Ανακαλύπτοντας την Αφροδίτη στην Ισλανδία
Επιστήμονες που φορούν φωτεινά κίτρινα γιλέκα ασφαλείας στέκονται σε διάφορα σημεία ανάμεσα σε μια έκταση από σκοτεινά ηφαιστειακά πετρώματα με άγονους λόφους στο βάθος.
Ερευνητές που συμμετέχουν στην αποστολή VERITAS (Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography, and Spectroscopy) στην Ισλανδία εξετάζουν μέρος του πεδίου λάβας Fagradalsfjall, μιας τοποθεσίας που μελετήθηκε ως υποκατάστατο της επιφάνειας της Αφροδίτης. Από: Dan Nunes.
Οι επιστήμονες πεζοπόρησαν σε ισλανδικές ροές λάβας που χρησίμευαν ως υποκατάστατα των ηφαιστειακών τοπίων της Αφροδίτης, δοκιμάζοντας εργαλεία και μεθόδους που θα χρησιμοποιήσει η επερχόμενη αποστολή VERITAS όταν φτάσει στον πλανήτη.
Τον Αύγουστο του 2023, 18 επιστήμονες και μηχανικοί πέρασαν 15 ημέρες σε άγονες περιοχές της Ισλανδίας για να ελέγξουν πόσο καλά θα αποδώσουν τα όργανα του διαστημοπλοίου VERITAS (Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography, and Spectroscopy) κατά την έρευνα της επιφάνειας της Αφροδίτης από τροχιά. Αυτές οι δοκιμές ήταν ένα κρίσιμο βήμα στην ανάπτυξη διαδικασιών για την ενίσχυση του επιστημονικού αποτελέσματος της αποστολής, η οποία θα παρέχει τα πρώτα νέα δεδομένα σχετικά με την επιφάνεια του πλανήτη εδώ και περισσότερες από 3 δεκαετίες.
Η Ισλανδία μπορεί να μην φαίνεται προφανής επιλογή ως ανάλογη για την Αφροδίτη.
Μεταξύ άλλων εργασιών, η ομάδα - συμπεριλαμβανομένων και εμάς - διέσχισε το τραχύ ισλανδικό έδαφος για να λάβει δείγματα ροών λάβας για ανάλυση επί τόπου και, αργότερα, στο εργαστήριο. Χρησιμοποιήσαμε επίσης παρατηρήσεις των ροών επί εδάφους για να βαθμονομήσουμε και να επαληθεύσουμε τις αντίστοιχες υπογραφές ραντάρ που ανιχνεύθηκαν από τον αέρα, πληροφορίες που θα χρησιμοποιηθούν για να βοηθήσουν στην ερμηνεία των δεδομένων ραντάρ που συλλέγουν στην αποστολή της Αφροδίτης.
Με την πρώτη ματιά, η Ισλανδία μπορεί να μην φαίνεται προφανής επιλογή ως ανάλογος για την Αφροδίτη. Άλλωστε, η Ισλανδία είναι δροσερή, υγρή και κοντά στον Αρκτικό Κύκλο. Η Αφροδίτη φημίζεται για την εξαιρετικά ζεστή και ξηρή επιφάνειά της, όπου οι μέσες θερμοκρασίες είναι περίπου 870°F (465°C). Ωστόσο, οι δύο έχουν και βασικά κοινά στοιχεία.
Η Ισλανδία καλύπτεται από βασάλτη, το ίδιο πέτρωμα που πιστεύεται ότι αποτελεί τις χαμηλές πεδιάδες στην Αφροδίτη. Επίσης, η Ισλανδία βρίσκεται κάτω από ένα ενεργό μανδυακό ρεύμα που τροφοδοτεί τις ηφαιστειακές της οπές, και η Αφροδίτη δείχνει επίσης ενδείξεις ότι έχει μανδυακό ρεύμα κάτω από την επιφάνειά της. Με αυτές τις ομοιότητες, οι επιστήμονες μπορούν να κάνουν άμεσες συγκρίσεις μεταξύ των ποικίλων μορφολογιών, συνθέσεων και υπογραφών των ροών λάβας της Ισλανδίας και εκείνων των ροών στην Αφροδίτη. Τέτοιες συγκρίσεις είναι απαραίτητες για να διασφαλιστεί ότι μπορούμε να ερμηνεύσουμε με ακρίβεια τα δεδομένα που στέλνει το VERITAS για να απαντήσει σε μακροχρόνια ερωτήματα σχετικά με τον γείτονά μας που μοιάζει περισσότερο με τη Γη.
