Pesquisadores descobrem como o Bromo se encaixa na Química Venusiana
Espécies de bromo, e brometo de hidrogênio (HBr) em particular, poderiam desempenhar um papel importante na fotoquímica da baixa atmosfera de Vênus. Esta conclusão foi feita por pesquisadores do MIPT e do Instituto de Pesquisas Espaciais da Academia Russa de Ciências, depois de comparar os dados de observações de Vênus baseadas na Terra com as previsões de um modelo fotoquímico. O artigo detalhando seu estudo foi publicado na revista Icarus .
Desde a década de 1960, inúmeras sondas espaciais foram enviadas a Vênus . Porque 17 das 24 missões bem-sucedidas foram lançadas pela União Soviética, os cientistas o chamaram de “o planeta russo”. Em meados do século 20, os escritores de ficção científica imaginaram Vênus como um planeta habitável coberto inteiramente pelo oceano, esperando que ele gostaria de receber as futuras gerações de terráqueos. Mas a "estrela da manhã" tinha muitas surpresas na loja para seus futuros colonos.
As primeiras sondas soviéticas que tentaram pousar em Vênus foram esmagadas por imensas pressões na baixa atmosfera antes que pudessem alcançar a superfície do planeta. Eventualmente, ficou claro que Vênus tem uma atmosfera única, que é muito densa perto da superfície e abriga ventos terríveis em altitudes mais elevadas. Eles sopram muitas vezes a velocidade da rotação do planeta. Vênus gera um grande interesse científico em virtude de ser tão incomum e amplamente inexplorado. Estudos recentes como este aprofundam nossa compreensão do funcionamento interno desse mundo altamente complexo.
A temperatura da superfície de Vênus e sua atmosfera inferior é extremamente alta: 460 graus Celsius na superfície, e a pressão atmosférica em Vênus é 93 vezes a da Terra. Sob essas condições extremas, compostos bastante peculiares são formados e liberados na atmosfera venusiana, como o cloreto de hidrogênio e o fluoreto de hidrogênio. A descoberta dessas espécies em Vênus há meio século foi inesperada e surpreendente. Dito isso, seria razoável supor então que o brometo de hidrogênio - o próximo halogeneto de hidrogênio - também pudesse ser encontrado na atmosfera venusiana.
Vladimir Krasnopolsky e Denis Belyaev conduziram suas observações de Vênus a partir de um dos observatórios de Mauna Kea, que estão conduzindo instalações de pesquisa astronômica baseadas na Ilha Grande, no Havaí, a uma altitude de 4,2 quilômetros. Os investigadores usaram o telescópio de 3 metros de NASA Telescópio Infravermelho Facility 's (IRTF), acoplado com CSHELL, um espectrógrafo de alta resolução com um poder de resolução espectral de cerca de 40.000.
Para pesquisar o brometo de hidrogênio em Vênus, os pesquisadores observaram as linhas espectrais mais fortes dessa espécie molecular, cujos números de onda associados são 2605,8 e 2606,2 unidades por centímetro, o que corresponde a um comprimento de onda de aproximadamente 3,8 micrômetros. Ao analisar 101 espectros de Vênus e procurar por linhas de brometo de hidrogênio, os astrofísicos chegaram à conclusão de que a abundância dessa espécie em relação a outras moléculas no topo da nuvem, a uma altitude de 70 quilômetros acima da superfície do planeta, não ultrapassa uma parte por bilhão.
"A recuperação de parâmetros atmosféricos a partir de dados espectroscópicos está longe de ser trivial", diz Vladimir Krasnopolsky, chefe do Laboratório de Espectroscopia no Infravermelho Aplicado do MIPT. “É possível inferir a temperatura da atmosfera a uma determinada altitude a partir de perfis e larguras espectrais de linha. Quanto à abundância de uma determinada molécula em relação a outras espécies atmosféricas, ela pode ser determinada comparando a intensidade de sua linha espectral com as intensidades das linhas de outras moléculas cujas concentrações são conhecidas. ”
Em 2012, Krasnopolsky criou um modelo fotoquímico incorporando vários componentes da atmosfera de Vênus. Seu modelo foi atualizado para incluir os principais processos fotoquímicos envolvendo o bromo. De acordo com o modelo atualizado, o brometo de hidrogênio é aproximadamente 300 vezes menos abundante a 70-80 quilômetros acima da superfície do que a 60 quilômetros devido à sua depleção por fotólise e reações com hidrogênio atômico e oxigênio. A reanálise dos dados observacionais forneceu um limite superior entre 20 e 70 partes por bilhão de brometo de hidrogênio abaixo de 60 quilômetros. As abundâncias relativas de várias espécies de bromo em diferentes altitudes são mostradas na figura abaixo.
“Apesar da abundância estimada de bromo ser tão baixa, ainda pode ser um componente importante da atmosfera de Vênus”, diz Denis Belyaev, pesquisador sênior do Instituto de Pesquisas Espaciais, RAS. "Cálculos termodinâmicos baseados no modelo químico cinético de Vladimir Krasnopolsky indicam que o brometo de hidrogênio é a espécie dominante de bromo na baixa atmosfera."
