Компьютерные модели, разработанные при сотрудничестве учёных из Испании и США, помогли установить новый вариант формирования особых частиц серы, вероятно, ответственных за поглощение ультрафиолета атмосферой Венеры.

Источник изображения: NASA

По данным учёных, разрушение ультрафиолетом диоксида серы SO₂, в избытке находящегося в венерианской атмосфере, ведёт к формированию не только обычной атомарной серы, но и аллотропных вариантов, включая S₂, S₄ и, наконец, S₈, активно поглощающих ультрафиолет. До недавних пор оставалось загадкой, как именно инициируется этот процесс.

Обычно формирование S₂ осуществляется за счёт соединения двух атомов серы, после чего пара S₂ превращается в S₄, а их пара — в S₈. По данным учёных, кольцевая структура S₈ наиболее устойчива к разрушению ультрафиолетом, но процесс формирования S₂, как выяснилось, может осуществляться не только за счёт прямого объединения двух атомов серы, но и в результате намного более быстрой реакции SO и S₂O, которые, в свою очередь, выделяются в результате разрушения SO₂ ультрафиолетом.

По словам учёных, впервые вычислительная химия используется для оценки того, какие типы реакций более важны — вместо лабораторных исследований. Это крайне практичный способ изучения атмосферы Венеры. Кроме того, реальные лабораторные эксперименты с присутствующими в венерианской атмосфере элементами вроде серы, хлора и кислорода могут быть просто небезопасными.

Как сообщают исследователи, «серная химия» играет доминирующую роль в атмосфере Венеры и, вполне вероятно, ключевую роль в формировании загадочного поглотителя ультрафиолета. Более того, аналогичные вычислительные методы, возможно, будут использоваться для того, чтобы разобраться и в других химических процессах в атмосфере планеты.

Французская сторона решила выйти из совместного с Россией проекта по разработке исследовательского прибора для орбитального аппарата — его отправку на Венеру взяла на себя Индия. Об этом рассказал замдиректора Института космических исследований РАН Олег Кораблёв.

Источник изображения: GooKingSword / pixabay.com

«К сожалению, по инициативе Космического агентства Франции они не стремятся больше участвовать в этом проекте, но мы можем купить все сами», — цитирует ТАСС слова учёного. Устройство предназначается для изучения атмосферы Венеры при помощи спектроскопии. В рамках своих обязательств французская сторона должна была обеспечить поставку некоторых компонентов для прибора. Ситуация не катастрофическая: с выходом Франции из проекта эти компоненты придётся заменить российскими аналогами, однако это будет сопряжено с корректировками по времени — Индия ещё не заплатила за эту работу.

С началом украинских событий это уже не первый случай отказа Запада от научного сотрудничества с Россией. В начале марта Европейское космическое агентство объявило невозможным продолжение участия «Роскосмоса» в проекте ExoMars. В ответ на это Россия начала работу над собственным проектом по изучению Красной планеты.

22 июля 1972 года в 11 часов 37 минут автоматическая межпланетная станция (АМС) «Венера-8» вошла в атмосферу второй планеты Солнечной системы. В честь полувекового юбилея этого события «Роскосмос» и НПО им. С. А. Лавочкина опубликовали документальный фильм, в котором рассказывается об аппаратах «Венера-7» и «Венера-8».

Источник изображения: roscosmos.ru

Миссия «Венера-7» помогла советским специалистам уточнить информацию о том, что происходит на планете и соответствующим образом изменить конструкцию следующего аппарата: расчётное давление уменьшили со 150 до 105 атмосфер, а температуру — с 540° до 493° C.

«Венера-8» стартовала с космодрома «Байконур» 27 марта 1972 года, а путешествие к планете заняло 117 дней. Аэродинамическое торможение замедлило скорость АМС относительно планеты с 11,6 км/с до 250 м/с; на высоте 55 км над её поверхностью был развёрнут парашют, дальнейший полёт продолжался 55 минут. Аппарат совершил посадку в 12 часов 32 минуты в 500 км от утреннего терминатора — линии светораздела между теневой и освещённой частями планеты.

Трансляция телеметрии «Венерой-8» велась на протяжении всего времени посадки и ещё 50 минут после её окончания. Замеры показателей атмосферы в основном повторили данные предыдущей миссии: температура 470±8° C, давление 90±1,5 атмосферы. В ходе спуска дважды было замерено содержание аммиака в атмосфере — оно оказалось в пределах от 0,01 % до 0,1 %. Освещённость на поверхности при угле Солнца в 5,5° составила 350±150 люкс — такой показатель наблюдается на Земле в пасмурный день.

Впоследствии были произведены расчёты, согласно которым при Солнце в зените освещённость на поверхности Венеры должна достигать от 1000 до 3000 люкс. Это примерно в 10 раз ниже, чем аналогичный показатель, взятый в тени на Земле в ясный день. Тем не менее, под высоким слоем облаков атмосфера планеты достаточно прозрачна, чтобы в ней можно было вести фотосъёмку.

