1652
Астрономічні спостереження вже століття показують на Венері темні ультрафіолетові (УФ) плями, але речовина, що їх створює, досі не ідентифікована. Нова робота, описана на ресурсі Sci.News, ставить жорсткі обмеження на властивості цього невідомого поглинача світла: він має або надзвичайно ефективно поглинати сонячне випромінювання, або бути присутнім у хмарах у дуже високих концентраціях.
У видимому діапазоні Венера виглядає спокійною, блідо-жовтою кулею. Але в ультрафіолеті на її верхній хмарній оболонці видно контрастні структури, які «відстежують» чотириденну суперобертову циркуляцію атмосфери й суттєво змінюються з часом і за широтою. Хімічна природа УФ-поглинача залишається невідомою: жоден із запропонованих раніше кандидатів не узгоджується з усім набором спостережень.
Як моделювали поглинання в хмарах Венери
У новому дослідженні Ян Спачек (Jan Spacek) з Фундації прикладної молекулярної еволюції та його колеги оцінили, наскільки сильно рідина всередині крапель венеріанських хмар має поглинати світло, щоб відтворити спостережувану відбивну здатність планети в ультрафіолетовому та синьому діапазонах.
За словами дослідників, їхня модель фактично відповідає на запитання: що було б, якби можна було зібрати цю хмарну рідину в кювету та виміряти її спектр у лабораторному спектрофотометрі. Це дозволяє пов’язати астрономічні спостереження з величиною, яку рутинно вимірюють у лабораторній УФ-видимій спектроскопії, — коефіцієнтом поглинання об’ємної рідини.
Команда поєднала дані спостережень Венери з радіаційно-транспортною моделлю, яка враховує багаторазове розсіяння світла краплями хмар та молекулами атмосфери. Оскільки частинки хмар Венери дуже ефективно розсіюють сонячне світло, яскравість, яку бачать космічні апарати, не можна напряму порівнювати з поглинанням суцільної рідини в лабораторії. Модель дозволяє «відокремити» внесок розсіяння й оцінити, наскільки сильно сама рідина в краплях повинна поглинати світло.
Надзвичайно високий коефіцієнт поглинання
У діапазоні довжин хвиль 365–455 нм розрахований необхідний декадний коефіцієнт поглинання досягає приблизно 1 278 см⁻¹ на 375 нм. Це означає, що невідомий компонент має або дуже велику власну здатність поглинати світло, або бути розчиненим у хмарній рідині у винятково високих концентраціях, або поєднувати обидва фактори.
За оцінками авторів, цю вимогу могли б задовольнити сильно поглинаючі спряжені органічні молекули. Під «органічними» тут мають на увазі вуглецевмісні сполуки, а не обов’язково речовини біологічного походження. Молекули з інтенсивністю поглинання, подібною до ефективних порфіриноїдних пігментів, потребували б концентрацій порядку 10 грамів на літр.
Водночас дослідники наголошують, що не пропонують хлорофіл, гем чи будь-який конкретний біологічний пігмент як пояснення для венеріанського УФ-поглинача. Ці сполуки наводяться лише як знайомі приклади дуже ефективних поглиначів світла.
Спектральна форма як додаткове обмеження
Форма спектра поглинання також накладає важливі обмеження. Відомо, що прості органічні сполуки в концентрованій сірчаній кислоті можуть утворювати темні, хімічно складні «смолоподібні» суміші. Однак такі суміші зазвичай поглинають світло дуже широко по всьому видимому діапазону й виглядають коричневими або чорними.
Це не узгоджується зі спектром Венери, для якого між 365 і 455 нм спостерігається різкий спад поглинання. Якщо припустити, що за спостережуване поглинання відповідає спряжена органічна речовина, то відносно вузький профіль спектра вказує на хімічно чітко визначений поглинач, який стійкий до перетворення на типову «смолу», що зазвичай утворюється, коли органіка розчинена в концентрованій сірчаній кислоті.
Загадка стає ще складнішою
Автори підкреслюють, що їхня модель не розкриває природу невідомої речовини, але суттєво звужує коло можливих кандидатів. Щоб відповідати отриманому коефіцієнту поглинання, багато з раніше запропонованих неорганічних сполук мали б бути присутніми в хмарах у дуже високих концентраціях.
Таким чином, нові розрахунки одночасно уточнюють параметри загадкового УФ-поглинача й роблять проблему ще більш інтригуючою. Результати роботи опубліковані в журналі Astrobiology під назвою «A Model of UV-Blue Absorbance in Bulk Liquid of Venusian Cloud Aerosols Is Consistent with Efficient Organic Absorbers at High Concentrations».
Невідомий компонент хмар Венери надзвичайно ефективно поглинає УФ з’явилася спочатку на Цікавості.
