Venera je po veličini slična Zemlji, ali njezina površina doseže približno 467 °C, a atmosfera stvara tlak oko 93 puta veći nego na Zemljinoj površini. Nova analiza upozorava da će pri proučavanju sličnih egzoplaneta biti presudno utvrditi koliko se doista brzo okreću, jer signal koji izgleda kao rotacija može zapravo dolaziti od snažnih vjetrova u atmosferi.
U radu prihvaćenom za objavu u časopisu The Astronomical Journal, planetarni astrofizičar Stephen R. Kane sa Sveučilišta Kalifornije u Riversideu analizira problem mjerenja rotacije planeta koje ne možemo izravno vidjeti. Njegov zaključak nije da je spora rotacija potvrđeni uzrok nastanka paklenih svjetova, već da bez pouzdanog podatka o rotaciji nije moguće ispravno tumačiti njihovu klimu.
U zasebnom radu Kane i njegovi suradnici procjenjuju da bi europska misija PLATO tijekom planirane četverogodišnje misije mogla otkriti između 170 i 280 planeta u takozvanoj Venerinoj zoni. Takav bi uzorak prvi put omogućio usporedbu velikog broja svjetova s Venerom i provjeru koliko je njihova rotacija povezana s razvojem guste atmosfere i ekstremnih temperatura.
Rotacija oblikuje kako planet raspoređuje toplinu
Planet koji se brzo okreće i planet koji se okreće sporo ne raspoređuju energiju svoje zvijezde na isti način. Brzina rotacije utječe na izmjenu dana i noći, kretanje atmosfere, stvaranje vjetrova i prijenos topline s jedne strane planeta na drugu. Ako planet ima oceane, rotacija oblikuje i velike sustave morskih struja.
Zbog toga je rotacija jedan od osnovnih podataka u klimatskim modelima. Bez nje nije moguće pouzdano izračunati kako se toplina kreće kroz atmosferu, gdje se stvaraju oblaci ni koliko dugo određeni dijelovi površine ostaju izloženi zračenju zvijezde.
Venera je krajnji primjer koliko se njezini uvjeti razlikuju od Zemljinih. Jednu rotaciju oko vlastite osi završi za 243 Zemljina dana, i to u suprotnom smjeru od većine planeta u Sunčevu sustavu. Istodobno je njezina atmosfera iznimno gusta i bogata ugljikovim dioksidom. Ona zadržava toplinu u nekontroliranom efektu staklenika, zbog čega je Venera najtopliji planet u Sunčevu sustavu. NASA navodi da su temperature na površini dovoljno visoke za taljenje olova.
Spora rotacija sama po sebi ne pretvara planet u drugu Veneru. Na klimu utječu i udaljenost od zvijezde, sastav atmosfere, količina vode, oblaci, geološka aktivnost i evolucija same zvijezde. Ipak, brzina okretanja mijenja način na koji svi ti čimbenici djeluju zajedno, pa je ne bi trebalo izostaviti iz modela.
Venerina atmosfera pokazuje kako nastaje pogrešan zaključak
Kod egzoplaneta astronomi najčešće ne vide čvrstu površinu. Udaljeni planet mogu proučavati analizom svjetlosti koja se odbija od njegove atmosfere ili prolazi kroz nju. Promjene u toj svjetlosti i pomaci u spektru mogu otkriti kako se različiti dijelovi planeta kreću.
Problem je u tome što se ne mora kretati sam planet. Može se kretati i sloj atmosfere iz kojeg dolazi promatrana svjetlost.
Gornja atmosfera Venere obilazi planet za približno četiri do pet dana. To je posljedica atmosferske superrotacije, pojave pri kojoj se atmosfera kreće mnogo brže od čvrste površine ispod nje. Kada bi astronomi promatrali samo taj sloj oblaka, Venera bi izgledala kao planet koji se okreće približno 60 puta brže nego što se doista okreće.
To je upozorenje u središtu Kaneova rada, The False Spin of an Exo-Venus. Sustav atmosferskih vjetrova može stvoriti gotovo isti signal kao brzo okretanje čvrstog planeta. Ako se promatra samo jedna spektralna značajka iz uskog raspona visina u atmosferi, astronomi bi mogli izmjeriti takozvanu prividnu rotaciju, a ne rotaciju planeta.
Za planet s atmosferom nalik Venerinoj to bi značilo da se na različitim visinama mogu dobiti potpuno različite procjene. U dubljim slojevima prividno razdoblje može iznositi stotine dana, dok se u području gornjih oblaka može činiti da planet završi rotaciju za samo četiri ili pet dana.