Ανάγνωση των σημάτων ραντάρ
Ο Μαγγελάνος, η τελευταία αποστολή παρατήρησης της επιφάνειας της Αφροδίτης , ολοκληρώθηκε πριν από περισσότερα από 31 χρόνια, αφού παρέμεινε σε τροχιά για 4 χρόνια. Τα δεδομένα από τον Μαγγελάνο πρόσφεραν πρωτοφανείς ματιές στον πλανήτη και άνοιξαν νέους ορίζοντες έρευνας για τους επιστήμονες. Ωστόσο, αυτά τα δεδομένα έχουν σχετικά χαμηλή ανάλυση σε σχέση με τα σημερινά πρότυπα, περιπλέκοντας τις προσπάθειες για την ανάλυση των χαρακτηριστικών της επιφάνειας και την κατανόηση του πώς αυτά σχετίζονται με το γεωλογικό παρελθόν της Αφροδίτης.
Τον Ιούνιο του 2021, η NASA επέλεξε την αποστολή VERITAS κλάσης Discovery ως μια πολυαναμενόμενη συνέχεια του Μαγγελάνου, επειδή η σειρά οργάνων που διαθέτει έχει τη δυνατότητα να αποκαλύψει τις διαδικασίες που προκάλεσαν την απόκλιση της εξέλιξης της Αφροδίτης και της Γης. Ενώ η Αφροδίτη πιθανότατα είχε κάποτε επιφανειακό νερό και πλανητικό δυναμό , αυτά τα βασικά στοιχεία κατοικησιμότητας έχουν εξαφανιστεί προ πολλού. Ωστόσο, ο τεκτονισμός και ο ηφαιστειακός φαινόμενος, που οφείλονται στην ισχυρή εσωτερική παραγωγή θερμότητας με τη σχετική απαγωγή αερίων, πιθανότατα επιμένουν σήμερα, όπως υποδηλώνουν στοιχεία σε πρόσφατη μελέτη . Εάν η Αφροδίτη έχει ενεργό ηφαιστειακό φαινόμενο και τεκτονισμό, τότε το VERITAS θα πρέπει να είναι σε θέση να επιβεβαιώσει αυτήν την ταυτοποίηση και να ανιχνεύσει την επιφανειακή δραστηριότητα που έχει συμβεί από την επίσκεψη του Μαγγελάνου, όπως νέες ηφαιστειακές ροές και ζώνες ρηγμάτων.
Το ωφέλιμο φορτίο VERITAS περιλαμβάνει μια πλατφόρμα ραντάρ συνθετικού διαφράγματος (SAR) για την παρατήρηση της επιφάνειας του πλανήτη και την πραγματοποίηση τοπογραφικών μετρήσεων χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται συμβολομετρία ραντάρ μονής διέλευσης. Η πυκνή ατμόσφαιρα της Αφροδίτης αποκλείει τη χρήση απεικόνισης ορατού φωτός για αυτούς τους σκοπούς, αφήνοντας το SAR ως τον μόνο τρέχοντα τρόπο παρατήρησης της επιφάνειάς του σε ευρείες περιοχές σε υψηλή ανάλυση.
Όπως και άλλα συστήματα ραντάρ, το SAR που βασίζεται στο διάστημα λειτουργεί μεταδίδοντας ραδιοκύματα σε έναν πλανήτη και στη συνέχεια ανιχνεύοντας σήματα που ανακλώνται πίσω σε έναν δέκτη, ο οποίος παρέχει πληροφορίες σχετικά με την επιφάνεια. Τα δεδομένα ραντάρ διαφέρουν θεμελιωδώς από τις ορατές εικόνες, καθώς η φωτεινότητα των δεδομένων ραντάρ εξαρτάται όχι μόνο από τις ιδιότητες του υλικού της επιφάνειας, όπως η ανακλαστικότητα και το χρώμα, αλλά και από την τραχύτητα της επιφάνειας και την ηλεκτρική διαπερατότητα, καθώς και από άλλες επιδράσεις όπως η πόλωση των σημάτων ραντάρ και η διείσδυσή τους στην επιφάνεια ενός πλανήτη.
Η τοπογραφία είναι ένα βασικό μέτρο για την αποκάλυψη των γεωλογικών διεργασιών που έχουν διαμορφώσει την εξελικτική ιστορία ενός πλανήτη.
