Hasil dari pesawat ruang angkasa Venus Express, diperoleh ketika - dalam bulan-bulan terakhir pesawat itu - berselancar di atmosfer Venus yang padat.
Konsep artis tentang pesawat ruang angkasa Venus Express aerobraking di atmosfer Venus yang padat. Gambar melalui ESA - C. Carreau
Ingat pada tahun 2014 ketika para ilmuwan dari European Space Agency (ESA) membiarkan pesawat ruang angkasa Venus Express mereka - yang telah mengorbit Venus sejak 2006 - begitu dekat dengan atmosfer padat planet itu sehingga mengalami hambatan atmosfer? Manuver itu dikenal sebagai aerobraking, dan bulan ini ESA mengumumkan beberapa hasil akhir yang dikirim kembali oleh Venus Express sebelum anjlok terakhirnya ke permukaan planet. Data menunjukkan atmosfir planet menjadi riak gelombang atmosfer dan lebih dingin dari di mana pun di Bumi. Jurnal Fisika Alam menerbitkan temuan pada 11 April 2016.
Misi Venus Express ESA seharusnya berlangsung 500 hari, tetapi pesawat itu akhirnya menghabiskan delapan tahun menjelajahi Venus dari orbit, sebelum kehabisan bahan bakar. Kemudian kesenangan benar-benar dimulai. Pesawat itu memulai turunan yang terkendali, menyusup semakin jauh ke atmosfer Venus. Pesawat itu menggunakan onboard-nya akselerometer untuk mengukur perlambatannya sendiri seperti itu aerobraked, atau berselancar di atmosfer bagian atas planet ini.
Ingo Müller-Wodarg dari Imperial College London, Inggris, penulis utama penelitian ini, mengatakan dalam sebuah pernyataan dari ESA:
Aerobraking menggunakan gaya hambat atmosfer untuk memperlambat pesawat ruang angkasa, jadi kami dapat menggunakan pengukuran accelerometer untuk menjelajahi kepadatan atmosfer Venus.
Tidak ada instrumen Venus Express yang benar-benar dirancang untuk melakukan pengamatan atmosfer in-situ seperti itu. Kami baru menyadari pada tahun 2006 - setelah peluncuran - bahwa kami dapat menggunakan pesawat ruang angkasa Venus Express secara keseluruhan untuk melakukan lebih banyak sains.
Pada akhir 1970-an, sebuah pesawat ruang angkasa awal - NASA Venus Pioneer - memang mengumpulkan data tentang atmosfer Venus, tetapi hanya di dekat khatulistiwa planet. Data digunakan untuk membuat model bagaimana atmosfer Venus bekerja.
Sementara itu, suasana di atas kutub belum pernah dipelajari di situ. Müller-Wodarg dan rekannya mengumpulkan pengamatan mereka sementara Venus Express berada di orbit kutub, pada ketinggian sekitar 80 mil (130 km) di atas wilayah kutub Venus, dari 18 Juni hingga 11 Juli 2014.
Memetakan gelombang kepadatan di termosfer bawah Venus. Kredit gambar: ESA / Venus Express / VExADE / Müller-Wodarg et al., 2016
Pengukuran baru ini digunakan untuk menguji model yang lebih lama, dan, seperti yang selalu terjadi ketika kita melihat alam secara lebih rinci, para ilmuwan mendapat kejutan.
Mereka menemukan atmosfer di atas kutub Venus jauh lebih dingin dari yang diperkirakan, dengan suhu rata-rata sekitar -250 Fahrenheit (-157 ° C). Pengukuran suhu terbaru oleh instrumen Venus Express dari SPICAV (SPectroscopy untuk Investigasi Karakteristik Atmosfer Venus) setuju dengan temuan ini.
Suasana kutub juga tidak sepadat yang diharapkan; pada ketinggian 80 mil (130 km), ketinggiannya 22% lebih sedikit dari perkiraan. Sedikit lebih tinggi, dan itu bahkan kurang padat dari yang diperkirakan. Müller-Wodarg berkata:
Kepadatan yang lebih rendah ini mungkin setidaknya sebagian disebabkan oleh vortisitas kutub Venus, yang merupakan sistem angin kencang yang duduk di dekat kutub planet. Angin atmosfer mungkin membuat struktur kerapatan lebih rumit dan lebih menarik!
Selain itu, wilayah kutub ditemukan didominasi oleh yang kuat gelombang atmosfer, sebuah fenomena yang dianggap sebagai kunci dalam membentuk atmosfer planet, termasuk Bumi. Tim menggunakan data Venus Express untuk mempelajari bagaimana kerapatan atmosfer berubah dan terganggu dari waktu ke waktu, dan mereka menemukan dua jenis gelombang yang berbeda: gelombang gravitasi atmosfer dan gelombang planet. Pernyataan mereka menjelaskan:
Gelombang gravitasi atmosfer mirip dengan gelombang yang kita lihat di lautan, atau ketika melempar batu ke dalam kolam, hanya saja gelombang itu bergerak secara vertikal daripada horizontal. Mereka pada dasarnya adalah riak dalam kepadatan atmosfer planet - mereka bergerak dari ketinggian yang lebih rendah ke yang lebih tinggi dan, ketika kepadatan berkurang dengan ketinggian, menjadi lebih kuat ketika mereka naik.
Tipe kedua, gelombang planet, dikaitkan dengan putaran planet saat ia berputar pada porosnya; ini adalah gelombang skala besar dengan periode beberapa hari.
Kami mengalami kedua jenis di Bumi. Gelombang gravitasi atmosfer mengganggu cuaca dan menyebabkan turbulensi, sedangkan gelombang planet dapat memengaruhi seluruh cuaca dan sistem tekanan. Keduanya dikenal untuk mentransfer energi dan momentum dari satu daerah ke daerah lain, dan karenanya sangat berpengaruh dalam membentuk karakteristik atmosfer planet.
Venus Express kehilangan kontak dengan Bumi pada November 2014, dan misi secara resmi berakhir pada Desember 2014. Ini akan diingat untuk manuver aerobraking, yang merupakan pengalaman aerobraking pertama ESA.
ESA mengatakan misi ExoMars - diluncurkan bulan lalu - membawa instrumen yang disebut Trace Gas Orbiter yang akan menggunakan teknik serupa. Håkan Svedhem bertindak sebagai ilmuwan proyek untuk misi ExoMars 2016 dan Venus Express. Dia berkata:
Selama kegiatan ini kami akan mengekstraksi data serupa tentang atmosfer Mars seperti yang kami lakukan di Venus.
Untuk Mars, fase aerobraking akan bertahan lebih lama daripada di Venus, selama sekitar satu tahun, jadi kami akan mendapatkan set data lengkap kepadatan atmosfer Mars dan bagaimana perbedaannya tergantung musim dan jarak dari matahari.