Швидкоплинний візит місії ESA/JAXA BepiColombo до Венери дозволив дізнатися дивовижні подробиці про те, як гази випаровуються з верхніх шарів атмосфери планети.
Виявлені в раніше не вивченій області магнітного середовища Венери, вони показують, що вуглець і кисень прискорюються до швидкостей, за яких вони можуть уникнути гравітаційного тяжіння планети. Результати дослідження опубліковані в журналі Nature Astronomy.
Ліна Хадід, науковий співробітник CNRS з Лабораторії фізики плазми (LPP) і провідний автор дослідження, каже: "Це перший випадок, коли позитивно заряджені іони вуглецю були помічені як такі, що виходять з атмосфери Венери. Це важкі іони, які зазвичай рухаються повільно, тому ми все ще намагаємося зрозуміти, які механізми задіяні. Можливо, їх забирає від планети електростатичний "вітер", а можливо, вони прискорюються за рахунок відцентрових процесів".
На відміну від Землі, Венера не генерує власне магнітне поле у своєму ядрі. Проте слабка, кометна "індукована магнітосфера" створюється навколо планети в результаті взаємодії заряджених частинок, що випускаються Сонцем (сонячний вітер), з електрично зарядженими частинками у верхніх шарах атмосфери Венери. Навколо магнітосфери знаходиться область, звана "магнітошиєю", де сонячний вітер сповільнюється і нагрівається.
10 серпня 2021 року BepiColombo пролетів повз Венеру, щоб сповільнитися і скорегувати курс у напрямку кінцевого пункту призначення — Меркурія. Космічний апарат пронісся над довгим хвостом магнітосфери Венери і вийшов через ніс найближчої до Сонця магнітної області. Протягом 90-хвилинного періоду спостережень прилади зонда BepiColombo вимірювали кількість і масу заряджених частинок, які трапляються, отримуючи інформацію про хімічні та фізичні процеси, що призводять до виходу атмосфери у фланзі магнітосфери.
На початку своєї історії Венера мала багато спільного із Землею, включно зі значною кількістю рідкої води. Внаслідок взаємодії з сонячним вітром вода випарувалася, залишивши атмосферу, що складається в основному з вуглекислого газу і невеликої кількості азоту та інших мікроорганізмів.
Попередні місії, включно з орбітальним апаратом NASA Pioneer Venus Orbiter і космічним апаратом ESA Venus Express, провели детальні дослідження типу і кількості молекул і заряджених частинок, які губляться в космосі. Однак орбітальні траєкторії цих місій залишили деякі області навколо Венери недослідженими, а багато питань — без відповіді.
Дані для дослідження були отримані аналізатором мас-спектра (MSA) та іонним аналізатором Меркурія (MIA) під час другого прольоту Венери на апараті BepiColombo. Ці два датчики є частиною пакету приладів Mercury Plasma Particle Experiment (MPPE), який несе Mio, очолюваний JAXA орбітальний апарат Mercury Magnetospheric Orbiter.
"Характеристика втрати важких іонів і розуміння механізмів їх виходу на Венері вкрай важливі для розуміння того, як розвивалася атмосфера планети і як вона втратила всю свою воду", — сказав Домінік Делькур, науковий співробітник LPP і головний дослідник приладу MSA.
Інструменти моделювання космічної погоди SPIDER компанії Europlanet дали змогу дослідникам простежити, як частинки поширюються через венеріанську магнітосферу.
"Цей результат демонструє унікальні результати, які можуть бути отримані під час вимірювань, що проводяться під час прольотів планет, коли космічний апарат може переміщатися регіонами, зазвичай недоступними для орбітальних апаратів", — говорить Ніколя Андре (Nicolas André) з Інституту астрофізики і планетології (IRAP).
Протягом наступного десятиліття Венеру досліджуватиме цілий флот космічних апаратів, зокрема місія ESA Envision, орбітальний апарат VERITAS і зонд NASA DAVINCI, а також індійський орбітальний апарат Shukrayaan. У сукупності ці космічні апарати дадуть повне уявлення про венеріанське середовище, починаючи з магнітосфери і закінчуючи атмосферою, поверхнею і внутрішнім простором.
"Останні результати показують, що відхід атмосфери з Венери не може повністю пояснити втрату її історичного вмісту води. Це дослідження — важливий крок до розкриття істини про історичну еволюцію венеріанської атмосфери, а майбутні місії допоможуть заповнити багато прогалин", — додає співавтор Моа Перссон зі Шведського інституту космічної фізики.
