Наблюдение за метеороидами, входящими в атмосферу Земли и проносящимися по небу, представляет собой визуальное зрелище, известное как метеоры. Это одно из самых впечатляющих зрелищ на Земле, часто демонстрирующее множество цветов, когда они сверкают в атмосфере, что часто раскрывает их минеральный состав. Но что, если бы мы могли обнаруживать и наблюдать метеоры, проносящиеся через атмосферы других планет, обладающих атмосферой, таких как Венера, и использовать это для лучшего определения состава и размеров метеороидов?
Вот что недавно принятое исследование Икар надеется обратиться к паре международных исследователей, изучающих, как будущий орбитальный аппарат Венеры можно использовать для изучения метеоров, проносящихся через плотную атмосферу планеты. Это исследование может помочь ученым лучше понять метеороиды во всей Солнечной системе.
Здесь, Вселенная сегодня обсуждает это исследование с доктором Апостолосом Христу, астрономом из обсерватории и планетария Армы, относительно мотивации исследования, значительных результатов, потенциальных последующих исследований, потенциального воплощения этой концепции в реальность и потенциального наблюдения метеоров на других планетах. по всей солнечной системе. Итак, какова была мотивация исследования?
«Основная проблема, которую мы хотим решить, — это измерение потока твердых частиц в космосе», — говорит доктор Кристу. Вселенная сегодня. «Мельчайшие частицы (то, что мы обычно называем «пылью») можно эффективно подсчитать с помощью детекторов ударов небольшой площади, установленных на космических кораблях, тогда как объекты размером более метра или двух (астероиды) мы можем найти в телескоп. Однако все, что находится между парой сотен микрон и метром, попадает в своего рода зазор; они слишком разрежены, чтобы их можно было подсчитать с помощью детекторов ударов, и слишком малы, чтобы их можно было увидеть в телескоп. Лучший способ поиска этих частиц — увидеть, как они сгорают в атмосфере в виде метеоров, по существу рассматривая целые планеты как площадные детекторы».
Для исследования исследователи использовали набор инструментов для моделирования съемки, известный как SWARMS (Симулятор для широкомасштабной регистрации метеоров из космоса), чтобы убедиться в возможности того, что камера на борту будущего орбитального аппарата Венеры сможет наблюдать метеоры в атмосфере Венеры. Параметры SWARMS включали использование тех же популяций метеороидов, которые наблюдались на Земле для Венеры, а также моделирование атмосферы и тип инструмента, при этом исследователи разместили гипотетическую метеорную камеру на борту будущего орбитального аппарата Европейского космического агентства EnVision.
В конце концов, исследователи обнаружили, что количество метеоров, которые камера их орбитального аппарата может наблюдать в атмосфере Венеры, будет в 1,5–2,5 раза больше, чем на Земле. Команда отмечает, что это указывает на возможность наблюдения метеоров в атмосфере Венеры, при условии, что данные будут успешно отправлены обратно на Землю. Итак, каковы же наиболее значимые результаты этого исследования?
Доктор Кристу рассказывает Вселенная сегодня«Я бы сказал, что два основных результата заключаются в том, что (а) метеоры на Венере возникают значительно выше слоев облаков, и (б) они должны быть постоянно ярче, чем их земные аналоги. Пункт (а) устраняет одно потенциальное препятствие в обнаружении этих частиц в орбитальной камере, а пункт (б) говорит нам, что любая конструкция камеры, проверенная в полете на околоземной орбите, должна работать на Венере как минимум так же, а, возможно, и лучше».
Что касается последующих исследований, доктор Кристу рассказывает: Вселенная сегодня«В исследовании был сделан ряд предположений, которые мы хотим изучить в дальнейшей работе. Одно из предположений состоит в том, что камера находится на фиксированной высоте над поверхностью. Мы хотим лучше понять последствия наблюдения с эллиптической орбиты, где высота и, следовательно, дальность до цели меняются со временем и местоположением. Кроме того, орбита Венеры близка к земной, и, возможно, самые яркие метеоры (мы называем их огненными шарами) можно будет обнаружить с помощью телескопов с Земли, как мы это сделали с Юпитером. Будущее исследование позволит лучше оценить эту возможность».
