Venüs’ün gizemli bulutları son derece güçlü bir ışık emiciyi gizliyor olabilir

Venüs görünür ışıkta soluk sarı renkte görünüyor, ancak ultraviyole görüntüler, gezegenin üst sülfürik asit bulutlarıyla birlikte hareket eden etkileyici koyu ve parlak desenleri ortaya çıkarıyor. Bilim insanları bu işaretleri yaklaşık bir asırdır biliyor ancak sorumlu malzemenin kimyasal kimliği (bilinmeyen soğurucu) hala çözülemedi.

Uluslararası bir araştırma ekibi şimdi bu gizemli soğurucunun özelliklerine yeni niceliksel kısıtlamalar getirdi. Venüs gözlemlerini ışınım aktarım modellemesiyle birleştiren araştırmacılar, Venüs’ün bulut damlacıkları içindeki sıvının, gezegenin gözlemlenen morötesi ve mavi yansımasını yeniden üretmek için ışığı ne kadar güçlü bir şekilde absorbe etmesi gerektiğini tahmin ettiler.

Çalışma, şu tarihte yayınlandı: Astrobiyolojigizeme yeni bir bakış açısıyla yaklaştı. Araştırmanın baş yazarı Dr. Jan Spacek’in sorduğu soruyu yanıtlamak için bir model kullanıldı: “Eğer Venüs’ün bulut damlacıklarını spektrometrik bir küvette toplayacak olsaydık, yeniden oluşan sıvı yığını nasıl görünürdü?”

Parlak bulutlardan karanlık sıvıya

Bir bulutun görünüşü ile içindeki malzemenin toplu olarak toplandığında nasıl göründüğü arasındaki fark çarpıcı olabilir. Örneğin sigara dumanı beyaz görünür çünkü mikrometreden küçük parçacıkları ışığı çok verimli bir şekilde dağıtır. Ancak duman parçacıkları bir şişede toplandığında, katran benzeri bir çamur olan yoğun bir yanmış tütün süspansiyonu oluştururlar.

Benzer bir optik prensip Venüs’ün bulutları için de geçerlidir; çünkü parçacık boyutu dağılımları sigara dumanıyla karşılaştırılabilir. Bu nedenle, uzaktaki bir gözlemciye bulutlar soluk sarı görünse de, bulut damlacıklarını oluşturan sıvı şaşırtıcı derecede koyu olabilir.

ABD Uygulamalı Moleküler Evrim Vakfı’nın baş yazarı Spacek, “Modelimiz, bu bulut malzemesini bir küvete toplayıp bir laboratuvar spektrometresine koyabilirsek ne olacağını etkili bir şekilde soruyor” dedi. “Bu önemlidir, çünkü hacimli bir sıvıdaki ışık emilimi, çözeltideki ışık emici malzemenin konsantrasyonuyla ilişkilendirilebilir.”

Araştırmacılar Venüs gözlemlerini, bulut damlacıkları ve atmosferik moleküller tarafından çoklu saçılımı hesaba katan bir ışınım aktarım modeliyle birleştirdiler. Astronomik gözlemleri laboratuvarda UV-görünür spektroskopisinde rutin olarak ölçülen bir miktara dönüştürdüler: yığın bulut sıvısının soğurma katsayısı.

Çalışmada ışınımsal aktarım modeli hesaplamalarını gerçekleştiren Güney Kore Temel Bilimler Enstitüsü (IBS) bünyesindeki Gezegensel Atmosferler Grubu’ndan Dr. Lee Yeon Joo, “Önemli nokta, Venüs’ün bulut parçacıklarının güneş ışığını çok verimli bir şekilde dağıtmasıdır, bu nedenle uzaydan gözlemlenen parlaklık, laboratuvarda ölçülen sıvı yığınının emilimiyle doğrudan karşılaştırılamaz” dedi.

