На дневной стороне Венеры обнаружен кислород
Астрономы только что обнаружили явные признаки атомарного кислорода, подвешенного над ядовитыми облаками Венеры на дневной стороне (освещенной Солнцем). Это открытие, сделанное исследователями из Германского аэрокосмического центра, может открыть новую главу в изучении планетарных атмосфер. Основанное на анализе данных, собранных стратосферной обсерваторией инфракрасной астрономии (SOFIA), оно позволяет предположить наличие до сих пор неизвестных химических и динамических процессов на второй планете Солнечной системы.
Исследуя характеристики венерианской атмосферы, ученые надеются расшифровать механизмы, приведшие к ее экстремальному расхождению с Землей. Результаты исследования, проведенного группой под руководством физика Хайнца-Вильгельма Хюберса из Немецкого аэрокосмического центра (DLR), опубликованы в журнале .
Атомарный кислород — единичный элемент, не имеющий связей с другими атомами, — отличается от диатомарного кислорода, которым мы дышим на Земле. На Венере присутствие атомарного кислорода уже было засвидетельствовано на ночной стороне, где он с меньшей вероятностью вступает в реакцию с другими элементами или солнечным светом.
Открытие, сделанное командой Хюберса, заключается в обнаружении этого атомарного кислорода на дневной стороне Венеры, где интенсивный солнечный свет обычно способствует образованию более сложных молекул. Данные, полученные SOFIA, не только подтвердили это присутствие, но и показали, что атомарный кислород более широко распространен в венерианской атмосфере, чем предполагали предыдущие модели.
Это наблюдение указывает на то, что процессы образования и рассеивания атомарного кислорода активны и эффективны даже под прямым воздействием солнечного излучения. Это предполагает существование до сих пор неизвестных или недооцененных атмосферных механизмов, которые, несомненно, играют определенную роль в термохимической регуляции атмосферы Венеры.
Раскрытие венерианских ветров
Хюберс и его сотрудники проанализировали данные, полученные стратосферной обсерваторией инфракрасной астрономии (SOFIA), которая работает на большой высоте в атмосфере Земли и фиксирует частоты в терагерцовом диапазоне, на границе между микроволнами и дальним инфракрасным диапазоном. В ходе трех отдельных пролетов космический аппарат собрал информацию о 17 участках Венеры: 7 - при дневном свете, 9 - во время венерианской ночи и 1 - на границе между ними.
В каждом из этих 17 участков было отмечено присутствие атомарного кислорода с максимальной концентрацией в районе высоты 100 км. Эта зона находится как раз между двумя преобладающими атмосферными течениями на Венере: супервращающимся течением ниже 70 км, которое движется быстрее вращения планеты, и течением, простирающимся от приполярной до антиприполярной точки выше 120 км.
Исследователи предполагают, что кислород поступает из солнечной энергии, которая расщепляет молекулы угарного и углекислого газов. Далее они предполагают, что эти атомы попадают на темную сторону планеты благодаря сильным ветрам венерианской атмосферы. Там они, вероятно, соединяются с молекулярным кислородом, а также вступают в реакцию с другими элементами.
Важно помнить, что чрезвычайно быстрые ветры Венеры являются динамической силой в распределении атомарного кислорода по планете. Дующие со скоростью до 700 км/ч, они создают атмосферный мост между днем и ночью, перенося атомарный кислород с освещенной Солнцем стороны на темную. Этот вечный двигатель необходим для охлаждения венерианской атмосферы.
Как объясняют исследователи, при столкновении отдельных атомов кислорода с молекулами углекислого газа происходит передача энергии. Затем эта энергия излучается в виде радиации, что приводит к охлаждению верхних слоев атмосферы. Этот процесс тем более важен, что Венера имеет одну из самых высоких температур на поверхности среди всех планет Солнечной системы, в основном благодаря интенсивному парниковому эффекту (464 градуса Цельсия).
Поэтому понимание этого механизма охлаждения очень важно для моделирования венерианской атмосферы и может пролить свет на аналогичные явления, которые могут происходить на других планетах. Авторы заключают: "Вместе с измерениями атомарного кислорода в атмосферах Земли и Марса эти данные могут помочь улучшить наше понимание того, как и почему атмосферы Венеры и Земли так сильно отличаются друг от друга".