Наблюдение за тем, как метеорные тела входят в атмосферу Земли и проносятся по небу, - это визуальное зрелище, известное как метеоры, - одно из самых впечатляющих зрелищ на Земле, часто демонстрирующее множество цветов, когда они проносятся сквозь атмосферу, что часто раскрывает их минеральный состав. Но что, если бы мы могли обнаруживать и наблюдать метеоры, проносящиеся сквозь атмосферу других планет, у которых есть атмосфера, например Венеры, и использовать это для лучшего определения состава и размеров метеороидов? Именно на это направлено исследование, недавно принятое в Icarus и в настоящее время размещенное на сервере препринтов arXiv, в котором пара международных исследователей исследует, как будущий орбитальный аппарат Венеры может быть использован для изучения метеоров, проносящихся сквозь плотные слои атмосферы планеты. Это исследование потенциально может помочь ученым лучше понять метеороиды по всей Солнечной системе.
В этой статье Universe Today обсуждает это исследование с доктором Апостолосом Кристоу, астрономом из обсерватории и планетария Арма, о мотивации исследования, значимых результатах, возможных последующих исследованиях, возможности воплощения этой концепции в реальность и возможности наблюдения метеоритов на других планетах Солнечной системы. Итак, какова была мотивация этого исследования? "Основная проблема, которую мы хотим решить, - это измерение потока твердых частиц в космосе", - говорит доктор Кристоу в интервью Universe Today. "Мельчайшие частицы (то, что мы обычно называем "пылью") могут быть эффективно подсчитаны с помощью детекторов удара небольшой площади, установленных на космических аппаратах, в то время как объекты размером более метра или двух (астероиды) мы можем обнаружить с помощью телескопа.
"Однако все, что находится в диапазоне от пары сотен микрон до метра, попадает в своего рода зазор; они слишком разрежены, чтобы их можно было подсчитать с помощью детекторов ударов, а также слишком малы, чтобы их можно было увидеть в телескоп. Лучший способ обнаружить эти частицы - увидеть, как они сгорают в атмосфере в виде метеоров, по сути, рассматривая целые планеты в качестве зональных детекторов". Для проведения исследования исследователи использовали инструментарий для моделирования съемки, известный как SWARMS (симулятор для широкомасштабной съемки метеоров из космоса), чтобы выяснить, сможет ли камера на борту будущего орбитального аппарата Venus orbiter наблюдать метеоры в атмосфере Венеры. Параметры для РОЕВ включали использование тех же популяций метеороидов, которые наблюдались на Земле для Венеры, а также моделирование атмосферы и тип прибора. Исследователи установили гипотетическую метеорную камеру на борту будущего орбитального аппарата Европейского космического агентства EnVision orbiter.
В конце концов, исследователи обнаружили, что количество метеоров, которые их орбитальная камера могла бы наблюдать в атмосфере Венеры, было бы в 1,5-2,5 раза больше, чем на Земле. Команда отмечает, что это указывает на возможность наблюдения метеоров в атмосфере Венеры при условии, что данные будут успешно отправлены обратно на Землю. Итак, каковы были наиболее значимые результаты этого исследования? Доктор Кристоу говорит в интервью Universe Today: "Я бы сказал, что два основных результата заключаются в том, что (а) метеоры на Венере встречаются значительно выше облачных слоев, и (б) что они должны быть неизменно ярче, чем их земные аналоги. Пункт (а) устраняет одно потенциальное препятствие для обнаружения этих частиц орбитальной камерой, в то время как пункт (б) говорит нам о том, что любая конструкция камеры, проверенная в полете на околоземной орбите, должна работать как минимум так же хорошо, а возможно, и лучше на Венере".
