Ett flyktigt besök av ESA/JAXA BepiColombo-uppdraget till Venus har avslöjat överraskande insikter om hur gaser avlägsnas från de övre lagren av planetens atmosfär.
Detekteringar i ett tidigare outforskat område av Venus magnetiska miljö visar att kol och syre accelereras till hastigheter där de kan undkomma planetens gravitationskraft. Resultaten har publicerats i Nature Astronomy .
Lina Hadid, CNRS-forskare vid Plasma Physics Laboratory (LPP) och huvudförfattare till studien sa:"Detta är första gången som positivt laddade koljoner har observerats fly från Venus atmosfär. Dessa är tunga joner som vanligtvis rör sig långsamt, så vi försöker fortfarande förstå de mekanismer som är på gång. Det kan vara så att en elektrostatisk "vind" lyfter bort dem från planeten, eller så kan de accelereras genom centrifugalprocesser."
Till skillnad från jorden genererar inte Venus ett inneboende magnetfält i dess kärna. Icke desto mindre skapas en svag, kometformad "inducerad magnetosfär" runt planeten genom växelverkan mellan laddade partiklar som emitteras av solen (solvinden) och elektriskt laddade partiklar i Venus övre atmosfär. Draperad runt magnetosfären finns en region som kallas "magnetosheath" där solvinden bromsas och värms upp.
Den 10 augusti 2021 passerade BepiColombo Venus för att sakta ner och justera kursen mot sin slutdestination Merkurius. Rymdskeppet svepte upp den långa svansen på Venus magnetoshed och dök upp genom näsan på de magnetiska områdena närmast solen. Under en 90-minuters period av observationer mätte BepiColombos instrument antalet och massan av laddade partiklar som de mötte, och fångar information om de kemiska och fysikaliska processer som driver atmosfärisk utrymning i flanken av magnetohöljet.
Tidigt i sin historia hade Venus många likheter med jorden, inklusive betydande mängder flytande vatten. Interaktioner med solvinden har tagit bort vattnet och lämnat en atmosfär som huvudsakligen består av koldioxid och mindre mängder kväve och andra spårarter.
Tidigare uppdrag, inklusive NASA:s Pioneer Venus Orbiter och ESA:s Venus Express har gjort detaljerade studier av typen och mängden av molekyler och laddade partiklar som går förlorade i rymden. Uppdragens omloppsbanor lämnade dock vissa områden runt Venus outforskade och många frågor fortfarande obesvarade.
Data för studien erhölls av BepiColombos Mass Spectrum Analyzer (MSA) och Mercury Ion Analyzer (MIA) under rymdfarkostens andra Venus-förbiflygning. De två sensorerna ingår i instrumentpaketet Mercury Plasma Particle Experiment (MPPE), som bärs av Mio, den JAXA-ledda Mercury Magnetospheric Orbiter.
"Att karaktärisera förlusten av tunga joner och förstå flyktmekanismerna vid Venus är avgörande för att förstå hur planetens atmosfär har utvecklats och hur den har förlorat allt sitt vatten", säger Dominique Delcourt, forskare vid LPP och huvudutredare för MSA-instrumentet.
Europlanets SPIDER-verktyg för rymdvädermodellering gjorde det möjligt för forskarna att spåra hur partiklarna fortplantade sig genom den venusiska magnethöljet.
"Detta resultat visar de unika resultat som kan komma från mätningar gjorda under planetariska förbiflygningar, där rymdfarkosten kan röra sig genom regioner som vanligtvis inte kan nås av kretsande rymdfarkoster", säger Nicolas André, vid Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP) och leder av SPIDER-tjänsten.
En flotta av rymdfarkoster kommer att undersöka Venus under det kommande decenniet, inklusive ESA:s Envision-uppdrag, NASA:s VERITAS orbiter och DAVINCI-sond och Indiens Shukrayaan orbiter. Tillsammans kommer dessa rymdfarkoster att ge en heltäckande bild av den venusiska miljön, från magnetsliden, ner genom atmosfären till ytan och insidan.
"De senaste resultaten tyder på att den atmosfäriska flykten från Venus inte helt kan förklara förlusten av dess historiska vatteninnehåll. Denna studie är ett viktigt steg för att avslöja sanningen om den historiska utvecklingen av den venusiska atmosfären, och kommande uppdrag kommer att hjälpa till att fylla i många luckor, ", tillade medförfattare, Moa Persson från Svenska Institutet för rymdfysik.
Mer information: L. Z. Hadid et al, BepiColombo observationer av kallt syre och koljoner i flanken av den inducerade magnetosfären av Venus, Naturastronomy (2024). DOI:10.1038/s41550-024-02247-2
Journalinformation: Naturastronomi
Tillhandahålls av Europlanet Media Center
