Астрономы объяснили, как Венера так быстро потеряла воду из атмосферы
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 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.
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.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии