Venus är känt för sina moln av svavelsyra som täcker hela planeten och dess supersnabba vindar som rör sig i hundratals kilometer i timmen, men vår grannplanets tjocka moln gör det svårt för forskare att titta djupt in i dess atmosfär.

Nu, forskare har använt infraröda bilder för att spionera in i mellanskiktet av Venus moln och de har hittat några oväntade överraskningar.

Den nya forskningen, publicerad i AGU-tidskriften Geofysiska forskningsbrev , finner att detta mellanskikt av moln visar en mängd olika molnmönster som förändras över tiden och som skiljer sig mycket från det övre lagret av Venus moln, som vanligtvis studeras med ultravioletta bilder. Studien fann också förändringar i albedon för mellanmolnen, eller hur mycket solljus de reflekterar tillbaka till rymden, vilket kan tyda på närvaron av vatten, metan eller andra föreningar som absorberar solstrålning.

Mellanmolnens rörelser, i kombination med tidigare observationer, lät forskare rekonstruera en bild av vindarna på Venus under 10 år, visar att de supersnabba vindarna i planetens mellersta moln är snabbast vid ekvatorn och, som de övre molnen, ändra hastighet över tiden.

Dessa nya observationer kan hjälpa forskare att bättre förstå vår grannplanet och kasta ljus över andra planeter och exoplaneter med liknande egenskaper, enligt studiens författare.

"Vi observerade helt oväntade händelser, sa Javier Peralta, ITYF-forskare vid Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) och huvudförfattare till den nya studien. "Vi har upptäckt att mellanmolnen inte är så tysta eller så tråkiga som de verkade under tidigare uppdrag."

Att observera Venus moln

Den nya studien använde bilder tagna av JAXAs rymdfarkost Akatsuki, som anlände till Venus i december 2015 och vars främsta mål är att förstå Venus superrotation. Superrotation är ett förbryllande fenomen som även ses på Titan och många exoplaneter som gör att atmosfären rör sig mycket snabbare än den fasta planeten. Det tar Venus 243 jorddagar att fullborda en rotation. Dock, det tar bara fyra jorddagar för planetens atmosfär att gå hela vägen runt Venus – ungefär 60 gånger snabbare än planetens rotation.

I den nya studien, forskare analyserade nästan 1, 000 infraröda bilder av venusiska moln tagna av en av Akatsukis kameror under ett år. Kameran designades för att observera det mellersta molnskiktet, som sitter 50 till 55 kilometer över planetens yta. Fotoner vid infraröda våglängder kan tränga djupare in i molnen innan de reflekteras, gör det möjligt för forskare att titta djupare in i detta molnlager.

Tidigare uppdrag som studerade Venus översta moln har sett glimtar av det mellersta molnlagret men hade inte kunnat få en bra, länge titta på det med infraröda bilder. För att se hur mellanmolnen utvecklas, instrument måste titta på dem under en längre tid än vad som gjordes under tidigare uppdrag, enligt Peralta.

De nya bilderna som tagits av Akatsuki visar att det mellersta lagret av moln förändras över tiden och är också mycket annorlunda än Venus övre molnlager, som sitter på en höjd av cirka 70 kilometer. Ibland, bilderna visar ett något mörkare band av moln invaderat av ljusa moln som ibland uppvisar virvelformer eller ser fläckiga ut. Dessa observationer tyder på konvektion, den vertikala rörelsen av värme och fukt i atmosfären. På jorden, konvektion kan orsaka åskväder. Vid andra tillfällen, bilderna visade moln som är mindre turbulenta och som verkar homogent ljusa eller funktionslösa, med flera ränder.

Från april till maj 2016, Venus norra halvklot blev periodvis mörkt var fjärde till femte dag. Forskare hade inte tidigare observerat denna skillnad mellan hemisfärerna och orsaken är ännu inte fastställd, enligt den nya studien. Bilderna visade också andra sällsynta molnfunktioner, including a hook-like dark filament extending more than 7, 300 kilometers in the northern hemisphere in May and October of 2016.

Akatsuki also saw unexpected high contrasts in the cloud albedo. The new study suggests there could be compounds in the cloud layer able to absorb at the infrared wavelength or, alternativt, there could changes in the thickness of the clouds.

The scientists have also reconstructed Venus's winds over 10 years by combining the Akatsuki images with observations by amateur observers and past missions like ESA's Venus Express and NASA's MESSENGER mission. They found the super-rotating winds in Venus's middle clouds are sometimes fastest at the equator and their speed could change by up to 50 kilometers per hour over several months.

Understanding Venus's super-rotation

The findings could help scientists better understand Venus's super-rotation. The frictional drag and mountain waves caused by Venus's surface or the periodic heating from the Sun are factors that could be playing a key role in the maintenance of the super-rotation by slowing down or accelerating the winds and defining its long-term evolution, according to Peralta.

Since most of the solar energy is absorbed in the cloud layers and the fastest super-rotating winds also occur there, studying several layers of the clouds is critical to understanding the winds, according to Peralta. Scientists suspect changes in Venus's clouds and their albedo could be linked to the planet's super-rotation, and how the wind's momentum and energy is transported.

Uncovering the cause of the super-rotation on Venus and its potential connection to the planet's runaway greenhouse effect might help scientists understand changes on Earth related to climate change, Peralta said. It could also shed light on the atmospheric super-rotation of other bodies in our solar system like Saturn's moon Titan, and exoplanets orbiting very close to their stars, han sa.

Den här historien återpubliceras med tillstånd av AGU Blogs (http://blogs.agu.org), en gemenskap av jord- och rymdvetenskapsbloggar, värd av American Geophysical Union. Läs originalberättelsen här.