Астрономы нашли озон над полярными областями Венеры

Астрономы из России и Франции, работавшие с архивными данными межпланетной миссии «Венера-Экспресс», обнаружили озоновые слои над полярными областями Венеры. Это открытие подтверждает существующую модель атмосферной циркуляции Венеры, однако вносит корректировку в существующие критерии обитаемости экзопланет. Статья опубликована в журнале Icarus, кратко о ней рассказывается в пресс-релизе на сайте ИКИ РАН.

Озон регистрировался в ультрафиолетовом диапазоне в атмосферах Земли, Марса и Венеры. Его молекулы образуются в ходе соединения молекулы кислорода с атомом кислорода, которые в земной атмосфере рождаются в ходе процесса фотодиссоциации молекулярного кислорода, а на Марсе и Венере при распаде молекул углекислого газа в слоях атмосферы над облаками. Впервые в атмосфере Венеры признаки наличия озонового слоя были обнаружены в 2011 году, однако случаи его регистрации имели непродолжительный характер, а сам слой был, по-видимому, очень тонок и располагался на очень больших высотах (90-100 километров).

В новой работе российско-французская группа ученых из лаборатории LATMOS и Института Космических Исследований РАН вновь проанализировала данные инструмента SPICAV (SPectroscopy for the Investigation of the Characteristics of the Atmosphere of Venus), состоявшего из инфракрасного и ультрафиолетового спектрометров, установленных на борту межпланетной миссии «Венера-Экспресс», собранные в период с 2006 по 2014 года. Им удалось обнаружить постоянные, достаточно плотные озоновые слои, расположенные над полярными областями Венеры выше широт 50°, на высоте около 70 километров от поверхности планеты, в верхнем слое облаков, где давление аналогично озоновым слоям в атмосферах Марса и Земли.

Данные, собранные спектрометрами, помогли оценить объёмную долю озона на Венере, которая составила около 10–20 частиц на миллиард (или 0,1–0,5 единиц Добсона). Концентрация озона в атмосфере Земли в тысячу раз больше и составляет около 300 единиц Добсона. Если же сравнивать с Марсом, то полярные озоновые слои Венеры примерно в 10 раз тоньше, чем на Марсе (а концентрация озона в атмосфере Красной планеты примерно в 100 раз меньше, чем на Земле), однако механизм образования слоев аналогичен тому, который идет в верхней атмосфере Марса. Кроме того, обнаружение озоновых слоев над полюсами Венеры показывает правильность принятой на сегодняшний день модели атмосферной циркуляции, в которой воздушные массы из экваториальных областей перемещаются по меридианам к полюсам, где охлаждаются и опускаются ниже, однако обнаруженная объёмная концентрация озона в 5 раз выше, чем предсказывает модель, что указывает на необходимость ее доработки.

Итоги работы также указывают на ошибочность утверждения о том, что лишь факт наличия озона в атмосфере экзопланеты может гарантировать её пригодность для жизни, так как еще необходима его достаточно большая концентрация — не менее 100 единиц Добсона. В Солнечной системе такому критерию обитаемости соответствует лишь Земля.

Это не первое научное открытие, сделанное на основе данных, накопленных «Венерой-Экспресс» за десять лет работы. Станция показала вихри на южном полюсе Венеры, помогла найти активные вулканы, объявить «электрический ветер» виновником исчезновения воды с Венеры и выяснить, что на циркуляцию газов в атмосфере Венеры оказывает влияние форма поверхности, скрытая под облаками.

Ранее мы рассказывали о том, как гравитационные волны раскрутили Венеру, как механические компьютеры и азбука Морзе помогут NASA изучать эту планету, а также о совместной миссии российских и американских ученых — долгоживущей станции «Венера-Д», которая поможет разобраться в загадках истории Венеры и ее климата.

Александр Войтюк