Venera mūsdienās ir sausa, pateicoties ūdens zudumam kosmosā kā atomu ūdeņradis. Dominējošā zuduma procesā HCO+ jons rekombinējas ar elektronu, veidojot ātrus H atomus (oranžus), kas izmanto CO molekulas (zilā krāsā) kā palaišanas paliktni, lai aizbēgtu. Kredīts: Aurore Simonnet / Atmosfēras un kosmosa fizikas laboratorija / Kolorādo Boulderas universitāte
Pētnieki to ir atklājuši Venera zaudē ievērojami vairāk ūdens, nekā tika uzskatīts iepriekš, pateicoties procesam, ko sauc par “disociatīvo rekombināciju”, kurā ūdeņraža atomi izplūst kosmosā.
Kolorādo Boulderas universitātes planētu zinātnieki ir atklājuši, kā Venera, Zemes apdedzinātā un neapdzīvotā kaimiņvalsts, kļuva tik sausa.
Jaunais pētījums aizpilda lielu plaisu tajā, ko pētnieki sauc par “Venēras ūdens vēsturi”. Izmantojot datorsimulācijas, komanda atklāja, ka ūdeņraža atomi planētas atmosfērā steidzas kosmosā, izmantojot procesu, kas pazīstams kā “disociatīvā rekombinācija”, izraisot Veneras zaudēšanu aptuveni divreiz vairāk ūdens katru dienu, salīdzinot ar iepriekšējiem aprēķiniem.
Komanda savus atklājumus publicēja žurnālā 6. maijā Daba.
Rezultāti varētu palīdzēt izskaidrot, kas notiek ar ūdeni uz dažādām planētām visā galaktikā.
“Ūdens ir patiešām svarīgs dzīvībai,” sacīja Eryn Cangi, Atmosfēras un kosmosa fizikas laboratorijas (LASP) pētnieks un jaunā dokumenta līdzautors. “Mums ir jāsaprot apstākļi, kas uztur šķidru ūdeni Visumā, un tas, iespējams, šodien ir radījis ļoti sausu Veneras stāvokli.”
Viņa piebilda, ka Venera ir pozitīvi izžuvusi. Ja paņemtu visu uz Zemes esošo ūdeni un izkaisītu to pa planētu kā ievārījumu uz grauzdiņiem, jūs iegūtu apmēram 3 kilometrus (1,9 jūdzes) dziļu šķidruma slāni. Ja jūs darītu to pašu uz Veneras, kur viss ūdens ir ieslodzīts gaisā, jūs iegūtu tikai 3 centimetrus (1,2 collas), kas ir tik tikko pietiekami, lai jūsu kāju pirksti būtu slapji.
“Venērā ir 100 000 reižu mazāk ūdens nekā Zemei, lai gan tā būtībā ir vienāda izmēra un masas,” sacīja pētījuma līdzautors un LASP pētnieks Maikls Čefins.
Pašreizējā pētījumā pētnieki izmantoja datoru modeļus, lai izprastu Venēru kā milzīgu ķīmijas laboratoriju, tuvinot dažādas reakcijas, kas notiek planētas virpuļajā atmosfērā. Grupa ziņo, ka molekula, ko sauc par HCO+ (jons, kas sastāv no a atoms ūdeņradis, ogleklis un skābeklis), kas atrodas augstu Venēras atmosfērā, var būt vaininieks planētas ūdens izplūdē.
Pētījuma līdzautoram Cangi atklājumi atklāj jaunus mājienus, kāpēc Venera, kas, iespējams, kādreiz izskatījās gandrīz identiska Zemei, mūsdienās ir gandrīz neatpazīstama.
“Mēs cenšamies noskaidrot, kādas nelielas izmaiņas notika uz katras planētas, lai tās ievirzītu šajos ļoti atšķirīgajos stāvokļos,” sacīja Kangi, kurš 2023. gadā ieguva doktora grādu astrofizikas un planētu zinātnēs CU Boulder.
Izlēja ūdeni
Viņa atzīmēja, ka Venera ne vienmēr bija tik tuksnesis.
