< Марсоход Curiosity вышел из защищенного режима

Наблюдения угарного газа в атмосфере Урана говорят о его внешнем источнике

Группа европейских астрономов под руководством Тибо Кавалье измерила содержание угарного газа в атмосфере Урана и показала, что его количество уменьшается с глубиной. Это говорит о внешнем источнике CO в атмосфере Урана (вероятнее всего, его приносят кометы).

---

Владислава Ананьева

Определение высотного профиля угарного газа в атмосферах планет-гигантов позволяет определить содержание кислорода глубоко в недрах этих планет. Угарный газ обратимо образуется из метана и водяного пара в реакции

H₂O + CH₄ = CO + 3H₂

Однако водяной пар (в отличие от угарного газа) конденсируется при относительно высоких температурах и в верхние слои атмосферы холодных планет может попасть только извне, вместе с кометами и ледяной пылью. Это происходит из-за наличия в атмосферах т.н. «холодных ловушек» – атмосферных слоев с очень низкой температурой, в которых водяной пар конденсируется в ледяные пылинки. Поднимаясь вместе с восходящими потоками воздуха из теплых недр планеты, водяной пар конденсируется в «ледяной ловушке» и выше (в стратосферу) уже не попадает. Поэтому содержание в стратосфере водяного пара, попавшего туда вместе с кометами, ничего не говорит о его содержании в недрах планеты.

В отличие от водяного пара, угарный газ не конденсируется в атмосферах Урана и Нептуна. Поэтому ученые надеялись определить содержание кислорода в недрах Урана, спектроскопическим методом измерив содержание угарного газа в его стратосфере. Наблюдения проводились в миллиметровом диапазоне с помощью космического ИК-телескопа им. Гершеля 15 июня 2012 года (конкретно, изучалась линия CO(8-7) на частоте 921.8 ГГц). 

Результаты получились довольно любопытными. Прозондировав область атмосферы на уровне 0.1-5 мбар, Тибо Кавалье (Thibault Cavalié) с коллегами нашли, что содержание угарного газа составляет там 7.1-9 10^-9 молярных долей. При этом для уровня давлений ~200 мбар (строго 10-2000 мбар) был получен только верхний предел на содержание угарного газа – 2.1 10^-9 молярных долей. Иначе говоря, содержание угарного газа падало с ростом глубины, что говорит о его внешнем (а не внутреннем) источнике в стратосфере Урана.
Опираясь на полученный верхний предел, авторы статьи вычислили, что отношение содержания кислорода к водороду O/H в недрах Урана не более чем в 500 раз превышает солнечное значение.

Что же может приносить угарный газ в атмосферу Урана? Кавалье с коллегами полагают, что этим источником являются кометы. Они нашли, что требуемое количество угарного газа в стратосфере может обеспечиваться падением примерно раз в 500 лет кометного ядра диаметром 640-700 метров (с 6-кратной неопределенностью). Отток угарного газа из стратосферы происходит за счет вертикальной диффузии в недра планеты.

В целом состав верхней атмосферы Урана такой: 15.2% приходится на гелий, 1.6% на метан, почти все остальное – водород. 

Источник: http://arxiv.org/pdf/1311.2458.pdf

 

---