金星の雰囲気は、密度が高く、焦げているほど神秘的です。何世代にもわたって、科学者たちは地上の望遠鏡、軌道ミッション、そして時折の大気探査機を使用してそれを研究することを求めてきました。そして2006年に、ESAの ヴィーナスエクスプレス ミッションは、惑星の大気の長期観測を行う最初の探査機となり、そのダイナミクスについて多くのことが明らかになりました。
このデータを使用して、日本の宇宙航空研究開発機構（JAXA）の研究者が率いる国際科学者のチームが、最近、金星の夜側の風と上部雲のパターンを特徴付ける調査を実施しました。この研究は、この種の最初のものであることに加えて、雰囲気が夜側で異なる振る舞いをすることも明らかにしました。これは予想外でした。
この研究は、「金星の夜の上部雲における定常波とゆっくり動く特徴」と題され、最近科学ジャーナルに掲載されました。 自然天文学。 JAXAの国際トップヤングフェローのハビエルペラルタが率いるチームは、 ヴィーナスエクスプレス ’ 惑星のこれまで見られなかった雲のタイプ、形態、およびダイナミクスを研究するための一連の科学機器。
金星の大気について多くの研究が行われましたが、地球の昼側に焦点を当てた研究はこれが初めてではありませんでした。ペラルタ博士がESAの記者発表で説明したように：
“これは、金星の夜側の大気が地球規模でどのように循環しているかを特徴付けることができた初めての例です。 惑星のデイサイドの大気循環は広範囲にわたって調査されてきましたが、ナイトサイドについてはまだ発見すべきことがたくさんありました。雲のパターンは昼間とは異なり、金星の地形の影響を受けていることがわかりました。“
1960年代以降、天文学者は金星の大気の振る舞いが他の地球型惑星の大気とは大きく異なることを認識してきました。地球と火星には惑星とほぼ同じ速度で同方向に回転する大気がありますが、金星の大気は360 km / h（224 mph）以上の速度に達することがあります。したがって、惑星がその軸上で1回回転するのに243日かかりますが、大気は4日しかかかりません。
「超回転」として知られるこの現象は、本質的に、大気が惑星自体の60倍以上速く移動することを意味します。さらに、過去の測定では、最速の雲は、上部の雲レベル、つまり表面から65〜72 km（40〜45マイル）上にあることが示されています。何十年にもわたる研究にもかかわらず、大気モデルは超回転を再現することができませんでした。これは、力学の一部が不明であることを示していました。
このように、ペラルタと彼の国際チーム–スペインのバスコ大学、東京大学、京都産業大学、ベルリン工科大学の天文学と天体物理学センター（ZAA）、および天体物理学研究所の研究者を含むそしてローマの宇宙惑星学–彼らが何を見つけることができるかを見るために未踏の側面を見ることにしました。彼がそれを説明したように：
「十分に調査されていなかったため、私たちは夜側に焦点を合わせました。地球の夜側にある上部の雲を熱放射で見ることができますが、赤外線画像のコントラストが低すぎて十分な詳細を取得できないため、それらを適切に観察することは困難でした。」
これは、金星の夜側の雲をプローブの可視および赤外線熱画像分光計（VIRTIS）で観測することで構成されていました。この装置は、同時に数百の画像と異なる波長を収集し、チームはそれらを組み合わせて雲の可視性を向上させました。これにより、チームは初めてそれらを適切に見ることができ、金星の夜側の雰囲気について予想外のことが明らかになりました。
彼らが見たのは、大気回転が夜側で過去に昼間で観測されたものよりも混沌としているように見えるということでした。上部の雲はまた、さまざまな形状と形態、つまり大きな波状、斑状、不規則なフィラメント状のパターンを形成し、反対方向に移動する2つの波が互いに打ち消し合い、静的な気象パターンを作成する定常波が卓越していました。
これらの定常波の3Dプロパティは、VIRTISデータを金星電波科学実験（VeRa）からの電波科学データと組み合わせることによっても取得されました。当然のことながら、チームはこれらの種類の大気の振る舞いを発見することに驚いた。それらは昼間で日常的に観察されているものと一致していないからである。さらに、それらは金星の大気のダイナミクスを説明するための最良のモデルと矛盾しています。
グローバル循環モデル（GCM）として知られるこれらのモデルは、金星では、昼間と夜の両方で超回転がほぼ同じように発生すると予測しています。さらに、彼らは夜側の定常波が高高度の特徴と一致するように見えることに気づきました。デルパイスバスコ大学の研究者であり、論文の共著者であるアグスティンサンチェスラベガは、次のように説明しています。
“定常波はおそらく重力波と呼ばれるものです。つまり、金星の大気の中で生成された上昇波は、惑星の回転に伴って移動しないように見えます。 これらの波は金星の険しい山岳地帯に集中しています。これは、惑星の地形が雲の上空で起きていることに影響を与えていることを示唆しています。“
科学者が金星の地形と大気の動きの間の可能なリンクを発見したのはこれが初めてではありません。昨年、ヨーロッパの天文学者のチームは、天気のパターンと昼間の波の上昇が地形に直接関係しているように見えることを示す研究を生み出しました。これらの調査結果は、搭載の金星監視カメラ（VMC）によって撮影されたUV画像に基づいていました ヴィーナスエクスプレス.
夜の側で同じようなことが起こっているのを発見したのは、彼らだけではないことに気づくまでは驚きでした。ペラルタが示したように：
“VIRTIS画像の一部の雲の特徴が大気と一緒に移動しないことに気づいたのは、わくわくする瞬間でした。 結果が本当かどうかについては、共著者のコウヤマ博士が率いる別のチームも、NASAのハワイの赤外線望遠鏡施設（IRTF）を使用して、夜側に静止雲を独自に発見したことに気づくまで、長い議論がありました！ JAXAのあかつき宇宙船が金星の周りの軌道に挿入され、金星の昼間の太陽系でこれまでに観測された最大の定常波をすぐに発見したときに、私たちの発見は確認されました。“
これらの調査結果は、地表風と高地表面の特徴の相互作用から形成されると予想される定常波の既存のモデルにも挑戦します。しかし、ソビエト時代によって行われた以前の測定 ヴェネラ 着陸船は、これが金星で起こるには表面風が弱すぎるかもしれないことを示しました。さらに、チームが調査のために観測した南半球は、標高がかなり低いです。
そして、バスク大学のRicardo Hueso（および論文の共著者）が示したように、彼らはより低い雲レベルで対応する定常波を検出しませんでした。 「これらの波は上のレベルで見られるため、下のレベルで波が見つかると予想しており、表面から雲を介して上昇すると考えていました」と彼は言った。 「それは確かに予想外の結果であり、その意味を探るためにすべての人が金星のモデルを再訪する必要があります。」
この情報から、金星の大気の振る舞いに関しては、地形と標高は関連しているようですが、一貫していません。したがって、金星の夜側で観測された定在波は、他の何らかの検出されていないメカニズムが働いている結果である可能性があります。悲しいかな、それは金星の雰囲気、特に超回転の主要な側面-に私たちにはまだいくつかの謎があるようです。
この調査では、複数のソースからのデータを組み合わせて、惑星のダイナミクスをより詳細に把握することの有効性も実証されました。計装とデータ共有のさらなる改善により（そして、おそらく別の1つまたは2つの地表への使命）、やがて金星の大気力学に動力を与えているものをより明確に把握することが期待できます。
運が良ければ、金星の大気をモデル化し、地球と同じくらい正確にその気象パターンを予測できる日が来るかもしれません。
