قمران صناعيان للطقس الأرضي يتجسسان عن طريق الخطأ على كوكب الزهرة
قمران صناعيان للطقس الأرضي يتجسسان عن طريق الخطأ على كوكب الزهرة
في تطور غير متوقع للأحداث، اكتشف العلماء أن أقمار الطقس اليابانية Himawari-8 وHimawari-9، المصممة لمراقبة العواصف وأنماط المناخ هنا على الأرض، كانت أيضًا تجمع بهدوء بيانات قيمة عن كوكب الزهرة منذ ما يقرب من عقد من الزمان.
على الرغم من أن الأقمار الصناعية للأرصاد الجوية تدور حول الأرض وتفحص السماء من حولها، فإن نطاق التصوير الخاص بها يمتد إلى الفضاء، مما يسمح لها أحيانًا بالتقاط لمحات من جيران سماويين آخرين، مثل القمر والنجوم والكواكب الأخرى في نظامنا الشمسي.
كالتلسكوبات الفضائية. بتحليل الضوء المنبعث من القمر بأطوال موجية تحت الحمراء، تمكّن هو وفريقه من اختبار قدرة الأقمار الصناعية على التقاط التغيرات في درجات الحرارة على سطح القمر، بالإضافة إلى تحديد خصائصه الفيزيائية.
خلال هذا العمل القمري، اكتشفنا أيضًا أجسامًا أخرى في النظام الشمسي، وهي عطارد والزهرة والمريخ والمشتري، ضمن مجموعات البيانات. كنا مهتمين بالظواهر التي سُجلت هناك، كما أوضح نيشياما.
لتحديد موقع الزهرة في بيانات هيماواري، استخدم الفريق جدول التصوير الدقيق وموقع الأقمار الصناعية. قال نيشياما: "بما أننا نعرف بدقة تقريبًا متى وأين يرصد هيماواري، يمكننا التنبؤ بشكل تقريبي بمكان ظهور الزهرة في كل صورة. ومن ثم، نعزل البكسلات المقابلة للزهرة".
كان نيشياما وزملاؤه يحللون التغيرات الطفيفة في شدة الضوء المنبعث من كوكب الزهرة. تتيح هذه البيانات للعلماء تتبع كيفية تغير سطوع أي جرم سماوي بمرور الوقت، مما يكشف بدوره عن تفاصيله.
التقطت أقمار هيماواري أحد أطول سجلات الأشعة تحت الحمراء متعددة النطاقات التي جُمعت على الإطلاق لكوكب الزهرة. كشفت هذه المجموعة الفريدة من البيانات عن تغيرات طفيفة من سنة لأخرى في درجات حرارة قمم سحب الكوكب، بالإضافة إلى علامات على ظاهرتين تُسمى المد الحراري وموجات روسبي.
أوضح نيشياما قائلاً: "المد والجزر الحراريان عبارة عن موجات جاذبية عالمية النطاق تُثار بفعل التسخين الشمسي في طبقات سحب كوكب الزهرة. عندما يكون الغلاف الجوي مُرَكَّبًا، كما هو الحال في الزهرة (أي طبقة علوية دافئة تعلو طبقة سفلية باردة)، تؤثر قوة مُعاودة على طرود الهواء الساخنة، وتنتشر التذبذبات الرأسية الناتجة على شكل موجات جاذبية. موجات روسبي [التي تُرى أيضًا في محيطات الأرض وغلافها الجوي] هي أيضًا موجة عالمية النطاق ناتجة عن اختلافات في قوة كوريوليس مع خطوط العرض.
كلا النوعين من الموجات أساسيان لنقل الحرارة والزخم عبر غلاف الزهرة الجوي، كما تابع. "إن تتبع كيفية تغير هذه الموجات بمرور الوقت يساعدنا على فهم ديناميكيات الغلاف الجوي للكوكب بشكل أفضل، لا سيما وأن بيانات أخرى، مثل سرعة الرياح وانعكاسية السحب، أظهرت تغيرات تستمر على مدار عدة سنوات.
"على وجه التحديد، نجحنا في اكتشاف التغيرات في مجالات درجات الحرارة الناجمة عن موجات روسبي على ارتفاعات مختلفة لأول مرة، وهو أمر مهم لفهم الفيزياء وراء التغيرات على مدار السنوات في الغلاف الجوي لكوكب الزهرة"، كما قال نيشياما.
تُسهم هذه الملاحظات الجديدة في سد ثغرة جوهرية في فهمنا للغلاف الجوي العلوي الديناميكي لكوكب الزهرة، وتفتح آفاقًا جديدة في رصد الكواكب من مدار الأرض. كما تُشكِّل نتائج الفريق تحديًا لمعايرة الأدوات الرئيسية على متن المركبات الفضائية المُخصصة لكوكب الزهرة، مثل كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة (LIR) على متن مركبة أكاتسوكي اليابانية المُدارية لكوكب الزهرة.
قال نيشياما: "لفهم بنية الغلاف الجوي لكوكب الزهرة، يُعد تحديد درجة الحرارة عند أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء أمرًا بالغ الأهمية". وأضاف: "كان من المتوقع أن يوفر جهاز LIR معلومات دقيقة عن درجة الحرارة؛ إلا أنه واجه عدة مشاكل في معايرة الأجهزة".
بمقارنة الصور التي التقطتها أقمار LIR وHimawari في الوقت نفسه وفي ظل ظروف هندسية متطابقة، وجد الفريق تباينات، ويشتبه في أن LIR ربما يُقلل من تقدير إشعاع الزهرة. وصرح نيشياما: "تُلقي مقارنتنا بين هيماواري وLIR الضوء على كيفية إعادة معايرة بيانات LIR، مما يُؤدي إلى فهم أدق لغلاف الزهرة الجوي".
قصص ذات صلة
يأمل الفريق أيضًا أن تُكمّل هيماواري بيانات بعثات مثل أكاتسوكي وبيبي كولومبو، وهي مهمة يابانية أوروبية مشتركة تُرسّخ وجودها حاليًا في مدار حول عطارد. أوضح نيشياما أنه مقارنةً بأكاتسوكي، تُغطي هيماواري نطاقًا أوسع من أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء، وتُوفّر معلومات عبر ارتفاعات مُختلفة. وعلى عكس بيبي كولومبو، التي رصدت كوكب الزهرة فقط خلال تحليقها القريب، يُمكن لهيماواري مراقبة الكوكب على مدى زمني أطول بكثير.
قال: "عادةً ما تُعاير أقمار رصد الأرض [مثل هيماواري] بدقة عالية، مما يُمكّنها من توفير بيانات مرجعية لمعايرة الأجهزة في البعثات الكوكبية المستقبلية. وعلى عكس الرصد الجوي على الأرض، غالبًا ما تكون هناك فجوات زمنية بين البعثات الكوكبية. وبما أن أقمار رصد الأرصاد الجوية تُواصل الرصد من الفضاء على مدى عقود، فإن هذه الأقمار قادرة على استكمال البيانات حتى في حالة عدم وجود مركبات فضائية لاستكشاف الكواكب تدور حول الكواكب".
صرح نيشياما أن الفريق قد أرشف بالفعل أجسامًا أخرى في النظام الشمسي، وهي قيد التحليل حاليًا. واختتم حديثه قائلًا: "نعتقد أن مواصلة هذه الأنشطة ستوسع آفاقنا في مجال علوم الكواكب".
وأفاد الفريق بنتائجه الشهر الماضي في مجلة الأرض والكواكب والفضاء.
