Эти данные не должны были появиться.
Астрономы даже не искали их.
Всё началось в 2010 году. Краткое окно в 36 минут, когда небо над Канарскими островами было исключительной чистоты. Михиел Роденхюйс ждал, пока стемнеет. Вместо этого он заметил Венеру, сияющую в сумерках. У него был странный экспериментальный прибор, направленный в небо. Он повернул его к планете. Он собрал данные.
Затем жизнь пошла своим чередом. Роденхюйс защитил докторскую диссертацию. Экстремальный поляриметр, или ExPo, был разобран. Его компоненты нашли новое применение в других экспериментах.
Спустя месяца свежий взгляд заметил что-то неправильное в данных по Венере.
Круги вокруг дневной стороны планеты образовывали концентрические кольца. Они были невидимы в обычном свете. Их можно было увидеть только при наблюдении линейно поляризованного света. Будто Венера звенела как ударенный колокол.
Первая реакция? Ошибка прибора.
Естественная. Когда видишь что-то, что противоречит ожиданиям, сначала винишь инструменты. Кольца центрировались на самой яркой части диска. Это кричит о том, что это артефакт. Возможно, сбой оцифровки в детекторе. Возможно, размытие сигнала. Возможно, Роденхюйс просто ошибся с выравниванием.
Они пытались опровергнуть это. С усилием.
Гурав Махатра, сейчас физик атмосферы в Делфтском университете, потратил годы, пытаясь доказать ошибочность сигнала. Он запускал симуляции. Проверял спецификации оборудования. Искал шум.
Сигнал persistовал (сохранялся).
Каждый тест подтверждал то, что уже было там: кольца были реальными, или, по крайней мере, прибор не лгал.
«Довольно неприятно иметь потенциально уникальные наблюдения, которые не могут быть подтверждены», — сказал Махатра ScienceAlert.
Но наука не о том, чтобы быть правым. Это о честности перед лицом неопределенности. Вместо того чтобы держать статью неопубликованной, ожидая чудесного повторения заката 2010 года, Махатра и его команда сделали рискованный шаг. Они опубликовали её. Они объяснили ограничения. Они показали, что физика правдоподобна. Они пригласили более широкое научное сообщество разобрать их работу на части.
Как гравитационные волны в атмосфере Венеры создают поляризационные кольца
Если вы никогда не слышали о суперротации атмосферы Венеры, сейчас самое время узнать. Это одно из самых причудливых явлений в Солнечной системе. Венера вращается вокруг своей оси невероятно медленно — одни сутки там длятся 243 земных дня. Но облака? Они облетают планету в четыре раза быстрее. Ветры срываются со скоростью урагана, completing (завершая) круг всего за четыре земных дня.
Что поддерживает эти ветра в движении?
Энергия. Переносимая волнами.
Атмосферные гравитационные волны не являются чем-то новым для науки. На Земле они проявляются в виде ряби в облаках. Как камни, брошенные в пруд. На Венере атмосфера густая, горячая и состоит преимущественно из углекислого газа с облаками из серной кислоты. Волны простираются на тысячи километров. Они сжимают и расширяют газ по мере распространения.
Гипотеза Махатры была элегантной своей простотой.
Могли ли атмосферные гравитационные волны вызывать вариации плотности в верхних слоях атмосферы? И могли ли эти изменения плотности рассеивать солнечный свет таким образом, чтобы создавать поляризационные кольца?
Он запустил компьютерные модели. Он симулировал реалистичные флуктуации плотности — колебания всего в 5–10 процентов.
Результат? Попадание.
Симуляция произвела поляризационные кольца, которые выглядели точно так же, как данные 2010 года.
«Реалистичные изменения плотности всего в 10 процентов… действительно могут производить поляризационные кольца, аналогичные тем, что наблюдались в 2010 году ».
Это не было доказательством. Это была сильная подсказка.
Сами кольца — это не волны. Они — сигнатура (след) волн. Небольшие изменения плотности воздуха изменяют способ рассеяния света. Экстремальный поляриметр обнаруживает линейную поляризацию. Он игнорирует неполяризованное бликовое сияние. Он улавливает тонкие сдвиги.
Почему это важно для планетологии
Вы можете задаться вопросом, почему нам важны кольца вокруг облачного камня.
Всё сводится к физике. Те же правила, которые управляют атмосферой Венеры, применимы и к Земле. Просто с другими параметрами. Другими составами. Другими температурами.
Если Махатра прав, это новое окно в атмосферную динамику.
«Мы рассматриваем наши наблюдения не как доказательство полностью неизвестного вида атмосферной физики, а потенциально как новый способ наблюдения за атмосферной динамикой », — заметил Махатра.
Это помогает решить загадку суперротации. Эти волны переносят импульс через всю планету. От полюса к полюсу. От дневной стороны к ночной. Если мы сможем отслеживать их, мы сможем отслеживать двигатель, приводящий в движение ветра Венеры.
Японский космический аппарат Akatsuki уже видел полярно-полярные волны в атмосфере. Это доказывает, что планета способна к крупномасштабной волновой активности. Эти новые данныеsuggest (предполагают), что мы можем видеть эффекты этих волн с Земли, используя поляризметрию.
Речь не об открытии новых законов физики. Это об поиске новых инструментов для понимания старых.
Поиск подтверждения
Вот загвоздка.
Данные взяты за одну ночь. В 2010 году. На приборе, которого больше не существует.
Никто не повторил это наблюдение.
Это делает их научной проблемой. Это выброс. Это хрупко. Но физически это обосновано.
Что дальше?
Нам нужны новые глаза, направленные на Венеру.
Роденхюйс ушел из этого конкретного эксперимента. Но телескопы на Канарах все еще стоят. С 2010 года были созданы новые поляриметры. Более чувствительные. Более точные. Некоторые из них даже экспериментальные, подобно тому, каким был ExPo.
«С помощью телескопа на Земле эти кольца теоретически можно наблюдать», — сказал Махатра.
Статья опубликована в The Planetary Science Journal. Мяч на стороне других исследователей. Кто-то должен направить современный поляриметр на Венеру в ясную ночь. Кто-то должен искать кольца.
Если они их найдут, тайна начнется по-настоящему.
Если не найдут?
Ну, тогда прибор был неправ. И это тоже результат.
Но Махатра считает, что волны там есть. Он подозревает, что они появляются после полудня. Связаны с солнечным нагревом. Переносят энергию через плотные облачные слои.
Это головоломка. Красивая, раздражающая головоломка. И сейчас Венера все еще скрывает свои секреты за толстыми завесами из серной кислоты. Но мы учимся смотреть ближе.
Кольца ждут. Кто-то должен просто увидеть их. Снова.
