Animation des nuages moyens de Vénus observés avec les images 900 nm de l'Akatsuki/IR1. Crédit :Javier Peralta
Vénus est connue pour ses nuages d'acide sulfurique couvrant toute la planète et ses vents ultra-rapides se déplaçant à des centaines de kilomètres à l'heure, mais les nuages épais de notre planète voisine rendent difficile pour les scientifiques de scruter l'intérieur de son atmosphère.
Maintenant, les chercheurs ont utilisé des images infrarouges pour espionner la couche intermédiaire des nuages de Vénus et ils ont trouvé des surprises inattendues.
La nouvelle recherche, publié dans la revue AGU Lettres de recherche géophysique , constate que cette couche intermédiaire de nuages présente une grande variété de configurations nuageuses qui changent avec le temps et sont très différentes de la couche supérieure des nuages de Vénus, qui sont généralement étudiées avec des images ultraviolettes. L'étude a également trouvé des changements dans l'albédo des nuages du milieu, ou combien de lumière du soleil ils réfléchissent vers l'espace, ce qui pourrait indiquer la présence d'eau, le méthane ou d'autres composés absorbant le rayonnement solaire.
Les mouvements des nuages du milieu, combiné avec les observations précédentes, a permis aux chercheurs de reconstituer une image des vents sur Vénus sur 10 ans, montrant que les vents ultra-rapides dans les nuages moyens de la planète sont les plus rapides à l'équateur et, comme les nuages supérieurs, changer de vitesse dans le temps.
Ces nouvelles observations pourraient aider les scientifiques à mieux comprendre notre planète voisine et à faire la lumière sur d'autres planètes et exoplanètes aux caractéristiques similaires, selon les auteurs de l'étude.
Les nuages du milieu de Vénus observés du côté du soir à 900 nm par la caméra IR1 à bord de l'orbiteur Akatsuki de JAXA. Cette image a été acquise le 1 juillet 2016, et il présente un exemple de l'asymétrie hémisphérique et des contrastes nets apparents sur l'albédo. Crédits :JAXA
"Nous avons observé des événements complètement inattendus, " a déclaré Javier Peralta, Chercheur ITYF à l'Agence japonaise d'exploration aérospatiale (JAXA) et auteur principal de la nouvelle étude. "Nous avons découvert que les nuages du milieu ne sont pas aussi silencieux ou ennuyeux qu'ils le semblaient lors des missions précédentes."
Observer les nuages de Vénus
La nouvelle étude a utilisé des images prises par le vaisseau spatial Akatsuki de la JAXA, qui est arrivée sur Vénus en décembre 2015 et dont l'objectif principal est de comprendre la super-rotation de Vénus. La super-rotation est un phénomène déroutant également observé sur Titan et de nombreuses exoplanètes qui fait que l'atmosphère se déplace beaucoup plus rapidement que la planète solide. Il faut 243 jours terrestres à Vénus pour effectuer une rotation. Cependant, il ne faut que quatre jours terrestres à l'atmosphère de la planète pour faire le tour de Vénus – environ 60 fois plus vite que la rotation de la planète.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont analysé près de 1, 000 images infrarouges de nuages vénusiens captées par l'une des caméras d'Akatsuki sur une année. La caméra a été conçue pour observer la couche nuageuse moyenne, qui se trouve à 50 à 55 kilomètres au-dessus de la surface de la planète. Les photons aux longueurs d'onde infrarouges peuvent pénétrer plus profondément dans les nuages avant d'être réfléchis, permettant aux scientifiques de scruter plus profondément cette couche nuageuse.
Les missions précédentes étudiant les nuages les plus hauts de Vénus ont vu des aperçus de la couche nuageuse moyenne mais n'avaient pas pu obtenir une bonne, longuement regarder avec des images infrarouges. Afin de voir comment évoluent les nuages du milieu, les instruments doivent les regarder plus longtemps que lors des missions précédentes, selon Peralta.
Les nuages du milieu de Vénus observés du côté du matin à 900 nm par la caméra IR1 à bord de l'orbiteur Akatsuki de JAXA. Cette image a été acquise le 17 mai 2016, et il montre un exemple de l'asymétrie hémisphérique sur l'albédo qui est réapparue tous les 4-5 jours au cours de cette étape de la mission. Crédits :JAXA
Les nouvelles images prises par Akatsuki montrent que la couche moyenne des nuages change avec le temps et sont également très différentes de la couche nuageuse supérieure de Vénus, qui se trouvent à une hauteur d'environ 70 kilomètres. Parfois, les images montrent une bande de nuages légèrement plus sombre envahie par des nuages brillants qui présentent parfois des formes de tourbillon ou un aspect marbré. Ces observations suggèrent une convection, le mouvement vertical de la chaleur et de l'humidité dans l'atmosphère. Sur Terre, la convection peut provoquer des orages. D'autres fois, les images montraient des nuages moins turbulents et apparaissant de manière homogène ou sans relief, avec plusieurs rayures.
D'avril à mai 2016, L'hémisphère nord de Vénus s'obscurcit périodiquement tous les quatre à cinq jours. Les scientifiques n'avaient pas observé auparavant cette différence entre les hémisphères et la cause reste à déterminer, selon la nouvelle étude. Les images montraient également d'autres caractéristiques rares du cloud, including a hook-like dark filament extending more than 7, 300 kilometers in the northern hemisphere in May and October of 2016.
Akatsuki also saw unexpected high contrasts in the cloud albedo. The new study suggests there could be compounds in the cloud layer able to absorb at the infrared wavelength or, alternatively, there could changes in the thickness of the clouds.
The scientists have also reconstructed Venus's winds over 10 years by combining the Akatsuki images with observations by amateur observers and past missions like ESA's Venus Express and NASA's MESSENGER mission. They found the super-rotating winds in Venus's middle clouds are sometimes fastest at the equator and their speed could change by up to 50 kilometers per hour over several months.
The strong variability of the middle clouds of Venus as shown in 900-nm mages acquired by the camera IR1 onboard JAXA’s orbiter Akatsuki during the year 2016. Clear hemispherical asymmetries, zonally-oriented stripes and sharp discontinuities are visible on the middle clouds’ albedo. Image dates (from left to right):2, 3 and 17 of May, 23 of June and 1 of July. Credits:JAXA
Understanding Venus's super-rotation
The findings could help scientists better understand Venus's super-rotation. The frictional drag and mountain waves caused by Venus's surface or the periodic heating from the Sun are factors that could be playing a key role in the maintenance of the super-rotation by slowing down or accelerating the winds and defining its long-term evolution, according to Peralta.
Since most of the solar energy is absorbed in the cloud layers and the fastest super-rotating winds also occur there, studying several layers of the clouds is critical to understanding the winds, according to Peralta. Scientists suspect changes in Venus's clouds and their albedo could be linked to the planet's super-rotation, and how the wind's momentum and energy is transported.
Uncovering the cause of the super-rotation on Venus and its potential connection to the planet's runaway greenhouse effect might help scientists understand changes on Earth related to climate change, Peralta said. It could also shed light on the atmospheric super-rotation of other bodies in our solar system like Saturn's moon Titan, and exoplanets orbiting very close to their stars, il a dit.
Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de AGU Blogs (http://blogs.agu.org), une communauté de blogs sur les sciences de la Terre et de l'espace, hébergé par l'American Geophysical Union. Lisez l'histoire originale ici.
