Планетологи з Університету Колорадо в Боулдері виявили, як Венера, жарка і непридатна для життя сусідка Землі, стала такою сухою.
Нове дослідження заповнює велику прогалину в тому, що дослідники називають «історією води на Венері». За допомогою комп’ютерного моделювання група науковців виявила, що атоми водню в атмосфері планети виходять у космос через процес, відомий як «дисоціативна рекомбінація». Через це Венера щодня втрачає приблизно вдвічі більше води, як порівняти з попередніми оцінками.
Наукова група опублікувала свої висновки 6 травня в журналі Nature. Результати можуть допомогти пояснити, що відбувається з водою на безлічі планет всюди в Галактиці.
«Вода справді важлива для життя», — сказала Ерін Канґі (Eryn Cangi), науковий співробітник Лабораторії фізики атмосфери та космосу (Laboratory for Atmospheric and Space Physics, LASP) і співавтор нової статті. «Нам треба зрозуміти умови, що уможливлюють існування рідкої води у Всесвіті, і це, можливо, дасть змогу пояснити дуже сухий стан Венери нині».
Венера, додала вона, явно пересохла. Якщо ви візьмете всю воду на Землі та розподілите її по планеті, як джем на скибку хліба, ви отримаєте рідкий шар глибиною приблизно 3 кілометри. Якби ви зробили те ж саме на Венері, де вся вода міститься в атмосфері, у вас було б лише 3 сантиметри, яких ледь вистачить, щоб намочити пальці ніг.
«На Венері в 100 000 разів менше води, ніж на Землі, хоча планети майже однакові за розміром і масою», — сказав Майкл Чаффін (Michael Chaffin), один із головних авторів дослідження та науковий співробітник LASP.
У дослідженні науковці використовували комп’ютерні моделі, щоб зрозуміти Венеру як гігантську хімічну лабораторію. Вони збільшували масштаб різноманітних реакцій, які відбуваються в неспокійній атмосфері планети. Група повідомляє, що молекула під назвою HCO+ (іон, що складається з одного атома водню, вуглецю та кисню) високо в атмосфері Венери може бути винуватцем витоку води з планети.
Для Канґі, одного з головних авторів дослідження, результати відкривають нові натяки на те, чому Венера, яка, ймовірно, колись була майже схожою на Землю, нині суттєво інша. «Ми намагаємося з’ясувати, які незначні зміни мали відбтися на кожній планеті, щоб привести їх до цих дуже різних станів», — сказала Канґі, яка здобула ступінь доктора астрофізики та планетології в Університеті Колорадо в Боулдері у 2023 році.
Втрата води
Ерін Канґі зазначила, що Венера не завжди була такою пустелею. Науковці припускають, що мільярди років тому під час формування Венери планета отримала приблизно стільки ж води, скільки Земля. У якийсь момент сталася катастрофа. Хмари вуглекислого газу в атмосфері Венери спричинили найпотужніший парниковий ефект у Сонячній системі, зрештою піднявши температуру на поверхні до понад 460 градусів за Цельсієм. У процесі вся вода Венери перетворилася в пару, і більша частина вийшла в космос.
Але це давнє випаровування не може пояснити, чому Венера така суха в наш час, або як вона втрачає воду в космос. «Як аналогія, скажімо, я вилив воду зі своєї пляшки. Там все одно має бути кілька крапель», — сказав Чеффін. На Венері, однак, майже всі краплі, що залишилися, також зникли. Винуватцем, згідно з результатами дослідження, є невловимий HCO+.
Місії на Венеру
Чаффін і Канґі пояснили, що у верхніх шарах атмосфери Венери вода змішується з вуглекислим газом, утворюючи цю молекулу. У попередніх дослідженнях науковці повідомили, що HCO+ може бути відповідальним за втрату Марсом значної частини води.
Ось як це відбувається на Венері: HCO+ постійно виникають в атмосфері, але іони не існують довго. Електрони знаходять ці іони та об’єднуються з ними, що призводить до поділу іонів надвоє. У процесі атоми водню вивільняються і можуть навіть повністю вилетіти в космос, позбавляючи Венеру одного з двох компонентів води.
У новому дослідженні група обчислила, що єдиний спосіб пояснити сухий стан Венери — це припустити наявність на планеті більших, ніж очікувалося, обсягів HCO+ в її атмосфері. Є один неочікуваний момент у висновках наукової групи. Вчені ніколи не спостерігали HCO+ навколо Венери. Чаффін і Канґі зробили припущення: це тому, що дослідники ніколи не мали інструментів, щоб знайти HCO+.
Хоча за останні десятиліття багато місій спрямовано на Марс, набагато менше космічних апаратів подорожувало до другої планети від Сонця. Жоден з них не мав приладів, здатних виявити HCO+, який, згідно з результатами дослідження, відіграє головну роль у процесі втечі води з Венери. «Один із дивовижних висновків цієї роботи полягає в тому, що HCO+ насправді має бути серед найпоширеніших іонів в атмосфері Венери», — сказав Чеффін.
Проте в останні роки все більше науковців звертає увагу на Венеру. Запланована місія NASA Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble Gases, Chemistry, and Imaging (DAVINCI), наприклад, скине зонд крізь атмосферу планети на поверхню. Запустит космічний апарат заплановано наприкінці поточного десятиліття.
DAVINCI також не зможе виявити HCO+, але дослідники сподіваються, що інша майбутня місія зможе розкрити ще одну визначальну частину історії про воду на Венері.
«Було не так багато місій на Венеру», — сказала Канґі. «Але заплановані місії використовуватимуть десятиліття колективного досвіду та активний інтерес до Венери, щоб досліджувати верхні межі планетних атмосфер, еволюцію та придатність для життя».
За інф. з сайту https://phys.org
