Norii gălbui ai planetei Venus ar putea ascunde ceva surprinzător de întunecat.
Oamenii de știință au restrâns căutarea substanței misterioase care întunecă norii planetei Venus, apropiindu-se de rezolvarea unui puzzle vechi de un secol.
Misterul vechi de un secol din norii lui Venus a devenit și mai intrigant, după ce oamenii de știință au calculat cât de puternic trebuie să absoarbă lumina materialul neidentificat din spatele tiparelor sale întunecate ultraviolet. Rezultatele restrâng puternic posibilitățile și ar putea ajuta viitoarele nave spațiale să determine dacă substanța misterioasă este organică, anorganică sau ceva neașteptat.
Oamenii de știință au stabilit noi limite pentru substanța misterioasă responsabilă pentru semnele întunecate din norii lui Venus, în lungimi de undă ultraviolete, care au pus pe jar cercetătorii timp de aproximativ un secol. Venus arată gălbui în lumina vizibilă obișnuită, dar priveliștea se schimbă dramatic în lungimi de undă ultraviolete. Acolo, caracteristici întunecate și luminoase străbat norii superiori de acid sulfuric ai planetei. Oamenii de știință au observat aceste tipare timp de aproximativ un secol, dar substanța care le produce, cunoscută sub numele de „absorbant necunoscut”, nu a fost niciodată identificată.
Acum, o echipă internațională de cercetători a stabilit noi limite numerice pentru cum ar trebui să fie acest material misterios. Folosind observații ale lui Venus împreună cu modelarea transferului radiativ, oamenii de știință au estimat cât de puternic ar trebui să absoarbă lumina ultravioletă și albastră lichidul din picăturile de nor ale planetei pentru a corespunde observațiilor navelor spațiale și telescopilor.
**Reimaginarea norilor lui Venus în laborator**
Studiul, publicat în Astrobiology, a examinat problema într-un mod neobișnuit. Autorul principal, dr. Jan Spacek, s-a întrebat cum ar putea arăta materialul norilor lui Venus dacă picăturile ar putea fi colectate cumva într-o cuvetă spectrometrică și studiate ca un lichid în vrac. Această distincție contează, deoarece un nor poate arăta foarte diferit de materialul care alcătuiește de fapt particulele sale. Fumul de țigară oferă un exemplu familiar. Fumul poate părea alb, deoarece particulele sale sub-micrometrice împrăștie lumina extrem de eficient. Dar dacă acele particule sunt colectate într-un balon, ele formează o suspensie densă de tutun ars – o mizerie asemănătoare gudronului.
Norii lui Venus ar putea funcționa după un principiu optic similar, deoarece distribuția dimensiunii particulelor lor este comparabilă cu cea a fumului de țigară. Ca urmare, norii care par gălbui de departe ar putea conține lichid care pare surprinzător de întunecat atunci când este concentrat.
„Modelul nostru întreabă efectiv ce s-ar întâmpla dacă am putea colecta acel material noros într-o cuvetă și l-am pune într-un spectrometru de laborator”, a declarat autorul principal Jan Spacek de la Foundation for Applied Molecular Evolution, SUA. „Acest lucru este important, deoarece absorbția luminii într-un lichid în vrac poate fi corelată cu concentrația materialului absorbant de lumină din soluție.”
**Măsurarea intensității cu care materialul misterios absoarbe lumina**
Pentru a face această comparație posibilă, cercetătorii au combinat observațiile lui Venus cu un model de transfer radiativ care urmărește cum lumina este împrăștiată și absorbită în mod repetat de picăturile de nor și moleculele atmosferice. Apoi au convertit măsurătorile astronomice într-un lucru utilizat în mod obișnuit în spectroscopia UV-vizibilă de laborator: coeficientul de absorbție al lichidului care compune picăturile de nor.
„Cheia este că particulele norilor lui Venus împrăștie lumina solară foarte eficient, astfel încât strălucirea observată din spațiu nu poate fi comparată direct cu absorbția unui lichid în vrac măsurată în laborator”, a spus dr. Yeon Joo Lee de la Planetary Atmospheres Group din cadrul Institute for Basic Science (IBS), Coreea de Sud, care a efectuat calculele modelului de transfer radiativ în studiu. „Prin luarea în considerare a împrăștierii și absorbției de către particulele norilor și atmosferă, modelul ne permite să estimăm cât de puternic trebuie să absoarbă lumina lichidul picăturilor de nor în sine.”
