Найдена молекула, лишившая Венеру воды

Совсем недавно ученые сумели выявить механизм потери влаги на Венере. Исследователи считают, что их открытие объясняет, как некогда водный мир превратился в полностью пересохшую пустыню.


Это было целое астрономическое расследование. Сначала ученые обнаружили процесс, связанный с молекулой, которую ранее не замечали в верхних слоях венерианской атмосферы. Затем выяснилось, что вода покидала Венеру как минимум в два раза быстрее, чем считалось до этого.


— Эрин Канги, сотрудник Лаборатории физики атмосферы и космоса в Колорадо.

Исследования, которые были сделаны до этого, показывают, что Венера и Земля в начале своей истории получали примерно равное количество воды. Главный источник — вулканы, которые извергали водяной пар. Также вода появлялась на планетах после бомбардировки ледяными кометами. В результате этого на Венере, по расчетам ученых, скопилось огромное количество воды. Этого объема хватило бы, чтобы покрыть всю поверхность планеты слоем воды толщиной более 3 километров.

Но Венера находится гораздо ближе к Солнцу, чем Земля. Следовательно, она получает гораздо больше солнечного света. И это тепло буквально выпарило водохранилище планеты, расщепив молекулы атмосферной воды на атомы водорода и кислорода. А дальше начался процесс, который в науке называется гидродинамическим выбросом. Легкий водород стремительно улетучился в открытый космос, оставив Венеру с носом. Точнее, без одного из важнейших ингредиентов, необходимых для образования воды.

Создав математическую модель, исследователи из Лаборатории физики атмосферы и космоса пришли к выводу, что большая часть воды безвозвратно покинула атмосферу Венеры в первый миллиард лет существования планеты.


— Майкл Чаффин, один из ведущих авторов исследования.

Возникает вопрос: как же с Венеры исчезли самые последние остатки воды? Ведь очевидно, что путем гидродинамического выброса так бы не получилось.

Поэтому американские ученые предполагают, что остатки воды улетучились с помощью механизма, который называется «диссоциативная рекомбинация HCO +». В ходе этого процесса положительно заряженные атомы водорода, углерода и кислорода соединяются с отрицательно заряженными электронами с образованием монооксида углерода (CO) и водорода в качестве побочного продукта, после чего водород улетучивается в космос.



Так как вода — это изначальный источник водорода на Венере, то диссоциативная рекомбинация может очень эффективно осушать планету. По словам исследователей, разработанные ими компьютерные модели реакций в верхних слоях атмосферы Венеры показывают, что потери в реальности происходили, по меньшей мере, вдвое быстрее, чем считалось ранее.

Их работа была опубликована 6 мая 2024 года в журнале Nature.


— Майкл Чаффин.

Только вот пока теория коренным образом расходится с практикой. В реальности ни один из исследователей ни разу не наблюдал на Венере вышеупомянутую молекулу. Откровенно говоря, ее специально никто не искал.

В предыдущих миссиях на эту планету, например, когда в 2021 году Венеру пролетом посетил космический зонд BepiColombo, на эту молекулы не обращали внимания. Впрочем, полевые химические лаборатории замеряли отдельные реагенты, производные HCO + в атмосфере. При этом аппарат обнаружил, что из атмосферы нашей космической соседки выделяется значительное количество углерода и кислорода. Однако ученые до сих пор так и не смогли полностью объяснить, почему так происходит.

Что касается новых миссий, то и в них не планируется обнаружение этой молекулы. У аппаратов VERITAS НАСА и European Envision (их запуск должен состояться, если ничего не помешает, в 2031 году) вообще нет бортового оборудования, которое могло бы зафиксировать потерю водорода из верхних слоев венерианской атмосферы. А ведь именно там происходит процесс диссоциативной рекомбинации.

Зонд НАСА DAVINCI, запуск которого также запланирован на 2031 год, будет собирать данные о давлении, температуре и ветрах атмосферы, но только ниже 70 километров.

Поэтому подтверждение молекулы HCO + откладывается в долгий ящик. Это значит, что мы еще очень нескоро узнаем во всех подробностях, как и куда делась вода с Венеры.