Группа американских ученых нашла ответ на загадку исчезновения воды в атмосфере Венеры. С помощью компьютерного моделирования они выяснили, что процесс улетучивания быстрых атомов водорода из атмосферы в космос способствовал почти полному исчезновению воды, говорится в исследовании, опубликованном в журнале Nature.
Несмотря на сходство размеров и состава пород с Землей, Венера известна своим экстремально жарким климатом и почти полным отсутствием воды. Если всю воду на Земле распределить ровным слоем по планете, то толщина этого слоя будет равна примерно трем километрам. В случае с Венерой, толщина этого слоя воды, содержащейся в атмосфере, окажется равна всего трем сантиметрам.
Майкл Чаффин из Колорадского университета в Боулдере утверждает:
«На Венере в 100 тыс. раз меньше воды, чем на Земле, хотя она имеет схожую массу и размеры».
Ранее думалось, что основная масса воды в атмосфере Венеры улетучилась в космическое пространство из-за гидродинамического истечения. Однако этот процесс не мог объяснить почти полное исчезновение воды, которое мы видим на Венере сегодня — он перестает работать при параметре GEL, равном 10-100 метрам.
В своем исследовании ученые использовали компьютерное моделирование и рассмотрели Венеру как гигантскую химическую лабораторию со множеством разнообразных реакций, происходящих в атмосфере планеты. Моделирование показало, что важнейшую роль в исчезновении воды играет HCO+ — положительно заряженный ион, состоящий из атомов водорода, углерода и кислорода. Вскоре после образования Венеры влажная атмосфера Венеры претерпела огромное давление из-за образования облаков углекислого газа, вызвавшего парниковый эффект мощнее, чем где-либо в Солнечной системе. Это привело к тому, что температура атмосферы поднялась до 500 градусов Цельсия, и большая часть воды испарилась и улетучилась в космическое пространство.
Другой процесс отвечает за исчезновение оставшейся части воды. Ученые показали, что в верхних слоях атмосферы молекулы воды, реагируя с углекислым газом, образуют ионы HCO+. Хотя эти ионы не живут долго и встречают на своем пути свободные электроны. В результате происходит рекомбинация, в ходе которой высвобождаются отдельные атомы водорода, способные покидать верхние слои атмосферы и улетать в космос.
Ранее этот механизм никогда не подтверждался наблюдениями, потому что все миссии к Венере не оборудовались инструментами для регистрации ионов HCO+ в атмосфере планеты. Расчеты показали, что описанный механизм заставляет Венеру терять воду в два раза более интенсивно, чем ранее предполагалось.
"Один из неожиданных выводов этой работы состоит в том, что HCO+ должен быть одним из наиболее распространенных ионов в атмосфере Венеры", — считают авторы исследования.
Ученые надеются, что с помощью миссии DAVINCI, запуск которой NASA планирует на конец десятилетия, им удастся зарегистрировать эти ионы в будущем.