Venera može “lagati” o svojoj vrtnji — a isto bi mogli raditi i udaljeni planeti

Venera može “lagati” o svojoj vrtnji — a isto bi mogli raditi i udaljeni planeti

Na Veneri se dogodi nešto što na prvu zvuči gotovo nemoguće: planet završi cijelu godinu prije nego što se jednom okrene oko vlastite osi.

Za jedan siderički okret Veneri trebaju približno 243 zemaljska dana. Za obilazak oko Sunca treba joj oko 225.

No visoko iznad površine odvija se sasvim drukčija utrka.

Gusti oblaci Venere mogu obići cijeli planet za samo nekoliko zemaljskih dana.

Upravo je taj golemi nesrazmjer u središtu nove studije planetarnog astrofizičara Stephena R. Kanea sa Sveučilišta California Riverside.

Rad pod nazivom “The False Spin of an Exo-Venus” upozorava da bi ono što vidimo na udaljenim planetima moglo davati potpuno pogrešnu sliku o tome koliko se brzo sami planeti okreću.

Površini trebaju 243 dana, oblacima samo nekoliko

Venera je ekstreman primjer atmosferske superrotacije.

Njezina čvrsta površina okreće se nevjerojatno sporo. Vjetrovi pri vrhovima oblaka, međutim, mogu dosezati oko 360 kilometara na sat, a atmosfera oko planeta napravi puni krug za otprilike četiri do pet dana.

To znači da se atmosfera, gledano prema vremenu potrebnom za obilazak planeta, kreće desecima puta brže od čvrste površine ispod nje.

Znanstvenici desetljećima pokušavaju potpuno objasniti kako Venera održava tako ekstremnu superrotaciju.

Nova studija sada pokazuje da taj fenomen nije samo problem za razumijevanje Venere.

Mogao bi postati problem i pri proučavanju planeta udaljenih desecima svjetlosnih godina.

Kako planet može izgledati kao da se vrti brže?

Kod Venere znamo što se događa jer imamo desetljeća promatranja svemirskih sondi, radarskih mjerenja i detaljnih podataka o njezinoj atmosferi.

Kod egzoplaneta nemamo taj luksuz.

Planet oko druge zvijezde često je tek sićušan izvor svjetlosti. Kada budući teleskopi budu dovoljno precizno analizirali svjetlost koja se odbija od takvog planeta, pokušat će iz nje izvući informacije o atmosferi, vjetrovima i brzini rotacije.

Problem je u tome što fotoni koje teleskop primi ne moraju dolaziti s čvrste površine.

Ako planet ima debeli sloj oblaka poput Venere, promatramo upravo taj atmosferski sloj.

Ako se on kreće puno brže od tla, njegov Dopplerov potpis može izgledati kao signal brzo rotirajućeg planeta.

Drugim riječima, astronom bi mogao izmjeriti vjetar — i zaključiti da je izmjerio vrtnju cijelog planeta.

“Lažna vrtnja”

Kane taj problem opisuje kao “false spin”, odnosno prividnu ili lažnu vrtnju.

Model iz studije pokazuje da, pod određenim uvjetima, atmosferski vjetar može stvoriti spektralni profil koji izgleda upravo kao onaj koji bi stvorio planet koji se brzo okreće.

Ako promatramo samo jednu vrstu spektralne linije koja nastaje na određenoj visini atmosfere, dvije pojave mogu biti iznimno teško razlikovati.

Venera ponovno daje savršen primjer.

Promatranja njezine ukupne svjetline pokazala su atmosferske periode od približno 3,7 i 4,6 dana.

Kad bismo Veneru promatrali kao udaljenu točku uz neku drugu zvijezdu, bez znanja koje imamo iz vlastitog Sunčeva sustava, lako bismo mogli zaključiti da se sam planet okreće u svega nekoliko dana.

U stvarnosti čvrstoj Veneri za jedan okret trebaju 243 dana.

Zašto je brzina vrtnje toliko važna?

Rotacija planeta nije samo zanimljiva brojka.

Ona snažno utječe na klimu.

Brzina rotacije mijenja način na koji atmosfera prenosi toplinu, kako nastaju globalni vjetrovi, gdje se formiraju oblaci i kolike mogu biti temperaturne razlike između različitih dijelova planeta.

Ako astronomi planetu dodijele potpuno pogrešnu brzinu rotacije, klimatski model izgrađen na toj pretpostavci također može dati pogrešnu sliku svijeta koji pokušavaju razumjeti.

To postaje posebno važno kada počnemo proučavati manje, stjenovite egzoplanete.

Kako prepoznati da nas oblaci varaju?

Nova studija ne opisuje samo problem nego predlaže i način kako ga riješiti.

Ključ je promatrati atmosferu na više različitih valnih duljina.

Različite spektralne linije nastaju na različitim visinama i tlakovima u atmosferi.

Ako se prividna brzina rotacije mijenja ovisno o tome koji atmosferski sloj promatramo, to je snažan znak da teleskop zapravo mjeri vertikalne razlike u brzini vjetra — a ne rotaciju čvrstog planeta.

Kod planeta s atmosferom nalik Venerinoj jedan bi sloj tako mogao sugerirati period od nekoliko dana, dok bi dublji slojevi pokazivali mnogo sporije gibanje.

Upravo je ta promjena s visinom “otisak prsta” atmosferske superrotacije.

Zašto nam je Venera toliko važna?

Venera je gotovo jednako velika kao Zemlja, nastala je u istom Sunčevu sustavu i vjerojatno od vrlo sličnog početnog materijala.

Ipak, završila je kao svijet s površinskom temperaturom dovoljno visokom da rastali olovo, golemim atmosferskim tlakom i oblacima sumporne kiseline.

Zato je jedan od najvažnijih prirodnih laboratorija za razumijevanje planeta sličnih Zemlji.

Ne samo zato što želimo razumjeti što se dogodilo našoj susjedi, nego zato što udaljeni stjenoviti svjetovi koje ćemo otkrivati možda neće nalikovati Zemlji.

Mnogi od njih mogli bi mnogo više nalikovati Veneri.

Budući teleskopi morat će naučiti razlikovati tlo od vjetra

Kane posebno ističe važnost rezultata za buduće instrumente sposobne za izravno snimanje stjenovitih egzoplaneta, uključujući planirani NASA-in Habitable Worlds Observatory i velike spektroskopske sustave sa Zemlje.

Cilj takvih instrumenata neće biti samo pronaći planet.

Pokušat će otkriti kakvu atmosferu ima, koliko se brzo okreće, kakvi su mu vjetrovi i potencijalno kakva je njegova klima.

A prije nego što iz jedne spektralne linije zaključimo koliko brzo rotira cijeli svijet, Venera nam šalje upozorenje:

možda zapravo samo gledamo njegove oblake.