Αυτή η πολυπλοκότητα καθιστά δύσκολο τον προσδιορισμό των γεωλογικών ιδιοτήτων των δομών στην επιφάνεια της Αφροδίτης απευθείας από τις υπογραφές ραντάρ τους. Είναι αδύνατο να διαπιστωθεί μόνο από τα τροχιακά δεδομένα εάν κάποια συγκεκριμένη υπογραφή ραντάρ προκαλείται από την τραχύτητα ενός βράχου ή από τη σύνθεσή του, επειδή δεν έχουμε δείγματα της Αφροδίτης για να ελέγξουμε.
Η τοπογραφία είναι μια βασική μέτρηση για την αποκάλυψη των γεωλογικών διεργασιών που έχουν διαμορφώσει την εξελικτική ιστορία ενός πλανήτη. Τα υπάρχοντα τοπογραφικά δεδομένα από την Αφροδίτη ελήφθησαν με αλτιμετρία ραντάρ κατά τη διάρκεια του Μαγγελάνου με χωρική ανάλυση 15-20 χιλιομέτρων και κατακόρυφη ακρίβεια 80-100 μέτρων, καθένα από τα οποία είναι κατά μια τάξη μεγέθους πιο χονδροειδές από αυτό που είναι διαθέσιμο για άλλα γήινα σώματα.
Το VERITAS θα μετρήσει την τοπογραφία χρησιμοποιώντας συμβολομετρία ραντάρ μονής διέλευσης με χωρική ανάλυση 240 μέτρων και κατακόρυφη ακρίβεια 5 μέτρων, η οποία συμφωνεί με δεδομένα από τη Σελήνη, τον Άρη και τον Ερμή. Αυτή η ευκρινέστερη εικόνα θα βελτιώσει δραματικά την ικανότητα των επιστημόνων να συγκρίνουν την Αφροδίτη με αυτά τα ουράνια σώματα και θα βοηθήσει στην αποκρυπτογράφηση του γιατί εξελίχθηκε τόσο διαφορετικά από τη Γη.
Εκτός από τις δυνατότητες ραντάρ του, το φασματόμετρο Venus Emissivity Mapper ( VEM ) της VERITAS θα παρέχει την πρώτη παγκόσμιας κλίμακας εικόνα των τύπων επιφανειακών πετρωμάτων, επιτρέποντας τη διάκριση των φελσικών από τα μαφικά πετρώματα με βάση την περιεκτικότητά τους σε σίδηρο. Αυτά τα δεδομένα θα βοηθήσουν τους επιστήμονες να απαντήσουν σε βασικά ερωτήματα σχετικά με την ιστορία της ηφαιστειακής δραστηριότητας της Αφροδίτης και πώς αυτή διαμόρφωσε τη νεαρή επιφάνεια του πλανήτη, καθώς και σχετικά με το εάν τα μεγάλα οροπέδια έχουν παρόμοια σύνθεση και προέλευση με τις ηπείρους της Γης (και εάν σχηματίστηκαν παρουσία νερού).
Από τι είναι φτιαγμένα τα πετρώματα της Αφροδίτης;
Οι γεωλογικοί χάρτες της Γης αντιπροσωπεύουν τη σύνθεση και την ηλικία των πετρωμάτων στον ορισμό των γεωλογικών μονάδων. Στην Αφροδίτη, οι γεωλογικές μονάδες έχουν οριστεί μόνο με βάση εικόνες ραντάρ, επομένως οι επιστήμονες έπρεπε να κάνουν υποθέσεις σχετικά με τη σύνθεση και τον σχηματισμό των χαρακτηριστικών συγκρίνοντας τις μορφολογίες τους με εκείνες γνωστών επίγειων χαρακτηριστικών. Ωστόσο, χωρίς ακριβή γνώση του από τι αποτελούνται τα πετρώματα της Αφροδίτης, είναι δύσκολο να επιβεβαιωθούν υποθέσεις για τη γεωλογική ιστορία του πλανήτη.
Η εκστρατεία πεδίου VERITAS εξερεύνησε απομακρυσμένες περιοχές της Ισλανδίας και αντιμετώπισε αντίξοες συνθήκες. Απαιτήθηκαν εξειδικευμένα οχήματα παντός εδάφους για την πρόσβαση στις περιοχές πεδίου που μελετήθηκαν. Από: Gaetano Di Achille.
