Dane obrazowania z japońskich satelitów meteorologicznych Himawari-8 i -9 zostały z powodzeniem wykorzystane do monitorowania zmian czasowych temperatury w chmurze Wenus, ujawniając niewidoczne wzorce w strukturze temperatury różnych fal. Zespół prowadzony przez University of Tokyo zebrał obrazy podczerwieni z 2015-25, aby oszacować temperaturę jasności w ciągu dnia na rok. Wyniki pokazują, że satelity meteorologiczne mogą służyć jako dodatkowe oczy, aby uzyskać dostęp do atmosfery wenusowej z przestrzeni i uzupełniać przyszłe obserwacje z misji planetarnych i naziemnych teleskopów.
Satelity HIMAWARI -9 i -9, uruchomione odpowiednio w 2014 i 2016 r., Zostały opracowane w celu monitorowania globalnych zjawisk atmosferycznych poprzez zastosowanie ich wielospektralnych zaawansowanych Imagers Himawari (AHIS). Zespół University of Tokyo prowadzony przez wizytującego badacza Gaku Nishiyama widział możliwość wykorzystania najnowocześniejszych danych czujników do obserwacji kosmicznych Venus, która jest przypadkowo uchwycona przez Ahis w pobliżu Ziemi.
Obserwowanie czasowych zmian temperatury w chmurowych szczytach Wenus jest niezbędne do zrozumienia jej dynamiki atmosferycznej i powiązanych zjawisk, takich jak pływy termiczne i fale na skalę planetarną. Uzyskanie danych dla tych zjawisk stanowi wiele wyzwań, jak wyjaśnił Nishiyama. „Wiadomo, że atmosfera Wenus wykazuje roczne różnice w współczynniku odbicia i prędkości wiatru; jednak żadna misja planetarna nie powiodła się w ciągłej obserwacji przez dłuższe niż 10 lat z powodu ich życia misji”-powiedział. „Obserwacje naziemne mogą również przyczyniać się do długoterminowego monitorowania, ale ich obserwacje mają na ogół ograniczenia ze względu na atmosferę i światło słoneczne Ziemi w ciągu dnia”.
Z drugiej strony satelity meteorologiczne wydają się odpowiednie do wypełnienia tej luki ich dłuższymi okresami życia misji (satelity Himawari -8 i -9 są zaplanowane do działania do 2029 r.). AHIS zezwala na zasięg w podczerwieni wielokrotnie, który do tej pory był ograniczony w misjach planetarnych, niezbędne do pobierania informacji o temperaturze z różnych wysokości, wraz z niską i częstą obserwacją. Dążąc do wykazania tego potencjału, aby przyczynić się do nauki Wenus, zespół zbadał zaobserwowaną czasową dynamikę atmosfery Wenusowskiej i zapewnił analizę porównawczą z poprzednimi zestawami danych. „Uważamy, że ta metoda dostarczy cennych danych dla nauki Wenus, ponieważ może nie być żadnych innych statków kosmicznych krążących wokół Wenus aż do następnych misji planetarnych około 2030 r.” – powiedział Nishiyama.
Zespół po raz pierwszy ustanowił archiwum danych, wyodrębniając wszystkie obrazy Wenus ze zebranych zestawów danych AHI, identyfikując łącznie 437 wystąpień. Biorąc pod uwagę szum w tle i pozorną wielkość Wenus na przechwyconych obrazach, byli w stanie śledzić czasową zmienność temperatury chmur w okresach, w których satelita geostacjonarny, Wenus i Ziemia ustawiły się z rzędu.
Pobrane zmienności czasowe temperatur jasności zostały następnie analizowane w skalach zarówno w roku, jak i na dzień i porównano dla wszystkich pasm podczerwieni w celu zbadania zmienności pływów termicznych i fal planetycznych. Zróżnicowanie amplitudy termicznej przypływu potwierdzono z uzyskanego zestawu danych. Wyniki potwierdziły również zmianę amplitudy fal planetarnych w atmosferze z czasem, wydając się zmniejszać wraz z wysokością. Podczas gdy ostateczne wnioski dotyczące fizyki leżącej u podstaw wykrytych zmian były wyzwaniem ze względu na ograniczoną czasową rozdzielczość danych AHI, zmiany amplitudy termicznej przypływu wydawały się być związane z dekadowymi zmiennością w strukturze atmosfery Wenus.
Oprócz pomyślnego zastosowania danych Himawari do obserwacji planetarnych, zespół był w stanie dodatkowo wykorzystać dane do zidentyfikowania rozbieżności kalibracji w danych z poprzednich misji planetarnych.
Nishiyama już patrzy na implikacje badania poza horyzontem Wenus. „Myślę, że nasze nowatorskie podejście w tym badaniu z powodzeniem otworzyło nową drogę do długoterminowego i wielopasmowego monitorowania ciał układu słonecznego. Obejmuje to księżyc i rtęć, które obecnie studiuję. Ich widma podczerwieni zawierają różne informacje na temat właściwości fizycznych i kompozycyjnych ich powierzchni, które są wskazówkami na temat tego, jak te ciała skaliste ewoluowały.” Perspektywa uzyskania dostępu do zakresu warunków geometrycznych nieokreślonych z ograniczeń obserwacji naziemnych jest wyraźnie ekscytująca. „Mamy nadzieję, że to badanie pozwoli nam ocenić właściwości fizyczne i kompozycyjne, a także dynamikę atmosferyczną i przyczyniać się do naszego dalszego zrozumienia ewolucji planetarnej w ogóle”.
Finansowanie: Ta praca była wspierana przez numer dotacji JSPS Kakenhi JP22K21344, 23H00150 i 23H01249 oraz JSPS zagraniczny stypendium badawcze.