Атмосфера Венеры содержит соединения, состав которых пока не известен, и эти вещества обладают способностью эффективно поглощать ультрафиолетовое излучение, оказывая существенное влияние на энергетический баланс планеты. Новое исследование указывает на то, что характеристики этих веществ можно объяснить сочетанием полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) – органических молекул, состоящих из нескольких соединенных ароматических колец, и соединений железа. По мнению авторов исследования, согласно их расчётам, эти вещества могли образоваться в результате постепенной трансформации кометной пыли по мере её прохождения через атмосферу Венеры.

В области верхних облачных слоев, на высоте приблизительно 60–70 километров над поверхностью планеты, наиболее точное соответствие с наблюдаемыми данными демонстрирует смесь полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), содержащих от пяти до десяти ароматических колец, и хлорида железа(III). В облаках, подверженных распаду, предполагается наличие более мелких ПАУ, состоящих из трёх-четырёх колец, а также сульфата железа. Ниже облачного слоя наблюдаются снова ПАУ с пятью-десятью кольцами и гидроксисульфаты железа. Такой состав соединений указывает на последовательное химическое изменение исходной космической пыли в зависимости от высоты.

Предлагаемый механизм начинается с частиц космической пыли, которые постоянно поступают в атмосферу Венеры. Часть органического материала, включая ПАУ, сохраняется в частицах, не подвергшихся значительному нагреву, тогда как железо высвобождается из пыли, которая нагревается при движении через атмосферу. В облаках серная кислота взаимодействует с поступившими веществами, а ниже облачного слоя соединения дополнительно разлагаются под воздействием высокой температуры. Таким образом, один и тот же исходный материал может формировать различные поглотители в зависимости от высотного уровня.

Проведенные расчёты свидетельствуют о том, что для достижения наблюдаемых концентраций углерода и железа достаточно относительно небольшого по геологическим меркам времени поступления космической пыли: 600 лет для углерода в верхней части облаков и 3000 лет для железа. В связи с этим авторы предлагают единый сценарий происхождения поглотителей – вещества могут последовательно изменяться от мезосферы Венеры до нижних слоёв атмосферы после доставки кометной пылью.

ПАУ способны играть ключевую роль в поглощении ультрафиолетового излучения благодаря их способности эффективно абсорбировать энергию в диапазоне длин волн от 300 до 400 нанометров, а также высокой устойчивости к воздействию тепла и радиации. В то же время, соединения железа, согласно исследованию, должны составлять значительную часть поглощающего материала. Для более детальной проверки данной гипотезы авторам потребуется разработать комплексную модель переноса излучения с уменьшенной погрешностью.

Подтвердить или опровергнуть выдвинутую гипотезу непосредственно в условиях Венеры смогут будущие космические миссии. В публикации упоминается планируемая миссия Morning Star, инструменты которой потенциально позволят исследовать наличие ПАУ и нерастворимого органического вещества в атмосфере планеты. Ученые считают маловероятным происхождение этих веществ с поверхности Венеры, поскольку вулканические источники органического углерода и железа пока не получили подтверждения, а летучие соединения железа демонстрируют нестабильность при контакте с поверхностными условиями.