Dziś nasza siostrzana planeta Wenus to piekielne środowisko, z temperaturami powierzchniowymi sięgającymi 450 stopni Celsjusza i atmosferą składającą się w 96% z dwutlenku węgla. Jednak w odległym okresie Wenus mogła przypominać Terrę – nasz gościnny dom.
Zmieniło się to, gdy procesy cieplarniane, prawdopodobnie wywołane aktywnością wulkaniczną, skierowały Wenus na trajektorię, która zamieniła ją w szkodliwego sąsiada, którego znamy dzisiaj. Jednak w ramach ostatnich badań, które poszerzyły naszą wiedzę na temat ewolucji atmosfery planety, astronomowie ogłosili bezpośrednie wykrycie tlenu atomowego zarówno w dziennej, jak i nocnej części atmosfery Wenus.
Tlen atomowy jest wysoce reaktywnym chemicznym kuzynem tlenu cząsteczkowego (substancji, którą wdychamy i nazywamy po prostu tlenem). W przeciwieństwie do tlenu cząsteczkowego, czyli O2, który składa się z par atomów tlenu, tlen atomowy składa się z pojedynczych atomów tlenu.
Krótko mówiąc, te pojedyncze atomy są zawsze gotowe do połączenia z innym atomem lub cząsteczką, co sprawia, że tlen atomowy jest wysoce reaktywny – połączenie sprawiłoby, że atom tlenu byłby bardziej stabilny, więc te tleny singletowe chcą reagować. Z tego też powodu tlen cząsteczkowy nie jest tak reaktywny. Jego atomy tlenu są już w parach.
Zespół astronomów kierowany przez Heinza-Wilhelma Hübersa, dyrektora Niemieckiego Centrum Kosmicznego, wykorzystał Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) – obserwatorium powietrzne – do zebrania danych na temat atmosfery Wenus.
„Udało nam się zaplanować tor lotu, który pozwolił nam obserwować Wenus (która znajduje się na małej wysokości) na krótko przed zachodem słońca przez trzy dni, każdego dnia przez około 20 minut” – powiedział Hübers Space.com.
Na pokładzie SOFIA znajdował się heterodynowy spektrometr terahercowy upGREAT, używany do obserwacji. Hübers wyjaśnił, że ten spektrometr jest szczególnie czuły na częstotliwość i długość fali tlenu atomowego, które wynoszą odpowiednio 4.74 teraherca i 63.2 mikrona.
Atmosfera Wenus jest domem dla dwóch potężnych prądów. Dolna znajduje się na wysokości poniżej 70 kilometrów, gdzie wiatry o sile huraganu na Ziemi wieją przeciwnie do kierunku obrotu Wenus. Górny prąd znajduje się na wysokości ponad 120 kilometrów, a wiatry wieją w kierunku obrotu planety.
„Pomiędzy tymi dwoma przeciwstawnymi prądami atmosferycznymi istnieje warstwa tlenu atomowego” – mówi Hübers.
Naukowcy uważają, że ta warstwa tlenu atomowego wytwarzana jest przez promieniowanie ultrafioletowe Słońca, które rozkłada dwutlenek i tlenek węgla w atmosferze Wenus na tlen atomowy i inne cząsteczki. W procesie tym, znanym jako fotoliza, fotony o wysokiej energii zderzają się z cząsteczkami węgla, zasadniczo je rozdzielając.
Od tlenu atomowego jest dominujący skoncentrowane na wysokości około 100 kilometrów pomiędzy dwoma wzorami cyrkulacji, możliwe jest, że prądy te odgrywają rolę w rozprowadzaniu substancji po planecie. Jednak Hübers twierdzi, że zespół nie był jeszcze w stanie określić tego ilościowo za pomocą bieżących pomiarów.
Zauważa jednak, że zaobserwowali lokalny wzrost zawartości tlenu atomowego po nocnej stronie planety, w pobliżu linii oddzielającej dzień od nocy, zwanej „terminatorem”. Prawdopodobnie wzrost ten może być spowodowany wiatrami terminatorów.