Σε αντίθεση με τον Άρη ή τη Σελήνη, η ακρίβεια των δεδομένων τροχιάς της Αφροδίτης από το έδαφος είναι σοβαρά περιορισμένη. Η πυκνή ατμόσφαιρα εμποδίζει την τηλεπισκόπηση της σύνθεσης των πετρωμάτων από την τροχιά. Και τα προηγούμενα διαστημόπλοια προσεδάφισης δεν έχουν επιβιώσει αρκετά στην επιφάνεια για να πραγματοποιήσουν εκτεταμένες δοκιμές, κυρίως λόγω των εξαιρετικά εχθρικών θερμοκρασιών και της ατμοσφαιρικής πίεσης (90 φορές μεγαλύτερης αυτής της Γης) στην επιφάνεια. Η εκστρατεία πεδίου VERITAS είχε ως εκ τούτου ως έλεγχο της πραγματικότητας, για να δοκιμάσει τις γεωλογικές ερμηνείες των παρατηρήσεων ραντάρ.
Τα εκτεταμένα πεδία λάβας της Ισλανδίας φιλοξενούν μια ποικιλία ηφαιστειακών και τεκτονικών χαρακτηριστικών παρόμοιων με αυτά που παρατηρούνται στην Αφροδίτη.
Ο πρώτος στόχος της εκστρατείας ήταν να βελτιώσουμε την ικανότητά μας να επεξεργαζόμαστε, να αναλύουμε και να ερμηνεύουμε δεδομένα τύπου VERITAS με σκοπό την κατανόηση της γεωλογίας της Αφροδίτης. Η αποστολή στην Ισλανδία ήταν μια ευκαιρία να δημιουργηθεί μια βιβλιοθήκη υπογραφών ραντάρ που σχετίζονται με συγκεκριμένα χαρακτηριστικά επιφάνειας σε ηφαιστειακά τοπία, με άμεσες μετρήσεις τόσο της τραχύτητας όσο και της σύνθεσης. Ο δεύτερος στόχος ήταν να δοκιμαστούν οι μεθοδολογίες και η προσέγγιση που θα χρησιμοποιήσει το VERITAS για την ανίχνευση επιφανειακών αλλαγών όταν φτάσει στην Αφροδίτη.
Τα εκτεταμένα πεδία λάβας της Ισλανδίας φιλοξενούν μια ποικιλία ηφαιστειακών και τεκτονικών χαρακτηριστικών παρόμοιων με αυτά που παρατηρούνται στην Αφροδίτη, καθιστώντας τα εξαιρετικές επιλογές ως ανάλογα της Αφροδίτης. Η συγκριτική έλλειψη βλάστησης και διάβρωσης σε αυτές τις τοποθεσίες τις καθιστά πιο συγκρίσιμες με εκείνες της Αφροδίτης από ό,τι με τα βασαλτικά πεδία λάβας αλλού στη Γη. Επιπλέον, οι σχετικές ηλικίες των διαφορετικών ροών λάβας της Ισλανδίας είναι γνωστές και καλά τεκμηριωμένες, γεγονός που μας επιτρέπει να προσδιορίσουμε εάν τα δεδομένα ραντάρ μπορούν να χρησιμοποιηθούν αξιόπιστα για τον προσδιορισμό των ηλικιών των ροών στην Αφροδίτη.
Τρεις τοποθεσίες, τρία περιβάλλοντα
Εστιάσαμε την επιτόπια εκστρατεία σε τρία κύρια πεδία ροής βασαλτικής λάβας: Askja, Holuhraun και Fagradalsfjall. Η ποικιλομορφία των γεωλογικών μορφών εντός αυτών των περιοχών επέτρεψε τη μελέτη μιας σειράς χαρακτηριστικών ανάλογων με αυτά που θα στοχεύσει το VERITAS στην Αφροδίτη. Αυτά τα χαρακτηριστικά περιλαμβάνουν ηφαιστειακή δραστηριότητα στις πεδιάδες, ροές λοβών, μορφολογίες λάβας όπως pāhoehoe και a'a , συνθέσεις που κυμαίνονται από βασαλτική έως ρυολιθική, πυροκλαστική και ανεμογενείς ιζηματογενείς αποθέσεις που καλύπτουν ηφαιστειακό υπόβαθρο, τεκτονικά ρήγματα και μικρής κλίμακας τάφρους . Οι περιοχές μελέτης μας επέτρεψαν επίσης να διερευνήσουμε τις μορφές εδάφους που δημιουργούνται από τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ ιζημάτων, τεκτονικών δομών και ροών λάβας και πώς αυτά τα χαρακτηριστικά εμφανίζονται στα δεδομένα SAR που συλλέγονται από την τροχιά σε διαφορετικές συχνότητες σήματος και γωνίες πρόσπτωσης.
