Te dane nie powinny były się pojawić.
Astronomowie nawet ich nie szukali.
Wszystko zaczęło się w 2010 roku. Przez krótkie 36 minut niebo nad Wyspami Kanaryjskimi było wyjątkowo czyste. Michiel Rodenhuis poczekał, aż się ściemni. Zamiast tego zauważył świecącą w półmroku Wenus. Miał dziwne urządzenie eksperymentalne wycelowane w niebo. Skierował go w stronę planety. Zebrał dane.
Potem życie potoczyło się swoim torem. Rodenhuis obronił rozprawę doktorską. Ekstremalny polarymetr, czyli ExPo, został zdemontowany. Jego składniki znalazły nowe zastosowania w innych eksperymentach.
Kilka miesięcy później świeże spojrzenie zauważyło coś złego w danych z Wenus.
Okręgi wokół dziennej strony planety utworzyły koncentryczne pierścienie. W normalnym świetle były niewidoczne. Można je było zobaczyć jedynie obserwując światło spolaryzowane liniowo. To było tak, jakby Wenus dzwoniła jak uderzony dzwon.
Pierwsza reakcja? Błąd urządzenia.
Naturalny. Kiedy widzisz coś, co jest sprzeczne z oczekiwaniami, w pierwszej kolejności zrzucasz winę na narzędzia. Pierścienie znajdowały się pośrodku najjaśniejszej części dysku. To krzyczy, że to artefakt. W detektorze może wystąpić awaria digitalizacji. Prawdopodobnie rozmycie sygnału. Być może Rodenhuis po prostu popełnił błąd przy ustawieniu.
Próbowali temu zaprzeczyć. Z wysiłkiem.
Gourav Mahatra, obecnie fizyk atmosfery na Uniwersytecie w Delft, spędził lata próbując udowodnić, że sygnał jest nieprawidłowy. Przeprowadził symulacje. Sprawdzone specyfikacje sprzętu. Szukałem hałasu.
Sygnał nie ustąpił.
Każdy test potwierdzał to, co już było: pierścienie były prawdziwe, a przynajmniej urządzenie nie kłamało.
„Posiadanie potencjalnie unikalnych obserwacji, których nie można potwierdzić, jest dość frustrujące” – Mahatra powiedział ScienceAlert.
Ale nauka nie polega na tym, żeby mieć rację. Chodzi o uczciwość w obliczu niepewności. Zamiast nie publikować gazety i czekać na cudowną powtórkę spadku z 2010 roku, Mahatra i jego zespół podjęli ryzykowne posunięcie. Opublikowali to. Wyjaśnili ograniczenia. Pokazali, że fizyka jest wiarygodna. Zaprosili szerszą społeczność naukową do zapoznania się z ich pracą.
Jak fale grawitacyjne w atmosferze Wenus tworzą pierścienie polaryzacyjne
Jeśli nigdy nie słyszałeś o superrotacji atmosfery Wenus, teraz jest czas, aby się tego dowiedzieć. To jedno z najdziwniejszych zjawisk w Układzie Słonecznym. Wenus obraca się wokół własnej osi niesamowicie wolno – jeden dzień trwa tam 243 ziemskie dni. Ale chmury? Latają wokół planety cztery razy szybciej. Wiatry pędzą z prędkością huraganu, okrążając Ziemię w ciągu zaledwie czterech ziemskich dni.
Co sprawia, że te wiatry się poruszają?
Energia. Niesiony przez fale.
Atmosferyczne fale grawitacyjne nie są niczym nowym w nauce. Na Ziemi pojawiają się jako zmarszczki na chmurach. Jak kamienie wrzucone do stawu. Atmosfera Wenus jest gęsta, gorąca i składa się głównie z dwutlenku węgla z chmurami kwasu siarkowego. Fale rozciągają się na tysiące kilometrów. Sprężają i rozprężają gaz w miarę jego rozprzestrzeniania się.
Hipoteza Mahatry była elegancka w swojej prostocie.
Czy atmosferyczne fale grawitacyjne mogą powodować zmiany gęstości w górnych warstwach atmosfery? Czy te zmiany gęstości mogą rozpraszać światło słoneczne w sposób tworzący pierścienie polaryzacyjne?
