Гидроксил в атмосфере Венеры

    15 мая 2008 на сайте Европейского космического агентства (ЕКА) появилось сообщение о том, что автоматическая межпланетная станция Venus Express впервые обнаружила гидроксил ОН в атмосфере Венеры. На Земле это соединение, состоящее из одного атома кислорода и одного атома водорода, играет одну из основных ролей в химических процессах в верхней атмосфере. Поэтому его обнаружение на Венере может стать ключом к пониманию динамики атмосферы планеты, ее структуры и взаимодействия с солнечным ветром. Кстати, за более чем 40-летнюю историю исследования планет автоматическими межпланетными станциями гидроксил в атмосфере другой планеты обнаружен впервые!
    Следует отметить, что гидроксил - это свободный радикал, который отличается от обычной устойчивой молекулы тем, что имеет один неспаренный электрон. Благодаря этому он активно участвует в химических реакциях и на Земле, например, является своеобразным «очистителем» атмосферы от загрязнений.
    «Venus Express уже показал нам, что Венера имеет намного больше сходства с Землей, чем считали ранее. И обнаружение гидроксила делает планеты еще более сходными», - говорит Джузеппе Пиччони (Giuseppe Picciom), научный руководитель по прибору VIRTIS из Института космической астрофизики и космической физики (Рим, Италия).

СВЕЧЕНИЕ НА НОЧНОЙ СТОРОНЕ ВЕНЕРЫ

    Открытие этого соединения стало возможным благодаря наблюдению атмосферного свечения планеты с помощью спектрометров на борту Venus Express. Ранее КА уже наблюдал свечение молекул моноокиси азота NO и кислорода O2 на ночной стороне Венеры, а также свечение молекул углекислого газа СO2, которое происходило на дневной стороне и на больших высотах.
    В марте 2007 г. видовой тепловой и ИК-спектрометр VIRTIS проводил очередное наблюдение лимба Венеры, и на высоте около 96 км в слое толщиной примерно 10 км зарегистрировал еле уловимое ИК-излучение. Амплитуда сигнала была настолько слаба, что обнаружить его удалось лишь в специальных условиях наблюдений лимба, когда интенсивность увеличивается в 50 раз! Сравнив полученный спектр с синтезированным спектром для вращательных температур 200, 250 и 300 К, ученые установили: излучение на длинах волн 1.44 и 2.80 мкм с энергетическими переходами 2-0 и 1-0 соответствует гидроксилу!
    В этом же спектре VIRTIS удалось обнаружить и линии молекулярного кислорода на длинах 1.27 и 1.58 мкм. Причем если на 1.27 мкм кислород ранее уже наблюдался, то остальные три спектральные линии вообще были зарегистрированы впервые - ни на Венере, ни на других планетах их ранее не видели! Кстати, и случаев регистрации одновременно двух спектральных линий кислорода до этого тоже не было.
    Группа Пиччони отмечает, что распределения интенсивностей ОН и O2 коррелируют между собой. Наблюдаемые количества обоих молекул хорошо объясняются совместным образованием их при реакции атомарного водорода Н и озона O3 либо атомарного кислорода O и надперекиси водорода НO2.
    Озон является естественным кандидатом на присутствие в атмосфере Венеры - ведь гидроксил в атмосфере Земли, открытый еще в 1948 г., связывают именно с распространенностью озона. Но фактически измеренные количества OН показывают, что темп его образования на ночной стороне планеты в 5-6 раз выше, чем показывали модельные расчеты. «До прибытия к Венере станции Venus Express ее атмосфера не была изучена тщательным образом, нам не удалось подтвердить наблюдениями реальных процессов многое из того, о чем говорили наши теоретические модели. Обнаружение [гидроксила] поможет уточнить существующие модели и узнать намного больше», - говорит Дж. Пиччони. Что же происходит с гидроксилом в атмосфере Венеры? Вероятно, он взаимодействует с атомарным кислородом и с моноокисью углерода, в результате чего появляются атомарный водород, кислород и углекислый газ.

На этом спектре представлены эмиссионные линии ОН (1.44 и 2.80 мкм) и O2 (1.27 и 1.58 мкм) в атмосфере Венеры по данным VIRTIS

ЭМИССИЯ В АТМОСФЕРЕ ВЕНЕРЫ

    Приборы Venus Express показывают, что количество гидроксила в атмосфере Венеры существенно (до 50%) изменяется от одного витка к другому. Возможно, эти изменения являются следствием изменяющегося количества озона. Проверить это предположение очень интересно, так как в земной атмосфере озон является мощным поглотителем УФ-излучения Солнца. А количество поглощенного ультрафиолета является ключевым параметром, от которого зависят тепловые процессы и динамика атмосферы любой планеты. И Венера здесь не является исключением.
    Возвращаясь к гидроксилу, стоит отметить еще одно интересное теоретическое предположение. По-видимому, гидроксил помогает в стабилизации углекислого газа и в атмосфере Марса, не давая ему превращаться в моноокись углерода. Кроме того, возможно, на Красной планете этот радикал стерилизует грунт, делая его верхние слои непригодными для существования примитивных форм жизни. Но его существование в атмосфере Марса пока предсказано лишь теоретически.
    И еще один интересный факт: молекулы гидроксила были также обнаружены в кометах, однако там принцип образования этого соединения должен быть другим. Результаты, представленные научной группой Venus Express в журнале Astronomy & Astrophysics, являются предварительными. Они основаны на обработке данных лишь с нескольких витков вокруг Венеры. Но измерения уже выполнены более чем на 50 витках и продолжаются, так что более детальные выводы будут представлены научной общественности после анализа всей имеющейся информации.