- PVSM.RU - https://www.pvsm.ru -

По показаниям советского зонда «Вега-2» учёные вывели, что нижняя атмосфера Венеры — сверхкритическая жидкость

По показаниям советского зонда «Вега-2» учёные вывели, что нижняя атмосфера Венеры — сверхкритическая жидкость - 115 июня 1985 года спускаемый модуль советского космического аппарата «Вега-2» сел на поверхность Венеры в районе долины Русалки (7.14° ю. ш. 117.67° в. д.) и 56 минут передавал сигнал. Пройдя через атмосферу, он собрал единственный на сегодняшний день её полный температурный профиль.

Как и ожидалось, атмосфера оказалась очень плотной и тяжёлой. Атмосферное давление на поверхности составляет 92 бар, то есть примерно в 92 раза выше, чем на Земле, а температура — 464 °C. Плотность атмосферы у поверхности составляет примерно 6,5% от плотности жидкой воды. На 96,5% она состоит из CO2, на 3,5% — из N2 (по объёму).

Плотность атмосферы Венеры настолько высока, что её движение даже могло заставить Венеру остановить вращение, а затем начать медленно вращаться в противоположную сторону (есть такая теория). Сейчас Венера медленно вращается в сторону, противоположную земному, и делает один оборот вокруг оси за 243,02 земных суток.

Неожиданным для учёных было то, что согласно показаниям «Веги-2» атмосфера Венеры оказалась довольно нестабильной на высоте менее 7 км — этот слой гораздо горячее, чем слой выше. Фактически, эти показания данных советского зонда до сих пор остаются необъяснимыми. Сейчас учёные предложили новое объяснение [1] этим необычным показаниям сенсоров. Они считают, что на самом деле нижние слои атмосферы представляют собой сверхкритическую жидкость [2].

Научную работу с анализом показаний сенсоров советского зонда опубликовала [1] пару учёных — Себастьян Лебонуа (Sebastien Lebonnois) из лаборатории метеорологической динамики Университет Пьера и Марии Кюри (Франция) и Джералд Шуберт (Gerald Schubert) с кафедры земных, планетарных и космических наук Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (США).

Вертикальная структура атмосферы Венеры по результатам моделирования показана на диаграмме. Вертикальные профили показывают изменение температуры, плотности и стабильности атмосферы в зависимости от высоты и увеличения атмосферного давления. Показано также расположение облаков. Информация здесь собрана в том числе по результатам десятилетий наблюдений другими орбитальными аппаратами (советские «Венера-15» и «Венера-16», американские «Пионер-Венера-1» и «Магеллан», европейский «Венера-экспресс», японский «Акацуки»), других зондов, воздушных шаров и земных телескопов.

По показаниям советского зонда «Вега-2» учёные вывели, что нижняя атмосфера Венеры — сверхкритическая жидкость - 2

Все собранные данные показывают, что на Венере, как и на Земле, есть тропосфера, которая простирается от поверхности до верхнего слоя облаков на высоте примерно 60-65 км, и в тропосфере температура уменьшается с высотой. Нижний слой облаков с серной кислотой заканчивается на высоте около 48 км. Там температура и давление примерно соответствуют температуре и давлению на поверхности Земле.

Сразу под облаками атмосфера относительно стабильно примерно до высоты 7 км, и вот самый нижний слой представляет загадку. В нём сосредоточено 37% массы всей атмосферы Венеры, именно там максимальное давление и температура. Проникнуть туда и измерить атмосферные показатели исключительно сложно. Надёжно измерить температуру на низкой высоте удалось только советскому спускаемому аппарату «Вега-2» в 1985 году.

По показаниям советского зонда «Вега-2» учёные вывели, что нижняя атмосфера Венеры — сверхкритическая жидкость - 3
Модель космического аппарата «Вега-2» в филиале Национального музея авиации и космонавтики США. Спускаемый модуль спрятан внутри сферической оболочки

Измерения проводились двумя платиновыми проводами, один оголённый, а второй в керамической изоляции, с точностью ±0,5 K в диапазоне от 200 до 800 K. Как уже было сказано, слишком резкое повышение температуры на высоте ниже 7 км учёные до сих пор не могли объяснить.

Авторы научной работы обращают внимание на то, что у нас нет точных сведений о химическом составе нижнего слоя. Они предполагают, что там наблюдается иная пропорция CO2 и N2. В частности, концентрация N2 у поверхности падает до нуля. Точнее, в результате сверхвысокого давления у поверхности происходит разделение CO2 и N2. То есть более лёгкий N2 поднимается в верхние слои атмосферы. Следовательно, истинная концентрация N2 в атмосфере может быть на 15% меньше, чем считалось ранее.

По показаниям советского зонда «Вега-2» учёные вывели, что нижняя атмосфера Венеры — сверхкритическая жидкость - 4
Вертикальный профиль потенциальной температуры по показаниям «Веги-2»

Учёные делают такие выводы на основании результатов своих экспериментов со сверхкритическими жидкостями. Дело в том, что при высоком давлении и плотности исчезает различие между жидкой и газовой фазой вещества. Соответственно, частицы газа могут частично разделиться на фракции, как это происходит в жидкости. Например, для CO2 критическая температура составляет 303,9 °С, критическое давление — 72,8 атм, а критическая плотность — 0,468 г/см3. Как видим, условия у поверхности Венеры вполне могут создать условия для перехода атмосферы в сверхкритическое состояние.

Авторы считают необходимым проведение дальнейших исследований атмосферы Венеры. Если нельзя отправить туда зонд, то можно попробовать воссоздать климатические условия в лаборатории НАСА.

Научная работа опубликована [1] в журнале Nature Geoscience 26 июня 2017 года (doi:10.1038/ngeo2971, pdf [3]).

Автор: alizar

Источник [4]


Сайт-источник PVSM.RU: https://www.pvsm.ru

Путь до страницы источника: https://www.pvsm.ru/himiya/259886

Ссылки в тексте:

[1] предложили новое объяснение: https://www.nature.com/ngeo/journal/v10/n7/full/ngeo2971.html

[2] сверхкритическую жидкость: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B2%D0%B5%D1%80%D1%85%D0%BA%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%B6%D0%B8%D0%B4%D0%BA%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C

[3] pdf: https://dfiles.ru/files/f9z4soo6s

[4] Источник: https://geektimes.ru/post/290881/