Μια απροσδόκητη παρατήρηση στην ατμόσφαιρα της Αφροδίτης ίσως ανατρέψει όσα γνωρίζουμε για τον πλανήτη

Οι ερευνητές παρατήρησαν κάτι απροσδόκητο στην ατμόσφαιρα της Αφροδίτης, μια αύξηση στο επίπεδο του δευτέριου σε σχέση με το υδρογόνο. Αν και δεν ακούγεται ιδιαίτερα εντυπωσιακό, οι συνέπειες αυτής της ανακάλυψης θα μπορούσαν πραγματικά να ανατρέψουν την τρέχουσα κατανόηση μας για τις συνθήκες που επικρατούν στον πλανήτη.

«Η Αφροδίτη συχνά αποκαλείται δίδυμος της Γης λόγω του παρόμοιου μεγέθους της», δήλωσε ο Hiroki Karyu, ερευνητής στο Πανεπιστήμιο Tohoku και ένας από τους επιστήμονες της μελέτης. «Παρά τις ομοιότητες μεταξύ των δύο πλανητών, έχει εξελιχθεί διαφορετικά. Σε αντίθεση με τη Γη, η Αφροδίτη έχει ακραίες επιφανειακές συνθήκες».

Το νερό σε υγρή κατάσταση δεν μπορεί να υπάρξει σε αρκετά σημαντικές ποσότητες λόγω των ακραίων θερμοκρασιών και πιέσεων που επικρατούν κάτω από τα πυκνά στρώματα νεφών που υπάρχουν στην Αφροδίτη. «Για να το θέσουμε αυτό σε προοπτική, αυτά τα σημεία έχουν 150.000 φορές λιγότερο νερό από ό,τι τα συγκρίσιμα υψόμετρα στη Γη», γράφουν οι επιστήμονες στη μελέτη τους. Αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι αυτό συνέβαινε πάντα.

Το δευτέριο και το υδρογόνο είναι ισότοπα το ένα του άλλου, που σημαίνει ότι είναι διαφορετικές μορφές του ίδιου στοιχείου, που περιέχουν ίσο αριθμό πρωτονίων αλλά διαφορετικό αριθμό νετρονίων στους πυρήνες τους. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να έχουν διαφορετικές ατομικές μάζες, αλλά οι χημικές τους ιδιότητες παραμένουν σχετικά ίδιες.

Πολλά μπορούν να εξαχθούν από τις ισοτοπικές αναλογίες. Για παράδειγμα, πάρτε τη μέθοδο χρονολόγησης με άνθρακα, η οποία είναι ένα ισχυρό εργαλείο που χρησιμοποιούν οι επιστήμονες για να προσδιορίσουν την ηλικία της οργανικής ύλης χρησιμοποιώντας τις σχετικές αναλογίες των ισοτόπων άνθρακα-12 και άνθρακα-14. Η αναλογία αυτών των ισοτόπων σε ένα υλικό αλλάζει με την πάροδο του χρόνου, καθώς ο άνθρακας-14 διασπάται ραδιενεργά και δεν αντικαθίσταται.

Πιστεύεται ότι η Αφροδίτη και η Γη είχαν κάποτε παρόμοιες αναλογίες HDO/H2O, καθώς και οι δύο πλανήτες σχηματίστηκαν σε μια θερμή περιοχή του πρώιμου Ηλιακού Συστήματος όπου το νερό δεν μπορούσε να συμπυκνωθεί. Αργότερα, πιστεύεται ότι το νερό έφτασε στους κόσμους από αστεροειδείς της εξωτερικής ζώνης, γεγονός που θα έπρεπε να έχει οδηγήσει σε παρόμοιες αναλογίες δευτερίου προς υδρογόνο (D/H) και στους δύο πλανήτες. Η υπόθεση αυτή υποστηρίζεται περαιτέρω από τα συγκρίσιμα επίπεδα άλλων πτητικών στοιχείων, όπως ο άνθρακας και το άζωτο, μεταξύ της Αφροδίτης και της Γης

Αλλά μετά από εξέταση των δεδομένων από το όργανο Solar Occultation in the Infrared (SOIR) του διαστημικού οχήματος Venus Express (το οποίο βρισκόταν σε λειτουργία από το 2006 έως το 2014), η ιστορία αυτή παρουσιάζει ένα κενό. Οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι η αναλογία του HDO είναι πλέον 120 φορές υψηλότερη σε σύγκριση με το H2O στην ατμόσφαιρα της Αφροδίτης.

