Naukowcy zauważyli coś nieoczekiwanego w atmosferze Wenus – wzrost poziomu deuteru w stosunku do wodoru. Jasne, to nie brzmi jak najbardziej ekscytujące stwierdzenie. Jednak konsekwencje tego odkrycia mogą wywrócić do góry nogami nasze dotychczasowe rozumienie świata bursztynu.
Jak się okazuje, wpłynęłoby to na nasze założenie, że Wenus jest planetą jałową i niezdatną do zamieszkania na zawsze. Oto jak to się dzieje.
„Wenus jest często nazywana bliźniaczą Ziemi ze względu na jej podobny rozmiar” – stwierdziła w oświadczeniu Hiroki Kario, badaczka z Uniwersytetu Tohoku i jeden z naukowców biorących udział w badaniach. „Pomimo podobieństw między obiema planetami, ewoluowała ona inaczej. W przeciwieństwie do Ziemi, Wenus ma Wenus w trudnych warunkach powierzchniowych.
Woda w stanie ciekłym nie może występować w wystarczających ilościach ze względu na ekstremalne temperatury i ciśnienia pod grubymi warstwami chmur na Wenus. „Dla porównania, te wzniesienia zawierają około 150 000 razy mniej wody niż podobne wzniesienia na Ziemi” – napisali naukowcy w swoim badaniu.
Ale to nie znaczy, że tak było zawsze.
Deuter i wodór są swoimi izotopami, co oznacza, że są to różne formy tego samego pierwiastka, zawierające w swoich jądrach jednakową liczbę protonów, ale różną liczbę neutronów. Powoduje to, że ich masy atomowe różnią się, ale ich właściwości chemiczne pozostają stosunkowo takie same.
Powiązane z: Nowe dowody atmosferyczne sugerują, że Wenus może być w stanie podtrzymać życie
Wiele informacji można uzyskać ze stosunków izotopowych. Weźmy na przykład datowanie metodą węglową – potężne narzędzie stosowane przez naukowców do określania wieku materii organicznej na podstawie względnych stosunków izotopów węgla-12 i węgla-14. Stosunek tych izotopów w materiale zmienia się w czasie, gdy węgiel-14 ulega radioaktywnemu rozpadowi i nie jest zastępowany.
Uważa się, że stosunki HDO/H2O były kiedyś podobne na Wenus i Ziemi, gdy obie planety powstały w gorącym regionie wczesnego Układu Słonecznego, gdzie woda nie mogła się skroplić. Później uważa się, że woda została przetransportowana do obu światów przez bogate w wodę asteroidy, prawdopodobnie z zewnętrznego pasa asteroid, co powinno doprowadzić do podobnych stosunków deuteru do wodoru (D/H) na obu planetach. Hipotezę tę potwierdzają także podobne poziomy innych pierwiastków lotnych, takich jak węgiel i azot, pomiędzy Wenus i Ziemią.
Jednak po przejrzeniu danych z instrumentu SOIR (Solar Occultation Infrared) znajdującego się na sondzie kosmicznej Venus Express (która działała w latach 2006–2014) naukowcy wprowadzili punkt zwrotny w tej historii. Naukowcy odkryli, że zawartość HDO w atmosferze Wenus jest obecnie 120 razy większa niż H2O. „To wzbogacenie wynika przede wszystkim z rozkładu izotopów wody w górnych warstwach atmosfery pod wpływem promieniowania słonecznego, w wyniku czego powstają atomy wodoru (H) i deuteru (D)” – napisali naukowcy z ESA. „Ponieważ atomy wodoru łatwiej uciekają w przestrzeń kosmiczną ze względu na ich niższą masę, The stosunek HDO/H2O wzrasta stopniowo.”
Odkryli również, że stężenie cząsteczek wody, zarówno H2O, jak i HDO, wzrasta wraz z wysokością, szczególnie pomiędzy 70 a 110 kilometrów (43 a 68 mil) nad powierzchnią Wenus. Co więcej, odkryli, że na tych wysokościach stosunek HDO do H2O staje się bardzo wysoki, ponad 1500 razy wyższy niż w oceanach Ziemi. Oznacza to, że atmosfera Wenus zawiera znacznie więcej wody bogatej w deuter w porównaniu do Ziemi, co wskazuje na znaczne różnice w procesach atmosferycznych obu planet.
Zespół uważa, że procesy te mogą być kontrolowane przez mechanizmy klimatyczne obejmujące aerozole składające się z kwasu siarkowego (H2SO4), który stanowi większość chmur Wenus.
Naukowcy wyjaśnili: „Te aerozole tworzą się bezpośrednio nad chmurami, gdzie temperatura spada poniżej punktu rosy zasiarczonej wody, co prowadzi do powstawania aerozoli wzbogaconych w deuter. Cząstki te unoszą się na większe wysokości, gdzie wysokie temperatury powodują ich odparowanie, co prowadzi do „Uwalnia więcej HDO niż H2O, a następnie para przesuwa się w dół, rozpoczynając cykl od nowa”.
Jeśli chodzi o wpływ wyników na nasze zrozumienie planety, zespół ma przede wszystkim nadzieję, że przyszłe badania pozwolą sprawdzić, jak stosunek deuteru do wodoru (D/H) zmienia się wraz z wysokością, biorąc pod uwagę całkowitą ilość tych gazów w atmosferze Wenus . Po drugie, sposób, w jaki deuter zmienia się w wodór wraz z wysokością, wpływa na szybkość ucieczki wodoru i deuteru w przestrzeń kosmiczną. Na przykład w wysokich atmosferach uwalnia się znacznie więcej deuteru, niż oczekiwano, co może mieć wpływ na ogólny stosunek deuteru do wodoru, jeśli część tego deuteru ucieknie.
Oznacza to, że aby dokładnie zrozumieć, jak ewoluowała atmosfera Wenus i ile wody mogła utracić z biegiem czasu, naukowcy muszą skorzystać ze szczegółowych modeli, które uwzględniają zmiany wysokości.