Kane predlaže promatranje istog planeta na više valnih duljina. Infracrveno zračenje može prodrijeti do dubljih slojeva atmosfere, pa bi usporedba mjerenja na različitim visinama pokazala mijenja li se izmjerena brzina. Ako se signal mijenja s visinom, to bi bio znak da velik dio opaženog gibanja stvaraju atmosferski vjetrovi.
Takav pristup posebno je važan za planete koje ćemo pokušati proučavati izravnim snimanjem. Ista će se metoda primjenjivati i na planete otkrivene dok prolaze ispred svojih zvijezda. U ranijem tekstu o tome kako Venera može pomoći u proučavanju atmosfera egzoplaneta objašnjeno je zašto je naš planetarni susjed važan model za buduća istraživanja udaljenih svjetova.
PLATO će proširiti uzorak planeta nalik Veneri
Europska svemirska agencija planira lansirati misiju PLATO u ožujku 2027. godine. Misija će s pomoću 26 kamera pratiti više od 200.000 zvijezda i tražiti sitna smanjenja njihove svjetline koja nastaju kada planet prođe ispred zvijezde.
Za razliku od misija koje kratko promatraju velik broj zvijezda, PLATO će neke dijelove neba pratiti godinama. Zbog toga bi mogao pronaći i planete s duljim orbitalnim periodima. Zvijezde koje će promatrati bit će razmjerno sjajne, što će olakšati naknadna mjerenja njihovih planeta velikim teleskopima, uključujući Svemirski teleskop James Webb.
Prema radu o očekivanom broju planeta u Venerinoj zoni, PLATO bi tijekom nominalne četverogodišnje misije mogao otkriti približno 170 do 280 planeta s polumjerima između 0,8 i 2,0 polumjera Zemlje. U toj bi skupini moglo biti oko 40 do 80 planeta veličine Zemlje.
Venerina zona nije popis potvrđenih drugih Venere. Riječ je o skupini planeta odabranoj prema veličini i količini energije koju primaju od svojih zvijezda. Ti uvjeti upućuju na to da bi neki od njih mogli proći kroz nekontrolirani efekt staklenika, ali sama pripadnost Venerinoj zoni ne dokazuje da planet ima gustu atmosferu, visoku temperaturu ili uvjete jednake onima na Veneri.
Misija PLATO neće sama izmjeriti rotaciju svih planeta koje pronađe. Njezina je uloga otkriti planete, odrediti njihovu veličinu i pomoći u proučavanju zvijezda domaćina. Najbolji kandidati potom bi mogli biti predmet detaljnijih promatranja iz svemira i sa Zemlje, uključujući mjerenja atmosfere na više valnih duljina.
Usporedba planeta pokazat će koliko je važna spora rotacija
Ako PLATO pronađe dovoljno egzoplaneta u Venerinoj zoni, astronomi će ih moći usporediti i provjeriti postoji li veza između njihove rotacije i klimatskih uvjeta. Ako se pokaže da planeti s uvjetima nalik Venerinima uglavnom imaju sporu rotaciju, to bi poduprlo pretpostavku da brzina njihova okretanja utječe na razvoj njihove klime. Ako se, međutim, pokaže da takvi planeti rotiraju različitim brzinama, sporu rotaciju bit će teže izdvojiti kao glavni čimbenik. Veću pozornost tada će trebati posvetiti sastavu atmosfere, količini vode, udaljenosti od zvijezde i drugim svojstvima planeta.
Takva usporedba sama po sebi ne bi dokazala da je rotacija presudna. Planeti se razlikuju po veličini, sastavu, starosti, količini vode, geološkoj aktivnosti i svojstvima zvijezda oko kojih kruže. Vrijednost istraživanja bila bi u tome što bi pokazalo ponavlja li se na više planeta obrazac koji vidimo na Veneri ili je Venera iznimka.
To je važno i u potrazi za planetima koji bi mogli imati uvjete pogodne za život. Rotacija utječe na kruženje atmosfere, raspodjelu topline i, ako planet ima oceane, na morske struje. Ako astronomi pogrešno procijene brzinu rotacije planeta nalik Zemlji, mogli bi pogrešno procijeniti i njegove klimatske uvjete.
Za sada nije poznato je li spora rotacija jedan od razloga zbog kojih neki planeti razvijaju uvjete nalik onima na Veneri. Istraživanja su pritom pokazala da postoji i dodatna poteškoća. Signal koji izgleda kao rotacija planeta može zapravo nastati zbog snažnih vjetrova u njegovoj atmosferi. Astronomi će zato prvo morati razlikovati gibanje čvrstog planeta od gibanja atmosfere. Tek tada moći će pouzdanije procijeniti kakvu ulogu rotacija ima u razvoju planetarne klime. PLATO bi mogao pronaći dovoljno novih planeta za takvu usporedbu, a Venera pokazuje koliko se lako gibanje atmosfere može zamijeniti za rotaciju cijelog planeta
