Солнечный зонд Parker фотографирует Венеру

Космический аппарат для исследования Солнца Parker Solar Probe периодически совершает гравитационные манёвры вокруг Венеры для коррекции своей траектории. Во время нескольких облётов Венеры его камеры широкого обзора для видимого и ближнего инфракрасного диапазона WISPR были задействованы для фотографирования «ночной» стороны планеты. Благодаря разнице температур на поверхности Венеры в зависимости от высоты на этих снимках удалось разглядеть крупные топографические структуры, которые раньше картировались только по данным радарной и инфракрасной съёмки.

Первые снимки Венеры с камеры WISPR были получены ещё в июле 2020 года, когда солнечный зонд Parker совершал третий гравитационный манёвр вокруг Венеры. Этот манёвр должен был в очередной раз немного изогнуть орбиту корабля, чтобы её перигелий стал ещё ближе к Солнцу. Инструмент WISPR (Wide-field Imager for Parker Solar Probe) предназначен для различения мелких деталей в структуре солнечной атмосферы и потоков солнечного ветра. Астрофизики рассчитывали использовать облёт Венеры и попробовать в виде побочной задачи сфотографировать с его помощью облачный покров вокруг планеты. Изначально планировалась задача-минимум — измерить скорость движения венерианских облаков. Но неожиданно оказалось, что инфракрасная камера удовлетворительно видит сквозь облака и саму поверхность планеты. Во время четвёртого облёта Венеры в феврале 2021 года камеру опять специально направили на Венеру — уже в ожидании интересных снимков с поверхности. Более того, камера в этот раз смотрела на ночную сторону Венеры, то есть по обратную сторону от Солнца, и получила идеальные снимки всей неосвещённой стороны.

В 1975 году «Венера-9» передала первые снимки с поверхности планеты. После этого структуру поверхности Венеры изучали в основном в инфракрасном и длинноволновом диапазоне. В 1990-х годах аппарат «Магеллан» NASA и в 2016 году Akatsuki космического агентства Японии, соответственно использующие радар и инфракрасные камеры, собрали достаточно данных по всей поверхности планеты для составления полных карт рельефа. Результаты «Паркера» расширяют этот набор доступных данных, покрывая области в ближнем инфракрасном диапазоне и красный край видимого спектра. Про исследования Венеры японским зондом Akatsuki можно подробнее прочитать в этой статье. О недавних результатах изучения рельефа Венеры в спектральном диапазоне радаров, причём даже при помощи земных радиотелескопов, рассказывается по ссылке.

«Пепельный свет Венеры» («Ashen light») — это гипотетическое слабое освещение от тёмной стороны планеты, которое в принципе можно было бы зафиксировать при помощи достаточно сильного любительского телескопа. Астрономы ожидают, что такое явление можно пронаблюдать даже с Земли по аналогии с «пепельным светом» Луны — излучением от неосвещённой Солнцем части её диска (оно как раз отлично видно невооружённым глазом, когда Луна находится вблизи новолуния, то есть видна с тонким серпом, или во время лунного затмения, как на этом рисунке Этьена Трувело). Пепельный свет Луны объясняется отражённым излучением от Земли, тогда как свечение ночной стороны Венеры — это либо солнечный свет, преломлённый в венерианской атмосфере и отражённый наружу, либо, как показывают снимки «Паркера» — излучение, которое должно испускать любое достаточно нагретое тело. Есть записи о наблюдении пепельного света у Венеры практически со времени изобретения телескопа — уже с середины XVII века. Однако эти свидетельства вызывают сомнения, поскольку за последние несколько десятков лет, уже в эпоху космических снимков, получить подтверждённую фотографию этого явления с Земли почему-то не удавалось — искомый световой поток именно от ночной стороны Венеры слишком слабый и теряется на фоне засветки от Солнца и собственно дневной стороны планеты. Поэтому некоторые астрономы считают, что исторические наблюдения в телескоп за три века могли быть артефактами, вплоть до иллюзии психологического восприятия с «достраиванием» диска планеты по его серпу, примерно так же, как были «открыты» каналы на Марсе.

Облака закрывают почти весь видимый свет от поверхности Венеры. Но самый край видимого спектра возле инфракрасной границы всё же сквозь них проходит (по такому же принципу в глубоком тумане дальше виден красный свет от светофора или сигнального фонаря). Но на видимой стороне планеты, то есть обращённой к Солнцу, этот поток света от поверхности полностью теряется среди потоков солнечного света, отражённых от верхнего слоя облаков. А на ночной стороне WISPR как раз оказался подходящим инструментом для улавливания этого потока от поверхности. Температура на поверхности Венеры даже на её ночной стороне составляет около 460 градусов. Поэтому и ночью тепловое излучение от поверхности будет значительным. Камеры WISPR при облёте фиксировали поток излучения в диапазоне от 470 до 800 нанометров (видимый диапазон спектра простирается от 380 до 750 нанометров, соответственно инструмент ловит самую «красную» часть спектра и заходит в ближнюю инфракрасную область).

На снимках WISPR можно разглядеть крупные структуры на поверхности, известные по радарным топографическим картам, например, землю Афродиты, область Теллус, равнину Айно. Дело в том, что поднятия рельефа имеют более низкую температуру по сравнению с низинами — в среднем разница температур достигает нескольких десятков градусов. Поэтому на тепловой карте возвышенности выглядят более тёмными. Неудивительно, что составленные при помощи камер «Паркера» такие тепловые карты коррелируют с топографическими картами, собранными при помощи радарных снимков.

Фотографирование ночных пейзажей Венеры является побочной задачей «Паркера». В процессе эксплуатации он совершит ещё несколько гравитационных манёвров с облётом Венеры — и к сожалению, траектории предыдущего (в октябре 2021 года) и следующего (осенью 2023 года) облёта не являются такими же благоприятными для наблюдения за ночной стороной. Только во время последнего, седьмого облёта в ноябре 2024 года у зонда «Паркер» появится последняя возможность сфотографировать Венеру. Однако NASA и ESA (Европейское космическое агентство) готовят три космических проекта исследования Венеры. Это миссии VERITAS и DAVINCI+, разрабатываемые NASA, и европейский проект EnVision. Все три проекта предусматривают научные инструменты на борту, работающие в ближнем инфракрасном диапазоне и соответственно пригодные для съёмки ночной стороны планеты.

Источник: XX2 век