W badaniach uczestniczył polski naukowiec z Politechniki Wrocławskiej.

Czworo naukowców - z USA, Wielkiej Brytanii, Polski i Korei Południowej - połączyło obserwacje Wenus z modelowanie transferu promieniowania. Określono, jak mocno ciecz wewnątrz wenusjańskich chmur musi absorbować światło, aby odtworzyć wzory obserwowane w ultrafiolecie.

W tym zakresie promieniowania Wenus nie ma jednolitego wyglądu, a wykazuje ciemne i jasne wzory, które poruszają się razem z chmurami z kwasu siarkowego, śledząc około czterodniową superrotację górnej warstwy chmur. Substancja absorbująca w ultrafiolecie jest aktywna co najmniej w zakresie od 280 do 500 nanometrów.

Naukowcy wzięli pod uwagę rozpraszanie przez krople w chmurach i stworzyli model współczynnika absorpcji dekadowej dla cieczy tworzącej wenusjańskie chmury. Parametr ten określa, jak silnie dany ośrodek pochłania promieniowanie elektromagnetyczne. Opiera się na algorytmie dziesiętnym (stąd nazwa), w odróżnieniu od współczynnika naturalnego.

Różnice pomiędzy tym, jak wyglądają chmury, a jak wygląda ich materia zebrana w większej ilości, mogą być zaskakujące. Na przykład dym z papierosów jest biały, ponieważ jego submilimetrowe cząstki efektywnie rozpraszają światło. Ale gdy zbierzemy go do kolby, tworzą gęstą zawiesinę spalonego tytoniu – smolisty osad.

Podobny efekt zachodzi w przypadku chmur na Wenus, ponieważ rozmiary ich cząstek są porównywalne z dymem papierosowym. Więc pomimo, iż dla dalekiego obserwatora wydają się bladożółte, to ciecz formująca krople w chmurach może być zaskakująco ciemna.

W modelu przetworzono obserwacje astronomiczne Wenus na wielkość mierzoną w laboratoriach spektroskopii ultrafioletowej: współczynnik absorpcji. W modelowanym zakresie 365-455 nanometrów współczynnik absorpcji dekadowej osiąga maksimum dla długości fali 375 nanometrów. Ma wartość 1278 na 1 cm długości – to ekstremalnie wysoka absorpcja. Oznacza to, że nieznana substancja absorbująca musi absorbować światło bardzo efektywnie lub być bardzo silnie skoncentrowana, albo oba przypadki jednocześnie.

Wskazano, że oba te wymagania spełniają wysoce absorbujące sprzężone cząsteczki organiczne (związki z układem sprzężonych wiązań wielokrotnych). Pojęcie „organiczne” oznacza składniki oparte na węglu, a nie pochodzenia biologicznego. Na przykład cząsteczki o sile absorpcji światła charakterystycznej dla wydajnych pigmentów porfirynoidowych wymagałyby stężeń rzędu 10 gramów na litr.

Autorzy podkreślają, że nie proponują chlorofilu, hemu, ani żadnego konkretnego pigmentu biologicznego jako pochłaniacza światła na Wenus. Związki te stanowią jedynie przykłady wydajnych pochłaniaczy światła.

Kolejne ograniczenia daje kształt widma. Proste związki chemiczne wystawione na działanie stężonego kwasu siarkowego mogą tworzyć ciemne, chemicznie złożone mieszaniny „smoliste”. Jednak takie mieszaniny mają tendencję do absorpcji w szerokim zakresie widma widzialnego, przyjmując barwę brązową lub czarną. Nie zgadza się to ze znacznym spadkiem absorpcji dla zakresu 365-455 nanometrów. Czyli substancja absorbująca musi opierać się przekształceniu w mieszaninę smolistą.

Uzyskując dodatkowe ograniczenia dla nieznanego absorbentu, paradoksalnie uczyniliśmy zagadkę jeszcze bardziej intrygującą – podsumował dr Janusz Pętkowski z Politechniki Wrocławskiej, współautor badań.

Dr Pętkowski w 2020 roku brał udział w sensacyjnym odkryciu fosfiny na Wenus, z implikacjami o możliwym pochodzeniu biologicznym tej substancji. Część społeczności naukowej pozostaje septyczna, a dyskusja naukowa i dalsze badania trwają.

Być może zagadkę rozwiążą przyszłe misje sond na Wenus. Na przykład prywatna Rocket Lab planuje wspólną misję z instytutem MIT, aby poszukiwać molekuł organicznych w atmosferze Wenus. Nazwa misji to Venus Life Finder. NASA przygotowuje misje DAVINCI z próbnikiem do atmosfery oraz VERITAS jako orbiter. Swoje misje planują te Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) oraz Indie

Wyniki badań nad substancją absorbującą w chmurach Wenus opublikowano w czasopiśmie „Astrobiology”. Autorami pracy są Jan Spacek z Fundacji Stosowanej Ewolucji Molekularnej w Alachua (USA, Floryda), Paul Rimmer z Uniwersytetu Cambridge (Wielka Brytania). Janusz Pętkowski z Politechniki Wrocławskiej i Yeon Joo Lee z Instytutu Nauk Podstawowych (IBS) w Daejeon (Korea Południowa). (PAP)

Nauka w Polsce

cza/ agt/