Группа ученых под руководством доктора Яна Спейсека из Фонда прикладной молекулярной эволюции (США) провела новое исследование загадочных темных узоров на облаках Венеры. Они обнаружили, что вещество, которое поглощает ультрафиолетовый свет в атмосфере планеты, должно обладать исключительно сильными поглощающими свойствами и, скорее всего, имеет органическую природу. Результаты этой работы опубликованы в журнале Astrobiology.
Венера, которую мы видим с Земли как яркую звезду, на самом деле скрывает удивительную тайну прямо в своих облаках. Если посмотреть на планету в ультрафиолетовом свете, то на фоне атмосферы проступают загадочные темные и светлые полосы, которые движутся вместе с облаками из серной кислоты. Эти узоры известны ученым уже около ста лет, но до сих пор никто точно не знает, какое вещество создает этот эффект. Его даже прозвали «неизвестным поглотителем», потому что оно активно впитывает ультрафиолетовое излучение, но его химический состав остается загадкой.
Исследователи решили подойти к разгадке с необычной стороны. Они задались простым, но очень точным вопросом: если бы мы могли собрать облачные капли Венеры в лабораторную пробирку и посветить на них спектрометром, как бы выглядела эта жидкость?
Для этого они объединили реальные астрономические наблюдения с компьютерным моделированием переноса излучения, то есть просчитали, как солнечный свет многократно рассеивается в облачных каплях и атмосфере. Это важно, потому что облако в целом может выглядеть совсем не так, как жидкость, из которой оно состоит. Например, сигаретный дым кажется белым из-за мельчайших частиц, рассеивающих свет, но если собрать эти частицы в колбе, получится густая темно-коричневая смола. Примерно так же обстоят дела и с венерианскими облаками: издалека они светлые, но жидкость внутри капель может быть очень темной.
Результаты моделирования оказались впечатляющими. Чтобы объяснить наблюдаемые узоры, жидкость в облачных каплях должна поглощать свет в ультрафиолетовом диапазоне с коэффициентом около 1278 см-1 при длине волны 375 нанометров. Это очень высокий показатель. Он означает, что загадочное вещество должно быть либо невероятно активным поглотителем, либо присутствовать в огромной концентрации, либо сочетать оба качества.
Для сравнения, известные эффективные органические красители, похожие на природные пигменты, смогли бы дать такую же картину при концентрации около 10 граммов на литр. При этом авторы подчеркивают, что они не утверждают, будто на Венере есть хлорофилл или гем – они просто используют эти вещества как примеры молекул с нужными оптическими свойствами.
Однако форма спектра накладывает еще одно важное ограничение. Если вещество органическое, то оно должно поглощать свет довольно резко в узком диапазоне, а не равномерно по всему видимому спектру. Дело в том, что при растворении многих органических соединений в концентрированной серной кислоте (а облака Венеры именно такие) они часто превращаются в сложные смолообразные смеси, которые выглядят коричневыми или черными и поглощают свет повсюду.
Но на Венере этого не наблюдается – поглощение резко падает при переходе от ультрафиолета к синему свету. Это говорит о том, что неизвестный поглотитель, если он органический, должен быть химически стойким и не разрушаться под действием кислоты до состояния неразличимой смолы.
Что такое «коэффициент поглощения»? Это показатель того, насколько сильно вещество «цепляет» и забирает себе свет, который через него проходит. Например, вы смотрите через закопченное стекло – чем оно темнее, тем выше его коэффициент поглощения. В лаборатории эту величину измеряют в обратных сантиметрах (см⁻¹). Чем больше цифра, тем менее прозрачным является материал. Для сравнения: у чистой воды этот коэффициент близок к нулю, а у очень плотных чернил он может достигать сотен.
Новые результаты не доказывают существование жизни в облаках Венеры и даже не утверждают наверняка, что поглотитель имеет органическую природу. Они лишь устанавливают жесткие количественные требования, которым должен соответствовать любой кандидат – будь то неорганическое соединение или сложная молекула на основе углерода.
Теперь эти требования можно проверять в лабораторных экспериментах, а в будущем и напрямую в атмосфере Венеры. Уже разрабатываются миссии, которые смогут исследовать химический состав облаков на месте, в том числе с помощью приборов, способных искать флуоресценцию органических молекул.
Так что загадка «неизвестного поглотителя» становится только интереснее, и, возможно, именно новые космические аппараты помогут наконец понять, что же на самом деле окрашивает облака нашей соседки в необычные узоры.
Коротко о результате: ученые выяснили, что вещество, создающее темные узоры на облаках Венеры, должно обладать очень сильной способностью поглощать ультрафиолетовый свет, и его свойства больше похожи на стойкое органическое соединение, а не на хаотичную кислотную смолу. Хотя работа не дает окончательного ответа о природе этого вещества, она впервые устанавливает четкие численные рамки для его концентрации и поглощающей способности, что позволяет отсеять многие предыдущие гипотезы и направить будущие эксперименты и космические миссии в правильное русло.
Научная публикация:
Присоединяйтесь к нам в соцсетях
