala global. Sementara sirkulasi atmosfer di siang hari planet ini telah dieksplorasi secara luas, masih ada banyak yang bisa ditemukan tentang sisi malam. Kami menemukan bahwa pola awan di sana berbeda dengan yang ada di siang hari, dan dipengaruhi oleh topografi Venus.“
Sejak 1960-an, para astronom telah menyadari bahwa atmosfer Venus berperilaku jauh berbeda dari atmosfer planet-planet terestrial lainnya. Sementara Bumi dan Mars memiliki atmosfer yang berputar bersama dengan kecepatan yang kira-kira sama dengan planet ini, atmosfer Venus dapat mencapai kecepatan lebih dari 360 km / jam (224 mph). Jadi, sementara planet ini membutuhkan 243 hari untuk berputar sekali pada porosnya, atmosfer hanya membutuhkan 4 hari.
Fenomena ini, dikenal sebagai "super-rotasi", pada dasarnya berarti bahwa atmosfer bergerak lebih dari 60 kali lebih cepat daripada planet itu sendiri. Selain itu, pengukuran di masa lalu telah menunjukkan bahwa awan tercepat berada di tingkat awan atas, 65 hingga 72 km (40 hingga 45 mi) di atas permukaan. Meskipun telah dipelajari selama beberapa dekade, model atmosfer tidak dapat mereproduksi super-rotasi, yang mengindikasikan bahwa beberapa mekanik tidak diketahui.
Dengan demikian, Peralta dan tim internasionalnya - yang meliputi para peneliti dari Universidad del País Vasco di Spanyol, Universitas Tokyo, Universitas Kyoto Sangyo, Pusat Astronomi dan Astrofisika (ZAA) di Berlin Technical University, dan Institute of Astrophysics dan Space Planetology di Roma - memilih untuk melihat sisi yang belum dijelajahi untuk melihat apa yang bisa mereka temukan. Seperti yang dia jelaskan:
“Kami fokus pada sisi malam karena kurang dieksplorasi; kita dapat melihat awan atas di sisi malam planet melalui emisi termal mereka, tetapi sulit untuk mengamati mereka dengan benar karena kontras dalam gambar inframerah kami terlalu rendah untuk mengambil detail yang cukup. "
Ini terdiri dari mengamati awan sisi malam Venus dengan probe, Infrared, dan Infrared Thermal Imaging Spectrometer (VIRTIS). Instrumen tersebut mengumpulkan ratusan gambar secara bersamaan dan panjang gelombang yang berbeda, yang kemudian digabungkan oleh tim untuk meningkatkan visibilitas awan. Ini memungkinkan tim untuk melihatnya dengan benar untuk pertama kalinya, dan juga mengungkapkan beberapa hal tak terduga tentang suasana sisi malam Venus.
Apa yang mereka lihat adalah bahwa rotasi atmosfer tampaknya lebih kacau di sisi malam daripada apa yang telah diamati di masa lalu di siang hari. Awan bagian atas juga membentuk berbagai bentuk dan morfologi - mis. Pola besar, bergelombang, tidak rata, tidak teratur dan mirip filamen - dan didominasi oleh gelombang stasioner, di mana dua gelombang yang bergerak dalam arah yang berlawanan membatalkan satu sama lain dan menciptakan pola cuaca statis.
Properti 3D dari gelombang stasioner ini juga diperoleh dengan menggabungkan data VIRTIS dengan data ilmu radio dari percobaan Venus Radio Science (VeRa). Secara alami, tim terkejut menemukan perilaku atmosfer semacam ini karena mereka tidak konsisten dengan apa yang telah diamati secara rutin di siang hari. Selain itu, mereka bertentangan dengan model terbaik untuk menjelaskan dinamika atmosfer Venus.
