Таинственные кольца Венеры: почему ученые 16 лет скрывали эту аномалию?

36 минут наблюдения в 2010 году перевернули представление об атмосфере Венеры. За это время экспериментальный прибор ExPo зафиксировал огромные кольца, которые покрывали большую часть дневной стороны планеты. При этом объекты были совершенно незаметны в обычном освещении.


Ни одна из научных моделей не смогла объяснить существование подобных структур. Их вообще не должно было существовать. Ученые потратили 16 лет, что доказать сбой оборудования, однако все проверки показали: приборы отработали нормально, в штатном режиме.

И только теперь исследователи решились опубликовать данные с Венеры. При этом они признаются, что не могут ни подтвердить, ни опровергнуть реальность колец.

Очень странные круги

ExPo (Экстремальный поляриметр) астрофизик Михил Роденхёйс создал по ходу работы над докторской диссертацией в Утрехтском астрономическом институте (Нидерланды). Устройство прибора отличалось от обычных камер тем, что аппарат блокировал обычный свет и улавливал только то, что идет ровной линией (поляризованный). Именно такая техника позволяет разглядеть тонкие детали атмосферы, ведь свет поляризуется при рассеянии на молекулах газа и частицах пыли.

В тот вечер Роденхёйс ждал, когда наступит полная темнота, и в какой-то момент заметил, что Венера светит в сумерках необычайно ярко. Астрофизик провел короткое совещание с Дафной Стам, коллегой из Лейденской обсерватории (Германия) и направил ExPo на планету. Сеанс длился ровно 36 минут: дольше не позволили атмосферные условия.



Через несколько месяцев, когда прибор уже разобрали, а его детали использовали для других проектов, исследователи, наконец, проанализировали данные. В поляризованных изображениях проявились кольца, расходящиеся от центра яркой области. Сначала их сочли инструментальным эффектом, проявившимся, возможно, из-за оцифровки или внутренних искажений детектора. Однако ни один из многочисленных калибровочных тестов не подтвердил это предположение. Кольца никуда не исчезли.

16 лет сомнений и поисков

Именно поэтому ученые не торопились с публикацией. Напротив, они потратили долгие годы, пытаясь найти техническую причину аномалии. Они проверяли нелинейность усиления, влияние земной атмосферы, возможные отражения внутри оптики. Ни одна гипотеза не объясняла происхождение колец.

В 2017 году к работе подключился Гурав Махапатра, физик-атмосферник из Делфтского университета, который искал тему для диссертации. К тому моменту Дафна Стам уже предложила гипотезу: кольца могут быть следами крупномасштабных волн в верхней атмосфере Венеры.
Почти одновременно японский аппарат «Акацуки», работающий на орбите Венеры, зарегистрировал полярную волну планетарного масштаба. Это был первый прямой признак того, что подобные волны действительно существуют на планете.



Махапатра построил компьютерную модель, которая должна была ответить на один простой вопрос: могут ли слабые колебания плотности воздуха, всего 5–10%, породить именно такую картину поляризации? Расчеты дали положительный ответ: смоделированные кольца почти не отличались от реальных данных 2010 года. Это еще не было доказательством, но физическая правдоподобность объяснения стала очевидной.

Что скрывается за кольцами?

Если существование колец подтвердится новыми наблюдениями, главным результатом станет доказательство того, что волны в атмосфере Венеры способны создавать устойчивые структуры плотности на территориях в тысячи километров. Такие волны переносят огромную энергию и перераспределяют импульс между слоями атмосферы. Это напрямую связано с одной из самых загадочных особенностей планеты — сверхвращением.

Венера поворачивается вокруг своей оси за 243 земных дня, но облачный слой обходит планету по кругу всего за четыре дня. Это связано с тем, что ураганные ветра на высоте имеют скорость в десятки раз быстрее вращения планеты. Поэтому ученые подозревают: именно атмосферные волны раскручивают газы, передавая импульс от нагретой дневной стороны к ночной. Кольца (если они, конечно, реальны) — это не сами волны, а поляризационные отпечатки изменений плотности, вызванных волновым движением.



Согласно моделированию, эти волны возникают примерно в местный полдень, что говорит о связи явления с солнечным прогревом. Энергия звезды проходит сквозь плотные слои сернокислотных облаков и запускает возмущения. Однако точный механизм их генерации пока не ясен.

Заключение

Повторить наблюдение до сих пор не получилось, ведь прибор ExPo давно разобран. Но Махапатра и остальные члены научной команды подчеркивают: с 2010 года на крупных телескопах появились новые поляриметры, в том числе экспериментальные, о которых научное сообщество даже не знает. Работа коллектива, опубликованная в The Planetary Science Journal, — это не окончательное открытие, а своего рода приглашение к проверке.


— Махапатра.