«Αυτός ο εμπλουτισμός οφείλεται κυρίως στην ηλιακή ακτινοβολία που διασπά τα ισότοπα του νερού στην ανώτερη ατμόσφαιρα, παράγοντας άτομα υδρογόνου (H) και δευτερίου (D)», έγραψαν οι επιστήμονες του ESA. «Δεδομένου ότι τα άτομα Η διαφεύγουν ευκολότερα στο Διάστημα λόγω της μικρότερης μάζας τους, ο λόγος HDO/H2O αυξάνεται σταδιακά».

Προσδιόρισαν επίσης ότι η συγκέντρωση των μορίων νερού, τόσο του H2O όσο και του HDO, αυξάνεται με το υψόμετρο, συγκεκριμένα μεταξύ 70 και 110 χιλιομέτρων (43 και 68 μίλια) πάνω από την επιφάνεια της Αφροδίτης. Επιπλέον, διαπίστωσαν ότι ο λόγος HDO προς H2O γίνεται εξαιρετικά αυξημένος σε αυτά τα υψόμετρα, πάνω από 1.500 φορές υψηλότερος από αυτόν που βρίσκεται στους ωκεανούς της Γης. Αυτό δείχνει ότι η ατμόσφαιρα της Αφροδίτης περιέχει πολύ περισσότερο νερό πλούσιο σε δευτέριο σε σύγκριση με τη Γη, γεγονός που υποδεικνύει σημαντικές διαφορές στις ατμοσφαιρικές διεργασίες των δύο πλανητών.

Η ομάδα εικάζει ότι οι διεργασίες αυτές μπορεί να ελέγχονται από κλιματικούς μηχανισμούς που αφορούν τα αερολύματα θειικού οξέος (H2SO4), τα οποία αποτελούν την πλειονότητα των νεφών της Αφροδίτης.

«Αυτά τα αερολύματα σχηματίζονται ακριβώς πάνω από τα σύννεφα, όπου οι θερμοκρασίες πέφτουν κάτω από το σημείο υγροποίησης του θειούχου νερού, οδηγώντας στο σχηματισμό αερολυμάτων εμπλουτισμένων με δευτέριο», εξηγούν οι επιστήμονες. «Τα σωματίδια αυτά ανεβαίνουν σε μεγαλύτερα υψόμετρα, όπου οι αυξημένες θερμοκρασίες τα αναγκάζουν να εξατμιστούν, απελευθερώνοντας σημαντικότερο ποσοστό HDO σε σχέση με το H2O. Οι ατμοί στη συνέχεια μεταφέρονται προς τα κάτω, επανεκκινώντας τον κύκλο».

Όσο για το πώς τα ευρήματα θα έχουν ευρύτερες επιπτώσεις στην κατανόηση του πλανήτη; Πρώτον, η ομάδα ελπίζει ότι μελλοντικές μελέτες θα εξετάσουν πώς μεταβάλλεται ο λόγος του δευτερίου προς το υδρογόνο (D/H) με το υψόμετρο, όταν υπολογίζουν τις συνολικές ποσότητες αυτών των αερίων στην ατμόσφαιρα της Αφροδίτης. Δεύτερον, ο τρόπος με τον οποίο το D/H μεταβάλλεται με το υψόμετρο επηρεάζει το πόσο γρήγορα το υδρογόνο και το δευτέριο διαφεύγουν στο Διάστημα. Για παράδειγμα, ψηλά στην ατμόσφαιρα, απελευθερώνεται πολύ περισσότερο δευτέριο από το αναμενόμενο, το οποίο μπορεί να επηρεάσει τη συνολική αναλογία D/H, αν κάποιο από αυτό το δευτέριο διαφύγει.

Αυτό σημαίνει ότι, για να κατανοήσουν με ακρίβεια πώς έχει εξελιχθεί η ατμόσφαιρα της Αφροδίτης και πόσο νερό μπορεί να έχει χάσει με την πάροδο του χρόνου, οι επιστήμονες πρέπει να χρησιμοποιούν λεπτομερή μοντέλα που να λαμβάνουν υπόψη αυτές τις αλλαγές στο υψόμετρο.

[via]