В атмосфері Венери підтвердили наявність кисню на денній стороні планети

Атомарний кисень в атмосфері Венери передбачили спочатку теоретичні моделі, а пізніше безпосередньо підтвердили спостереженнями на нічному боці планети. Деякий час вчені вважали, що кисень чомусь не утворюється на денній стороні (хоча мав би), але тепер вони отримали нове розуміння динаміки та схем циркуляції газів і кажуть, що все-таки він присутній усюди.

Дивіться також Місія "Юнона" виявила органічні молекули та гідратовані солі на поверхні Ганімеда

Спочатку трохи про Венеру

Венера багато в чому схожа на Землю, але в чомусь кардинально відрізняється. Її маса і склад подібні до земних, але якщо Земля пишна, зелена, волога і повниться життям, то Венера — це смертельна пастка для будь-якої живої істоти. Вона вкрита густими, задушливими хмарами, що складаються здебільшого з вуглекислого газу, створюючи парниковий ефект, який призводить до середньої температури поверхні близько 464 градусів за Цельсієм.

Ці хмари випадають на Венеру кислотними дощами, а вся атмосфера обертається навколо планети з величезною швидкістю. Вітри там можуть дути зі швидкістю близько 700 кілометрів на годину. На Землі найвища швидкість вітру, коли-небудь зафіксована, була ураганним поривом у 407 кілометрів на годину.

Наука не знає, як Венера і Земля стали такими різними, але вивчення нашої сусідки може допомогти з'ясувати це. Чи була Венера колись на тому ж шляху, що й Земля, і десь звернула не туди? Чи вона була злим близнюком від самого початку? Розуміння атмосфери Венери може допомогти нам зрозуміти відмінності між нею та Землею, а один із способів зробити це — простежити за киснем.

Атомарний кисень не схожий на той, яким ми дихаємо. Кисень, що ми його вдихаємо, тобто O₂, складається з двох атомів кисню, пов'язаних між собою. Атомарний же складається з окремих, самотніх атомів, і не може існувати окремо дуже довго, адже він дуже хімічно активний і легко з'єднується з іншими атомами. На Землі, його багато на великих висотах, де він утворюється внаслідок фотодисоціації молекулярного кисню – коли сонячні фотони розщеплюють атмосферний O₂.

Вважається, що подібний процес відбувається й на Венері. Її атмосфера складається переважно з вуглекислого газу. Коли сонячне світло потрапляє на цей CO₂, фотодисоціація розщеплює молекули на атомарний кисень і монооксид вуглецю (О та CO). Чадний газ також піддається фотодисоціації. Коли ці атоми рухаються до нічного боку Венери, вони рекомбінуються у вуглекислий газ — процес, який спричиняє світіння нічного боку планети. Атомарний кисень спостерігався як частина цього процесу, але ніколи раніше не зустрічався на денній стороні, що дуже дивно, з огляду на те, що для утворення атомарного кисню потрібне світло.

Деталі відкриття

Команда вчених вивчала дані, зібрані Стратосферною обсерваторією інфрачервоної астрономії (SOFIA), що літає високо в атмосфері Землі. Вона здійснила три окремі польоти, зібравши дані про 17 місць на Венері: сім на денній стороні, дев'ять на нічній стороні і одне на термінаторі (тобто посередині).

У всіх 17 точках команда виявила атомарний кисень, концентрація якого досягає піку на висоті близько 100 кілометрів – над хмарами, у своєрідній перехідній зоні планети, яка знаходиться безпосередньо між двома домінуючими моделями атмосферної циркуляції на Венері: потужним суперобертовим потоком нижче 70 кілометрів, який обертається всупереч обертанню планети, і субсонячним-антисонячним потоком у верхніх шарах атмосфери вище 120 кілометрів.

Майбутні спостереження, особливо поблизу антисонячних і субсонячних точок, а також під усіма кутами сонячного зеніту, дадуть більш детальну картину цього регіону і будуть корисні для майбутніх місій на Венеру. Разом з вимірюваннями атомарного кисню в атмосферах Землі і Марса ці дані можуть допомогти поліпшити наше розуміння того, як і чому атмосфери Венери та Землі так сильно відрізняються, хоча обидві знаходяться в приблизно однаковій придатній для життя зоні.