Новое исследование может объяснить, почему на Венере почти нет воды

Планетологи из Университета Колорадо в Боулдере обнаружили, как Венера, обжигающая и непригодная для жизни соседка Земли, стала такой сухой.

Новое исследование заполняет большой пробел в том, что исследователи называют «водной историей на Венере». Используя компьютерное моделирование, команда обнаружила, что атомы водорода в атмосфере планеты уносятся в космос посредством процесса, известного как «диссоциативная рекомбинация», в результате чего Венера теряет примерно вдвое больше воды каждый день по сравнению с предыдущими оценками.

Результаты могут помочь объяснить, что происходит с водой на множестве планет по всей галактике.

«Вода действительно важна для жизни», — сказала Эрин Канги, научный сотрудник Лаборатории физики атмосферы и космоса (LASP) и соавтор новой статьи. «Нам необходимо понять условия, которые поддерживают жидкую воду во Вселенной и которые, возможно, привели к очень сухому состоянию Венеры сегодня».

Венера, добавила она, действительно пересушена. Если вы возьмете всю воду на Земле и распределите ее по планете, то вы получите слой жидкости глубиной примерно 3 километра. Если бы вы сделали то же самое на Венере, где вся вода удерживается в воздухе, у вас осталось бы всего 3 сантиметра.

«На Венере в 100 000 раз меньше воды, чем на Земле, хотя по сути она имеет тот же размер и массу», — сказал Майкл Чаффин, соавтор исследования и научный сотрудник LASP.

В текущем исследовании ученые использовали компьютерные модели, чтобы понять Венеру как гигантскую химическую лабораторию, сосредоточив внимание на разнообразных реакциях, которые происходят в бурлящей атмосфере планеты. Группа сообщает, что молекула под названием HCO+ (ион, состоящий из одного атома водорода, углерода и кислорода), расположенная высоко в атмосфере Венеры, может быть виновником утечки воды с планеты.

Полученные результаты открывают новые намеки на то, почему Венера, которая, вероятно, когда-то выглядела почти идентично Земле, сегодня практически неузнаваема.

Проливая воду

Ученые подозревают, что миллиарды лет назад во время формирования Венеры планета получила примерно столько же воды, сколько Земля. В какой-то момент случилась катастрофа. Облака углекислого газа в атмосфере Венеры вызвали самый мощный парниковый эффект в Солнечной системе, в конечном итоге подняв температуру на поверхности до 460 градусов по Цельсию. В процессе вся вода Венеры превратилась в пар, а большая часть улетела в космос.

Но это древнее испарение не может объяснить, почему Венера такая сухая, как сегодня, или почему она продолжает терять воду.

«В качестве аналогии предположим, что я вылил воду из своей бутылки с водой. Несколько капель все равно останется», — сказал Майкл Чаффин.

На Венере, однако, почти все оставшиеся капли тоже исчезли. Виновником, согласно новой работе, является неуловимый HCO+.

Миссии на Венеру

Ученые объяснили, что в верхних слоях атмосферы планеты вода смешивается с углекислым газом, образуя эту молекулу. В предыдущем исследовании сообщалось, что молекула HCO+ может быть ответственна за потерю Марсом большого количества воды.

Вот как это работает на Венере: HCO+ постоянно вырабатывается в атмосфере, но отдельные ионы недолговечны. Электроны в атмосфере находят эти ионы и рекомбинируют, разделяя ионы на две части. При этом атомы водорода улетают и могут даже полностью уйти в космос, лишая Венеру одного из двух компонентов воды.

В новом исследовании группа подсчитала, что единственный способ объяснить сухое состояние Венеры состоит в том, что в ее атмосфере находится больше, чем ожидалось, объемов HCO+. В выводах команды есть один момент. Ученые никогда не наблюдали HCO+ вокруг Венеры. Исследователи предполагают, что это потому, что у них никогда не было инструментов для правильного осмотра.

Хотя за последние десятилетия Марс посетили десятки миссий, гораздо меньше космических зондов побывало на второй планете от Солнца. Ни у кого не было приборов, способных обнаружить HCO+.

«Один из неожиданных выводов этой работы заключается в том, что HCO+ на самом деле должен быть одним из самых распространенных ионов в атмосфере Венеры», — сказал Майкл Чаффин.

Однако в последние годы все больше ученых обращают внимание на Венеру. Например, в рамках запланированной НАСА миссии по исследованию Венеры (DAVINCI), зонд пролетит через атмосферу планеты до самой поверхности. Его планируют запустить к концу десятилетия.

DAVINCI видимо также не сможет обнаружить HCO+, но исследователи надеются, что это сможет сделать будущая миссия, которая раскроет еще одну ключевую часть истории воды на Венере.