• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
6 мая
Дарья Г.
3
13 690

Астрономы объяснили, как Венера так быстро потеряла воду из атмосферы

5.5

Венера, наша соседка по Солнечной системе, по массе и силе тяжести предельно похожа на Землю, но по условиям невероятно далека от нее. Ученые пытаются понять, что произошло с этой планетой и почему она растеряла почти всю свою воду. Авторы новой работы предположили, что виновник — известная химическая реакция, которую просто не пробовали рассчитать для Венеры.

Венера
Венера в прошлом в представлении художника, и Венера в настоящем на снимке аппарата «Маринер-10» / © NASA, JPL-Caltech

Венера и Земля сформировались в схожих условиях. Поэтому изотопный состав и количество воды на Венере должны быть такими же, как на нашей планете. Значит, после формирования воды на ней хватило бы на глобальный океан глубиной в три километра. Отметим, что вряд ли он там действительно был, поскольку на этой планете всегда было жарко. Сегодня же, судя по данным наблюдений, всей воды на Венере едва ли хватит создать трехсантиметровый «океан». К тому же в этой воде аномально много дейтерия — изотопа водорода с одним нейтроном в ядре. Что произошло?

Значительную часть своей воды Венера потеряла в первые два миллиарда лет. Из-за жары часть водяного пара, которым была насыщена атмосфера планеты, осела в верхних слоях. Там молекулы распались, и легкие атомы водорода вырвались в космос. Именно за счет этого доля атомов тяжелого водорода стала аномально высокой. Такой сценарий называют «взрывным парниковым эффектом».

Процесс останавливается, как только концентрация водорода в верхних слоях падает ниже 10 процентов. Тогда температура там опускается, и молекулам водорода уже не хватает энергии на космический полет. На этом завершается «термический» период потери водорода. Проблема в том, что этот «перелом» наступает, когда на планете остается еще достаточно воды — хватило бы примерно на 100-метровый глобальный океан, в экстремальном случае — на 10-метровый. Вот ученые и пытаются понять, как Венера прошла путь от десятков метров до современных трех сантиметров.

Энергию, достаточную для «побега», водород может получить и в результате химических процессов. В 2023 году группа исследователей из Колорадского университета в Боулдере (США) изучила 47 химических механизмов появления такого «горячего» водорода на Марсе. Они учли высоту протекания реакций над поверхностью планеты и то, сколько энергии могут получить молекулы. Оказалось, самый влиятельный механизм — так называемая диссоциативная рекомбинация положительно заряженного иона формила (HCO+).

При встрече с электроном катион формила распадается на монооксид углерода (CO) и водород (H). По оценкам ученых, этот процесс дает больше «горячего» водорода, чем все остальные ранее исследованные процессы.

В новой работе, опубликованной в журнале Nature, группа ученых оценила, как распад HCO+ мог повлиять на атмосферу Венеры. Выяснилось, что значительно. С распадом HCO+ количество «убегающих» атомов водорода почти удвоилось. И такой скорости потери уже достаточно, чтобы объяснить современные условия Венеры. Планете хватает времени «усохнуть» и достичь современного равновесия за период после первичной «парниковой» утраты водорода.

Слева: современные потери водорода на Венере. По вертикальной оси отмечена высота над поверхностью планеты, по горизонтальной — объем «производства» убегающего водорода. Красным выделены оценки по предыдущим исследованиям, обратите внимание на высоту, где протекают процессы. Голубым — теоретические потери от распада HCO+. Справа: схематичная история воды на Венере. По вертикальной оси — глубина «океана», по горизонтальной — миллиарды лет с образования планеты. Черной дугой нарисованы теоретические потери от парникового эффекта. Красной линией — дальнейшие потери водорода по другим исследованиям, они едва сходятся к современному состоянию Венеры. Синей — потери при учете распада HCO+ / © Chaffin et al, Nature (2024)

Причина, почему никто не пробовал оценить влияние диссоциативной рекомбинации катиона формила на потерю воды из атмосферы, проста: не проводились подходящие измерения. Спектрометр Pioneer Venus измерил соотношения элементов, ни одно из которых не позволяет оценить HCO+.

Другой его инструмент в теории мог бы засечь ионы HCO+, но на практике не смог. Инструментам аппарата Venus Express тоже не хватало чувствительности на такие измерения. К тому же он не собрал образцы с той высоты, где протекает реакция HCO+.

Чтобы проверить предположения, нужны новые наблюдения и модели. Планируемые миссии на Венеру — DAVINCI, VERITAS, EnVision и другие — смогут собрать измерения как в «перемешанных» нижних слоях атмосферы, так и над облаками. К сожалению, их инструменты тоже не смогут отследить «убегающие» водород и дейтерий. По словам авторов исследования, для этого нужно провести высокоточные спектральные наблюдения.

Узнав, с какой скоростью Венера теряет водород сегодня, ученые смогут оценить, когда на этой планете закончился «тепличный» период потери воды. Сейчас мы думаем, что планета теряла воду на протяжении всего времени своей жизни, поскольку иначе она бы не успела так «усохнуть». Если же процесс протекал быстрее, он мог начаться позже. А значит, какое-то время на планете могли быть океаны. Впрочем, как уже упоминалось, это маловероятно.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
8 часов назад
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

Сегодня, 08:15
Полина Меньшова

Нейросети научились систематически внушать собеседнику ложные убеждения. При этом для обмана рассмотренные языковые модели никто специально не тренировал, а в некоторых случаях им даже запрещали вести себя нечестно.

11 часов назад
Мария Азарова

Лимфатические узлы — чувствительные мишени для канцерогенных химических веществ. Появляется все больше доказательств того, что иммунологические нарушения из-за воздействия растворителей, антипиренов, пестицидов и красок для волос играют ключевую роль в начале развития злокачественных лимфом. Опасны ли в этом смысле татуировки, выяснила команда медиков из Швеции.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

24 мая
Полина Меньшова

Чрезмерный или неконтролируемый просмотр порноконтента, как правило, связан с особенностями психологического и эмоционального состояния человека. Какие именно факторы вызывают потребность в видео «для взрослых», объяснили специалисты из Австралии.

22 мая
Полина Меньшова

Ледник Туэйтса в Западной Антарктиде, который также называют «ледником Судного дня», может растаять раньше, чем считали ученые. Теплые океанские воды воздействуют на него сильнее, чем предполагалось, показали новые спутниковые данные.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

3 мая
Василий Парфенов

Ледяной покров Антарктики претерпевает значительные изменения на протяжении года, и его поведение хорошо изучено в общем. Но некоторые локальные аномалии объяснить не получается вот уже несколько десятилетий. Одна из них — полынья возвышения Мод, или полынья моря Уэдделла, которая появляется нерегулярно на одном и том же месте. Международная команда океанологов, наконец, смогла разгадать механизмы ее образования.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

[miniorange_social_login]

Комментарии

3 Комментария

Михаил Духонин
3 недели назад
-
0
+
А как всё это согласуется с мэйлстримной гипотезой, согласно которой вода на Земле имеет внешнее происхождение? Лично мне она кажется притянутой за уши, но кто я такой?.. Может, кометы, обводнившие Землю просто не долетали до Венеры?..
Alex D.
3 недели назад
-
3
+
Эх, обидно, была бы вторая пригодная для жизни планета, может быть даже обитаемая - как бы это повлияло на нашу цивилизацию, какая была бы космическая гонка, или международные соглашения о совместном изучении - интересный сюжет для романа альтернативной истории!
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: