Учёные выяснили, куда делась вся вода на Венере
Американские учёные разгадали тайну почти полного исчезновении воды в атмосфере Венеры. Компьютерное моделирование показало, что этому способствовал процесс, позволяющий отдельным быстрым атомам водорода улетать из атмосферы в космос, говорится в исследовании, опубликованном в журнале "Nature".
Image © Aurore Simonnet / Laboratory for Atmospheric and Space Physics / University of Colorado at Boulder
Несмотря на схожесть Венеры по размерам и составу пород с Землей, эта планета известна своим экстремально жарким климатом и почти полным отсутствием воды. Если всю воду на Земле распределить ровным слоем по планете, то толщина этого слоя будет равна примерно трём километрам. Если то же самое представить на Венере, толщина этого слоя воды (global equivalent layer, GEL), содержащейся исключительно в атмосфере, окажется равна всего трём сантиметрам.
"На Венере в 100 тысяч раз меньше воды, чем на Земле, хотя она имеет схожую массу и размеры", - считает Майкл Чаффин из Колорадского университета в Боулдере, решивший понять, куда на Венере исчезла почти вся вода.
Долгое время считалось, что основная масса воды в атмосфере Венеры улетучилась в космическое пространство за счёт гидродинамического истечения. Однако этот процесс не способен объяснить почти полное исчезновение воды, наблюдаемое на Венере в наши дни - он перестаёт работать при параметре GEL, равном 10 - 100 метрам.
В своём исследовании учёные использовали компьютерное моделирование, рассмотрев Венеру как гигантскую химическую лабораторию со множеством разнообразных реакций, протекающих в атмосфере планеты. Моделирование показало, что важнейшую роль в исчезновении воды играет HCO+ - положительно заряженный ион, состоящий из атомов водорода, углерода и кислорода. Вскоре после своего образования Венера обладала довольно большим объёмом воды, однако в определённый момент облака углекислого газа запустили на ней мощнейший в Солнечной системе парниковый эффект, из-за которого температура атмосферы поднялась до 500 градусов Цельсия, а большая часть воды испарилась и улетучилась в космическое пространство.
За исчезновение оставшейся части воды ответственен другой процесс. Учёные показали, что в верхних слоях атмосферы молекулы воды, реагируя с углекислым газом, образуют ионы HCO+. Однако долго эти ионы не живут, а встречают на своем пути свободные электроны. В результате происходит так называемая рекомбинация, в ходе которой высвобождаются отдельные атомы водорода, способные покидать верхние слои атмосферы в космическое пространство.
Описанный механизм никогда ранее не подтверждался в ходе наблюдений потому, что все отправлявшиеся к планете миссии не имели на борту инструментов, регистрирующих в атмосфере ионы HCO+. Расчёты показали, что описанный механизм заставляет Венеру терять воду в два раза более интенсивно, чем описанные ранее способы.
"Один из неожиданных выводов этой работы состоит в том, что HCO+ должен быть одним из наиболее распространенных ионов в атмосфере Венеры", - считают авторы исследования.
Зарегистрировать эти ионы в будущем учёные надеются с помощью миссии DAVINCI, запуск которой NASA планирует на конец десятилетия.
Источник
Image © Aurore Simonnet / Laboratory for Atmospheric and Space Physics / University of Colorado at Boulder
Несмотря на схожесть Венеры по размерам и составу пород с Землей, эта планета известна своим экстремально жарким климатом и почти полным отсутствием воды. Если всю воду на Земле распределить ровным слоем по планете, то толщина этого слоя будет равна примерно трём километрам. Если то же самое представить на Венере, толщина этого слоя воды (global equivalent layer, GEL), содержащейся исключительно в атмосфере, окажется равна всего трём сантиметрам.
"На Венере в 100 тысяч раз меньше воды, чем на Земле, хотя она имеет схожую массу и размеры", - считает Майкл Чаффин из Колорадского университета в Боулдере, решивший понять, куда на Венере исчезла почти вся вода.
Долгое время считалось, что основная масса воды в атмосфере Венеры улетучилась в космическое пространство за счёт гидродинамического истечения. Однако этот процесс не способен объяснить почти полное исчезновение воды, наблюдаемое на Венере в наши дни - он перестаёт работать при параметре GEL, равном 10 - 100 метрам.
В своём исследовании учёные использовали компьютерное моделирование, рассмотрев Венеру как гигантскую химическую лабораторию со множеством разнообразных реакций, протекающих в атмосфере планеты. Моделирование показало, что важнейшую роль в исчезновении воды играет HCO+ - положительно заряженный ион, состоящий из атомов водорода, углерода и кислорода. Вскоре после своего образования Венера обладала довольно большим объёмом воды, однако в определённый момент облака углекислого газа запустили на ней мощнейший в Солнечной системе парниковый эффект, из-за которого температура атмосферы поднялась до 500 градусов Цельсия, а большая часть воды испарилась и улетучилась в космическое пространство.
За исчезновение оставшейся части воды ответственен другой процесс. Учёные показали, что в верхних слоях атмосферы молекулы воды, реагируя с углекислым газом, образуют ионы HCO+. Однако долго эти ионы не живут, а встречают на своем пути свободные электроны. В результате происходит так называемая рекомбинация, в ходе которой высвобождаются отдельные атомы водорода, способные покидать верхние слои атмосферы в космическое пространство.
Описанный механизм никогда ранее не подтверждался в ходе наблюдений потому, что все отправлявшиеся к планете миссии не имели на борту инструментов, регистрирующих в атмосфере ионы HCO+. Расчёты показали, что описанный механизм заставляет Венеру терять воду в два раза более интенсивно, чем описанные ранее способы.
"Один из неожиданных выводов этой работы состоит в том, что HCO+ должен быть одним из наиболее распространенных ионов в атмосфере Венеры", - считают авторы исследования.
Зарегистрировать эти ионы в будущем учёные надеются с помощью миссии DAVINCI, запуск которой NASA планирует на конец десятилетия.
Источник