Международная группа учёных изучила количество дейтерия в атмосфере Венеры с помощью прибора Solar Occultation in the Infrared на аппарате Venus Express Европейского космического агентства. Полученные сведения помогли создать модель функционирования водного цикла планеты и выявили необходимость учета процессов, зависящих от высоты, для точных прогнозов развития соотношения дейтерий/водород.
Венера сейчас — это сухой и непригодный для жизни мир. Атмосферное давление в 100 раз выше земного, а температура поверхности достигает 460 °C. Планета скрыта под слоем облаков из серной кислоты и водяных капель, большая часть воды находится под ними или внутри них. Возможно, когда-то Венера была похожа на Землю по наличию воды.
Исследование тяжёлой и обыкновенной воды на Венере позволяет учёным восстановить её историю влаги. Тяжёлая вода, гидроксид дейтерия, обладает такой же химической формулой, как и обычная вода H2O. 2Вместо двух атомов протия кислород связан с одним атомом водорода и одним атомом дейтерия. Дейтерий – тяжёлый изотоп водорода, обозначаемый D, в ядре которого находится дополнительный нейтрон. Атомная масса дейтерия равна двум. Полутяжёлая вода имеет обозначение HDO.
Соотношение HDO/H2В основной атмосфере Венеры содержание дейтерия в 120 раз больше, чем на Земле. Это указывает на значительное обогащение дейтерием за время существования планеты. Такое содержание может свидетельствовать о том, что раньше на поверхности Венеры было большое количество влаги. В настоящее время сухость связана с тем, что солнечная радиация разрушает оба варианта воды в верхних слоях атмосферы, образуя атомы водорода (H) и дейтерия (D).
Атомы водорода, будучи крайне легкими, не задерживаются в атмосфере и испаряются в космос, из-за чего изменяется соотношение HDO к H. 2Процесс роста О постепенный. Для выявления количества испаряющегося водорода и дейтерия исследователи измеряютКоличество молекул воды на высотах, где солнечный свет способен их разлагать, определяют в мезосфере, над облаками, выше 70 километров.
При измерениях с помощью зонда Venus ExpressУчёные выявили два удивительных закона: концентрирование H… 2Содержание озона и тяжелой воды (HDO) растет с высотой в слое атмосферы на уровне 70-110 километров. Соотношение HDO к обычной воде (H) . 2Значение параметра O увеличивается в сотни раз и превосходит земное значение более чем в 1500 раз.
Высокая концентрация дейтерия может способствовать поведению аэрозолей гидратированной серной кислоты (H 2SO4Плотность тумана, который формируется при температуре ниже точки росы сернистой воды, способствует … образованиюАэрозоли, содержащие уже охлажденный дейтерий, вырабатывают частицы, которые поднимаются в атмосферу. Там высокие температуры вызывают испарение этих частиц, что приводит к выделению большего количества HDO по сравнению с H. 2Затем пара перемещается обратно вниз, в более прохладные условия, и начинается новый цикл.
Исследователи считают наиболее значительными два вывода. Прежде всего, высота оказывает решающее влияние на определение местонахождения запасов дейтерия и водорода. Во-вторых, повышенное отношение HDO к H … 2В результате, O повышает выделение дейтерия. Этим открытием можно объяснить необходимость учёта высотных зависимостей в моделях для точного предсказания изменений отношения D/H в атмосфере Венеры.
Изучение развития климата Венеры и истории присутствия воды на ней даст нам понятьПонимание того, что делает планету пригодной для жизни, покажет путь предотвращения превращения Земли в неприветливый мир, подобный Венере.
Исследование опубликовано в издании Proceedings of the National Academy of Sciences.