Планета, яка збрехала про своє обертання

Іноді наукові дослідження виявляються не стільки відкриттями, скільки виявленням помилок, про які ми не підозрювали. Одним із таких досліджень стало вивчення Венери, одного з найближчих сусідів Землі.

Венера обертається навколо своєї осі протягом 243 земних днів, що є одним із найповільніших обертів у Сонячній системі. Проте, якщо спостерігати лише за її хмарами, можна дійти зовсім інших висновків. Верхній шар атмосфери Венери обертається навколо планети приблизно за чотири дні, що астрономи називають суперобертанням. Це явище створює враження, що Венера обертається приблизно в шістдесят разів швидше, ніж насправді. Якщо спостерігати за неправильним шаром атмосфери, можна отримати відповідь, яка на два порядки відрізняється від істини.

Венера, оточена щільним, швидко рухомим шаром хмар, атмосфера якої обертається навколо планети приблизно за чотири дні, що майже в шістдесят разів швидше, ніж Венера обертається сама (Credit : NASA/JPL-Caltech)

Це попередження стало основою нового дослідження Стівена Кейна з Університету Каліфорнії, Ріверсайд. Важливість цього дослідження виходить далеко за межі простої допитливості щодо нашого найближчого сусіда. Обертання планет є фундаментальним аспектом планетарної науки. Швидкість обертання світу впливає на те, як тепло від зірки розподіляється, як формуються погодні системи, як взаємодіють океани та атмосфери. Якщо помилитися в оцінці швидкості обертання, всі кліматичні моделі, побудовані на цій основі, успадковують цю помилку.

Проблема полягає в тому, що для планет, які обертаються навколо інших зірок, ми не можемо спостерігати за твердої поверхнею так, як це робимо з Марсом. Більшість екзопланет видимі лише через їх атмосферу, що означає, що астрономи часто вимірюють вітри, а не обертання, і плутають одне з іншим. Стаття Кейна не лише діагностує цю проблему, а й пропонує рішення. Спостерігаючи за однією і тією ж планетою в кількох спектрах, включаючи інфрачервоний, можна заглибитися в атмосферу, де, принаймні на Венері, швидкість вітру зменшується ближче до поверхні. Збираючи вимірювання на різних глибинах, можна почати реконструювати те, що насправді робить планета під атмосферою, а не лише те, що відбувається з її погодою.

Чому це дослідження актуальне зараз, а не залишилося просто технічною приміткою? Це пов'язано з термінами. Місія PLATO Європейського космічного агентства стартує в березні 2027 року. У супутній статті Кейн та його колеги, включаючи аспірантку Емму Майлз, прогнозують, що вона виявить кілька сотень світів, подібних до Венери. Це не маленька кількість у цій галузі, а справжня знахідка. Вперше вчені отримають адекватну популяцію екзо-Венер для порівняння з реальними даними, а не лише одну, розчаровуючу точку даних.

Художнє зображення космічного апарата PLATO Європейського космічного агентства, обладнаного 26 ультрачутливими камерами, призначеними для виявлення незначного затемнення зоряного світла, коли планети проходять перед своїми зірками. Місія очікує виявити кілька сотень світів, подібних до Венери, після свого запуску в 2027 році (Credit : ESA)

Це порівняння може нарешті почати відповідати на питання, яке мучить планетарних вчених десятиліттями: чому Венера, світ, створений приблизно такого ж розміру та складу, як Земля, перетворилася на пекло з розплавленим свинцем, тоді як Земля зберегла свої океани та помірні небеса? Якщо більшість з цих екзо-Венер виявляться повільно обертовими, як сама Венера, це буде сильним натяком на те, що повільне обертання є справжнім складником у рецепті парникового ефекту. Якщо ж їхні швидкості обертання виявляться різноманітними, пошуки продовжаться в іншому напрямку.

Обертання Землі за 24 години тихо виконує величезну кількість кліматичних завдань, переміщуючи сонячну енергію, сприяючи атмосферній та океанічній циркуляції, що робить життя можливим. Коли ми починаємо шукати потенційно придатні для життя світи в інших системах, ця стаття нагадує про необхідність перевірити, чи те, що ми називаємо "днем" на якійсь віддаленій планеті, дійсно є днем, а не просто швидкою думкою погоди про це.