Это открытие поможет объяснить, почему планета, во многих отношениях наиболее похожая на Землю, оказалась столь непохожей на нее.
Впервые в дневной атмосфере Венеры обнаружены атомы кислорода, не входящие в состав более крупных молекул. Кислород и раньше наблюдался на Венере, но только на ночной стороне. Полученные результаты рассматриваются как шаг к будущим полетам на Венеру, которые в настоящее время все чаще появляются в планах космических агентств.
Никто не сомневается, что в атмосфере Венеры много кислорода. Поскольку кислород является третьим по распространенности элементом во Вселенной, мы могли бы с уверенностью предсказать его присутствие еще до того, как там побывали первые космические аппараты. Когда эти зонды исследовали Венеру с близкого расстояния, то обнаружили, что в ее атмосфере присутствуют углекислый и угарный газы (СО2 и СО), из одних названий которых ясно, что в ней присутствует кислород.
Однако кислород – чрезвычайно активный элемент, поэтому на планетах он обычно связывается с другими элементами в коре или атмосфере. Следовательно, наличие атомарного кислорода – далеко не само собой разумеющийся факт. Тем не менее, наблюдения атмосферы Венеры с помощью спутника Venus Express ранее выявили некоторое количество атомарного кислорода, светящегося на ее ночной стороне. Новые опубликованные наблюдения не только показывают, что кислород распространен гораздо шире, но и позволяют понять процессы его образования и распределения.
Профессор Хайнц-Вильгельм Хьюберс из Германского аэрокосмического центра и его коллеги использовали стратосферную обсерваторию инфракрасной астрономии (SOFIA) для поиска кислорода в верхних слоях атмосферы Венеры в 17 точках и обнаружили его во всех из них.
Кислород образуется в результате расщепления солнечным светом молекул CO2 и CO. Мощные венерианские ветры уносят эти атомы на ночную сторону, где они превращаются в молекулярный кислород (O2, как в нашей атмосфере), а затем вступают в реакцию с другими элементами. Несмотря на такое перераспределение, плотность кислорода на дневной стороне в пять раз выше, чем на ночной.
По мнению специалистов, атомарный кислород достаточно обилен, чтобы играть важную роль в атмосфере. Когда атом кислорода ударяется о молекулу углекислого газа, он отдает молекуле энергию, которая затем излучается на расстояние 15 мкм. Именно такой способ охлаждения преобладает в верхних слоях атмосферы Венеры; самая горячая планета Солнечной системы была бы еще горячее без этого процесса.
Атомарный кислород концентрируется на высоте около 100 км. Атмосфера Земли настолько разрежена в этой точке, что ее часто обозначают как границу, за которой начинается космос, но венерианская атмосфера гораздо плотнее на всем пути вверх.
Наибольшие концентрации находятся между двумя доминирующими схемами циркуляции атмосферы, одна из которых проходит ниже 70 км, а другая – выше 120 км. Венера вращается настолько медленно – ее день длиннее года, – что высотные ветры движутся быстрее, чем вращается планета.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Читайте также: Венера могла быть такой же пригодной для жизни, как Земля, с океанами и озерами, но только 3 миллиарда лет назад