По итогам миссий на Венеру 50-летней давности считается, что в ее атмосфере преобладает серная кислота. Изучение старых микропленок зонда Pioneer опровергает эту версию. Воды на Венере явно больше, хотя она находится в форме гидратов — пишет « Hi-Tech_Mail.ru ».
Автор Hi-Tech Mail
В последнее время в научную моду вошел повторный анализ старых данных с учетом современных представлений и технических возможностей. Однако для одних тем такой повторный анализ имеет большее значение, чем для других.
В сообществе астробиологов активно обсуждается вопрос о том, может ли существовать жизнь на Венере, в частности в ее облачных слоях, некоторые из которых по своим условиям наиболее близки к земным с точки зрения давления и температуры. На поверхности планеты, где температура выше 400 градусов, органическая жизнь явно невозможна.
Новая статья, написанная группой американских исследователей, подлила масла в огонь этих дебатов. Они провели повторный анализ данных миссии «Пионер» к Венере, запущенной NASA в 1970-х годах, и обнаружили, что облака Венеры в основном состоят из воды. Работа опубликована изданием Journal of Geophysical Research: Planets.
Открытие не значит, что на Венере присутствует вода в традиционном виде водяного пара, формирующего облака на Земле. Монооксид водорода в облаках Венеры, по-видимому, находится в форме гидратированных сульфатов вида (Mx(SO4)y·nH2O), где M — в основном железо (Fe), а не существует сам по себе в виде капель или паров чистой воды. Но это все равно радикальное изменение нынешнего представления о том, что облака Венеры состоят в основном из серной кислоты. Эта кислота действительно находится в облаках — согласно статье, это 22 % облачного материала. Но как ученые 70-х годов могли так сильно ошибаться в показаниях своих приборов?
Чтобы ответить на этот вопрос, исследователям из разных учреждений, в том числе из Калифорнийского политехнического университета в Помоне, Висконсинского университета, Университета штата Аризона и из NASA, пришлось провести научную работу по поиску старых данных «Пионера». Они хранились на микрофильмах в Центре координации космических научных данных Агентства, поэтому первым шагом в повторном анализе данных было их извлечение из архивов и оцифровка.
Вдохновением для этой идеи послужил разговор между Ракешем Могулом из Калифорнийского технологического института в Помоне и Санджаем Лимаем, специалистом по Венере из Висконсинского университета. Они обсуждали состав облаков Венеры, а затем решили, что им стоит повторно проанализировать данные масс-спектрометрии, изначально собранные «Пионером», так как они думали, что там можно найти что-то новое.
Так и было. Данные поступили от двух приборов, находящихся на борту большого зонда Pioneer Venus — части миссии Pioneer, которая спускалась сквозь облака Венеры, — нейтрального масс-спектрометра (LNMS) и газового хроматографа (LGC).
Доктора Могул и Лаймай поняли, что по мере того, как зонд спускался в более плотные слои атмосферы, входные отверстия этих приборов, предназначенных для измерения концентрации атмосферных газов, забивались твердыми аэрозольными частицами из облаков. В качестве доказательства они указывают на зафиксированное аппаратом значительное временное снижение уровня CO2 в атмосфере по мере того, как зонд спускался через облачные слои.
Вместо того чтобы списать это на неисправность прибора, они проанализировали данные, чтобы определить типы аэрозолей, попавших в воздухозаборник, и сделали это, изучив температуру их сгорания. По мере того, как зонд продолжал снижаться в атмосфере, различные аэрозоли расплавлялись при разных температурах, а воздухозаборник снова начинал свободно пропускать воздух, что приводило к резкому формальному увеличению концентрации CO2. На деле эта концентрация, скорее всего, не менялась или менялась незначительно.
Анализ того, какие газы выделялись при температуре, при которой плавились эти аэрозоли, помог бы ученым понять, из чего состояли аэрозоли и, следовательно, из чего состояли сами облака.
Первое, что они заметили, — это резкие скачки содержания воды при +185°C и +414°C, что указывало на разложение гидратов, таких как гидратированный сульфат железа и гидратированный сульфат магния. Они также заметили, что вода составляла основную часть аэрозолей — 62%, хотя почти вся она была связана в этих гидратах.
Как и ожидалось, в аэрозолях присутствовала серная кислота H2SO4. Она выделилась в виде диоксида серы SO2 при температуре около 215°C, при которой происходит разложение серной кислоты. Интересно, что при температуре около 397°C также выделился SO2, что указывает на наличие в аэрозолях другого, более термостабильного сульфатного соединения.
Намек на то, что это может быть за соединение, появился благодаря всплеску другой, хотя и неожиданной, химической сигнатуры — железа. При той же температуре, что и второй всплеск SO2, автоматика LNMS зафиксировала рост числа ионов железа. В сочетании с выделением SO2 при такой температуре это явный признак того, что один из аэрозолей — сульфат железа Fe3(SO4)2, который разложился на оксид железа и оксиды серы. По оценкам, содержание сульфата железа в аэрозолях достигает 16 %, что почти соответствует 22 % содержания серной кислоты, которая, как считалось до публикации этой статьи, преобладала в облаках.
Так откуда же взялось железо? Авторы исследования считают, что оно попадает в атмосферу Венеры из космической пыли и разрушающихся метеоритов, а затем вступает в реакцию с кислотными облаками. Но, в конечном счете, самым важным открытием этого нового анализа стало значительное присутствие воды.
Это убедительно объясняет, почему данные, собранные зондами в реальных облаках, расходятся с данными, полученными при дистанционном сканировании облачного слоя Венеры с помощью спектроскопического оборудования. Устройства дистанционного зондирования не могут обнаружить воду, связанную в гидратах, — они определяют только количество атмосферного пара, поэтому спускаемые зонды гораздо точнее рассчитывают общее содержание воды.
Новые открытия имеют принципиальное значение для поиска жизни в облаках Венеры, поскольку одним из главных аргументов против такой возможности была нехватка воды в этой среде. Оказывается, воды там гораздо больше, чем считалось ранее, хотя, надо признать, она довольно кислая на вкус даже самых экстремальных земных микроорганизмов.
