Если бы не каприз химии, миллионы других планет могли бы оказаться на месте Венеры.
Среди всех прочих адских условий, на Венере сухо как в пустыне, несмотря на то, что когда-то там было предостаточно воды. Куда же она подевалась? Новый анализ приписывает это “диссоциативной рекомбинации”, которая привела к потере атомов водорода вдвое быстрее, чем предполагалось ранее.
Когда-то писатели-фантасты помещали действие своих произведений в океаны Венеры, которые, как они представляли, располагались под этими бесконечными плотными облаками. Но после того, как космические аппараты изучили нашу ближайшую соседку, стало ясно, что из-за ужасающей жары там не может быть жидкой воды. Но где же тогда весь водяной пар? Ученые продолжают ломать голову над тем, почему Венера горячая и сухая, а не горячая и влажная, и какие могут быть последствия для планет с более подходящими температурами.
Вероятно, Венера начинала с примерно таким же количеством воды, как и Земля. Однако у нее осталось ее в сто тысяч раз меньше, и вся она находится в атмосфере, а не распределена между льдом, океаном и воздухом, как на Земле.
Усиленный парниковый эффект на Венере, должно быть, выпарил всю ее воду, в результате чего пар рассеялся. Однако если бы потеря пара была единственной причиной, на планете должно было остаться количество воды, эквивалентное глобальному слою глубиной 10-100 метров.
“Это примерно как если бы я вылил воду из бутылки. Несколько капель все равно осталось бы”, – сказал доктор Майкл Чаффин из Университета Колорадо в Боулдере. Чаффин является частью команды, которая обвиняет молекулу HCO+ (формильный катион) в том, что она уже была главным виновником потери большей части воды Марсом.
Есть доказательства, что когда-то на Венере было столько же воды, сколько на Земле. Дейтерий (изотоп водорода с одним нейтроном) с меньшей вероятностью улетучивается, чем обычный водород, а соотношение водорода к дейтерию показывает, сколько его было изначально.
Независимо от того, мало H2O в атмосфере Венеры или много, часть ее соединяется с диоксидом углерода на больших высотах, образуя HCO+. Однако в верхних слоях атмосферы также есть множество свободных электронов, которые рекомбинируют с HCO+, оставляя окись углерода и атомы водорода.
Являясь самым легким элементом, водород легко улетучивается из-за слабого гравитационного поля малых планет, если его не удерживает более тяжелый партнер. В отличие от гелия, водород легко связывается с другими атомами, поэтому в нормальных условиях он остается на месте. HCO+ дает водороду возможность высвободиться на достаточно долгий срок, чтобы улетучиться. По мнению Чаффина и его соавторов, в случае Венеры его улетучилось так много, что оставшегося не хватило для образования воды, и кислороду пришлось связаться с чем-то другим.
Чтобы объяснить засушливое состояние Венеры, команда предполагает, что в ее атмосфере должно было быть гораздо больше HCO+, чем ожидалось ранее.
Как только весь водород будет потерян, HCO+ исчезнет, но авторы считают, что к этому моменту мы еще не пришли. Они думают, что еще есть возможность найти небольшие количества этой молекулы и подтвердить свою гипотезу. “Один из удивительных выводов этой работы заключается в том, что HCO+ должен быть одним из самых распространенных ионов в атмосфере Венеры”, – сказал Чаффин.
Когда HCO+ была включена в модели, Чаффин и его соавторы обнаружили, что ожидаемое количество воды примерно соответствует тому, что мы наблюдаем сегодня, да и соотношение водорода и дейтерия также находится в правильном диапазоне.
Ни один из космических аппаратов, отправленных на Венеру, пока что не обнаружил никакого HCO+. Однако команда полагает, что это связано с тем, что установленные на зондах приборы не были предназначены для его обнаружения.
Предстоящее исследование DAVINCI (Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging – Глубокая атмосфера Венеры Исследование благородных газов, химия и визуализация) тоже не изменит ситуации, но если данное объяснение будет сочтено правдоподобным, то будущие миссии оснастят необходимыми приборами, чтобы они попытались обнаружить HCO+. На этом основано гораздо больше, чем просто наше понимание Венеры.
“На Венеру было отправлено не так много миссий, – сказала соавтор исследования доктор Эрин Кэнги. – Но новые запланированные миссии будут опираться на десятилетия коллективного опыта и растущий интерес к Венере, чтобы изучить экстремальные планетарные атмосферы, их эволюцию и условия обитаемости”.
“Вода очень важна для жизни, – добавила Кэнги. – Нам необходимо понять условия, которые поддерживают жидкую воду во Вселенной и которые, возможно, привели к очень сухому состоянию Венеры сегодня”.
Исследование опубликовано в журнале Nature.
Читайте также: Венера могла быть такой же пригодной для жизни, как Земля, с океанами и озерами, но только 3 миллиарда лет назад
