Wetenschap
BepiColombo detecteert ontsnappende zuurstof en koolstof in een onontgonnen gebied van de magnetosfeer van Venus
Een vluchtig bezoek van de ESA/JAXA BepiColombo-missie aan Venus heeft verrassende inzichten opgeleverd over de manier waarop gassen uit de bovenste lagen van de atmosfeer van de planeet worden verwijderd.
Detecties in een voorheen onontgonnen gebied van de magnetische omgeving van Venus laten zien dat koolstof en zuurstof worden versneld tot snelheden waarbij ze aan de zwaartekracht van de planeet kunnen ontsnappen. De resultaten zijn gepubliceerd in Nature Astronomy .
Lina Hadid, CNRS-onderzoeker bij het Plasma Physics Laboratory (LPP) en hoofdauteur van de studie, zei:"Dit is de eerste keer dat positief geladen koolstofionen zijn waargenomen die uit de atmosfeer van Venus ontsnappen. Dit zijn zware ionen die gewoonlijk langzaam bewegen. dus we proberen nog steeds de mechanismen te begrijpen die een rol spelen. Het kan zijn dat een elektrostatische 'wind' ze van de planeet weghaalt, of dat ze versneld kunnen worden door centrifugale processen."
In tegenstelling tot de aarde genereert Venus geen intrinsiek magnetisch veld in zijn kern. Niettemin wordt rond de planeet een zwakke, komeetvormige 'geïnduceerde magnetosfeer' gecreëerd door de interactie van geladen deeltjes uitgezonden door de zon (de zonnewind) met elektrisch geladen deeltjes in de bovenste atmosfeer van Venus. Rond de magnetosfeer ligt een gebied dat de 'magnetosheath' wordt genoemd, waar de zonnewind wordt afgeremd en verwarmd.
Op 10 augustus 2021 passeerde BepiColombo Venus om te vertragen en de koers aan te passen richting zijn eindbestemming Mercurius. Het ruimtevaartuig vloog langs de lange staart van de magnetosheath van Venus omhoog en kwam door de neus van de magnetische gebieden die zich het dichtst bij de zon bevonden tevoorschijn. Gedurende een periode van 90 minuten van observaties maten de instrumenten van BepiColombo het aantal en de massa van de geladen deeltjes die het tegenkwam, waarbij informatie werd vastgelegd over de chemische en fysische processen die de atmosferische ontsnapping in de flank van de magnetosheath aandrijven.
Vroeg in haar geschiedenis had Venus veel overeenkomsten met de aarde, waaronder aanzienlijke hoeveelheden vloeibaar water. Interacties met de zonnewind hebben het water weggenomen, waardoor een atmosfeer is ontstaan die voornamelijk bestaat uit koolstofdioxide en kleinere hoeveelheden stikstof en andere sporensoorten.
Bij eerdere missies, waaronder NASA's Pioneer Venus Orbiter en ESA's Venus Express, is gedetailleerd onderzoek gedaan naar het type en de hoeveelheid moleculen en geladen deeltjes die in de ruimte verloren gaan. De baanpaden van de missies lieten echter sommige gebieden rond Venus onontgonnen achter en veel vragen bleven nog onbeantwoord.
Gegevens voor het onderzoek werden verkregen door BepiColombo's Mass Spectrum Analyzer (MSA) en de Mercury Ion Analyzer (MIA) tijdens de tweede Venus-flyby van het ruimtevaartuig. De twee sensoren maken deel uit van het Mercury Plasma Particle Experiment (MPPE)-instrumentenpakket, dat wordt gedragen door Mio, de door JAXA geleide Mercury Magnetospheric Orbiter.
"Het karakteriseren van het verlies van zware ionen en het begrijpen van de ontsnappingsmechanismen op Venus is cruciaal om te begrijpen hoe de atmosfeer van de planeet is geëvolueerd en hoe deze al zijn water heeft verloren", zegt Dominique Delcourt, onderzoeker bij LPP en hoofdonderzoeker van het MSA-instrument.
Met de SPIDER-tools voor ruimteweermodellering van Europlanet konden de onderzoekers volgen hoe de deeltjes zich door de Venusiaanse magnetoshell voortplantten.
“Dit resultaat toont de unieke resultaten die kunnen voortkomen uit metingen die zijn gedaan tijdens planetaire flybys, waarbij het ruimtevaartuig door gebieden kan bewegen die doorgaans onbereikbaar zijn voor ruimtevaartuigen in een baan om de aarde”, zegt Nicolas André van het Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP) en hoofd van de SPIDER-service.
De komende tien jaar zal een vloot van ruimtevaartuigen Venus onderzoeken, waaronder ESA's Envision-missie, NASA's VERITAS-orbiter en DAVINCI-sonde, en de Indiase Shukrayaan-orbiter. Gezamenlijk zullen deze ruimtevaartuigen een alomvattend beeld geven van de Venusiaanse omgeving, van de magnetosheath, via de atmosfeer tot aan het oppervlak en het binnenste.
"Recente resultaten suggereren dat de atmosferische ontsnapping uit Venus het verlies van zijn historische watergehalte niet volledig kan verklaren. Deze studie is een belangrijke stap om de waarheid over de historische evolutie van de Venusiaanse atmosfeer bloot te leggen, en aankomende missies zullen helpen veel hiaten op te vullen." " voegde co-auteur Moa Persson van het Zweedse Instituut voor Ruimtefysica toe.