Under en kort svängning av Venus, NASA:s Parker Solar Probe upptäckte en naturlig radiosignal som avslöjade att rymdfarkosten hade flugit genom planetens övre atmosfär. Detta var den första direkta mätningen av den venusiska atmosfären på nästan 30 år - och den ser helt annorlunda ut än Venus tidigare. En studie publicerad idag bekräftar att Venus övre atmosfär genomgår förbryllande förändringar under en solcykel, solens 11-åriga aktivitetscykel. Detta markerar den senaste ledtråden för att reda ut hur och varför Venus och jorden är så olika.

Född av liknande processer, Jorden och Venus är tvillingar:båda steniga, och av liknande storlek och struktur. Men deras vägar skilde sig från födseln. Venus saknar magnetfält, och dess yta steker vid temperaturer som är tillräckligt höga för att smälta bly. Som mest, rymdskepp har bara överlevt ett par timmar där. Studerar Venus, ogästvänligt som det är, hjälper forskare att förstå hur dessa tvillingar har utvecklats, och vad som gör jordliknande planeter beboeliga eller inte.

Den 11 juli, 2020, Parker Solar Probe svängde av Venus i sin tredje förbiflygning. Varje förbiflygning är utformad för att utnyttja planetens gravitation för att flyga rymdfarkosten närmare och närmare solen. Uppdraget – förvaltas av Johns Hopkins Applied Physics Laboratory i Laurel, Maryland - gjorde sin närmaste förbiflygning av Venus hittills, passerar bara 517 miles (833 km) över ytan.

"Jag var bara så exalterad över att ha ny data från Venus, " sa Glyn Collison från NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, huvudforskaren i studien, publiceras idag i Geofysiska forskningsbrev . En Venus expert, Collinson har granskat all tillgänglig Venus-data – från tidigare uppdrag som NASA:s Pioneer Venus Orbiter och ESA:s (Europeiska rymdorganisationen) Venus Express – flera gånger.

Ett av Parker Solar Probes instrument är FIELDS, uppkallad efter de elektriska och magnetiska fält den mäter i solens atmosfär. Under bara sju minuter – när Parker Solar Probe var närmast Venus – upptäckte FIELDS en naturlig, lågfrekvent radiosignal. Den tunna rynkan i uppgifterna fångade Collinsons uppmärksamhet. Formen och styrkan på signalen verkade bekant, men han kunde inte placera den. "Så nästa dag, Jag vaknade, " sa han. "Och jag tänkte, 'Herregud, Jag vet vad det här är!"

Collinson kände igen signalen från hans tidigare arbete med NASA:s Galileo orbiter, som utforskade Jupiter och dess månar innan uppdraget avslutades 2003. En liknande rynka dök upp närhelst rymdfarkosten passerade genom jonosfärerna på Jupiters månar.

Som jorden, Venus har ett elektriskt laddat lager av gas i den övre kanten av dess atmosfär, kallas jonosfären. Detta hav av laddade gaser, eller plasma, sänder naturligt ut radiovågor som kan detekteras av instrument som FIELDS. När Collinson och hans team identifierade den signalen, de insåg att Parker Solar Probe hade skummat Venus övre atmosfär – en trevlig överraskning, även om en de kanske hade förväntat sig baserat på tidigare data, han sa.

Forskarna använde denna radiostrålning för att beräkna densiteten hos jonosfären som Parker Solar Probe flög genom. Forskare erhöll senast direkta mätningar av Venus jonosfär från Pioneer Venus Orbiter 1992. Då, solen var nära solmaximum, den stormiga toppen av solcykeln.

Under åren som följde, data från markbaserade teleskop antydde att stora förändringar ägde rum när solen satte sig i sin lugna fas, minsta solenergi. Medan huvuddelen av atmosfären förblev densamma, jonosfären - som är överst, där gaser kan fly till rymden – var mycket tunnare under solminimum.

Utan direkta mätningar, det var omöjligt att bekräfta.

Observationerna från Parker Solar Probes senaste förbiflygning, som inträffade sex månader efter det senaste solminimum, verifiera pusslet i Venus jonosfär. Verkligen, Venus jonosfär är mycket tunnare jämfört med tidigare mätningar som tagits under solmaximum.

"När flera uppdrag bekräftar samma resultat, en efter den andra, som ger dig ett stort förtroende för att gallringen är verklig, sa Robin Ramstad, en studie medförfattare och postdoktor vid Laboratory of Atmospheric and Space Physics vid University of Colorado, Flyttblock.

Att förstå varför Venus jonosfär tunnar ut nära solens minimum är en del av att reda ut hur Venus reagerar på solen – vilket kommer att hjälpa forskare att avgöra hur Venus, en gång så lik jorden, blev en värld av brännhet, giftig luft är det idag. Till exempel, Venus jonosfär är benägen att läcka, vilket betyder flykten av energisatta gaser ut i rymden. Att samla in data om denna och andra förändringar i jonosfären är nyckeln till att förstå hur Venus atmosfär har utvecklats över tiden.

Denna studie var under 30 år. Det tog ett uppdrag till Venus, och decennier senare, ett toppmodernt uppdrag till solen. "Målet med att flyga förbi Venus är att sakta ner rymdfarkosten så att Parker Solar Probe kan dyka närmare solen, " sa Nour E. Raouafi, Parker Solar Probe-projektforskare vid Applied Physics Laboratory. "Men vi skulle inte missa möjligheten att samla in vetenskapliga data och ge unika insikter om en mystisk planet som Venus."

Collinson liknade forskningen vid lifting. Venus-forskare var angelägna om att åka med Parker Solar Probes förbiflygning för nya data och vyer av jordens tvillingplanet. "För att se Venus nu, allt handlar om dessa små glimtar, " han sa.