Er is een probleem met Venus. We weten niet hoe snel het roteert. Voor een ruimtevarende beschaving als de onze is dat een probleem.
Het meten van de daglengte of rotatiesnelheid van de meeste lichamen is vrij eenvoudig. Markeer een opvallend oppervlaktekenmerk en hoe lang het duurt om 360 graden te draaien. Maar Venus is bedekt met dikke wolken. Die wolken geven het zijn weerkaatsing en maken het helder en waarneembaar in de lucht, maar ze maken het moeilijk om de daglengte van Venus te meten.
In 1963 doorboorden radarwaarnemingen vanaf de aarde de dikke bewolking en maten de lengte van Venus (LOD). Die waarnemingen hadden betrekking op de rotatiesnelheid van 243,1 dagen. Ze onthulden ook dat Venus een retrograde rotatie heeft, wat betekent dat het roteert in de tegenovergestelde richting van de aarde en de meeste andere planeten in het zonnestelsel. (Uranus heeft ook een retrograde rotatie.)
Dat was niet het einde van het meten van de LOD van Venus. Latere radarwaarnemingen leverden verschillende waarden op, soms tot zes minuten. Misschien zou een ruimtevaartuig het beter doen.
In 1989 lanceerde NASA het Magellan-ruimtevaartuig. Magellan arriveerde in augustus 1990 bij Venus en ging een bijna polaire elliptische baan van drie uur binnen. Na 487 dagen en bijna 1800 banen voltooide Magellan zijn kaartmissie en mat hij ook de LOD van Venus op 243,0185 dagen, met een onzekerheid van negen seconden.
Wetenschappers meten sindsdien de rotatiesnelheid van Venus en kunnen geen consistent antwoord krijgen. Hiervoor zijn verschillende verklaringen voorgesteld, zoals de atmosferische weerstand van de dikke atmosfeer van Venus of het getijdenkoppel van de zon. Maar een exact aantal is ongrijpbaar.
Behalve in de ongemakkelijke positie om niet te weten hoe snel onze naaste roteert, is er een praktische reden om te willen weten: ruimtevaartuig daar laten landen.
Venus is een onherbergzame plek. Blisterende temperaturen en verpletterende atmosferische druk hebben de oppervlakte-exploratie van de planeet beperkt tot een handvol Sovjet-sondes. Ze waren de Venera-familie van sondes, die vanaf 1961 naar Venus werden gestuurd.
Maar er zijn plannen om meer ruimtevaartuigen te sturen om Venus te verkennen. Zonder de rotatiesnelheid te kennen, is het voor een ruimtevaartuig erg moeilijk om een landing te maken. De huidige onzekerheid in de rotatiesnelheid betekent dat een ruimtevaartuig zijn doel met 21 km (13 mijl) zou kunnen missen. Venus is al een gevaarlijk genoeg doelwit zonder zoveel fouten uit te nodigen.
Een team van wetenschappers van het Smithsonian Astrophysical Observatory, Cornell University, het Jet Propulsion Observatory en andere instellingen wilde een nauwkeurigere meting bedenken. Ze analyseerden 29 jaar op aarde gebaseerde radargegevens van Venus, van 1988 tot 2017. Hun artikel is getiteld "De gemiddelde rotatiesnelheid van Venus vanaf 29 jaar van op aarde gebaseerde radarwaarnemingen". Het is gepubliceerd in het tijdschrift Icarus.
De radarbeelden gaven het team een blik op oppervlaktekenmerken en hun posities gedurende 29 jaar. In plaats van te proberen een exacte, stabiele daglengte (LOD) voor Venus vast te stellen, bedachten ze een gemiddelde waarde van 243,0212 ± 0,0006d. Deze gemiddelde waarde is belangrijk voor toekomstige missies.
Hoewel een exacte, rotsvaste waarde voor de LOD van Venus nog steeds onbereikbaar is, is dit nieuwe gemiddelde nog steeds waardevol vanwege oscillaties door atmosferische weerstand en zonnekoppel. Hoe verder we van de Magellan-missie verwijderd zijn, hoe belangrijker het is.
Dat komt omdat onze kaart van de oppervlaktefuncties van Venus nog steeds afhankelijk is van die 487 dagen en bijna 1800 banen die Magellan in 1990 voltooide. Die kaarten spelen nog steeds een grote rol bij het kiezen van landingsplekken, en de oppervlaktekenmerken op die kaarten "drijven". Zoals het team in hun paper zegt, "zijn de huidige positionele offsets van de Magellan-tijdperk voorspellingen al> 20 km oost-west nabij de evenaar." Hoe meer tijd er verstrijkt tussen Magellan en een missie naar Venus, hoe meer die offsets zullen groeien.
Toekomstige missies naar Venus zullen waarschijnlijk gericht zijn op het Tessera Highland-terrein. Dat terrein is een complex patroon van kruisende sets van subparallelle breuken en ribbels. Venus heeft een wereldwijd netwerk van tektonische banden die dit terrein doorkruisen. Het Tessera Highland-terrein is waarschijnlijk oud in vergelijking met het lavastroomterrein dat veel voorkomt op Venus, en de landing daar zou voldoen aan de doelstellingen van de Roadmap for Venus Exploration 2014. Dat document schetst missiedoelstellingen voor Venus, waaronder "Bestudeer oppervlakte geochemie en mineralogie op een tesserae hoogland."
Hoewel de exacte aard van elke missie naar het oppervlak van Venus nog niet zeker is, lijkt het zeker dat er daar landers zullen zijn. Misschien tegen het einde van de jaren 2020. En als de tesserae-hooglanden de bestemming zijn, betekent dat dat er enkele gevaren zijn om mee te kampen. Die regio heeft steile hellingen en geschikte landingsgebieden die slechts een paar kilometer breed zijn.
Deze studie reduceert het niveau van onzekerheid in de LOD van Venus tot de kleinste hoeveelheid tot nu toe. Tegelijkertijd verhoogt het de nauwkeurigheid van het plannen en uitvoeren van een landing. En in de komende jaren kunnen verdere metingen van de LOD van Venus die fout nog meer verminderen.
Meer:
- Persbericht: The Rotation of Venus
- Onderzoekspaper: De gemiddelde rotatiesnelheid van Venus vanaf 29 jaar aardse radarwaarnemingen
- Space Magazine: Lava Flows on Venus suggereert dat de planeet nooit warm en nat was
