Неизвестная Венера: проблемы, которые предстоит решить

Неизвестная Венера: проблемы, которые предстоит решить

Впечатляющие достижения открытий в ходе исследования Венеры на протяжении десятков лет оставили еще много не решенных проблем, касающихся эволюции и формирования Венеры, состояния её климата на сегодняшний день. Существующие вопросы требуют прямых измерений строения, содержания и состава поверхности, инертных газов, поиск присутствия радиоактивных изотопов.


Под вопросом остаются процессы взаимодействия поверхности и атмосферы, а также глобальная динамика атмосферы и её диссипация, термическая структура, тепловой баланс, строение и состав облачных слоёв, присутствия плазмы и процессов диссипации атмосферы. Для их решения необходим комплексный подход: измерения непосредственно с аппарата на поверхности планеты и дистанционные измерения со спутника.


Природа возникновения парникового эффекта.


Исследования механизма протекающего на Венере парникового эффекта требуют изучения теплового баланса атмосферы, состава, строения и состава облачного слоя, динамики и термической структуры атмосферы.


Строение и химический состав облачного слоя.


Исследование облачного слоя и протекающих в слое химических циклов будет способствовать лучшему пониманию возникновения процессов поддерживающих парниковый эффект. Основным веществом, входящим в состав облачного слоя на всех широтах на высоте 48 - 68 км – является серная кислота довольно высокой концентрации.


Остались непонятыми пока следующие вопросы: какие еще вещества входят в состав облаков? Присутствуют ли кристаллические формы вещества в них? Какова природа сложного распределения частиц по размерам? Какова природа и состав аэрозольных слоёв ниже облаков и наблюдающейся надоблачной дымки? Эти важные для исследователей вопросы ждут своих ответов.


«Таинственный» ультрафиолетовый поглотитель.


Впервые ультрафиолетовые снимки Венеры получил аппарат Маринером -10 еще в 1975 году. Снимки в УФ- диапазоне по контрастности достигают хорошей видимости 30% , так как в видимой области контрастность не превышает 3%. В области длин волн спектра поглощения на 0.32-0.5 мкм наблюдается поглощение 50% от падающей на Венеру солнечной энергии. Последующее выделение равного по объему количества энергии уже в тонком слое атмосферы (от 60 до 70 км) вызывает генерацию термических приливов, которые согласно последним исследованиям и являются поставщиками энергии поддержания суперротации.


Ученые предполагают, что существование поглотителя возможно лишь в верхнем облачном слое, а ниже высот от 58 до 60 км он должен исчезать. Решающая роль в природе теплового баланса поглотителя в УФ-диапазоне до конца не исследована, ввиду непонятной на данный момент природы его возникновения. На эту роль было предположено существование нескольких кандидатов.


Выделяют лишь два компонента, способные объяснить ультрафиолетовое - альбедо при длинах волн больше 0.32 мкм – серные аллотропы и 0,3 % раствор FeCl3 в составе от 75% до 85 % серной кислоты. Второму компоненту удовлетворяет условие исчезновения его на уровне среднего облачного слоя.


Зональная суперротация.


Удивительным явлением является наблюдаемая зональная суперротация на высоте примерно в 70 км на границе верхнего облачного слоя, в которой атмосфера Венеры начинает вращаться практически в 60 раз быстрее поверхности. Для объяснения природы возникновения суперротации следует выявить источник энергии, поддерживающий этот процесс и природу передачи вращательного момента от поверхности планеты к атмосфере.


Большое значение может иметь мониторинг термического баланса и строения атмосферы, включая атмосферу нижних слоёв, изучение термических приливов, динамики слоёв атмосферы. Интерес представляет также анализ видимого движения облачных слоёв на различных высотах в различных спектральных диапазонах.


Эволюция и тайны происхождения атмосферы Венеры.


Существует гипотеза того, что при формировании Венеры и Земли, обе планеты получили от протопланетной облачной туманности практически равное количество летучих элементов. Также на количественное содержание этих веществ могли повлиять и другие различные процессы такие как диссипация, дегазация из планетных недр, столкновения с метеоритами и кометами, химические взаимодействия поверхности и атмосферы Венеры.