Τα πεδία λάβας που μελετήθηκαν κατά τη διάρκεια της εκστρατείας πεδίου περιελάμβαναν τα Askja και Holuhraun, στα κεντρικά υψίπεδα της Ισλανδίας, και το Fagradalsfjall, στη χερσόνησο Reykjanes στα νοτιοδυτικά της χώρας (πάνω αριστερά). Οι λευκές γραμμές μέσα στα κόκκινα πλαίσια αντιπροσωπεύουν τις γραμμές πτήσης που πετούσε το Γερμανικό Αεροδιαστημικό Κέντρο (DLR) για τη συλλογή δεδομένων συνθετικού ραντάρ διαφράγματος (SAR). Από: Dan Nunes (εικόνες και δεδομένα χάρτη: Google, IBCAO, Landsat, Copernicus, SIO, NOAA, US Navy, NGA, GEBCO).Ένα όργανο lidar τοποθετημένο σε τρίποδο χρησιμοποιήθηκε για τη λήψη τοπογραφικών μετρήσεων σε όλες τις τοποθεσίες πεδίου, συμπεριλαμβανομένου και εδώ στο Holuhraun. Από: Sue Smrekar.
Το πεδίο λάβας Askja , που βρίσκεται στα κεντρικά υψίπεδα της Ισλανδίας, προέρχεται από ένα κεντρικό ηφαίστειο και περιλαμβάνει πολλαπλές περιοχές με διαφορετικές υφές λόγω διακυμάνσεων στην έκταση της ιζηματογένεσης και της διάβρωσης. Ορισμένες ροές Askja καλύπτονται από ρυολιθική τέφρα και βασαλτική άμμο, προσφέροντας πρόσθετη υφή και συνθετική ποικιλομορφία για μελέτη. Ηφαιστειακή δραστηριότητα έχει εμφανιστεί στην περιοχή εδώ και χιλιάδες χρόνια, με τη νεότερη ροή (Vikrahraun) να εκρήγνυται το 1961.
Αν και γεωγραφικά κοντά στην Άσκγια, το πεδίο λάβας Holuhraun προέρχεται από διαφορετικό μαγματικό ταμιευτήρα και εκρήγνυται από ρωγμές. Τα στρώματα άμμου αλληλεπιδρούν με τις άκρες των ροών Holuhraun, ειδικά κατά μήκος των βόρειων ορίων τους. Το πεδίο περιλαμβάνει επίσης μια εξαιρετικά τραχιά ροή που δημιουργήθηκε μόλις πριν από περίπου 10 χρόνια (2014–2015).
Βρίσκεται στη νοτιοδυτική Ισλανδία, στη χερσόνησο Reykjanes, οι ροές στο Fagradalsfjall είναι ακόμη πιο πρόσφατες, καθώς ξεσπούν από ρωγμές που ξεκινούν το 2021 και συνεχίζονται μέχρι το 2025. (Στην πραγματικότητα, το Fagradalsfjall εκρήγνυται ενεργά στην αρχή της ερευνητικής εκστρατείας.) Αυτές οι πρόσφατες ροές, συμπεριλαμβανομένων των ροών pāhoehoe, είναι σημαντικά ομαλότερες από αυτές στο Holuhraun και, λόγω της νεαρής ηλικίας τους, έχουν σχετικά μικρή κάλυψη ιζημάτων. Οι λίμνες και τα κανάλια λάβας είναι επίσης συνηθισμένα εδώ.
Εκστρατείες από αέρος και εδάφους
Δύο φωτογραφίες που δείχνουν ένα μεσαίου μεγέθους αεροσκάφος με δύο έλικες να βρίσκεται σε διάδρομο αεροδρομίου με προσαρτημένο έναν σωλήνα καυσίμου (αριστερά) και έναν τριεδρικό ανακλαστήρα ραντάρ στερεωμένο στο έδαφος με διάφορα σχοινιά πρόσδεσης σε μια χορταριασμένη περιοχή δίπλα σε ένα οδόστρωμα.
Ο αισθητήρας F-SAR εγκαταστάθηκε στο αεροσκάφος Dornier 228 της DLR και απογειώθηκε από το Διεθνές Αεροδρόμιο Keflavik (αριστερά). Η βάση της κεραίας ραντάρ βρίσκεται στο πλάι της ατράκτου ακριβώς πίσω από τους πίσω τροχούς. Ένας από τους τρεις τριεδρικούς ανακλαστήρες ραντάρ που αναπτύχθηκαν για χρήση ως στόχοι αναφοράς κατά τη διάρκεια της εκστρατείας φαίνεται στα δεξιά. Από: Marc Jaeger.
