Un grupo de investigación japonés ha identificado una estructura de rayas gigantes entre las nubes que cubren el planeta Venus en base a la observación de la nave espacial Akatsuki. El equipo también reveló los orígenes de esta estructura utilizando simulaciones climáticas a gran escala. El grupo fue dirigido por el Profesor Asistente del ProyectoHiroki Kashimura Universidad de Kobe, Graduate School of Science y estos hallazgos se publicaron el 9 de enero en Comunicaciones de la naturaleza .
Venus a menudo se llama gemelo de la Tierra debido a su tamaño y gravedad similares, pero el clima en Venus es muy diferente. Venus gira en la dirección opuesta a la Tierra, y mucho más lentamente aproximadamente una rotación durante 243 días terrestres., a unos 60 km sobre la superficie de Venus, un veloz viento del este rodea el planeta en aproximadamente 4 días terrestres a 360 km / h, un fenómeno conocido como superrotación atmosférica.
El cielo de Venus está completamente cubierto por espesas nubes de ácido sulfúrico que se encuentran a una altura de 45-70 km, lo que dificulta observar la superficie del planeta desde los telescopios y los orbitadores terrestres que rodean Venus. Las temperaturas de la superficie alcanzan un abrasador460 grados Celsius, un entorno hostil para cualquier observación por sondas de entrada. Debido a estas condiciones, todavía hay muchas incógnitas con respecto a los fenómenos atmosféricos de Venus.
Para resolver el rompecabezas de la atmósfera de Venus, la nave espacial japonesa Akatsuki comenzó su órbita de Venus en diciembre de 2015. Uno de los instrumentos de observación de Akatsuki es una cámara infrarroja "IR2" que mide longitudes de onda de 2 m 0,002 mm.Esta cámara puede capturar la morfología detallada de las nubes de los niveles de nubes inferiores, a unos 50 km de la superficie. Las capas superiores de nubes bloquean los rayos ópticos y ultravioleta, pero gracias a la tecnología infrarroja, las estructuras dinámicas de las nubes inferiores se revelan gradualmente.
Antes de que comenzara la misión Akatsuki, el equipo de investigación desarrolló un programa llamado AFES-Venus para calcular las simulaciones de la atmósfera de Venus. En la Tierra, los fenómenos atmosféricos en todas las escalas se investigan y predicen usando simulaciones numéricas, a partir de la previsión meteorológica diaria y los informes de tifonesal cambio climático anticipado derivado del calentamiento global. Para Venus, la dificultad de la observación hace que las simulaciones numéricas sean aún más importantes, pero este mismo problema también dificulta la confirmación de la precisión de las simulaciones.
AFES-Venus ya había logrado reproducir vientos superrotacionales y estructuras de temperatura polar de la atmósfera de Venus. Usando el simulador de tierra, un sistema de supercomputadora proporcionado por la Agencia Japonesa de Ciencia y Tecnología de la Tierra y el Mar JAMSTEC, el equipo de investigación creó un númerosimulaciones a alta resolución espacial. Sin embargo, debido a la baja calidad de los datos de observación antes de Akatsuki, fue difícil demostrar si estas simulaciones fueron reconstrucciones precisas.
Este estudio comparó datos de observación detallados de los niveles de nubes inferiores de Venus tomadas por la cámara IR2 de Akatsuki con las simulaciones de alta resolución del programa AFES-Venus. La parte izquierda de la imagen de arriba muestra los niveles de nubes inferiores de Venus capturados por elCámara IR2. Observe las rayas gigantes casi simétricas a través de los hemisferios norte y sur. Cada racha tiene cientos de kilómetros de ancho y se extiende diagonalmente a casi 10,000 kilómetros de ancho. Este patrón fue revelado por primera vez por la cámara IR2, y el equipo lo nombróuna estructura de rayas de escala planetaria. Esta escala de estructura de rayas nunca se ha observado en la Tierra, y podría ser un fenómeno exclusivo de Venus. Utilizando las simulaciones de alta resolución de AFES-Venus, el equipo reconstruyó el patrón lado derecho de arribaimagen. La similitud entre esta estructura y las observaciones de la cámara demuestran la precisión de las simulaciones AFES-Venus.
Luego, a través de análisis detallados de los resultados de la simulación AFES-Venus, el equipo reveló el origen de esta estructura de rayas gigantes. La clave de esta estructura es un fenómeno estrechamente conectado con el clima cotidiano de la Tierra: corrientes de chorro polar. En latitudes medias y altasde la Tierra, una dinámica de vientos a gran escala inestabilidad baroclínica forma ciclones extratropicales, sistemas migratorios de alta presión y corrientes de chorro polar. Los resultados de las simulaciones mostraron el mismo mecanismo en funcionamiento en las capas de nubes de Venus, lo que sugiere que el chorropueden formarse corrientes en latitudes altas. En las latitudes más bajas, una onda atmosférica debido a la distribución de flujos a gran escala y el efecto de rotación planetaria onda de Rossby genera grandes vórtices a través del ecuador a latitudes de 60 grados en ambas direcciones.Se añaden corrientes a este fenómeno, los vórtices se inclinan y se estiran, y la zona de convergencia entre los vientos norte y sur se forma como una raya.La zona de convergencia se convierte en un fuerte flujo descendente, lo que resulta en una estructura de rayas a escala planetaria.La onda de Rossby también se combina con una gran fluctuación atmosférica ubicada sobre el ecuador onda Kelvin ecuatorial en los niveles inferiores de las nubes, preservando la simetría entre los hemisferios.
Este estudio reveló la estructura de vetas gigantes en la escala planetaria en los niveles de nubes inferiores de Venus, replicó esta estructura con simulaciones y sugirió que esta estructura de vetas se forma a partir de dos tipos de fluctuaciones atmosféricas ondas, inestabilidad baroclínica y corrientes de chorro.La simulación exitosa de la estructura de estrías a escala planetaria formada a partir de múltiples fenómenos atmosféricos es evidencia de la precisión de las simulaciones para fenómenos individuales calculadas en este proceso.
Hasta ahora, los estudios del clima de Venus se han centrado principalmente en los cálculos promedio de este a oeste. Este hallazgo ha elevado el estudio del clima de Venus a un nuevo nivel en el que es posible la discusión de la estructura tridimensional detallada de Venus.El siguiente paso, a través de la colaboración con Akatsuki y AFES-Venus, es resolver el enigma del clima de la Venus gemela de la Tierra, velada en la espesa nube de ácido sulfúrico.
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Materiales proporcionado por Universidad de Kobe . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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