“Bulut parçacıkları ve atmosfer tarafından saçılma ve emilimi hesaba katan model, bulut damlacıklarından oluşan sıvının ışığı ne kadar güçlü bir şekilde absorbe etmesi gerektiğini tahmin etmemizi sağlıyor.”

Zorlu bir emilim eşiği

Modellenen 365-455 nm aralığında gerekli onlu absorpsiyon katsayısı yaklaşık 1.278 cm-‘ye ulaşır^-1 375 nm’de. Sonuç, bilinmeyen soğurucunun ya ışığı çok verimli bir şekilde soğurması, ya çok yüksek bir konsantrasyonda meydana gelmesi ya da her ikisinin birden olması gerektiği anlamına gelir.

Yüksek düzeyde emici konjuge organik moleküller bu gereksinimi karşılayabilir. Burada “organik”, karbon bazlı bileşikleri ifade eder ve biyolojik bir kökene işaret etmez. Verimli porfirinoid pigmentlerin ışık emme kuvvetine sahip moleküller, litre başına 10 gram civarında konsantrasyonlar gerektirecektir.

Yazarlar, Venüs emici olarak klorofil, hem veya herhangi bir spesifik biyolojik pigment önermediklerini vurguluyor; bu bileşikler yalnızca etkili ışık emicilerin bilinen örnekleri olarak hizmet eder.

Spektrumun şekli başka bir önemli kısıtlama sağlar. Konsantre sülfürik asite maruz kalan basit organikler, koyu renkli, kimyasal açıdan karmaşık “katran benzeri” karışımlar oluşturabilir. Bununla birlikte, bu tür karmaşık karışımlar, kahverengi veya siyah görünen görünür spektrum boyunca geniş bir şekilde soğurma eğilimindedir. Bu, Venüs için 365 ile 455 nm arasında soğurmada ortaya çıkan keskin düşüşle eşleşmiyor.

Spacek, “Gözlemlenen ışık absorpsiyonu konjuge organik maddeden kaynaklanıyorsa, nispeten keskin absorpsiyon profili, tipik olarak konsantre sülfürik asitte çözünmüş organiklerle gözlemlediğimiz katran benzeri karışıma dönüşüme direnen, kimyasal olarak tanımlanmış bir soğurucu ile tutarlıdır” dedi.

Polonya’daki Wroclaw Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden Janusz J. Petkowski, “Paradoksal olarak, bilinmeyen soğurucuya ek kısıtlamalar koyarak gizemi daha da ilgi çekici hale getirebilirdik” dedi.

Birleşik Krallık’taki Cambridge Üniversitesi’nden Paul B. Rimmer, “Model, önerilen herhangi bir soğurucuya zorlu bir kısıtlama getiriyor” dedi. “Önerilen inorganik adayların çoğunun, gerekli emilimi karşılamak için çok yüksek konsantrasyonlarda mevcut olması gerekecek.”

Gelecekteki Venüs görevleri için testler

Bulgular Venüs’ün bulutlarında yaşamın var olduğunu ya da soğurucunun organik olduğunu göstermiyor. Bunun yerine çalışma, absorpsiyon verimliliği, konsantrasyon, atmosferik dağılım ve gerçekçi bir bulut parçacık boyutu dağılımıyla uyumluluk dahil olmak üzere herhangi bir adayın (organik veya inorganik) karşılaması gereken niceliksel gereksinimleri belirliyor.

Bu kısıtlamalar artık deneysel olarak ve sonuçta doğrudan keşifle test edilebilir. Venüs’e Sabah Yıldızı Görevleri girişimi, karmaşık organik moleküllerin araştırılması ve bilinmeyen soğurucuyla ilgili ölçümler de dahil olmak üzere Venüs bulut kimyasını araştırmak için yerinde yaklaşımlar geliştiriyor.

Venüs’ün bulut parçacıklarını, organik moleküllerle ilişkili olması beklenen floresans açısından aramak üzere tasarlanan Otofloresan Nefelometrenin, Venüs’e yapılacak bir Roket Laboratuvarı görevi için planlanması planlanıyor.