日本向日葵8号和向日葵9号气象卫星的红外成像数据已成功应用于追踪金星云顶温度的变化。在东京大学研究人员的带领下，该团队分析了2015年至2025年期间拍摄的卫星图像，以估算从每日到每年的时间尺度上的亮度温度。
他们的发现揭示了以前未见过的温度波结构，并强调了气象卫星如何提供对金星大气的宝贵、持续的观测，补充行星任务和地面望远镜的数据。
向日葵8号和9号卫星分别于2014年和2016年发射，最初的设计目的是使用名为“先进向日葵成像仪”（AHI）的多光谱传感器监测地球大气。然而，由于金星偶尔会出现在这些仪器视野边缘附近，由客座科学家西山学（Gaku Nishiyama）领导的研究团队意识到，AHI也有机会用于行星观测。
这张放大的照片展示了金星在观测卫星视野中有多小。尽管存在这一限制，研究人员仍然可以收集有用的数据。图片来源：2025 Nishiyama 等人。CC-BY-ND
追踪金星云顶温度随时间的变化，是了解该行星大气行为（包括热潮汐和大规模波浪活动）的关键。然而，收集这些过程的长期数据却极具挑战性。
正如西山所指出的：“众所周知，金星大气的反射率和风速会呈现出年度尺度的变化；然而，由于任务寿命的限制，没有任何行星探测任务能够成功进行超过10年的连续观测。” 他补充道：“地面观测也可以为长期监测做出贡献，但由于地球大气层和白天阳光的影响，地面观测通常存在局限性。”
气象卫星的长期任务潜力
气象卫星为持续行星观测提供了一种颇具前景的解决方案，这主要归功于其较长的运行寿命（预计向日葵8号和向日葵9号将服役至2029年）。这些卫星配备了先进向日葵成像仪 (AHI)，可提供多波段红外数据。这种能力在许多行星任务中仍然有限，但对于测量不同大气层的温度至关重要，而且AHI还能提供频繁、低噪声的观测。
为了探索这些卫星在金星研究中的潜力，研究小组分析了金星大气的时间变化，并将结果与之前任务的数据进行了比较。
西山说：“我们相信这种方法将为金星科学研究提供宝贵的数据，因为直到 2030 年左右的下一次行星任务之前，可能都不会再有其他航天器绕金星运行。”
先进向日葵成像仪通过多个红外波段测量金星温度，展现观测期间的温度变化。
第一步，研究人员从AHI记录中提取了所有与金星相关的图像，构建了一个数据集，最终确定了437个可用的观测数据。通过考虑背景噪声和每幅图像中金星的视在大小，他们能够监测金星、地球和卫星在有利观测位置对齐期间云顶温度的变化。
随后，研究人员对反演得到的亮度温度的时间变化进行了年和日尺度的分析，并对所有红外波段进行了比较，以探究热潮汐和行星尺度波的变化。从所得数据集中证实了热潮汐振幅的变化。结果还证实了大气中行星波振幅随时间的变化，且似乎随海拔高度的升高而减小。
虽然由于 AHI 数据的时间分辨率有限，对检测到的变化背后的物理原理得出明确的结论具有挑战性，但热潮幅度的变化似乎可能与金星大气结构的十年变化有关。
除了成功地将向日葵数据应用于行星观测之外，该团队还能够利用这些数据来识别以前行星任务数据中的校准差异。
西山已经开始探究这项研究对金星视界以外的影响。“我认为，我们这项研究的创新方法成功地为长期监测和多波段监测太阳系天体开辟了一条新途径。这包括月球和水星，我目前也在研究它们。它们的红外光谱包含有关其表面物理和成分特性的各种信息，这些信息可以揭示这些岩石天体是如何演化至今的。”
摆脱地面观测的局限，获取一系列几何条件的前景无疑令人兴奋。“我们希望这项研究能够让我们评估行星的物理和成分特性以及大气动力学，并有助于我们进一步理解行星的演化。”
编译自/scitechdaily
