Гипотезы образования атмосферы

Автор: Administrator

29.11.2008 07:33

Гипотеза серной кислоты объясняет многие из наблюдений, которые ставили в тупик астрономов, изучающих Венеру в течение последних 15 лет. Водные растворы, содержащие более 70% серной кислоты, имеют подходящий коэффициент преломления, и они являются жидкими при 250 К- Неудача в обнаружении соединений серы, находящихся в газообразном состоянии, с помощью спектроскопических методов легко объяснима, так как над холодной серной кислотой пренебрежимо мало давление находящихся в газообразном состоянии молекул, содержащих серу. Наконец, наличие серной кислоты может объяснить некоторые вызывающие затруднения свойства спектра поглощения Венеры. Водные растворы кислоты почти полностью распадаются на Н30' и HSQ, так что лишь небольшое число молекул воды остается в нетронутом виде, следовательно, атмосфера окажется очень сухой. Кроме того, ион Н30+ сильно поглощает между 3 и 4 мкм, а ион HS04 поглощает в области 11,2 мкм; так объясняются аномальные спектральные детали, обнаруженные Синтоном, Морозом и Стронгом.

Если допустить, что другие кислоты могут растворяться в капельках воды, то концентрация около 80% (по весу), кажется, будет соответствовать данным наблюдений. Такой раствор содержит от одной до двух молекул воды на каждую молекулу серной кислоты. Существуют причины предполагать, что число капелек на единицу объема постоянно возрастает с глубиной и что через несколько десятков километров ниже верхнего слоя облаков капельки будут приближаться друг к другу достаточно близко, для того чтобы коагулировать. Там, где давление достигает нескольких атмосфер, может выпасть дождь из серной кислоты. И «Маринер-5», и «Маринер-10» обнаружили, что имеется какое-то вещество, поглощающее микроволновое излучение на высоте ниже 50 км; наземные наблюдения в микроволновом диапазоне, выполненные Янссеном из Лаборатории реактивного движения Калифорнийского технологического института, показывают, что поглощающий агент состоит скорее из частиц, а не из молекул в газообразном состоянии. Растворы серной кислоты имеют высокую электропроводность и могут дать такой эффект, если присутствуют капли достаточно большого размера.

Когда капля серной кислоты падает через более горячий воздух, с ее поверхности испаряется вода, и кислота становится более концентрированной. Из-за большого сродства кислоты и воды концентрированные растворы закипают только при высокой температуре, более высокой, чем точка кипения чистой кислоты. Раствор с более высокой точкой кипения содержит более 98% кислоты и имеет давление пара, как у кислоты и у воды. «Венера-8», по-видимому, обнаружила, что основание облаков находится на высоте около 35 км, где температура около 400 К- Если эта цифра является правильной, тогда в основании облаков обилие водяного пара и паров серной кислоты должно быть около 100 частей на миллион для каждого из этих веществ.

Дождь из горячей концентрированной серной кислоты сам по себе является неприятной перспективой для конструкторов космических аппаратов, но есть и еще худшие возможности. Небольшое количество фтористого водорода в атмосфере Венеры может вступить в реакцию с серной кислотой и образовать фторосернистую кислоту (HS03F). Фторосернистая кислота является самой сильной из простых минеральных кислот; она разъедает обычные вещества и растворяет серу, ртуть, свинец, олово и большинство горных пород. Дождь на Венере может быть самой едкой жидкостью в Солнечной системе.

Хотя присутствие серной кислоты успешно объясняет большинство свойств венерианских облаков, есть по крайней мере один важный наблюдательный факт, который она не может объяснить,— желтый цвет планеты. Цвет должен быть обусловлен некоторым веществом, которое поглощает более коротковолновое излучение, главным образом в синей и ультрафиолетовой областях. Серная кислота не подходит, но и другие вещества не удовлетворяют этому основному требованию. Проблема осложняется из-за многочисленности соединений, образуемых водородом, кислородом, серой, хлором и фтором, причем известно, что каждый из этих элементов присутствует в атмосфере. Вероятно, вещество, поглощающее в синей и ультрафиолетовой областях, является неизвестным соединением этих элементов, а возможно— это элементарная сера.