Специалисты также провели оценку скорости ветра на разных высотах, для чего потребовались измерить радиальную составляющую скорости аппарата по доплеровскому смещению сигнала: на высоте 50 км она оказалась 50 м/с, а на высоте от 0 до 11 км она была от 0 до 2 м/с. Это говорит о широтном ветре, который направлен от терминатора на дневную сторону — туда же, куда и вращение планеты.

Радиовысотомер помог в оценке диэлектрической проницаемости и плотности грунта на Венере — он рыхлый, а плотность составила 1,4 г/см³. Гамма-спектрометр позволил оценить содержание в грунте радиоактивных элементов: их содержание и соотношение примерно соответствуют земным гранитным породам.

В сентябре 2020 года группа американских учёных сообщила об обнаружении в верхних слоях атмосферы Венеры признаков фосфина. Это вещество выделяют некоторые земные микроорганизмы, которым для жизни не нужен кислород. Известие стало сенсацией, но лишь до того, как другая группа учёных не указала на ошибку в исследовании. В будущем разобраться с жизнью в облаках Венеры помогут космические зонды, а пока ответ на этот вопрос учёные ищут в моделировании химических процессов.

Источник изображения: NASA

На поверхности Венеры температура достигает 464 °C, а давление — как на глубине 900 метров ниже уровня моря на Земле. На высоте 48–60 км всё не так печально — температура и давление там, как на Земле, но кислорода для разнообразной биологической жизни по типу земной нет. Зато достаточно углекислого газа и серных соединений, которые анаэробные бактерии с удовольствием используют для своей жизнедеятельности на Земле в тех местах, где тоже нет кислорода.

Группа учёных из Кембриджского университета исследовала три возможных схемы метаболизма, в ходе которых микроорганизмы в облаках Венеры могли бы использовать обнаруженный там диоксид серы (SO₂) с выбросом побочных продуктов жизнедеятельности. Химический состав атмосферы Венеры не раз изучался с помощью спектрометров и примерно известен. Моделирование позволило рассчитать объём этих предполагаемых продуктов метаболизма и сравнить с обнаруженным. Расчёты показали, что фактически наблюдаемые концентрации «метаболических» веществ не дотягивают до уровня вероятной микробной жизни в облаках Венеры. Жизни там нет, уверяют британские учёные.

Как ни странно, в поисках признаков микробной жизни в облаках Венеры может помочь космический телескоп «Джеймс Уэбб». Эта обсерватория способна уловить в прицел даже быстролетящий по Солнечной системе астероид, а его спектрометры легко вскроют молекулярный состав как далёких звёзд, так и атмосферы Венеры. Кстати, не удивимся, если среди первых научных снимков с «Джеймса Уэбба» 12 июля будут изображения той же Венеры.

В ходе миссии DAVINCI (Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gasses, Chemistry, and Imaging), начало которой намечено на 2029 год, NASA планирует исследовать атмосферно-климатическую систему Венеры и пролить свет на прошлое планеты. Кроме прочего в этом поможет аппаратура, разработанная обычными студентами.

Источник изображения: NASA

Как сообщает портал Space.com, это первая венерианская миссия, в ходе которой предусмотрены как облёты планеты, так и высадка зонда на её поверхность. Последнее осуществит аппарат Descent Sphere, на который будет в том числе установлен миниатюрный сенсор Venus Oxygen Fugacity (VfOx). Датчик будет разработан, смонтирован и протестирован студентами в рамках проекта Student Collaboration Experiment.

Корабль должен дважды облететь планету прежде, чем зонд начнёт спускаться сквозь её атмосферу примерно через два года после запуска с Земли. Предполагается, что аппарат поможет в изучении облаков и процесса поглощения ультрафиолета на дневной части планеты, а также займётся температурными замерами на ночной. Кроме того, он будет захватывать и анализировать газы в местной атмосфере, делая снимки по мере спуска в зону, известную как область Альфа, представляющую собой суровую гористую местность.

Когда зонд приблизится к поверхности Венеры, он измерит т. н. парциальное давление (летучесть) кислорода в глубинах планетарной атмосферы. После этого учёные смогут сравнить полученную информацию с измерениями в скалах на поверхности Венеры.

Источник изображения: Johns Hopkins APL

По данным NASA, анализ данных с VfOx позволит учёным впервые оценить, какие минералы наиболее устойчивы в горах на поверхности Венеры и связать процесс формирования скал с историей недавних изменений. VfOx измерит количество кислорода около поверхности Венеры в качестве «отпечатка пальца» продолжающихся и сегодня реакций минералов скал с атмосферой.

Сенсор представляет собой устройство менее сантиметра в диаметре, выполненное из керамики — это позволит сохранить его работоспособность в местной агрессивной среде. Керамика устойчива к изменениям температуры, поэтому сенсор сможет работать даже вблизи венерианской поверхности, где температура достаточно высокая, чтобы плавить свинец.

Проект Student Collaboration Experiment призван содействовать практическому обучению студентов и выпускников. После поступления данных VfOx с Венеры студенты займутся их изучением, а также примут участие в другой деятельности, связанной с миссией совместно с командой DAVINCI.