|
Увеличение соотношения дейтерия и водорода на Венере
|
|
|
|
Благодаря наблюдениям с помощью инфракрасного прибора Solar Occultation (SOIR), установленного на космическом зонде Venus Express Европейского космического агентства (ЕКА), исследователи обнаружили неожиданное увеличение содержания двух вариантов молекул воды — H2O и HDO — и их соотношения HDO/H2O в мезосфере Венеры.
|
|
|
|
Это явление бросает вызов нашему пониманию водной истории Венеры и возможности того, что когда-то в прошлом она была пригодна для жизни.
|
|
|
|
В настоящее время Венера является сухой и враждебной планетой. Давление на ней почти в 100 раз выше, чем на Земле, а температура составляет около 460°C. Ее атмосфера, покрытая густыми облаками из серной кислоты и капель воды, чрезвычайно сухая. Большая часть воды находится ниже и в пределах этих облачных слоев. Однако, возможно, когда-то на Венере было столько же воды, сколько и на Земле.
|
|
|
|
"Венеру часто называют близнецом Земли из-за ее сходных размеров, - отмечает Хироки Карю, исследователь из Университета Тохоку. - Несмотря на сходство двух планет, она развивалась по-разному. В отличие от Земли, на Венере экстремальные условия на поверхности".
|
|
|
Изучение содержания H2O и его дейтерированного аналога HDO (изотопологов) позволяет глубже понять историю воды на Венере. Общепризнано, что изначально соотношение HDO/H2O на Венере и Земле было одинаковым. Однако соотношение, наблюдаемое в объемной атмосфере Венеры (ниже 70 км), в 120 раз выше, что указывает на значительное обогащение дейтерием с течением времени.
|
|
|
|
Это обогащение происходит главным образом за счет того, что солнечная радиация расщепляет изотопологи воды в верхних слоях атмосферы, образуя атомы водорода (H) и дейтерия (D). Поскольку атомы H легче улетучиваются в космос из-за их меньшей массы, соотношение HDO/H2O постепенно увеличивается.
|
|
|
|
Чтобы определить, сколько H и D улетучивается в космос, крайне важно измерить количество изотопологов воды на высотах, где солнечный свет может их расщеплять, что происходит над облаками на высотах, превышающих ~70 км.
|
|
|
|
Исследование, опубликованное в настоящее время в журнале Proceedings of National Academy of Sciences, показало два неожиданных результата: Концентрации H2O и HDO увеличиваются с высотой от 70 до 110 км, и соотношение HDO/H2O значительно возрастает на порядок в этом диапазоне, достигая уровней, более чем в 1500 раз превышающих уровни в океанах Земли.
|
|
|
|
Предполагаемый механизм, объясняющий эти результаты, связан с поведением аэрозолей гидратированной серной кислоты (H2SO4). Эти аэрозоли образуются непосредственно над облаками, где температура опускается ниже точки росы сернистой воды, что приводит к образованию аэрозолей, обогащенных дейтерием.
|
|
|
|
Эти частицы поднимаются на большую высоту, где повышенные температуры заставляют их испаряться, выделяя более значительную долю HDO по сравнению с H2O. Затем пары перемещаются вниз, возобновляя цикл.
|
|
|
|
В исследовании подчеркиваются два ключевых момента. Во-первых, перепады высот играют решающую роль в определении местоположения резервуаров D и H. Во-вторых, повышенное соотношение HDO/H2O в конечном итоге увеличивает выброс дейтерия, что влияет на долгосрочную эволюцию соотношения D/H. Эти результаты побуждают к включению процессов, зависящих от высоты, в модели для получения точных прогнозов эволюции D/H.
|
|
|
|
Понимание эволюции обитаемости Венеры и истории воды поможет нам понять факторы, которые делают планету пригодной для жизни, чтобы мы знали, как избежать того, чтобы Земля пошла по стопам своего близнеца.
|
|
|
|
Источник
|
