Gigantyczne pierścienie w atmosferze Wenus. Nikt się ich nie spodziewał

Odkrycie opisane na łamach czasopisma The Planetary Science Journal może pomóc lepiej zrozumieć dynamikę atmosfery Wenus. Choć naukowcy podchodzą do wyników z dużą ostrożnością, wskazują, że za tajemniczymi strukturami mogą kryć się gigantyczne fale atmosferyczne obejmujące praktycznie całą planetę.

Historia odkrycia jest nietypowa. W 2010 r. astronomowie korzystający z Teleskopu Williama Herschela na wyspie La Palma oczekiwali na zapadnięcie zmroku. Ich właściwym celem były odległe gwiazdy oraz dyski pyłowe otaczające młode układy planetarne. Aby wykorzystać czas przed zachodem Słońca, skierowali instrument na Wenus i przez zaledwie 36 minut wykonywali zdjęcia planety.

Ponieważ obserwacje miały charakter pomocniczy, nie poświęcono im większej uwagi. Dane trafiły do archiwum, gdzie pozostawały przez ponad dekadę.

Dopiero naukowcy z Holandii postanowili sprawdzić, czy zapisane obrazy mogą zawierać jeszcze jakieś niewykorzystane informacje. Okazało się, że nowoczesne metody analizy pozwalają wydobyć z nich znacznie więcej, niż było to możliwe kilkanaście lat wcześniej.

Badacze wykorzystali dane z instrumentu ExPo (Extreme Polarimeter), zaprojektowanego do bardzo precyzyjnych pomiarów światła spolaryzowanego. To właśnie polaryzacja światła pozwala dostrzec zjawiska niewidoczne na tradycyjnych fotografiach astronomicznych.

Naukowcy porównali klasyczne obrazy Wenus z obrazami pokazującymi wyłącznie światło spolaryzowane, wykonanymi w kilku zakresach światła widzialnego. Na trzech zestawach danych pojawił się zaskakujący wzór, delikatne, koncentryczne pierścienie obejmujące praktycznie całą tarczę planety.

Na zwykłych zdjęciach nie było po nich najmniejszego śladu. Struktury ujawniły się dopiero po odfiltrowaniu odpowiednich składowych światła.

Samo zauważenie pierścieni nie odpowiadało jednak na najważniejsze pytanie: co właściwie je tworzy?

Aby to ustalić, naukowcy przygotowali serię komputerowych symulacji atmosfery Wenus. Modele odtwarzały sposób rozpraszania światła słonecznego w górnych warstwach atmosfery oraz sprawdzały, jak niewielkie zmiany gęstości gazów wpływają na obserwowany obraz.

Wyniki okazały się zaskakująco spójne z archiwalnymi obserwacjami. Symulacje wykazały, że różnice gęstości atmosfery wynoszące zaledwie od 5 do 10 proc. mogą tworzyć niemal identyczne pierścienie jak te zarejestrowane przez teleskop.

Jednocześnie modele potwierdziły, że takie zmiany praktycznie nie byłyby widoczne podczas standardowych obserwacji jasności planety. To tłumaczy, dlaczego zjawisko mogło przez tyle lat pozostawać niezauważone.

Autorzy publikacji przypuszczają, że za obserwowanymi pierścieniami odpowiadają tzw. atmosferyczne fale grawitacyjne. Nie należy ich mylić z falami grawitacyjnymi znanymi z teorii względności Einsteina, które powstają podczas zderzeń czarnych dziur czy gwiazd neutronowych.

Atmosferyczne fale grawitacyjne są zjawiskiem znanym również na Ziemi. Powstają wtedy, gdy zaburzona masa powietrza próbuje odzyskać równowagę pod wpływem siły grawitacji. W efekcie przez atmosferę rozchodzą się charakterystyczne fale przypominające kręgi pojawiające się na powierzchni wody po wrzuceniu kamienia.

Na Wenus takie fale mogłyby osiągać znacznie większe rozmiary niż na Ziemi. Gęsta atmosfera planety, wysokie ciśnienie i niezwykle silna cyrkulacja powietrza sprzyjają powstawaniu rozległych struktur obejmujących tysiące kilometrów.

Choć same pierścienie zostały zaobserwowane bezpośrednio, ich interpretacja pozostaje hipotezą. Badacze podkreślają, że obecność fal atmosferycznych wynika z analizy danych i symulacji komputerowych, a nie z ich bezpośredniego zobaczenia.

Dodatkowym problemem jest fakt, że instrument ExPo został już zdemontowany. Oznacza to, że obecnie nie istnieje możliwość wykonania identycznych obserwacji i prostego potwierdzenia odkrycia nowymi pomiarami.

Z tego powodu autorzy publikacji określają swoje wyniki i przedstawione dowody jako przekonujące, ale w świecie nauki wciąż potrzebne są kolejne obserwacje, które pozwolą ostatecznie potwierdzić istnienie planetarnych fal obejmujących całą Wenus.

Historia tego odkrycia pokazuje, że warto wracać do dawnych obserwacji. Rozwój metod analizy danych sprawia, że informacje uznawane kiedyś za mało istotne mogą po latach ujawnić zjawiska, których wcześniej nie potrafiliśmy dostrzec.

W przypadku Wenus zaledwie 36 minut przypadkowych obserwacji wykonanych przed rozpoczęciem właściwej pracy teleskopu wystarczyło, by zwrócić uwagę naukowców na możliwe istnienie zupełnie nowego procesu zachodzącego w atmosferze planety. Jeśli przyszłe instrumenty potwierdzą obecność gigantycznych fal atmosferycznych, odkrycie może znacząco poszerzyć wiedzę o jednym z najbardziej tajemniczych światów Układu Słonecznego.