Hat Hubble die Venus im nahen IR fotografiert? Wenn ja, wie ist es im Vergleich zum neuen und aufregenden Bild der Parker Solar Probe?

Die Parker Solar Probe von Phys.org bietet einen atemberaubenden Blick auf die Venus, darunter das Bild unten, das von der Parker Solar Probe während ihres letzten gravitationsunterstützten Vorbeiflugs an der Venus aufgenommen wurde, während sie sich weiterhin von Energie befreit, um der Sonne immer näher zu kommen.

Anscheinend ist das Bild überraschend, weil es Oberflächenmerkmale des Planeten zeigt, was nicht erwartet wurde.

Der Artikel sagt:

„ WISPR hat die thermische Emission der Venusoberfläche effektiv eingefangen“, sagte Brian Wood, ein Astrophysiker und WISPR-Teammitglied vom US Naval Research Laboratory in Washington, DC . "

Diese überraschende Beobachtung schickte das WISPR-Team zurück ins Labor, um die Empfindlichkeit des Instruments gegenüber Infrarotlicht zu messen. Wenn WISPR tatsächlich Nahinfrarot-Wellenlängen von Licht aufnehmen kann, würde die unvorhergesehene Fähigkeit neue Möglichkeiten bieten, Staub um die Sonne und im inneren Sonnensystem zu untersuchen. Wenn es keine zusätzlichen Infrarotwellenlängen aufnehmen kann, haben diese Bilder – die Signaturen von Merkmalen auf der Venusoberfläche zeigen – möglicherweise ein zuvor unbekanntes „Fenster“ durch die Atmosphäre der Venus offenbart.

"In jedem Fall", sagte Vourlidas, "erwarten uns einige aufregende wissenschaftliche Möglichkeiten."

Wikipedias Akatsuki_ (Raumschiff) sagt, dass es hatte:

  • Lightning- und Airglow-Kamera (LAC, 552-777 nm)
  • Ultraviolett-Imager (UVI, 283–365 nm)
  • Langwellen-Infrarotkamera (LIR, 10 μm)
  • Eine 1-μm-Infrarotkamera (IR1, 0,90–1,01 μm) bildet die von der Venusoberfläche emittierte Wärmestrahlung auf der Nachtseite ab und hilft Forschern, aktive Vulkane zu erkennen, falls vorhanden. Auf der Tagseite nahm es die von den mittleren Wolken reflektierte Nahinfrarotstrahlung der Sonne (0,90 μm) wahr. Nach Dezember 2016 aufgrund eines Elektronikfehlers nicht mehr zur Beobachtung verfügbar. (Verweise)
  • 2-μm-Infrarotkamera (IR2,, 1,74–2,32 μm) untersuchte die Opazität der unteren Wolken auf der Nachtseite für die thermische Emission von der Oberfläche und der tieferen Atmosphäre. Es erfasste auch auf der Tagseite das CO2-Band bei 2,02 μm, das verwendet werden kann, um auf die Höhe der Wolkenoberseite zu schließen. Schließlich wurde der 1,65-μm-Filter während der Reiseflugphase verwendet, um das Zodiakallicht zu untersuchen. Nach Dezember 2016 aufgrund eines Elektronikfehlers nicht mehr zur Beobachtung verfügbar.
  • Ultrastabiler Oszillator (USO) zur Durchführung von Radiookkultationsexperimenten.

Wikipedia gibt die durchschnittliche Oberflächentemperatur der Venus mit 737 K an, was 464 °C entspricht. Ich habe unten eine Planck-Verteilung für diese Temperatur gezeichnet.

Die Venus ist heiß genug, wo Wärmestrahlung im "nahen IR" und nicht nur im "thermischen IR" zu finden ist, was die Vermischung der Begriffe in dem Artikel erklärt.

Der Wide-Field Imager for Solar Probe Plus (WISPR) (kostenpflichtig, aber auch hier und hier zu finden ) gibt die Spezifikationen für die beiden Kameras an, aus denen WISPR besteht:

Table 4 WISPR Optical Design

                             Spectral    Entrance                        RMS Spot 
                   FOV      Range (nm)  Pupil (mm)   F#    # of lenses   Size (µm)
                ---------   ----------  ----------  -----  -----------   ---------
Inner Telescope 40◦ × 40◦    490–740      7.31      3.83     5-element       19
Outer Telescope 58◦ × 58◦    475–725      8.08      4.04     6-element       20

Mit nominellen Cutoffs bei 725 und 740 nm erwartet man in diesen Spektralbereichen nicht viel strahlendes Licht von der Venusoberfläche im Vergleich zu reflektiertem Sonnenlicht von den Wolken, daher die Aufregung!

Die NASA-JPL-Seite Venus Cloud Tops Viewed by Hubble enthält ein Bild der Venus, das von Hubble im Ultraviolett aufgenommen wurde.

Frage: Hat Hubble die Venus im nahen IR fotografiert? Wenn ja, wie ist es im Vergleich zum neuen Bild der Parker Solar Probe?

Das Hubble-Weltraumteleskop von Wikipedia gibt den Spektralbereich des WFC3 mit 0,2–1,7 μm an ( WFC2 war 120 bis 1000 nm). Wenn es also einen Filter gibt, der mit dem Spektralfenster der Venusatmosphäre übereinstimmt, ist es möglich, dass der Effekt vielleicht schon früher entdeckt.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die Bildunterschrift lautet:

Als das WISPR-Instrument von Parker Solar Probe, kurz für Wide-field Imager for Parker Solar Probe, im Juli 2020 an der Venus vorbeiflog, entdeckte es einen hellen Rand am Rand des Planeten, der nachtleuchten könnte – Licht, das von Sauerstoffatomen hoch in der Atmosphäre emittiert wird die sich auf der Nachtseite zu Molekülen rekombinieren. Das markante dunkle Merkmal in der Mitte des Bildes ist Aphrodite Terra, die größte Hochlandregion auf der Venusoberfläche.Helle Streifen in WISPR, wie die hier gezeigten, werden typischerweise durch eine Kombination aus geladenen Partikeln – kosmische Strahlung genannt –, Sonnenlicht, das von Weltraumstaubkörnern reflektiert wird, und Materialpartikeln verursacht, die nach dem Aufprall auf diesen Staub aus den Strukturen des Raumfahrzeugs ausgestoßen werden Körner. Die Anzahl der Streifen variiert entlang der Umlaufbahn oder wenn sich das Raumfahrzeug mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegt, und die Wissenschaftler diskutieren immer noch über die spezifische Herkunft der Streifen hier. Der dunkle Fleck, der auf dem unteren Teil der Venus erscheint, ist ein Artefakt des WISPR-Instruments.

Bildnachweis: NASA/Johns Hopkins APL/Naval Research Laboratory/Guillermo Stenborg und Brendan Gallagher