Uruchomił modele komputerowe. Symulował realistyczne wahania gęstości – wahania wynoszące zaledwie 5–10 procent.
Wynik? Uderzyć.
W wyniku symulacji powstały pierścienie polaryzacyjne, które wyglądały dokładnie tak, jak dane z 2010 roku.
„Realistyczne zmiany gęstości rzędu zaledwie 10 procent… rzeczywiście mogłyby wytworzyć pierścienie polaryzacyjne podobne do tych obserwowanych w 2010 roku ”.
To nie był dowód. To była mocna wskazówka.
Same pierścienie nie są falami. Są podpisem (śladem) fal. Niewielkie zmiany gęstości powietrza zmieniają sposób rozpraszania światła. Ekstremalny polarymetr wykrywa polaryzację liniową. Ignoruje niespolaryzowane odblaski. Wychwytuje subtelne zmiany.
Dlaczego jest to ważne dla planetologii?
Być może zastanawiasz się, dlaczego pierścienie wokół kamienia chmurowego są dla nas ważne.
Wszystko sprowadza się do fizyki. Te same zasady, które rządzą atmosferą Wenus, odnoszą się do Ziemi. Tyle, że o innych parametrach. Inne kompozycje. Inne temperatury.
Jeśli Mahatra ma rację, jest to nowe okno na dynamikę atmosfery.
„Postrzegamy nasze obserwacje nie jako dowód na całkowicie nieznaną formę fizyki atmosfery, ale potencjalnie jako nowy sposób obserwacji dynamiki atmosfery” – zauważył Mahatra.
Pomaga to rozwiązać zagadkę superrotacji. Fale te niosą pęd po całej planecie. Od bieguna do bieguna. Od strony dziennej do nocnej. Jeśli uda nam się je wyśledzić, będziemy mogli wyśledzić silnik napędzający wiatry Wenus.
Japońska sonda kosmiczna Akatsuki zaobserwowała już w atmosferze fale polarno-biegunowe. Dowodzi to, że planeta jest zdolna do aktywności falowej na dużą skalę. Nowe dane sugerują, że możemy zobaczyć efekty tych fal z Ziemi za pomocą polarometrii.
Nie chodzi tu o odkrywanie nowych praw fizyki. Chodzi o znalezienie nowych narzędzi, aby zrozumieć stare.
Wyszukaj potwierdzenie
Oto sedno.
Dane pobrane z jednej nocy. W 2010 r. Na urządzeniu, którego już nie ma.
Nikt nie powtórzył tej obserwacji.
To czyni je problemem naukowym. To wartość odstająca. To kruche. Ale jest to fizycznie uzasadnione.
Co dalej?
Potrzebujemy nowych oczu wytrenowanych na Wenus.
Rodenhuis wycofał się z tego konkretnego eksperymentu. Ale na Wyspach Kanaryjskich wciąż są teleskopy. Od 2010 roku powstają nowe polarymetry. Bardziej wrażliwy. Dokładniejsze. Niektóre z nich mają nawet charakter eksperymentalny, podobnie jak ExPo.
„Za pomocą teleskopu na Ziemi pierścienie te teoretycznie można obserwować” – powiedział Mahatra.
Artykuł został opublikowany w The Planetary Science Journal. Piłka jest po stronie innych badaczy. Ktoś powinien skierować nowoczesny polarymetr na Wenus w pogodną noc. Ktoś musi szukać pierścieni.
Jeśli je znajdą, tajemnica zacznie się na dobre.
A co jeśli nie znajdą?
Cóż, więc urządzenie było nieprawidłowe. I to jest także rezultat.
Ale Mahatra wierzy, że są tam fale. Podejrzewa, że pojawią się po południu. Związane z ogrzewaniem słonecznym. Przenoszą energię przez gęste warstwy chmur.
To zagadka. Piękna, irytująca łamigłówka. A teraz Wenus nadal skrywa swoje tajemnice za grubymi zasłonami kwasu siarkowego. Ale uczymy się patrzeć bliżej.
Pierścionki czekają. Ktoś powinien je po prostu zobaczyć. Ponownie.
