Terminate le operazioni di routine il 15 maggio 2014 ed ormai a corto di propellente, il team aveva pianificato una campagna di aerobraking (aerofrenaggio) tentando delle immersioni nell'inospitale atmosfera del pianeta per esplorare regioni ancora sconosciute ed ottenere informazioni sul comportamento di una navicella spaziale che incontra diversi strati atmosferici ad alta velocità (10 chilometri al secondo). Ovviamente , la manovra consentiva anche un certo risparmio di carburante per ritardare il più possibile un destino segnato.
Utilizzando gli accelerometri di bordo, la sonda ha misurato la decelerazione sperimentata nei diversi strati dell'atmosfera superiore del pianeta.
"L'aerobraking utilizza la resistenza atmosferica per rallentare un veicolo spaziale, così siamo stati in grado di utilizzare le misure dell'accelerometro per esplorare la densità dell'atmosfera di Venere", ha spiegato Müller-Wodarg dell'Imperial College London (Inghilterra), autore principale del documento.
Il periodo esaminato fa riferimento a quando Venus Express volava ad altitudini comprese tra i 130 ed i 140 chilometri sopra le regioni polari, esplorando zone ancora poco studiate.
Prima di tutto, i dati hanno mostrato che l'atmosfera polare è fino a 70 gradi Celsius più fredda del previsto, con una temperatura media di -157 gradi Celsius ma è anche meno densa di quanto si pensasse, del 22 per cento a 130 chilometri di quota e del 40 per cento a 140 chilometri di quota.
"Questa minore densità potrebbe essere almeno in parte causa dei vortici polari di Venere, forti sistemi eolici situati vicino ai poli del pianeta", ha detto Müller-Wodarg.
Inoltre, la regione polare era dominata da forti onde atmosferiche, un fenomeno ritenuto fondamentale per plasmare le atmosfere planetarie, compresa la nostra.
"Studiando come la densità atmosferica è cambiata ed è stata perturbata nel corso del tempo, abbiamo trovato due diversi tipi di onde atmosferiche: le onde gravitazionali atmosferiche e le onde planetarie", ha aggiunto il co-autore Sean Bruinsma del Centre National D'Etudes Spatiales (CNES), in Francia. "Queste onde sono difficili da studiare perché è necessario trovarsi nell'atmosfera del pianeta stesso per misurarle in modo corretto".
Le onde gravitazionali atmosferiche sono simili alle onde che vediamo in mare o quando lanciando un sasso in uno stagno, solo che viaggiano in verticale invece che in orizzontale. Sono essenzialmente delle increspature della densità di un'atmosfera.
Il secondo tipo, le onde planetarie, sono invece associate alla rotazione di un pianeta che gira sul proprio asse; sono onde su larga scala che si presentano con intervalli di diversi giorni.
Entrambe esistono anche sulla Terra: le prime interagiscono con il tempo e causano turbolenza, le altre possono influenzare interi sistemi meteorologici e di pressione.
Tra i 130 ed i 140 chilometri di quota, Venus Express ha sperimento sia la turbolenza causata dalle onde gravitazionali atmosferiche, forse originate dagli strati nuvolosi superiori del pianeta che si trovano sotto i 90 chilometri di altitudine e sia un'onda planetaria che oscillava con un periodo di cinque giorni.
In situ observations of waves in Venus’s polar lower thermosphere with Venus Express aerobraking [abstract]
Waves are ubiquitous phenomena found in oceans and atmospheres alike. From the earliest formal studies of waves in the Earth’s atmosphere to more recent studies on other planets, waves have been shown to play a key role in shaping atmospheric bulk structure, dynamics and variability. Yet, waves are difficult to characterize as they ideally require in situ measurements of atmospheric properties that are difficult to obtain away from Earth. Thus, we have incomplete knowledge of atmospheric waves on planets other than our own, and we are thereby limited in our ability to understand and predict planetary atmospheres. Here we report the first ever in situ observations of atmospheric waves in Venus’s thermosphere (130–140 km) at high latitudes (71.5°–79.0°). These measurements were made by the Venus Express Atmospheric Drag Experiment (VExADE) during aerobraking from 24 June to 11 July 2014. As the spacecraft flew through Venus’s atmosphere, deceleration by atmospheric drag was sufficient to obtain from accelerometer readings a total of 18 vertical density profiles. We infer an average temperature of T = 114 ± 23 K and find horizontal wave-like density perturbations and mean temperatures being modulated at a quasi-5-day period.
