Почему Венера потеряла почти всю воду? Новое исследование предлагает объяснение

В новом исследовании планетологи установили, что благодаря процессу диссоциативной рекомбинации Венера может терять примерно вдвое больше воды ежедневно, чем предполагалось.

Об этом рассказывают в Университете Колорадо в Боулдере, передают OstanniPodii.com. Команда исследователей опубликовала свои выводы 6 мая в журнале Nature.

Они отмечают, что результаты могут помочь объяснить, что происходит с водой на многих планетах галактики.

"Вода действительно важна для жизни", - говорит Эрин Канги, научный сотрудник Лаборатории физики атмосферы и космоса (LASP) и соавтор нового исследования. "Нам нужно понять условия, которые поддерживают жидкую воду во Вселенной, и которые, возможно, привели к очень сухому состоянию Венеры сегодня".

Она добавила, что Венера, безусловно, пересохла. Если взять всю воду на Земле и распределить ее по планете, как джем на тосте, получится слой жидкости глубиной примерно 3 километра. Если сделать то же самое на Венере, где вся вода находится в воздухе, то останется лишь 3 сантиметра, чего едва хватит, чтобы "намочить пальцы ног".

"На Венере в 100 000 раз меньше воды, чем на Земле, хотя они практически одинаковы по размеру и массе", - говорит Майкл Чаффин, соавтор исследования и научный сотрудник LASP.

В этом исследовании ученые использовали компьютерные модели, чтобы представить Венеру как гигантскую химическую лабораторию, увеличивая масштаб разнообразных реакций, которые происходят в закрученной атмосфере планеты. Группа сообщает, что молекула под названием HCO+ (ион, имеющий по одному атому водорода, углерода и кислорода), находящаяся высоко в атмосфере Венеры, может быть виновником удаления воды с планеты.

Для Канджи, соавтора исследования, полученные результаты дают новые подсказки о том, почему Венера, которая вероятно когда-то выглядела почти идентично Земле, сегодня практически неузнаваема.

"Мы пытаемся выяснить, какие незначительные изменения произошли на каждой планете, чтобы привести их в эти чрезвычайно разные состояния", - говорит Канджи, которая получила докторскую степень по астрофизическим и планетарным наукам в Боулдере в 2023 году.

Она отметила, что Венера не всегда была такой пустынной.

Ученые подозревают, что миллиарды лет назад во время формирования Венеры планета получила примерно столько же воды, сколько и Земля. В какой-то момент произошла катастрофа. Облака углекислого газа в атмосфере Венеры вызвали самый мощный парниковый эффект в Солнечной системе, в конце концов подняв температуру на поверхности до жгучих 500 градусов по Цельсию. В процессе этого вся вода Венеры перешла в пар, и большая ее часть улетела в космос.

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

"Для аналогии, представим, что я вылил воду из бутылки с водой. Там все равно осталось бы несколько капель", - говорит Чаффин.

На Венере, однако, почти все эти остаточные капли также исчезли. Согласно новой работе, виновником этого является неуловимый HCO+.

Чаффин и Канги объяснили, что в верхних слоях атмосферы планет вода смешивается с углекислым газом, образуя эту молекулу. В предыдущих исследованиях ученые уже сообщали, что HCO+ может быть причиной того, что значительную часть своей воды потерял Марс.

Вот как это работает на Венере: HCO+ постоянно вырабатывается в атмосфере, но отдельные ионы не живут долго. Электроны в атмосфере находят эти ионы и, рекомбинируя, расщепляют их надвое. В этом процессе атомы водорода вылетают и даже могут полностью улететь в космос, лишив Венеру одного из двух компонентов воды.

В новом исследовании группа подсчитала, что единственный способ объяснить сухость Венеры -- это если в атмосфере планеты содержится большее, чем ожидалось, количество HCO+. В выводах команды есть один нюанс. Ученые никогда не наблюдали HCO+ вокруг Венеры. Чаффин и Канги предполагают, что это потому, что у них никогда не было инструментов для надлежащего наблюдения.

Хотя десятки миссий посетили Марс за последние десятилетия, гораздо меньше космических аппаратов побывало на второй планете от Солнца. Ни один из них не имел приборов, способных обнаружить HCO+, ответственный за новооткрытый маршрут побега.

"Один из удивительных выводов этой работы заключается в том, что HCO+ на самом деле должен быть одним из самых распространенных ионов в атмосфере Венеры", - говорит Чаффин.

Однако в последние годы все больше ученых устремляют свои взгляды на Венеру. Например, запланированная миссия НАСА "Исследование инертных газов, химии и визуализация глубоких слоев атмосферы Венеры" (DAVINCI) спустит зонд сквозь атмосферу планеты вплоть до самой поверхности. Ее запуск запланирован на конец десятилетия.

DAVINCI не сможет обнаружить HCO+, но исследователи надеются, что сможет будущая миссия -- и это откроет еще одну ключевую часть истории о воде на Венере.

"На Венере было не так много миссий", - говорит Канги. "Но новые запланированные миссии будут использовать десятилетия коллективного опыта и расцвет интереса к Венере для исследования экстремальных условий планетарной атмосферы, эволюции и пригодности для жизни".