Dikenal sebagai Global Circulation Model (GCMs), model-model ini memprediksi bahwa di Venus, super-rotasi akan terjadi dengan cara yang sama baik di sisi hari maupun sisi malam. Terlebih lagi, mereka memperhatikan bahwa gelombang stasioner di sisi malam tampak bertepatan dengan fitur ketinggian tinggi. Seperti Agustin Sánchez-Lavega, seorang peneliti dari University del País Vasco dan rekan penulis di kertas, menjelaskan:
“Gelombang stasioner mungkin adalah apa yang kita sebut gelombang gravitasi - dengan kata lain, gelombang naik yang dihasilkan lebih rendah di atmosfer Venus yang tampaknya tidak bergerak dengan rotasi planet. Gelombang-gelombang ini terkonsentrasi di daerah Venus yang curam dan bergunung-gunung; ini menunjukkan bahwa topografi planet mempengaruhi apa yang terjadi jauh di atas di awan.“
Ini bukan pertama kalinya para ilmuwan menemukan kemungkinan hubungan antara topografi Venus dan gerakan atmosfernya. Tahun lalu, tim astronom Eropa menghasilkan penelitian yang menunjukkan bagaimana pola cuaca dan gelombang yang meningkat di siang hari tampaknya terhubung langsung dengan fitur topografi. Temuan ini didasarkan pada gambar UV yang diambil oleh Venus Monitoring Camera (VMC) di papan Venus Express.
Menemukan sesuatu yang serupa terjadi di sisi malam adalah sesuatu yang mengejutkan, sampai mereka menyadari bahwa mereka bukanlah satu-satunya yang menemukannya. Seperti yang ditunjukkan Peralta:
“Itu adalah saat yang menyenangkan ketika kami menyadari bahwa beberapa fitur cloud dalam gambar VIRTIS tidak bergerak seiring dengan atmosfer. Kami memiliki perdebatan panjang tentang apakah hasilnya nyata - sampai kami menyadari bahwa tim lain, yang dipimpin oleh penulis bersama Dr. Kouyama, juga secara independen menemukan awan stasioner di sisi malam menggunakan Fasilitas Teleskop Inframerah NASA (IRTF) di Hawaii! Temuan kami dikonfirmasi ketika pesawat ruang angkasa Akatsuki JAXA dimasukkan ke orbit di sekitar Venus dan segera melihat gelombang stasioner terbesar yang pernah diamati di Tata Surya di siang hari Venus.“
Temuan ini juga menantang model gelombang stasioner yang ada, yang diharapkan terbentuk dari interaksi angin permukaan dan fitur permukaan ketinggian tinggi. Namun, pengukuran sebelumnya dilakukan oleh era Soviet Venera pendarat telah mengindikasikan bahwa angin permukaan mungkin terlalu lemah untuk ini terjadi di Venus. Selain itu, belahan bumi selatan, yang diamati tim untuk studi mereka, ketinggiannya cukup rendah.
Dan seperti yang ditunjukkan Ricardo Hueso dari Universitas Negara Basque (dan rekan penulis di atas kertas), mereka tidak mendeteksi gelombang stasioner yang sesuai di tingkat awan yang lebih rendah. "Kami berharap menemukan gelombang ini di tingkat yang lebih rendah karena kami melihatnya di tingkat atas, dan kami pikir gelombang itu naik melalui awan dari permukaan," katanya. "Ini merupakan hasil yang tidak terduga, dan kita semua harus meninjau kembali model Venus untuk mengeksplorasi maknanya."
Dari informasi ini, tampaknya topografi dan ketinggian saling terkait ketika dikaitkan dengan perilaku atmosfer Venus, tetapi tidak secara konsisten. Jadi gelombang berdiri yang diamati di sisi malam Venus mungkin merupakan hasil dari beberapa mekanisme lain yang tidak terdeteksi di tempat kerja. Sayangnya, tampaknya atmosfer Venus - khususnya, aspek kunci dari super-rotasi - masih memiliki beberapa misteri bagi kita.
Studi ini juga menunjukkan efektivitas menggabungkan data dari berbagai sumber untuk mendapatkan gambaran yang lebih rinci tentang dinamika planet. Dengan peningkatan lebih lanjut dalam instrumentasi dan berbagi data (dan mungkin satu atau dua misi lagi ke permukaan) kita dapat berharap untuk mendapatkan gambaran yang lebih jelas tentang apa yang mendorong dinamika atmosfer Venus dalam waktu lama.
Dengan sedikit keberuntungan, mungkin belum ada hari ketika kita dapat memodelkan atmosfer Venus dan memprediksi pola cuacanya seakurat yang kita lakukan terhadap Bumi.