Это исследование проводится в связи с тем, что НАСА планирует запустить орбитальный аппарат VERITAS (излучение Венеры, радионаука, InSAR, топография и спектроскопия) где-то между 2029 и 2031 годами, целью которого является получение карт поверхности Венеры в высоком разрешении с использованием радара с синтезированной апертурой и ближнего радиолокатора. -инфракрасная спектроскопия для проникновения в плотную атмосферу Венеры. Полученные изображения предоставят обновленные данные, полученные с зонда НАСА «Магеллан» в 1990-х годах, поскольку это самые последние доступные данные о поверхностной активности Венеры. Кроме того, Европейское космическое агентство планирует запустить EnVision в 2032 году с целью составить карту поверхности Венеры с помощью радара с синтезированной апертурой. Поэтому, поскольку это исследование предполагает размещение гипотетической метеорной камеры на борту орбитального аппарата EnVision, какие планы по установке такой камеры на будущий космический корабль разрабатываются?
Доктор Кристу рассказывает Вселенная сегодня«Насколько мне известно, конкретных планов нет, однако, учитывая нынешний уровень международного интереса к исследованию Венеры, я считаю, что сейчас подходящее время, чтобы выступать за это. На самом деле существует прибор Mini-EUSO, записывающий метеоры с МКС с частотой обнаружения ~16 000 метеоров за каждый месяц наблюдений. Для сравнения, метеорный обзор того типа, который мы рассматриваем в статье, требует обнаружения примерно 200 метеоров каждый месяц. Это указывает на то, что концепция технически зрела и может быть реализована, скажем, в течение следующих 5-10 лет».
Венера была единственным объектом исследования из-за ее плотной атмосферы, а также из-за самой плотной атмосферы среди планет земной группы, дополнительно состоящей из Меркурия, Земли и Марса. Учитывая результаты этого исследования, будущий орбитальный аппарат Венеры, предназначенный для наблюдения и обнаружения метеоров в атмосфере Венеры, может стать возможным, одновременно предоставляя ценные научные знания, касающиеся свойств и популяций метеороидов во всей Солнечной системе.
Однако Венера — не единственная планета, имеющая плотную атмосферу: газовые гиганты внешней Солнечной системы (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) могут похвастаться еще более плотной атмосферой, в основном состоящей из водорода и гелия, без видимых поверхностей под ней. Следовательно, может ли этот метод метеорной съемки потенциально использоваться для идентификации метеоров на этих планетах?
Доктор Кристу рассказывает Вселенная сегодня«В каком-то смысле уже есть! В 1994 году мир наблюдал, как фрагменты кометы Шумейкера-Леви 9 вошли в атмосферу Юпитера. Совсем недавно астрономы-любители наблюдали метеоры, вызванные более мелкими объектами декаметрового класса на диске планеты. Чтобы наблюдать более слабые метеоры, пришлось бы сблизить детектор и планету, но, учитывая, что газовые гиганты имеют на 1-2 порядка (причем порядок величины в 10 раз) большую площадь поверхности, чем Земля, потенциал определенно есть. На самом деле, такие более слабые метеоры были обнаружены «Вояджером-1» во время короткого столкновения в 1979 году, а совсем недавно — орбитальным аппаратом «Юнона». Эти инциденты служат хорошим предзнаменованием для будущих орбитальных исследований».
Изучение метеороидов и метеоров позволяет ученым лучше понять состав и свойства других планетных тел Солнечной системы, что также учит нас формированию и эволюции Солнечной системы. Поскольку исследование Венеры в ближайшие годы будет расширяться, изучение метеоров в ее плотной атмосфере может дать еще больше ключей к пониманию того, как мы появились в целом.
Доктор Кристу завершает рассказ, рассказывая Вселенная сегодня«Метеоры должны быть повсеместно распространены на планетах и лунах с заметной атмосферой. Например, следует ожидать увидеть метеоры на Титане и даже на Тритоне, крупнейшем спутнике Нептуна, где атмосферное давление на поверхности в 100 000 раз ниже, чем на Земле».
Отправят ли ученые орбитальный аппарат Венеры для изучения метеоров в атмосфере Венеры в ближайшие годы и десятилетия? Только время покажет, и именно поэтому мы занимаемся наукой!
Как всегда, продолжайте заниматься наукой и продолжайте искать!
