Видимое свечение с ночной стороны нашей сестры проливает новый свет на 300-летнюю наблюдательную загадку”получившую название “пепельный свет».
Солнечный зонд Parker НАСА, запущенный в 2018 году, использует серию из семи гравитационных полетов вокруг Венеры, чтобы постепенно приближаться к Солнцу. Широкоугольная камера космического корабля, получившая название WISPR, была разработана для съемки самых отдаленных областей атмосферы Солнца и солнечного ветра в видимом свете. Но, повернувшись к Венере, WISPR показал некоторые неожиданные результаты.
Видимые световые изображения ночной стороны планеты, снятые во время третьего и четвертого полетов, удивили команду миссии, которая опубликовала свои выводы в феврале 16th Geophysical Research Letters. Эти фотографии содержат дразнящие подсказки, которые могут помочь решить одну из старейших и самых стойких загадок наблюдательной астрономии.
Для телескопических наблюдателей Венера неизменно разочаровывает, потому что непрерывный навес облаков и дымки скрывает поверхность планеты от посторонних глаз. Однако в начале 1980-х годов астрономы обнаружили, что эта вуаль частично прозрачна на длинах волн, невидимых человеческому глазу, в ближней инфракрасной области спектра. При 800-1100 нанометрах можно получить изображение ночной поверхности планеты, которая печется при температуре печи 460°C (860°F) и светится, как кусок железа, вытащенный из кузницы.
На этих длинах волн ближнего инфракрасного диапазона ночная сторона Венеры имеет пятнистый вид, который примерно соответствует топографии поверхности, которую космический корабль НАСА Magellan нанес на карту в начале 1990-х годов, используя радар для проникновения в густые облака. Немного более прохладные нагорья кажутся темнее, чем окружающие низменности.
В 2006 году Фредерик Тейлор (Оксфордский университет, Великобритания) предположил, что облака и дымки также могут быть полупрозрачными в видимой области спектра. Действительно, это именно то, что показывают изображения Parker Solar Probe: изображения видимого света WISPR ночной стороны планеты выглядят как слегка размытые, уменьшенные контрастные версии изображений ближнего инфракрасного диапазона. Хотя четыре пятых красноватого свечения поверхности поглощаются и рассеиваются плотной атмосферой Венеры и низменными облаками аэрозолей серной кислоты, одной пятой удается проникнуть в одеяло газа и тумана.
Неожиданное открытие может стать ответом на великую неразгаданную загадку, известную как “пепельный свет”. В течение более 300 лет заслуживающие доверия телескопические наблюдатели сообщали о слабом свечении, исходящем с ночной стороны Венеры. Это неуловимое явление обычно видно, когда планета выглядит как тонкий полумесяц. Хотя пепельный свет часто описывается как равномерное бесцветное свечение, на протяжении многих лет некоторые наблюдатели отмечали его пятнистый внешний вид, а также его теплый румяный оттенок.
В последние годы пепельный свет был списан многими как оптическая иллюзия. Нельзя отрицать, что комбинация человеческого глаза и мозга имеет коварную тенденцию заполнять или завершать фигуру полумесяца.
Десять лет назад планетолог Дейл Круикшенк (NASA Ames) рассчитал количество видимого света в тускло-красном свечении ночной стороны Венеры и ее видимой яркости с земной точки зрения. Значение яркости Cruikshank превышает более яркие части Млечного Пути в 20 раз, но команда Parker Solar Probe оценивает, что почти 80% этого света поглощается или рассеивается.
Альтернативные объяснения
Остается неприятный вопрос: можно ли разглядеть этот слабый остаток в непосредственной близости от ослепительного блеска солнечного полумесяца?
Ричард Макким, который был директором секции Венеры Британской астрономической ассоциации с 2004 по 2019 год, считает, что это так. Он объясняет, что изменение видимости пепельного света связано с изменениями толщины низкоуровневых облаков и, возможно, даже с уровнем вулканической активности.
Однако Брайан Вуд (Военно-морская исследовательская лаборатория США), ведущий автор статьи Geophysical Research Letters, не решается приписать пепельный свет поверхностному теплу, потому что человеческий глаз наиболее чувствителен к зеленому свету и гораздо меньше к красному.
Вместо этого Вуд подозревает, что функция зеленого излучения, записанная на изображениях WISPR, может быть более правдоподобным объяснением. В течение дня интенсивное ультрафиолетовое излучение Солнца разрушает молекулы углекислого газа в верхней атмосфере Венеры, высвобождая атомы кислорода. Свирепые ветры 200 миль в час быстро переносят эти заряженные атомы на ночную сторону планеты, где они медленно объединяются с образованием молекулярного кислорода (O2). Энергия, выделяемая этой реакцией, излучает зеленый свет.
Впервые обнаруженный в 1970-х годах советскими космическими аппаратами Venera 9 и Venera 10, кислородное свечение воздуха резко светлеет и исчезает в зависимости от уровня солнечной активности. На изображениях WISPR он виден вдоль лимба планеты, где глубина атмосферы вдоль линии видимости наибольшая. Эта особенность может соответствовать “шерстяной нити», узкой светящейся полосе, очерчивающей край пепельного света, который британский наблюдатель Вальдемар Фирсофф видел несколько раз в 1950-х и 60-х годах.
Вуд указывает, что плотная атмосфера также довольно эффективна при преломлении солнечного света с дневной стороны и задается вопросом, может ли заметное количество достичь всего пути к центру ночной стороны. “Это явно на каком-то уровне в изображениях WISPR и более старых данных Venus Express Orbiter”, — предлагает он. “Для его количественной оценки необходимо проделать гораздо больше работы, но этот свет, безусловно, будет на длинах волн, к которым глаз будет очень чувствителен”.
Команда Parker Solar Probe планирует получить больше данных во время последнего пролета космического корабля Венеры в ноябре 2024 года, что даст зонду последнюю возможность захватить темную сторону планеты. Между тем, они поощряют земных наблюдателей собирать больше данных, а также писать: “Это был бы стоящий проект как для любителей, так и для профессиональных астрономов, чтобы оценить, может ли оптическое поверхностное излучение, наблюдаемое PSP/WISPR, быть достаточно ярким, чтобы его можно было наблюдать с Земли”.
