Этот пост добавлен читателем Naked Science в раздел «Сообщество». Узнайте как это сделать по ссылке.

10.03.2023, 12:40

Рейтинг: +18

Посты: 36

SOFIA впервые обнаружила тяжелый кислород в верхних слоях атмосферы Земли

Тяжелый кислород называется так потому, что у него 10 нейтронов, а не восемь, как у «основного» кислорода, которым мы дышим. Тяжелый кислород рассматривается как признак биологической активности, распространенной в нижних слоях атмосферы. Обе формы являются побочными продуктами фотосинтеза, но основной кислород расходуется в процессе дыхания живых существ больше, чем его тяжелый аналог, оставляя после себя большую концентрацию тяжелого кислорода.

Сообщество

# атмосфера

# Земля

# обсерватория SOFIA

На этой схеме показаны слои земной атмосферы, от тропосферы до термосферы. SOFIA ведет наблюдения из стратосферы и изучает соотношение основного и тяжелого кислорода в мезосфере и нижней термосфере на высоте около 200 км. Предоставлено: NASA/SOFIA/L. Proudfit

Однако мало что известно о том, как это изобилие тяжелого кислорода проникает из места его образования вблизи земли в более высокие области атмосферы. Благодаря высокому спектральному разрешению прибор SOFIA GREAT измерил соотношение основного и тяжелого кислорода в мезосфере и нижней термосфере, впервые проведя спектроскопическое обнаружение тяжелого кислорода за пределами лаборатории.

«Он отслеживает биологическую активность – это хорошо доказано», – сказал Хельмут Виземайер, ученый из Института радиоастрономии Макса Планка. «До сих пор считалось, что высота, на которую распространяется эта сигнатура, составляет 60 километров – то есть, едва ли нижняя часть мезосферы – и вопрос заключался в том, достигает ли она больших высот? И если да, то, поскольку там, наверху, нет живых организмов, единственным способом достичь больших высот было бы эффективное вертикальное перемешивание».

Другими словами, единственным объяснением больших концентраций тяжелого кислорода в этих регионах является движение воздуха вверх и вниз, что может иметь важные последствия для изменения климата.

Измерение тяжелого кислорода является сложной задачей, поскольку он очень похож на основной кислород. Находясь в стратосфере, SOFIA смог разделить их на лунном фоне: яркость Луны позволила достичь максимальной чувствительности к этим трудноразличимым характеристикам.

Это позволило исследователям измерить соотношение основного и тяжелого кислорода на высоте до 200 километров в атмосфере. Результаты, опубликованные в журнале Physical Review Research, варьировались от 382 до 468 разницы в соотношении двух типов кислорода, что аналогично соотношению на земле.

Это исследование, измеряющее баланс между двумя формами кислорода, доказывает метод, который ученые-атмосферисты могли бы использовать для изучения вертикального перемешивания. Результаты исследования также могут помочь лучше определить биологически значимую границу земной атмосферы.