Η επιτόπια αποστολή περιελάμβανε τόσο αεροπορικά όσο και επίγεια στοιχεία. Το Γερμανικό Αεροδιαστημικό Κέντρο (DLR), ένας από τους πολλούς οργανισμούς που συνεργάστηκαν με τη NASA στο VERITAS, εκτέλεσε το αεροπορικό στοιχείο, πετώντας τον αισθητήρα F-SAR σε ένα αεροπλάνο με δύο έλικες για τη συλλογή δεδομένων SAR σε τρία μήκη κύματος (ζώνη X, S και L) την ίδια στιγμή που τα μέλη της επίγειας ομάδας αποστολής επισκέπτονταν κάθε τοποθεσία.
Το εκτεταμένο σύνολο δεδομένων SAR πολλαπλών συχνοτήτων που απέκτησε το DLR καλύπτει τα ποικίλα γεωλογικά χαρακτηριστικά των τριών πεδίων λάβας και περιλαμβάνει εικόνες που αντιπροσωπεύουν τις διαφορετικές δυνατότητες χωρικής και κάθετης ανάλυσης των αποστολών Magellan και VERITAS, καθώς και εκείνες της επερχόμενης αποστολής EnVision του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος στην Αφροδίτη. Το Σχήμα 1 δείχνει ένα παράδειγμα τοπογραφικών δεδομένων F-SAR που προκύπτουν από μια ροή λάβας στο Holuhraun σε προσομοιωμένες αναλύσεις Magellan και VERITAS. Ενώ τα δεδομένα τύπου Magellan επιτρέπουν μόνο τον προσδιορισμό της γενικής κλίσης του τοπίου σε χωρική κλίμακα δεκάδων χιλιομέτρων, τα δεδομένα τύπου VERITAS επιτρέπουν τη χωρική και κάθετη διάκριση διακριτών γεωλογικών μονάδων.
Τριπλό σχήμα που δείχνει μια ασπρόμαυρη εικόνα χάρτη ραντάρ (αριστερά) πάνω από δύο ισλανδικά πεδία λάβας μαζί με ψηφιακά μοντέλα υψομέτρου (DEM) που δημιουργήθηκαν με τοπογραφικά δεδομένα SAR - σκιασμένα από υψόμετρο με κλίμακες χρώματος ουράνιου τόξου - σε αναλύσεις που προσομοιώνουν εκείνες των δεδομένων υψομέτρου ραντάρ Magellan (κέντρο) και των δεδομένων υψομέτρου ραντάρ VERITAS (δεξιά).
Σχήμα 1. Μια εικόνα οπισθοσκέδασης ραντάρ πάνω από τα πεδία λάβας Askja και Holuhraun (αριστερά) φαίνεται εδώ δίπλα σε ψηφιακά μοντέλα υψομέτρου (DEM) που παράγονται με τοπογραφικά δεδομένα SAR σε αναλύσεις που προσομοιώνουν εκείνες των δεδομένων υψομέτρου ραντάρ Magellan (κέντρο) και των δεδομένων υψομέτρου ραντάρ VERITAS (δεξιά). Τα λευκά βέλη δείχνουν τα όρια ροής Holuhraun και στις τρεις εικόνες. Ενώ στην ανάλυση Magellan, μπορεί να διακριθεί μόνο μια γενική περιφερειακή κλίση, στην ανάλυση VERITAS, είναι δυνατό να διακριθούν μεμονωμένες ροές λάβας καθώς και το όρος Vaðalda. Πίστωση: Scott Hensley
Οι επιχειρήσεις F-SAR περιελάμβαναν επίσης την ανάπτυξη ανακλαστήρων ραντάρ που χρησιμοποιήθηκαν ως στόχοι αναφοράς και απεικονίζονταν τακτικά για την παρακολούθηση της βαθμονόμησης των αισθητήρων και της σταθερότητας των οργάνων καθ' όλη τη διάρκεια της εκστρατείας. Επιπλέον, ένα υποσύνολο των ακατέργαστων δεδομένων SAR που αποκτήθηκαν υποβλήθηκε σε επεξεργασία επί τόπου εντός ωρών από κάθε πτήση, παρέχοντας εικόνες για την ενημέρωση των ομάδων πεδίου σχετικά με την επιλογή τοποθεσίας και την ιεράρχηση προτεραιοτήτων εντός κάθε πεδίου λάβας.
Τα μέλη της ομάδας τολμούσαν να διασχίσουν ποτάμια και περπάτησαν πάνω από συχνά ακανόνιστους βράχους για να λάβουν δείγματα και να συλλέξουν πληροφορίες σχετικά με την τραχύτητα της επιφάνειας και τη σύνθεση των βράχων που σαρώνονταν από τον αέρα.
Ταυτόχρονα με τη συλλογή δεδομένων ραντάρ, τα μέλη της ομάδας VERITAS τολμούσαν να διασχίσουν ποτάμια και να περπατήσουν πάνω σε βράχους με συχνά ακανόνιστες άκρες για να λάβουν δείγματα και να συλλέξουν πληροφορίες σχετικά με την τραχύτητα της επιφάνειας και τη σύνθεση των πετρωμάτων που σαρώνονταν από τον αέρα. Χρησιμοποιήσαμε ταυτόχρονα σαρωτές lidar για να λάβουμε τοπογραφικές μετρήσεις σε όλες τις τοποθεσίες πεδίου για να τις συγκρίνουμε με ανιχνεύσεις ραντάρ και έναν ανιχνευτή για να προσδιορίσουμε την ηλεκτρική διαπερατότητα σε ιζηματογενείς περιοχές. Αυτές οι μετρήσεις μας επέτρεψαν να προσδιορίσουμε πόσο από την υπογραφή οπισθοσκέδασης ραντάρ σε κάθε τοποθεσία οφειλόταν στην διαπερατότητα και όχι στην τραχύτητα.
Επιπλέον, χρησιμοποιήσαμε ένα πρωτότυπο πεδίου του οργάνου VEM της VERITAS, που ονομάζεται Vemulator, επί τόπου για να εντοπίσουμε διαφορετικούς τύπους και συνθέσεις πετρωμάτων. Δείγματα πετρωμάτων και ιζημάτων από όλες τις τοποθεσίες πεδίου εξετάστηκαν αργότερα στο εργαστήριο για να επιβεβαιωθούν οι μετρήσεις πεδίου της σύνθεσης και της διαπερατότητας, συμπεριλαμβανομένων εκείνων από το Vemulator.
Οι λεπτομέρειες μπαίνουν στο επίκεντρο
Μετά την επιτόπια εκστρατεία, τα μέλη της ομάδας δημιούργησαν χάρτες των ροών λάβας και στις τρεις τοποθεσίες βασισμένοι αποκλειστικά στα δεδομένα ραντάρ, ακριβώς όπως οι ερευνητές της Αφροδίτης έχουν δημιουργήσει γεωλογικούς χάρτες της Αφροδίτης χρησιμοποιώντας δεδομένα Μαγγελανού. Οι νέοι χάρτες δημιουργήθηκαν σε τρεις διαφορετικές αναλύσεις: την ανάλυση των παλιών δεδομένων Μαγγελανού, την ανάλυση του VERITAS SAR και την υψηλότερη διαθέσιμη ανάλυση με τα δεδομένα που συλλέχθηκαν κατά τη διάρκεια της εκστρατείας.
Η βελτίωση στην ανάλυση SAR από το Magellan στο VERITAS θα επιτρέψει παρατηρήσεις προηγουμένως άγνωστων χαρακτηριστικών στην Αφροδίτη (Σχήματα 2 και 3). Οι όψεις της ροής Holuhraun σε ανάλυση Magellan, για παράδειγμα, είναι πολύ χονδροειδείς για να διακρίνουμε διακριτές μονάδες ροής λάβας, ή φάσεις , ενώ στην ανάλυση VERITAS, μπορούν να διακριθούν ξεχωριστές φάσεις, ένα μικρό άνοιγμα και αρκετές λίμνες λάβας. Η δυνατότητα εντοπισμού παρόμοιων χαρακτηριστικών στην Αφροδίτη θα μας επιτρέψει να ανιχνεύσουμε αλλαγές στην επιφάνεια από την επίσκεψη του Μαγγελάνου που θα υποδείκνυαν πρόσφατη ηφαιστειακή δραστηριότητα, βοηθώντας στην καλύτερη κατανόηση της ηφαιστειακής ιστορίας του πλανήτη.
Σχήμα 2. Εικόνες SAR της ροής Holuhraun φαίνονται εδώ στη χαμηλότερη ανάλυση του Magellan και στην υψηλότερη ανάλυση του VERITAS. Στην τελευταία περίπτωση, παρατηρούνται λίμνες λάβας και μια ηφαιστειακή οπή (λευκά βέλη). Τα μαύρα πλαίσια υποδεικνύουν το νοτιοδυτικό τμήμα της ροής που μεγεθύνεται στο Σχήμα 3. Από: Debra Buczkowski.
Σχήμα 3. Ακόμα και όταν μεγεθύνεται, δεν διακρίνονται χαρακτηριστικά εντός της ροής Holuhraun σε ανάλυση Magellan, ενώ σε ανάλυση VERITAS, η ηφαιστειακή οπή (λευκό βέλος) και οι διακριτές ροές που προέρχονται από αυτήν είναι ορατές, όπως και άλλες όψεις ροής. Από: Debra Buczkowski.
Η σύγκριση των νέων χαρτών μας που προέρχονται από εναέρια ραντάρ των περιοχών πεδίου της Ισλανδίας με δημοσιευμένους χάρτες που βασίζονται σε επίγειες παρατηρήσεις μας επέτρεψε να αξιολογήσουμε πόσο καλά τα όρια ροής μας ταίριαζαν με αυτά που φαίνονται από το έδαφος. Επιπλέον, καταφέραμε να προσδιορίσουμε πόσο παρόμοιες ήταν οι παρατηρούμενες ιδιότητες του ραντάρ με την πραγματική σύνθεση και τραχύτητα της ροής. Μόλις ορίστηκαν τα όρια ροής στα σύνολα δεδομένων SAR, μπορέσαμε επίσης να προσδιορίσουμε πώς τα υπερκείμενα ιζήματα επηρέασαν τις εμφανίσεις στο ραντάρ διαφορετικών ροών λάβας. Αυτές οι πληροφορίες θα μπορούσαν να παρέχουν πληροφορίες για το πώς οι καταπτώσεις τέφρας ή τα πυροκλαστικά υλικά στην Αφροδίτη θα μπορούσαν να αποκρύψουν ή να αλλάξουν την υπογραφή ραντάρ των υποκείμενων πετρωμάτων.
Όταν φτάσει στον προορισμό του, το VERITAS θα δημιουργήσει θεμελιώδη σύνολα δεδομένων υψηλής ανάλυσης απεικόνισης, τοπογραφίας και φασματοσκοπίας της Αφροδίτης. Αυτά τα σύνολα δεδομένων θα είναι εφάμιλλα με εκείνα που έχουν φέρει επανάσταση στην κατανόησή μας για τον Ερμή, τον Άρη και τη Σελήνη.
Η εκστρατεία πεδίου του 2023 χρησίμευσε τόσο ως δοκιμή των οργάνων VERITAS όσο και ως επίδειξη των όσων θα προσφέρουν οι βελτιωμένες δυνατότητές τους στην Αφροδίτη. Πράγματι, η επιτυχία της εκστρατείας κατέδειξε πώς το VERITAS θα κάνει νέες ανακαλύψεις και θα βελτιώσει τις γνώσεις μας για το παρελθόν και το παρόν του πλανήτη, και ότι θα μπορούσε να θέσει τις βάσεις για τη βελτιστοποίηση της επιστημονικής απόδοσης των μελλοντικών αποστολών στην Αφροδίτη.
Από τους Ντέμπρα Λ. Μπουτσκόφσκι , Τζένιφερ Λ. Γουίτεν , Σκοτ Χένσλεϊ , Ντάνιελ Κ. Νούνες και Μαρκ Γιάγκερ
περισσότερα,
Buczkowski, D. L., J. L. Whitten, S. Hensley, D. C. Nunes, and M. Jaeger (2026), Discovering Venus on Iceland, Eos, 107, https://doi.org/10.1029/2026EO260032. Published on 23 January 2026.
https://eos.org/features/discovering-venus-on-iceland
Πληροφορίες Συγγραφέα
Ντέμπρα Λ. Μπουτσκόφσκι ( debra.buczkowski@jhuapl.edu ), Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Φυσικής Johns Hopkins, Λόρελ, Μέριλαντ· Τζένιφερ Λ. Γουίτεν, Εθνικό Μουσείο Αεροπορίας και Διαστήματος, Ινστιτούτο Smithsonian, Ουάσινγκτον· Σκοτ Χένσλεϊ και Ντάνιελ Κ. Νούνες, Εργαστήριο Αεριοπροώθησης, Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια, Πασαντίνα· και Μαρκ Γιάγκερ, Ινστιτούτο Μικροκυμάτων και Ραντάρ, Γερμανικό Αεροδιαστημικό Κέντρο, Όμπερπφαφενχόφεν, Γερμανία