Espécies de bromo, e brometo de hidrogênio (HBr) em particular, poderiam desempenhar um papel importante na fotoquímica da baixa atmosfera de Vênus. Esta conclusão foi feita por pesquisadores do MIPT e do Instituto de Pesquisas Espaciais da Academia Russa de Ciências, depois de comparar os dados de observações de Vênus baseadas na Terra com as previsões de um modelo fotoquímico. O artigo detalhando seu estudo foi publicado na revista Icarus .
Desde a década de 1960, inúmeras sondas espaciais foram enviadas a Vênus . Porque 17 das 24 missões bem-sucedidas foram lançadas pela União Soviética, os cientistas o chamaram de “o planeta russo”. Em meados do século 20, os escritores de ficção científica imaginaram Vênus como um planeta habitável coberto inteiramente pelo oceano, esperando que ele gostaria de receber as futuras gerações de terráqueos. Mas a "estrela da manhã" tinha muitas surpresas na loja para seus futuros colonos.As primeiras sondas soviéticas que tentaram pousar em Vênus foram esmagadas por imensas pressões na baixa atmosfera antes que pudessem alcançar a superfície do planeta. Eventualmente, ficou claro que Vênus tem uma atmosfera única, que é muito densa perto da superfície e abriga ventos terríveis em altitudes mais elevadas. Eles sopram muitas vezes a velocidade da rotação do planeta. Vênus gera um grande interesse científico em virtude de ser tão incomum e amplamente inexplorado. Estudos recentes como este aprofundam nossa compreensão do funcionamento interno desse mundo altamente complexo.
A temperatura da superfície de Vênus e sua atmosfera inferior é extremamente alta: 460 graus Celsius na superfície, e a pressão atmosférica em Vênus é 93 vezes a da Terra. Sob essas condições extremas, compostos bastante peculiares são formados e liberados na atmosfera venusiana, como o cloreto de hidrogênio e o fluoreto de hidrogênio. A descoberta dessas espécies em Vênus há meio século foi inesperada e surpreendente. Dito isso, seria razoável supor então que o brometo de hidrogênio - o próximo halogeneto de hidrogênio - também pudesse ser encontrado na atmosfera venusiana.
Vladimir Krasnopolsky e Denis Belyaev conduziram suas observações de Vênus a partir de um dos observatórios de Mauna Kea, que estão conduzindo instalações de pesquisa astronômica baseadas na Ilha Grande, no Havaí, a uma altitude de 4,2 quilômetros. Os investigadores usaram o telescópio de 3 metros de NASA Telescópio Infravermelho Facility 's (IRTF), acoplado com CSHELL, um espectrógrafo de alta resolução com um poder de resolução espectral de cerca de 40.000.
Para pesquisar o brometo de hidrogênio em Vênus, os pesquisadores observaram as linhas espectrais mais fortes dessa espécie molecular, cujos números de onda associados são 2605,8 e 2606,2 unidades por centímetro, o que corresponde a um comprimento de onda de aproximadamente 3,8 micrômetros. Ao analisar 101 espectros de Vênus e procurar por linhas de brometo de hidrogênio, os astrofísicos chegaram à conclusão de que a abundância dessa espécie em relação a outras moléculas no topo da nuvem, a uma altitude de 70 quilômetros acima da superfície do planeta, não ultrapassa uma parte por bilhão.
"A recuperação de parâmetros atmosféricos a partir de dados espectroscópicos está longe de ser trivial", diz Vladimir Krasnopolsky, chefe do Laboratório de Espectroscopia no Infravermelho Aplicado do MIPT. “É possível inferir a temperatura da atmosfera a uma determinada altitude a partir de perfis e larguras espectrais de linha. Quanto à abundância de uma determinada molécula em relação a outras espécies atmosféricas, ela pode ser determinada comparando a intensidade de sua linha espectral com as intensidades das linhas de outras moléculas cujas concentrações são conhecidas. ”
Em 2012, Krasnopolsky criou um modelo fotoquímico incorporando vários componentes da atmosfera de Vênus. Seu modelo foi atualizado para incluir os principais processos fotoquímicos envolvendo o bromo. De acordo com o modelo atualizado, o brometo de hidrogênio é aproximadamente 300 vezes menos abundante a 70-80 quilômetros acima da superfície do que a 60 quilômetros devido à sua depleção por fotólise e reações com hidrogênio atômico e oxigênio. A reanálise dos dados observacionais forneceu um limite superior entre 20 e 70 partes por bilhão de brometo de hidrogênio abaixo de 60 quilômetros. As abundâncias relativas de várias espécies de bromo em diferentes altitudes são mostradas na figura abaixo.
“Apesar da abundância estimada de bromo ser tão baixa, ainda pode ser um componente importante da atmosfera de Vênus”, diz Denis Belyaev, pesquisador sênior do Instituto de Pesquisas Espaciais, RAS. "Cálculos termodinâmicos baseados no modelo químico cinético de Vladimir Krasnopolsky indicam que o brometo de hidrogênio é a espécie dominante de bromo na baixa atmosfera."