地球的气象卫星刚刚花了 10 年时间观察金星——这是他们的发现
来自日本向日葵 8 号和 9 号气象卫星的成像数据已成功用于监测金星云顶温度的时间变化，揭示了各种波的温度结构中看不见的模式。 由东京大学领导的一个团队整理了 2015-25 年的红外图像，以估计日到年尺度的亮度温度。 结果表明，气象卫星可以作为从太空进入金星大气层的额外眼睛，并且补充行星任务和地面望远镜的未来观测。 向日葵 8 号和 -9 卫星分别于 2014 年和 2016 年发射，旨在通过使用其多光谱高级向日葵成像仪 （AHI） 来监测全球大气现象。 由访问研究员 Gaku Nishiyama 领导的东京大学团队看到了使用尖端传感器数据对金星进行星载观测的机会，巧合的是，AHI 捕获了金星靠近地球边缘。 观测金星云顶的时间温度变化对于了解其大气动力学和相关现象（如热潮和行星尺度波）至关重要。 正如 Nishiyama 解释的那样，获取这些现象的数据面临多重挑战。 “众所周知，金星的大气层在反射率和风速方面表现出年尺度的变化; 然而，没有一个行星任务成功地连续观测的时间超过10 年，因为他们的任务寿命，“他说。 “地面观测也有助于长期监测，但由于地球的大气层和白天的阳光，他们的观测通常存在局限性。” 另一方面， 气象卫星似乎适合通过其更长的任务寿命来填补这一空白（向日葵 8 号和 -9 号卫星计划运行到 2029 年）。 AHI 允许多波段红外覆盖，这在迄今为止的行星任务，对于从不同高度检索温度信息以及低噪声和频繁观测至关重要。 为了证明这种为金星科学做出贡献的潜力，该团队研究了观察到的金星大气的时间动态，并与以前的数据集进行了比较分析。 “我们相信这种方法将为金星科学提供宝贵的数据，因为可能没有任何其他航天器围绕金星运行直到 2030 年左右的下一次行星任务，“西山说。 该团队首先通过从收集的 AHI 数据集中提取所有金星图像来建立数据档案，总共确定了 437 次出现。 考虑到背景噪声和拍摄图像中金星的表观大小，他们能够跟踪地球静止卫星、金星和地球排成一排的时期云顶温度的时间变化。 检索到的时态然后分析了年和日尺度上的亮度温度变化，并比较了所有红外波段，以研究热潮汐和行星尺度波的变化。 从获得的数据集中证实了热潮幅度的变化。 结果还证实了大气中行星波的振幅随时间的变化，似乎随着高度的增加而减小。 虽然对检测到的变异背后的物理学得出明确的结论具有挑战性，因为AHI 数据的时间分辨率有限，热潮幅度的变化似乎可能与金星大气结构的年代际变化有关。 除了成功地将 Himawari 数据应用于行星观测外，该团队还能够进一步使用这些数据来识别以前行星任务数据中的校准差异。 Nishiyama 已经在研究这项研究在金星视界之外的影响。 “我认为我们的新方法在这项研究中，成功地为太阳系天体的长期和多波段监测开辟了一条新途径。 这包括月亮和水星，我目前也在研究它们。 它们的红外光谱包含有关其表面物理和成分特性的各种信息，这些信息暗示了这些岩石体是如何进化到现在的。 获得一系列不受地面观测限制的几何条件的前景显然是一个令人兴奋的一个。 “我们希望这项研究将使我们能够评估物理和成分特性，以及大气动力学，并有助于我们进一步了解行星的一般演化。” 资助： 这项工作得到了 JSPS KAKENHI 资助号 JP22K21344、23H00150 和 23H01249 以及 JSPS 海外研究奖学金的支持。