Pe intervalul de lungimi de undă modelat de 365-455 nm, coeficientul de absorbție decadic necesar atinge aproximativ 1.278 cm⁻¹ la 375 nm. Aceasta este o cerință solicitantă. Înseamnă că absorbantul necunoscut trebuie să fie fie extrem de eficient în absorbția luminii, fie să existe la o concentrație foarte mare în interiorul picăturilor, fie să îndeplinească ambele condiții.
**Moleculele bazate pe carbon ar putea explica?**
O clasă posibilă de substanțe capabile de o absorbție atât de puternică sunt moleculele organice conjugate, puternic absorbante. În acest context, „organic” înseamnă pur și simplu bazat pe carbon și nu indică faptul că materialul provine din viață. Pentru moleculele cu puteri de absorbție similare cu cele ale pigmenților porfirinoidici eficienți, concentrația necesară ar fi de aproximativ 10 grame pe litru. Cercetătorii subliniază că nu sugerează că clorofila, hema sau vreun pigment biologic anume este responsabil pentru caracteristicile întunecate ultraviolet ale lui Venus. În schimb, aceste compuși sunt puncte de referință utile, deoarece sunt exemple familiare de molecule care absorb lumina foarte eficient.
Forma spectrului de absorbție al lui Venus adaugă un alt indiciu important. Compușii organici simpli plasați în acid sulfuric concentrat se pot reacționa pentru a forma amestecuri întunecate și chimic complexe, „asemănătoare gudronului”. Dar acele amestecuri absorb, în general, lumina pe întregul spectru vizibil, conferindu-le o nuanță maronie sau neagră. Acest comportament nu se potrivește cu tiparul inferat pentru Venus, unde absorbția scade brusc între 365 și 455 nm.
„Dacă absorbția luminii observată se datorează materiei organice conjugate, profilul de absorbție relativ clar este compatibil cu un absorbant definit chimic, care rezistă la transformarea în amestecul asemănător gudronului pe care îl observăm în mod obișnuit cu compușii organici dizolvați în acid sulfuric concentrat”, a spus Spacek.
**Noile constrângeri fac misterul lui Venus mai dificil**
În loc să identifice imediat absorbantul necunoscut, rezultatele fac lista candidaților plauzibili mai restrictivă. „În mod paradoxal, prin impunerea unor constrângeri suplimentare asupra absorbantului necunoscut, s-ar putea să fi făcut misterul și mai intrigant”, a spus Janusz J. Petkowski de la Wroclaw University of Science and Technology, Polonia.
Explicațiile anorganice se confruntă, de asemenea, cu provocări. „Modelul impune o constrângere solicitantă oricărui absorbant propus”, a spus Paul B. Rimmer de la University of Cambridge, Marea Britanie. „Multe dintre candidații anorganici propuși ar trebui să fie prezenți la concentrații foarte mari pentru a egala absorbția necesară.”
Important, constatările nu arată că viața există în norii lui Venus și nici nu stabilesc că absorbantul misterios este organic. În schimb, cercetarea definește cerințe cantitative specifice pe care orice material propus, fie organic, fie anorganic, trebuie să le îndeplinească. Acestea includ cât de eficient absoarbe lumina, cât de concentrat trebuie să fie, unde este distribuit în atmosferă și dacă poate exista în mod realist în intervalul observat al dimensiunii particulelor de nor.
**Misiunile viitoare ar putea testa misterul direct**
Oamenii de știință pot testa acum aceste constrângeri în experimente de laborator și, ulterior, le pot compara cu măsurători efectuate direct în atmosfera lui Venus. Inițiativa Morning Star Missions to Venus dezvoltă tehnici *in situ* pentru studierea chimiei norilor lui Venus. Aceste eforturi includ căutarea de molecule organice complexe și măsurători care ar putea ajuta la identificarea absorbantului necunoscut. Un instrument planificat, Autofluorescence Nephelometer, este conceput pentru a examina particulele de nor ale lui Venus pentru fluorescență, pe care ne așteptăm să o asociem cu moleculele organice. Acesta este planificat pentru o misiune Rocket Lab către Venus.
Prin legarea observațiilor de la distanță cu chimia de laborator și măsurătorile viitoare ale navelor spațiale, cercetarea oferă o nouă cale către rezolvarea unuia dintre cele mai vechi mistere ale lui Venus.