Zinātniekiem ir aizdomas, ka pirms miljardiem gadu, Veneras veidošanās laikā, planēta saņēma apmēram tikpat daudz ūdens kā Zeme. Kādā brīdī notika katastrofa. Oglekļa dioksīda mākoņi Venēras atmosfērā izraisīja visspēcīgāko siltumnīcas efektu Saules sistēmā, galu galā paaugstinot virsmas temperatūru līdz 900 grādiem Fārenheita. Šajā procesā viss Venēras ūdens iztvaikoja tvaikos, un lielākā daļa no tā aizplūda kosmosā.
Taču senā iztvaikošana nevar izskaidrot, kāpēc Venera ir tik sausa kā mūsdienās vai kā tā turpina zaudēt ūdeni kosmosā.
“Pēc analoģijas varētu teikt, ka es izlēju ūdeni no savas ūdens pudeles. Vēl būtu palikuši daži pilieni,” sacīja Čefins.
Tomēr uz Veneras pazuda arī gandrīz visi atlikušie pilieni. Saskaņā ar jauno darbu vaininieks ir netveramais HCO+.
Misijas uz Venēru
Chaffin un Cangi paskaidroja, ka planētu augšējās atmosfēras slāņos ūdens sajaucas ar oglekļa dioksīdu, veidojot šo molekulu. Iepriekšējos pētījumos pētnieki ziņoja, ka HCO+ var būt atbildīgs par Marss zaudē lielu daļu ūdens.
Lūk, kā tas darbojas uz Venēras: HCO+ pastāvīgi veidojas atmosfērā, bet atsevišķi joni ilgi neizdzīvo. Elektroni atmosfērā atrod šos jonus un rekombinējas, lai sadalītu jonus uz pusēm. Šajā procesā ūdeņraža atomi izslīd un var pat vispār izkļūt kosmosā, atņemot Venērai vienu no divām ūdens sastāvdaļām.
Jaunajā pētījumā komanda aprēķināja, ka vienīgais veids, kā izskaidrot Veneras sauso stāvokli, bija tad, ja planētas atmosfērā ir lielāks HCO + daudzums, nekā gaidīts. Komandas rezultātos ir viens pagrieziens. Zinātnieki nekad nav novērojuši HCO+ ap Venēru. Chaffin un Cangi norāda, ka tas ir tāpēc, ka viņiem instrumenti nekad nav izskatījušies pareizi.
Lai gan pēdējo desmitgažu laikā Marsu ir apmeklējuši desmitiem misiju, daudz mazāk kosmosa kuģu ir ceļojuši uz otro planētu no saules. Nevienā nebija instrumentu, kas spētu noteikt HCO+, kas darbina komandas jaunatklāto evakuācijas ceļu.
“Viens no pārsteidzošajiem šī darba secinājumiem ir tāds, ka HCO+ patiešām vajadzētu būt vienam no visbiežāk sastopamajiem joniem Venēras atmosfērā,” sacīja Čafins.
Tomēr pēdējos gados arvien vairāk zinātnieku ir pievērsuši uzmanību Venerai. NASAPiemēram, plānotā cēlgāzu, ķīmijas un attēlveidošanas dziļās atmosfēras Venēras misija (DAVINCI) nometīs zondi caur planētas atmosfēru līdz pat virsmai. To plānots uzsākt desmitgades beigās.
DAVINCI arī nespēs noteikt HCO+, taču pētnieki cer, ka nākotnes misija var atklāt vēl vienu svarīgu ūdens stāsta daļu uz Veneras.
“Uz Venēru nav bijis daudz misiju,” sacīja Cangi. “Tomēr nesen plānotās misijas izmantos gadu desmitiem ilgo kolektīvo pieredzi un plaukstošo interesi par Venēru, lai izpētītu planētu atmosfēras, evolūcijas un apdzīvojamības galējības.”
Atsauce: “Venēras ūdens zudumā dominē HCO+ disociatīvā rekombinācija” MS Chaffin, EM Cangi, BS Gregory, RV Yelle, J. Deighan, RD Elliott un H. Groller, 2024. gada 6. maijs, Daba.
DOI: 10.1038/s41586-024-07261-y
