Венера, часто называемая землей-близнецом из-за сходства размеров, хранит в себе тайны, которые бросают вызов нашим представлениям о ее прошлом. Сегодня эта планета – ад для жизни: температура раскалённая до 460 градусов Цельсия, давление в сто раз превышает земное, а густые облака из серной кислоты окутывают поверхность, создавая экстремально сухую атмосферу.
Но что если когда-то Венера была похожа на Землю, с обильными водами? Изучение состава воды в ее атмосфере может пролить свет на эту загадку.
Вода и Ее Известный Двойник: Дейтерий
Ключом к разгадке служат изотопы воды – H2O и его дейтерированный аналог HDO. Представьте, что водород в молекуле воды может иметь два варианта: обычный (протий) и тяжелый (дейтерий). Соотношение этих изотопов, HDO/H2O, является своеобразным индикатором истории планеты.
Ученые предполагают, что изначально на Венере и Земле это соотношение было одинаковым. Однако измерения космического аппарата “Венера-Экспресс” показали шокирующий результат: в объемной атмосфере Венеры (ниже 70 км) HDO/H2O в 120 раз выше, чем ожидалось! Это указывает на то, что за миллиарды лет Венера накопила значительно больше дейтерия.
Солнечный Радиационный “Фильтр” и Аэрозольные Циклы
Почему же произошло такое обогащение? Ответ кроется в солнечной радиации. Она расщепляет молекулы воды в верхних слоях атмосферы, отделяя атомы водорода (легче) и дейтерия (тяжелее). Легкие атомы водорода улетучиваются в космос, оставляя за собой более тяжелый дейтерий.
Но ключевым фактором оказалось поведение аэрозолей гидратированной серной кислоты (H2SO4), которые образуются над облаками Венеры. В этих облаках, где температура ниже точки росы сернистой воды, возникают аэрозоли, обогащенные дейтерием. Затем эти частицы поднимаются на большую высоту, испаряются под воздействием тепла, выделяя больше HDO по сравнению с H2O. Образовавшиеся пары опускаются вниз, создавая замкнутый цикл.
Вектор Эволюции: От Жизнеспособности к Сухости
Открытие необычного распределения изотопов воды в мезосфере Венеры – это не просто любопытный факт. Это важный пазл, который помогает нам понять:
- Роль высот: Перепады высоты играют решающую роль в концентрации дейтерия и водорода.
- Цикл обогащения: Аэрозольные циклы усиливают выделение дейтерия, влияя на долгосрочную эволюцию соотношения D/H (дейтерий к водороду).
Эти выводы заставляют пересмотреть модели эволюции атмосферы Венеры и ее способности поддерживать жизнь. Понимание того, как дейтерий накапливался на Венере, дает нам ценные уроки о факторах, определяющих обитаемость планет, и помогает избежать повторения судьбы “близнеца Земли” у нашего собственного дома.
Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
