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«.