Что касается последующих исследований, доктор Кристоу говорит в интервью Universe Today: "В ходе исследования был сделан ряд предположений, которые мы хотим изучить в дальнейшей работе. Одно из предположений заключается в том, что камера находится на фиксированной высоте над поверхностью. Мы хотим лучше понять последствия наблюдения с эллиптической орбиты, где высота и, следовательно, дальность до цели меняются в зависимости от времени и местоположения. "Кроме того, орбита Венеры близка к Земной, и, возможно, удастся обнаружить самые яркие метеоры (мы называем их огненными шарами) с помощью телескопов с земли, как мы это сделали с Юпитером. Будущее исследование позволит лучше оценить эту возможность". Это исследование было проведено в связи с тем, что НАСА планирует запустить орбитальный аппарат VERITAS (Радиоизлучение Венеры, радиофизика, InSAR, топография и спектроскопия) где-то между 2029 и 2031 годами, целью которого является получение карт поверхности Венеры с высоким разрешением с помощью радара с синтезированной апертурой и спектроскопии ближнего инфракрасного диапазона для проникновения в плотные слои атмосферы Венеры.
Полученные изображения позволят получить обновленные данные, полученные с помощью зонда НАСА "Магеллан" в 1990-х годах, поскольку это самые последние доступные данные о поверхностной активности Венеры. Кроме того, Европейское космическое агентство планирует запустить EnVision в 2032 году с целью составления карты поверхности Венеры с помощью радара с синтезированной апертурой. Следовательно, поскольку это исследование предполагает установку гипотетической метеорной камеры на борту орбитального аппарата EnVision, какие планы по установке такой камеры на будущий космический аппарат находятся в разработке? Доктор Кристоу говорит в интервью Universe Today: "Насколько мне известно, никаких конкретных планов нет, однако, учитывая нынешний уровень международного интереса к исследованию Венеры, я считаю, что сейчас самое подходящее время выступить в его поддержку. На самом деле, существует прибор под названием Mini-EUSO, регистрирующий метеоры с МКС, с частотой обнаружения ~ 16 000 метеоров за каждый месяц наблюдений.
"Для сравнения, метеорологическая съемка, подобная той, которую мы описываем в статье, требует обнаружения около 200 метеоров в месяц. Это указывает на то, что концепция технически проработана и может быть реализована, скажем, в течение следующих 5-10 лет". Венера была единственным объектом этого исследования из-за своей плотной атмосферы, а также из-за самой плотной атмосферы из планет земной группы, дополнительно состоящей из Меркурия, Земли и Марса. Учитывая результаты этого исследования, будущий орбитальный аппарат Venus orbiter, предназначенный для наблюдения и обнаружения метеоров в атмосфере Венеры, может стать реальностью, предоставляя ценные научные знания, касающиеся свойств и популяций метеороидов по всей Солнечной системе. Однако Венера - не единственная планета с плотной атмосферой, поскольку газовые гиганты внешней части Солнечной системы (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) могут похвастаться еще более плотной атмосферой, состоящей в основном из водорода и гелия, под которыми нет видимых поверхностей.
Следовательно, может ли этот метод метеорной съемки потенциально быть использован для идентификации метеоров на этих планетах? Доктор Кристоу говорит в интервью Universe Today: "В некотором смысле, мы уже это сделали! В 1994 году мир наблюдал, как фрагменты кометы Шумейкера-Леви 9 вошли в атмосферу Юпитера. Совсем недавно астрономы-любители наблюдали метеоры, вызванные более мелкими объектами декаметрового класса, падающими на диск планеты. "Чтобы наблюдать более слабые метеоры, нужно было бы приблизить детектор к планете, но, учитывая, что газовые гиганты имеют на 1-2 порядка (причем этот порядок в 10 раз больше) большую площадь поверхности, чем Земля, потенциал определенно есть".
На самом деле, такие более слабые метеоры были обнаружены "Вояджером-1" во время краткой встречи в 1979 году и еще раз, совсем недавно, орбитальным аппаратом "Юнона". Эти инциденты являются хорошим предзнаменованием для будущих орбитальных исследований". Изучение метеорных тел позволяет ученым лучше понять состав и свойства других планетных тел по всей Солнечной системе, что также дает нам представление о формировании и эволюции Солнечной системы. Поскольку в ближайшие годы исследования Венеры будут расширяться, изучение метеоритов в ее плотной атмосфере может дать еще больше ключей к пониманию того, как мы появились в целом. В заключение доктор Кристоу сообщает Universe Today: "Метеоры должны быть повсеместным явлением на планетах и лунах с приемлемой атмосферой. Например, следует ожидать увидеть метеориты на Титане и даже на Тритоне, крупнейшем спутнике Нептуна, где атмосферное давление на поверхности в 100 000 раз ниже земного."
