Spectrometer SCIAMACHY observes the atmosphere of Venus

A team of German, Dutch, and Belgian researchers has managed to observe Venus using the Earth-observing spectrometer SCIAMACHY. Succesfull test-measurements took place in March. On June 25th, the researchers aimed SCIAMACHY at Venus again. Planetary researcher Daphne Stam hopes that the new measurements will help the search for earth-like planets around other stars.

Het instrument SCIAMACHY (Scanning Imaging Absorption Spectrometer for Atmospheric Cartography) bevindt zich aan boord van Envisat, een Europese milieusatelliet ontwikkeld door ESA. SRON Netherlands Institute for Space Research bouwde en testte de detectormodules van SCIAMACHY en verwerkt nu een groot deel van de verzamelde data.

SCIAMACHY vangt het zonlicht op dat weerkaatst wordt door deeltjes in de aardatmosfeer. Op basis daarvan kan vastgesteld worden wat er in de atmosfeer aanwezig is. Normaliter kijkt SCIAMACHY dus naar de aarde, maar in maart 2009 richtten de onderzoekers de spectrometer op de planeet Venus. Deze waarnemingen waren bedoeld om de werking van SCIAMACHY te testen, maar leveren ook unieke informatie over de atmosfeer van Venus. Bovendien bieden ze nieuwe inzichten voor onderzoek aan exoplaneten, planeten buiten ons zonnestelsel.

Lichtpuntje

Venus is met haar diameter van ruim 12.000 km bijna even groot als de aarde, maar lijkt vanuit SCIAMACHY gezien maar één puntje licht aan de hemel. Afhankelijk van waar Venus zich in haar baan om de zon bevindt, is ze bovendien onder verschillende ‘belichtingshoeken’ te zien. Dit maakt SCIAMACHY’s Venusmetingen een unieke testcase voor toekomstige waarnemingen van exoplaneten. Deze immens ver van ons verwijderde planeten zullen immers ook hooguit als enkele lichtstipjes gezien kunnen worden, en onder soortgelijke belichtingshoeken. SCIAMACHY’s Venusmetingen zijn dus ideaal om de computermodellen die voor de analyse van exoplaneetwaarnemingen gemaakt zijn mee te testen.

Venus van veraf
Toen SCIAMACHY op 25 maart op Venus werd gericht, bevond Venus zich vrijwel precies tussen de aarde en de zon, waardoor er maar een heel dun randje van Venus zichtbaar was waar zonlicht op viel. Deze metingen leveren echter wel al nieuwe informatie op. SCIAMACHY meet namelijk licht in een heel breed spectrum: van ultraviolet tot zichtbaar en nabij infrarood licht. Het ultraviolette en zichtbare deel van het spectrum kunnen niet goed door instrumenten aan boord van de Venus Express missie van ESA gemeten worden. Stam: ‘Vooral het ultraviolette deel is interessant, omdat er in de atmosfeer van Venus een tot nu toe onbekende stof zit die juist licht in dit deel van het spectrum absorbeert.’

De waarnemingen aan Venus worden bemoeilijkt door het feit dat Venus het grootste gedeelte van de tijd buiten het gezichtsveld van SCIAMACHY valt. Envisat vliegt in een hoog tempo – hij doet 100 minuten over een rondje aarde – om de aarde heen. Stam: ‘Om Venus te kunnen zien, moet SCIAMACHY dus razendsnel op Venus gericht worden, anders is de kans alweer voorbij.’

Op 25 juni heeft SCIAMACHY opnieuw naar Venus gekeken. Toen was juist een groot deel van de door de zon beschenen helft van Venus zichtbaar. Stam: ‘Ons computer-model blijkt de metingen van 25 maart prima te beschrijven, maar om voor de test te slagen, zal het ook de metingen van 25 juni, waarbij Venus onder een heel andere hoek wordt gezien, goed moeten kunnen verklaren. Daarvoor zullen we waarschijnlijk de modelatmosfeer moeten aanpassen. Op 25 juni zijn bijvoorbeeld de wolken van Venus en het deel van de atmosfeer waar het ultraviolette licht geabsorbeerd wordt, veel beter in beeld dan op 25 maart. Uit de aanpassingen aan onze modelatmosfeer krijgen we dan informatie over de echte Venusatmosfeer, bijvoorbeeld over de hoogte van de wolken en hopelijk over de verdeling van de mysterieuze absorberende stof.’

Toekomstmuziek
De komende jaren zullen nieuwe instrumenten voor telescopen op aarde en in de ruimte worden gebouwd die licht van exoplaneten zullen kunnen meten, net zoals SCIAMACHY licht van Venus meet. De exoplaneten die tot op heden bekend zijn, zijn vooral grote gasreuzen zoals Jupiter. ‘De komende jaren zullen er ook steeds meer kleine, rotsachtige planeten, zoals de aarde en Venus, worden gevonden. Hopelijk zullen we er zo rond 2020 in slagen licht van deze kleine planeten te meten en daarmee hun atmosferische samenstelling kunnen ontrafelen. Zo kunnen we er dan met onze computermodellen achter komen hoe die lichtstipjes er van dichtbij uit zullen zien en of de samenstelling van de atmosfeer wellicht lijkt op die van onze aarde.’