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich gebe zu, dass ich etwas skeptisch bin, was die Behauptung „Wir sehen Emissionen von der Oberfläche“ angeht. Soweit ich das beurteilen kann, sieht der Akatsuki-Imager in keinem seiner Nah-IR-Filter Emissionen von der Oberfläche; es kommt alles aus den Wolken, Dutzende von Kilometern hoch. (Und ich würde sowieso erwarten, dass jede thermische Emission von der reflektierten Sonnenstrahlung überwältigt wird.)
Eine kürzlich erschienene Abhandlung über Akatsuki-Bildgebung der Venus: researchgate.net/publication/…
@PeterErwin Jeder Planet hat eine Nachtseite, oder? Aus dem zitierten Wikiblurb: "Infrarot-1-μm-Kamera (IR1, 0,90–1,01 μm) bildet auf der Nachtseite Wärmestrahlung ab, die von der Venusoberfläche ausgestrahlt wird." Müssten nicht irgendwelche Scheibenbilder der Nachtseite zumindest von Wärmestrahlung von etwas stammen?
Ich nehme an, dies ist ein Tagesbild. (WISPR soll empfindlich sein für ∼ 480 − 750 nm, warum sollten Sie es also auf die Nachtseite der Venus richten?)
Der Artikel von @PeterErwin Phys.org sagt: „WISPR wurde entwickelt, um Bilder der Sonnenkorona und der inneren Heliosphäre im sichtbaren Licht sowie Bilder des Sonnenwinds und seiner Strukturen aufzunehmen, wenn sie sich dem Raumschiff nähern und daran vorbeifliegen. Auf der Venus die Kamera entdeckte einen hellen Rand am Rand des Planeten, der möglicherweise nachtleuchtend ist – Licht, das von Sauerstoffatomen hoch in der Atmosphäre ausgestrahlt wird, die sich auf der Nachtseite zu Molekülen rekombinieren. Es ist ein flexibles Instrument, das dazu bestimmt ist, "diffus leuchtende Dinge im Weltraum" abzubilden, anstatt Planetenscheiben. Bei der Venus würdest du sie wohl nur auf die Nachtseite richten.
Sie haben Recht damit, dass der IR1-Kanal von Akatsuki bei 1,01 Mikrometern eine gewisse Wärmeemission von der Oberfläche sehen kann ( stp.isas.jaxa.jp/venus/docs/vco.pdf ). Aber das ist nur die Nachtseite, und 1,01 Mikrometer liegen, wie ich vermute, sowieso jenseits der plausiblen Empfindlichkeit des WISPR-Sensors.
OK, ich habe mich geirrt; Der Artikel erwähnt, dass es sich um eine "Nachtansicht" der Venus handelt.
Während Q1 durch eine Frage unten beantwortet zu sein scheint, ist Q2 kryptisch. Es scheint, dass Sie beabsichtigen, eine Oberfläche nur aufgrund ihrer Emission zu sehen, aber durch die Reflexion der Sonnenstrahlen können Sie sich diesen Punkt trotzdem vorstellen. Zu sehen, was Sie wahrscheinlich meinen, ist nur in der Nacht möglich. Das ist alles. Um es einfacher zu machen, eine grüne Wiese zu erkennen, brauchen Sie Sonnenlicht. Das Prinzip ist das gleiche im IR, mit dem Unterschied, dass das Feld im Dunkeln gesehen werden kann. Meiner Meinung nach sollte die Frage also lauten, wie wir sicher sein können, dass die Merkmale oberflächenbasiert sind und nicht aus den Wolken stammen.
@Alchimista Ich habe das geschrieben, bevor wir zu dem Schluss kamen, dass dies die Nacht- und nicht die Tagseite ist. Ich werde es einfach löschen; Es ist nicht nötig, mir zu erklären, wie Licht funktioniert.
@uhoh Entschuldigung, aber ich habe gerade Ihre Frage kommentiert. Es sah so aus, als ob etwas Bestrahltes nicht gesehen werden kann, zumindest in der ersten Version der Frage, die Sie gestellt haben, um eine Oberfläche zu "sehen", die nicht "beleuchtet" werden kann. Das ist offensichtlich nicht wahr, und ich habe das kommentiert. Ich habe keine Ahnung, was Sie über Licht wissen, und es sah so aus, als hätten Sie diesen Punkt nicht gewusst oder ihn vorübergehend übersprungen.
@Alchimista Es gibt mehrere gleichzeitige Probleme, die sowohl ein mögliches unerwartetes spektrales Übertragungsfenster in den Filtern mindestens einer der Kameras als auch ein mögliches unerwartetes spektrales Übertragungsfenster in der Atmosphäre betreffen. Es gibt praktikable Szenarien für dieses unerwartete Bild sowohl bei Tag- als auch bei Nachtaufnahmen, aber wir haben seitdem verifiziert, dass es sich um ein Nachtbild handelt, da die Aufnahme andere schwache optische Signale aus der Atmosphäre und der umgebenden Ionosphäre untersuchen sollte. Die dunkle Region wurde speziell als geografisches Merkmal identifiziert, es handelt sich also nicht um „Wolken“.
@Alchimista das hat meistens nichts damit zu tun, aber es ist irgendwie das Gegenteil; Die schmalen und dunklen Fraunhofer-(Absorptions-)Linien der Sonne ermöglichen es Raumfahrzeugen mit schmalen spektralen Transmissionsfenstern, tagsüber schwache Fluoreszenz von Chlorophyllmolekülen in Blättern auf der Erde abzubilden space.stackexchange.com/a/33823/12102
@ohh interessant. Das ist ungefähr der Punkt. All dies lässt mich tatsächlich darüber nachdenken, wie wir Oberfläche und Atmosphäre in fernen Objekten unterscheiden. Ich meine, ein Bild der Erde ist einfach zu interpretieren, weil wir wissen, wie Wolken aussehen. Aber was genau lässt uns bei der Venus die beiden unterscheiden? Es geht um Annahmen und Kombinationen verschiedener Erkenntnisse?
@Alchimista vielleicht wird meine Antwort nicht so aufregend sein, aber die Venus wurde sehr detailliert vom Radar kartiert, sodass Planetenwissenschaftler, die die Venus studieren (Venusologen?, Venonomere?) bereits eine Vorstellung davon haben, wie Wolken normalerweise aussehen, und darauf vorbereitet sind, sie zu erkennen Oberflächenmerkmale, wenn sie präsentiert werden. Diejenigen, die mit der Mission des Raumfahrzeugs in Verbindung stehen, haben direkten Zugriff auf den Weg des Vorbeiflugs und die zum Zeitpunkt der Aufnahme sichtbaren Längengrade, sodass sie einen direkten Vergleich anstellen können. Ich bin total verblüfft von Jupiter und Saturn, die aussehen, als hätten sie echte Strukturen, sind aber nur wirbelndes Gas
@uhoh sicher ist Radar da. Außerdem kann man zu unterschiedlichen Zeiten fotografieren. :) Meine Neugier war etwas naiv
@Alchimista Ich denke, dass es auf dem Mars schon immer ein ziemlich öffentliches "Spotlight" gegeben hat, und daher ist die ganze Arbeit, die auf der Venus geleistet wurde, viel weniger bekannt und geschätzt.
@uhoh Interessant! Aber es ist wirklich die Oberfläche von Aphrodite Terra mit einer Emission von etwa 1000-2000 nm, warum sollte es da ein bisher unbekanntes "Fenster" geben?
@uhoh Wenn das die Konturen von Aphrodite Terra sind, dann sollte nördlich davon ein weiteres Hochland sein. Gibt es nicht! Könnten diese hellen Züge nicht auch Nachtglühen sein?
@Cornelis, als ich diese Frage stellte, war das Bild eine Überraschung. Soweit ich weiß, waren sie sich nicht sicher, ob es ein unerwartetes Spektralfenster in der Atmosphäre oder in den Filtern der Kamera gab . Die langwellige Grenzfrequenz von Silizium ist nicht scharf. Es ist ungefähr 1100 nm, aber Temperatur und Dotierung und bis zu einem gewissen Grad Dicke können einen Einfluss haben. Diese Abbildung oben auf Seite sechs der Si-Fotodioden von Hamamatsu deutet auf eine geringfügige Empfindlichkeit bis 1200 nm hin, es sind jedoch keine Bedingungen angegeben
@Cornelis in diesem Kommentar erwähne ich, dass die Filter als Beschichtungen direkt auf die Linsenoberflächen aufgetragen wurden. Es ist möglich, dass die Beschichtungen, wenn sie eine falsche Dicke oder Ungleichmäßigkeit aufweisen, die längeren Wellenlängen nicht wie erwartet vollständig blockieren. Wir müssen abwarten und sehen, aber das Design von Interferenzfiltern ist schwierig, und es ist wirklich schwierig, einen großen Wellenlängenbereich vollständig zu blockieren, indem nur Interferenz verwendet wird. Selbst ein winziger Herstellungsfehler kann zu einer unvollständigen Stornierung und damit zu einem gewissen "Auslaufen" führen.
@Cornelis Was die Landformen betrifft, bin ich ahnungslos. Wenn Sie einen Einblick in das haben, was wir auf dem Bild sehen, können Sie vielleicht eine zusätzliche hilfreiche Antwort hinzufügen, indem Sie vergleichen, was die Bildunterschrift in der Frage sagt, mit einer guten Karte der Venus, damit wir sehen können, was sie sind sprechen über.
Vielen Dank für all die informativen Kommentare, diese Abbildung könnte es erklären. Ich habe in diesem Artikel, earthweb.ess.washington.edu/space/ESS495/venus_arney.pdf , gelesen , dass das Sauerstoff-Luftglühen bei 1,27 liegt μ m und das eine 1.0 μ m Fenster hat 96% der thermischen Oberflächenemission, daher denke ich, dass sie mehr überrascht sein sollten, dieses Luftglühen zu sehen.
@Cornelis Oh, das ist erstaunlich! Was für eine coole Präsentation, danke! Sie bildeten (sehr grob) die Oberfläche der Venus von der Erde aus ab, indem sie spektral durch die Wolken schauten.

Antworten (1)

Diese Webseite – „Hier ist, warum das Hubble-Weltraumteleskop nur ein paar Mal auf die Venus blickte (und warum es stattdessen auf den Mond blickte)“ – scheint eine ziemlich gute Antwort auf Ihre Hauptfrage zu sein (Anmerkung: „MAST“ = Mukulski-Archiv für Weltraumteleskope ):

Laut MAST hat das Hubble-Weltraumteleskop nur wenige Male zur Venus geschaut. Einmal 1995 mit der Wide-Field and Planetary Camera 2 (WFPC2) und dem High Resolution Spectrograph (HRS), das zweite Mal 2013 STIS [ein optischer Spektrograph].

Die beiden WFPC2 F218W und F255W [Nahe-UV]-Bilder, die wir von der Venus mit dem Hubble-Weltraumteleskop haben, sind vielleicht die einzigen scharfen Bilder der Venus von Hubble.

Und natürlich ist der Grund für diesen Mangel nicht allzu mysteriös:

Die erste Regel für (nicht solare) Weltraumteleskope: Nicht in die Sonne schauen. Diese Regel ist der Grund, warum das Hubble-Weltraumteleskop die Venus nur wenige Male angeschaut hat. Venus ist einer der inneren Planeten und das Hubble-Weltraumteleskop befindet sich in einer Umlaufbahn um die Erde. Sie finden Venus immer am Abend- und Morgenhimmel, weil Venus von unserer Position aus nahe an der Sonne zu sehen ist. Mit einem Weltraumteleskop in die Nähe der Sonne zu schauen, ist riskant. Wenn bei einer solchen Beobachtung etwas schief geht, wäre das das Ende des Teleskops.

Also anscheinend keine Nahinfrarotbilder mit HST .

Danke für deinen Beitrag! Okay, ja, das scheint die Antwort auf meine Frage zu sein. Ich habe MAST weit genug durchgeblättert, um "1 Zeilen angezeigt, aber 2 sind verfügbar" zu erhalten, was die Aussage des Blogposts zu bestätigen scheint. Wir müssen dran bleiben, um zu sehen, was ein erneuter Test der (vermutlichen) Backup-Versionen der Kameras auf der Erde über die Filter verrät; Vielleicht haben sie einige zusätzliche Wackeln unterhalb ihrer nominalen Cutoffs.
Ich habe den Eindruck (nachdem ich ein wenig herumgelesen habe), dass WISPR keine Filter hat, daher kann es eine Frage sein, ob der Sensor am Rand des nahen IR empfindlicher ist als angenommen.
Bei Spektralbereichen von 490–740 und 475–725 für die beiden Kameras (siehe Frage) kann ich mir nicht vorstellen, wie dies ohne Filter irgendwo erreicht werden kann! Update: Das Papier, das ich in der Frage zitiere, besagt: "Der Bandpass für jedes Teleskop wird unter Verwendung einer Kombination von Lang- / Kurzwellen-Sperrfiltern ausgewählt, die auf internen Linsenoberflächen ähnlich wie SECCHI / HI abgeschieden sind."
Hat Hubble die Venus im nahen IR fotografiert? Wenn ja, wie ist es im Vergleich zum neuen und aufregenden Bild der Parker Solar Probe?
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