Роль всех перечисленных процессов на сегодняшний день еще мало изучена. Однако следы их влияния можно встретить в количественном содержании инертных газов и относящихся к ним изотопов. В отличие от Земли и Марса, Венера обладает большим содержанием аргона и неона. В этом состав Венеры, по относительному количеству этих веществ, Венера находится ближе к метеоритам и даже Солнцу. В связи с этим одной из важных проблем является выяснение ранней истории образования атмосферы планеты, и не проводимые до сих пор измерения наличия изотопов ксенона.


Проблема количественного содержания воды.


На Венере обнаружено присутствие воды в малом количестве. В отличие от Земли, слой сконденсированной воды на Венере образует примерно 3 см, в отличие от 3 км на Земле. Существует предположение, что в далеком прошлом вода могла находиться на планете в больших количествах. Об этом свидетельствует наблюдаемое соотношение дейтерия и водорода (D-Н), превышающее примерно в 150 - 300 раз уровень на Земле.


Такое высокое содержание обогащение дейтерием объясняется более быстрыми темпами потери легких атомов водорода Н из верхних слоев атмосферы. Ученые выяснили, что отношение дейтерий-водород различается как над облаками, так и в подоблачной области. До сих пор еще остается невыясненным вопрос о роли облаков в происходившем когда-то давно процессе диссипации воды.


Взаимодействие Венеры с солнечным ветром.


Так как на Венере отсутствует собственное магнитное поле, большая часть ее экзосферы подвергается воздействию потоков частиц солнечного ветра. Аппарат «Венера-Экспресс» выявил процесс потери атмосферой ионов водородв Н+, гелия Не+ и кислорода О+. Оценить количественно потоки нейтральных атомов пока не удалось, хотя их выявление поможет лучше понять климатические изменения на Венере. Выяснение отношения потоков водорода Н и кислорода О, и его наблюдаемое отличие от коэффициента 2 (ожидаемого в процессе диссоциации Н2О молекул воды) раскроет понимание роли, которую выполняют различные породы, имеющиеся на поверхности Венеры, в ходе процессов изменения количественного содержания кислорода в атмосфере.


Взаимодействие поверхности с атмосферой Венеры.


Произведенные измерения химического состава почвенных пород на поверхности Венеры проводились в 7 точках спуска аппаратов «СА Венера - 8, 9, 10, 13, 14, а также «Вега 1 ,2». В 5-ти измерительных точках («Венера 8, 9, 10» и «Вега 1, 2») исследования грунта планеты на определение химического состава проводились с помощью гамма-спектрометрии (измерялись лишь элементы K, Th, U), а в 3-х точках («Венера 13, 14» и «Вега 2») – исследования проводились с помощью рентгено-флуоресцентного анализа.


В ходе измерений были выявлены ошибки, достаточно большие даже для определения состава основных породообразующих веществ. Измерения же концентрации образующего элемента Na - не проводились вообще. К сожалению, собранные геохимические сведения Венерой и Вегой неполные.


Пока не проводились измерения изотопных соотношений элементов и ключевых геохимических параметров, которые проводятся на Земле, например, для выявления геодинамической характеристики образования магматических пород.


Также отсутствуют сведения о возрасте грунтовых пород с использованием изотопного анализа. В связи с неполной информацией о химическом составе грунтовых пород Венеры и сложностью привязки имеющихся измерений к конкретным геологическим структурам не позволяет увидеть целостную картину, показывающую степень дифференциации планеты и природы коры планеты.


На решение выше перечисленных проблем нацелен подготавливаемый Российский космический проект «Венера-Д».


Социальные закладки:

Судя по их названию, этому тексту релевантны статьи:

  1. [?] Исследования поверхности Венеры
  2. [?] Рельеф поверхности Венеры
  3. [?] Химический состав, физические условия и строение Венеры
  4. [?] Аномальное движение Венеры
  5. [?] У Венеры появился спутник астероид VE68?
Комментарии к этой заметке больше не принимаются.


Популярные статьи:

WalkSpace.Ru | Солнечная система