Российские ученые и их европейские и американские коллеги на основе данных, собранных зондом «Венера-Экспресс» (Европейское космическое агентство), создали температурную карту верхней атмосферы на ночной стороне Венеры и обнаружили загадочный «теплый слой», природа которого пока неясна.

«Мы измеряли температуры на высотах от 90 до 140 километров. На ночной стороне планеты температура убывает с высотой, но мы увидели на графике пик в интервале от 90 до 100 километров. Здесь атмосфера была на 20–40 градусов теплее, чем мы ожидали. Что ее разогревает, мы пока не понимаем, но примерно на этой высоте находится венерианский озоновый слой. Возможно, тут есть связь», — говорит соавтор исследования Денис Беляев из Института космических исследований РАН (ИКИ) и МФТИ.

Он, а также сотрудники ИКИ и МФТИ Анна Федорова и Олег Кораблев, их коллеги из французской лаборатории LATMOS, ученые из Бельгии, Германии и США проанализировали весь массив данных, полученных прибором SPICAV на борту «Венеры-Экспресс» с июня 2006 по февраль 2013 г.

Европейский космический аппарат «Венера-Экспресс» (Venus Express), был запущен с космодрома Байконур с помощью российской ракеты «Союз-ФГ» в 2005 году. Научные приборы для этого зонда создавались при участии российских ученых. В феврале 2015 г. аппарат прекратил существование, но ученые еще продолжают анализировать данные с него.

Прибор SPICAV (SPectroscopy for the Investigation of the Characteristics of the Atmosphere of Venus) на борту зонда состоял из двух спектрометров: инфракрасного (созданного российскими специалистами) и ультрафиолетового, который делали французские ученые. Данные о температуре атмосферы были получены в ультрафиолетовом канале с помощью метода «звездного просвечивания».

Суть этого метода состоит в том, что спектрометр «смотрит» на определенную звезду в тот момент, когда она скрывается за краем планеты. Свет звезды просвечивает атмосферу и по спектру можно было определить ее характеристики. Ученые выбирали те звезды, которые светят ярче в ультрафиолете — то есть в диапазоне от 118 до 320 нанометров, где работал спектрометр (всего их было около 50). В течение нескольких минут, пока звезда уходила за горизонт планеты, прибор раз в секунду снимал ее спектр. Затем ученые делили «атмосферный» спектр на «чистый» спектр звезды и определяли газовый состав и плотность атмосферы на разных высотах. Исходя из этих данных, вычислялась температура. Всего с июня 2006 года по февраль 2013 года было получено 587 «срезов» атмосферы, точки измерений покрыли практически все ночное полушарие планеты.

«Практически во всех сеансах наблюдений за эти семь лет мы видели на высотах 90-100 километров слой, который теплее на 20-40 градусов кельвина. То есть воздух на этой высоте имел температуру 220-240 кельвинов, а должен - не выше 200», — говорит Беляев.

По его словам, этот слой находится в том же диапазоне высот, где ранее был открыт озон. «Сейчас мы проводим корреляционный анализ, чтобы определить, это как-то связано или нет. Не исключено, что дело в химических реакциях: распаде озона под действием хлорсодержащих веществ — эти реакции могут идти с выделением тепла»,— отметил Беляев.

Ученые обнаружили еще одну странную особенность верхней атмосферы Венеры: почему-то в предутренние часы она была теплее, чем в вечерние, хотя должно быть наоборот.

Венера — уникальная планета, она вращается не в сторону своего движения по околосолнечной орбите, а в противоположную, поскольку ее ось вращения наклонена под углом 177 градусов. Вращается она очень медленно — солнечные сутки на Венере длятся 116 дней. За долгую ночь верхняя атмосфера остывает, поэтому вечером она должна быть теплее, чем утром.

«Мы получили, что температура атмосферы утром теплее на 20 градусов, чем вечером. Должно быть, здесь играет роль глобальная циркуляция атмосферы, как раз на высотах около 100 километров происходит перенос с подсолнечной точки в противосолнечную. В этой области на ночной стороне воздушная масса опускается до высот 70 км, что может приводить к адиабатическому нагреву атмосферы», — поясняет ученый.

Обработка данных, собранных «Венерой-Экспресс» еще продолжается, ученые рассчитывают на то, что им удастся получить новую информацию об этой планете.

Работа российских ученых финансировалась из средств мегагранта правительства РФ, полученного МФТИ в 2011 г. В рамках этого мегагранта в МФТИ была создана Лаборатория инфракрасной спектроскопии планетных атмосфер высокого разрешения под руководством Владимира Краснопольского, профессора факультета физики Католического университета Америки (США).

Подготовлено пресс-службой МФТИ
С участием пресс-службы ИКИ РАН

Прибор SPICAV. Фото (с) A. Piccialli et al.

Температура на ночной стороне Венеры на высотах 90 и 100 км. Фото (с) A. Piccialli et al.

Температурный профиль атмосферы на ночной стороне Венеры. Фото (с) A. Piccialli et al.