Párolgó légkör, hatalmas villámok: új eredmények a Vénuszról

A Nature, a legrangosabb tudományos folyóiratok egyike 2007. november 29-i számában érdekes tanulmányt közöl a Vénusz bolygó légkörének lassú fogyásáról. A cikk egyik társzerzője Szegő Károly, a KFKI Részecske- és Magfizikai Kutatóintézet tudományos tanácsadója, aki fizikusként vett részt az Európai Űrügynökség (ESA) Venus Express űrszondája által gyűjtött adatok feldolgozásában, értelmezésében.

A Venus Express űrszondát 2005 novemberében indították. 2006 áprilisában ért a Vénuszhoz, májusban pedig már működtek mérőrendszerei (az űrszonda fedélzetén magnetométer és spektrométerek sora található). Az ASPERA (Analyser of Space Plasma and Energetic Atoms) a légkör felső tartományában levő semleges és töltött részecskéket vizsgálja, adatai alapján arra keresnek választ, hogy miért szöknek el anyagok a Vénuszról a napszél hatására. A kísérletet a svéd űrfizikai intézet munkacsoportja koordinálja, az együttműködés vezetője S. Barabash, aki korábban a szovjet űrkutatási intézetben dolgozott.

Az ASPERA detektor kalibrációs rendszerét a KFKI Részecske- és Magfizikai Kutatóintézet (RMKI) munkatársai dolgozták ki. Az űrszonda építésében való részvétel volt a "belépőjegy" ahhoz, hogy magyar fizikus részese lehessen az észlelések első tudományos feldolgozásának. Ma egy nemzetközi űrprogram tudományos adataihoz csak az az intézmény juthat hozzá azonnal, amely részt vett az űreszköz létrehozásában.

Korábban az 1978-ban útnak indított amerikai Pioneer Venus Orbiter végzett sokoldalú vizsgálatokat egy évtizedig a bolygó körül, és Szegő Károly vendégkutatóként részese volt a mérési eredmények feldolgozásának. A Venus Express pontosabb, részletesebb adatokat szolgáltat, mint elődje. Tervezésénél természetesen felhasználták a Pioneer Venus Orbiterrel gyűjtött ismereteket, a két szonda indítása között eltelt csaknem három évtized műszaki fejlődése pedig sokkal pontosabb mérőműszerek építését tette lehetővé.

A légkör eróziója

A Pioneer Venus Orbiter adatai arra mutattak, hogy nehézionok, például oxigénionok távoznak a bolygóról. A napszél akadálytalanul behatol a légkörbe, ionizálja a semleges atomokat, majd magával sodorja az ionokat. Az ionok összetételét, energiáját, térbeli eloszlását, tehát a részleteket nem lehetett a Pioneer adatokból meghatározni. A Venus Express friss adatai választ adnak ezekre a kérdésekre.

Megállapították, hogy elsősorban pozitív töltésű oxigén-, hélium- és hidrogénionok távoznak. Hidrogénionból 1,9-szer annyi szökik el, mint oxigénionból. Egy vízmolekulában kétszer annyi hidrogén ion van, mint oxigén. A mért 1,9 arányérték tehát nagyon közel esik ehhez, és a mérési bizonytalanságot figyelembe véve valószínűsíthető, hogy a Vénusz folytonosan vizet veszít. Hidrogén és oxigén nemcsak ionos, hanem semleges formában is távozhat a bolygóról, más mérésekből erre a folyamatra is a vízre jellemző arány adódik. A Venus Express adataiból az derült ki, hogy a kisodort ionok nem véletlenszerűen, nem egyenletesen oszlanak el a bolygó körül, hanem a Nap felől nézve a bolygó mögött egy lepelszerű tartományban sűrűsödnek átmenetileg.

A napszél és a Vénusz légkörének kölcsönhatása: a bolygó felsőlégköréből szökik a gáz (forrás: Európai Űrügynökség, ESA)

A Pioneer Venus Orbiter adataiból hidrogén elszökését nem olvasták ki. A napszél elsősorban protonokból, vagyis hidrogénionokból áll. Hosszabb időn át végzett pontosabb mérésekkel lehet csak szétválasztani a napszél- és a bolygó-eredetű ionokat, ezek után lehet majd még megalapozottabb kijelentést tenni a vízvesztésről. A további adatgyűjtés során a kisebb mennyiségben kilépő ionokról is gyűlik majd az információ. A kémiai összetétel ismeretében modellszámításokkal lehet majd megkeresni a légkör dinamikájának alkalmas leírását.

A VIRTIS detektor felvétele a a Vénusz éjszakai oldaláról 1,27 mikrométeren, amely a gerjesztett légköri oxigénatomok fénylését mutatja. A cikkben vázoltakkal kapcsolatban a nappali oldalon sok oxigénatom gerjesztődik, ezek többsége a légkörben marad, és éjszakára sem tud visszatérni nyugalmi állapotába. Ezért az árnyékos oldalon is érzékelhető sugárzást bocsát ki (ESA/VIRTIS/INAF-IASF/Obs. de Paris-LESIA)

Az első adatok tehát kimutatták hidrogén- és oxigénionoknak a vízre jellemző arányban való elszökését és a bolygó mögötti lepelben való feldúsulását. A mérés fontos támpontot adhat a Vénusz vízvesztésének becslésében, mai ismeretinek alapján ugyanis száraz a bolygó, pedig eredetileg viszonylag sok H₂O lehetett rajta. A Venus Express folyamatosan ontja a mérési adatokat, az eddigi felismerések pontosabb igazolása mellett a légköri változások finom részleteinek feltárása még hátravan.

Jéki László