Tajemnica chmur Wenus! Naukowcy od lat nie potrafią wyjaśnić tego zjawiska!
W świetle widzialnym Wenus jawi się jako blado-żółta kula, jednak zdjęcia w ultrafiolecie ujawniają dramatyczne, ciemne i jasne wzory poruszające się wraz z górnymi, kwasowo-siarkowymi chmurami planety.
Naukowcy znają te wzory od niemal stu lat, jednak tożsamość chemiczna odpowiedzialnego za nie materiału tzw. „nieznanego absorbera”, wciąż pozostaje nierozwiązana. Międzynarodowy zespół badawczy nałożył teraz nowe, ilościowe ograniczenia na właściwości tego tajemniczego absorbera. Łącząc obserwacje Wenus z modelowaniem transferu promieniowania, badacze oszacowali, jak silnie ciecz wewnątrz kropelek chmur Wenus musiałaby pochłaniać światło, aby odtworzyć obserwowaną odbłyskowość planety w ultrafiolecie i barwie niebieskiej.
Badanie, opublikowane w czasopiśmie Astrobiology, podeszło do zagadki z nowej perspektywy. Autor wiodący, dr Jan Spacek, postawił pytanie: gdyby zebrać kropelki chmur Wenus do kuwety spektrometrycznej, jak wyglądałaby odtworzona ciecz w postaci masowej? Różnica między wyglądem chmury a wyglądem materiału zebranego w większej ilości bywa uderzająca. Dym papierosowy, na przykład, wygląda na biały, ponieważ jego submikrometrowe cząstki bardzo efektywnie rozpraszają światło. Gdy jednak cząstki dymu zbierze się w kolbie, tworzą gęstą zawiesinę spalonego tytoniu – smołowatą maź. Podobna zasada optyczna dotyczy chmur Wenus, ponieważ rozkład wielkości ich cząstek jest porównywalny z dymem papierosowym. Tak więc, mimo że chmury z odległości wyglądają na blado-żółte, ciecz tworząca kropelki może być zaskakująco ciemna.
– Nasz model zadaje pytanie, co by się stało, gdybyśmy mogli zebrać ten materiał chmurowy do kuwety i umieścić go w laboratoryjnym spektrometrze. Jest to ważne, ponieważ absorpcja światła w cieczy masowej może być skorelowana ze stężeniem substancji pochłaniającej światło w roztworze – powiedział dr Jan Spacek z Foundation for Applied Molecular Evolution w USA.
Wymagania, które musi spełnić tajemniczy absorber
Badacze połączyli obserwacje Wenus z modelem transferu promieniowania uwzględniającym wielokrotne rozpraszanie przez kropelki chmur i cząsteczki atmosferyczne. Przełożyli obserwacje astronomiczne na wielkość rutynowo mierzoną w laboratoryjnej spektroskopii UV-widzialnej, współczynnik absorpcji cieczy masowej chmur.
– Kluczowe jest to, że cząstki chmur Wenus bardzo efektywnie rozpraszają światło słoneczne, więc jasność obserwowana z kosmosu nie może być bezpośrednio porównywana z absorpcją cieczy masowej mierzoną w laboratorium – wyjaśniła dr Lee Yeon Joo z Grupy Atmosfer Planetarnych Instytutu Podstawowych Nauk (IBS) w Korei Południowej, autorka obliczeń modelu transferu promieniowania.
W zakresie modelowanym od 365 do 455 nm wymagany dekadowy współczynnik absorpcji sięga około 1278 cm-1 przy 375 nm. Wynik ten oznacza, że nieznany absorber musi albo bardzo efektywnie pochłaniać światło, albo występować w bardzo wysokim stężeniu, albo jedno i drugie. Silnie pochłaniające, sprzężone cząsteczki organiczne mogłyby spełnić ten wymóg. Termin „organiczny” odnosi się tu do związków opartych na węglu i nie sugeruje pochodzenia biologicznego. Cząsteczki o sile absorpcji charakterystycznej dla wydajnych barwników porfirynoidowych wymagałyby stężeń rzędu 10 gramów na litr. Autorzy podkreślają, że nie proponują chlorofilu, hemu ani żadnego konkretnego pigmentu biologicznego jako absorbera Wenus, związki te służą jedynie jako znane przykłady wydajnych pochłaniaczy światła.
Kształt widma dostarcza kolejnego istotnego ograniczenia. Proste związki organiczne wystawione na działanie stężonego kwasu siarkowego mogą tworzyć ciemne, chemicznie złożone mieszaniny „smołowate”. Jednak takie złożone mieszaniny zwykle pochłaniają szeroko w zakresie widzialnym, przybierając barwę brązową lub czarną, co nie zgadza się ze stromym spadkiem absorpcji obserwowanym dla Wenus między 365 a 455 nm.
– Paradoksalnie, nakładając dodatkowe ograniczenia na nieznany absorber, mogliśmy uczynić tę zagadkę jeszcze bardziej intrygującą – dodał Janusz J. Petkowski z Politechniki Wrocławskiej.
Paul B. Rimmer z Uniwersytetu Cambridge dodał, że model stawia wymagający warunek każdemu proponowanemu absorberowi, wiele proponowanych kandydatów nieorganicznych musiałoby występować w bardzo wysokich stężeniach, aby spełnić wymaganą absorpcję.
Odkrycia nie dowodzą istnienia życia w chmurach Wenus, ani nie wykazują, że absorber jest organiczny, ustalają jedynie ilościowe wymagania, które musi spełnić każdy kandydat, organiczny lub nieorganiczny. Wymagania te będzie można teraz testować eksperymentalnie, a docelowo także w ramach bezpośrednich misji.
Inicjatywa Morning Star Missions to Venus rozwija metody badania chemii chmur Wenus in situ, w tym poszukiwania złożonych cząsteczek organicznych. Zaprojektowany do wykrywania fluorescencji związanej z molekułami organicznymi Autofluorescence Nephelometer jest planowany do misji Rocket Lab na Wenus.
Źródło: Institute for Basic Science
Czytaj też: Przełomowe odkrycie polskich naukowców! To może być nowa broń w walce z rakiem!
Grafika tytułowa: Planet Volumes / Unsplash
