En omarbetad bild av arkiverad Mariner 10-data som samlades in 1974. Detta är en falsk färgbild skapad med orange och ultraviolett filter för de röda respektive blå kanalerna. Molnen ligger på cirka 60 kilometers höjd, och bilden illustrerar närvaron av en okänd ultraviolett absorbator i atmosfären, ett länge olöst mysterium om Venus. Kredit:NASA/JPL-Caltech
Forskare som använder sofistikerade beräkningskemiska tekniker har identifierat en ny väg för hur svavelpartiklar kan bildas i Venus atmosfär. Dessa resultat kan hjälpa till att förstå den länge eftertraktade identiteten hos den mystiska ultravioletta absorbatorn på Venus.
"Vi vet att atmosfären på Venus har rikligt med SO2 och svavelsyrapartiklar. Vi förväntar oss den ultravioletta förstörelsen av SO2 producerar svavelpartiklar. De är uppbyggda från atomärt S (svavel) till S2 , sedan S4 och slutligen S8 . Men hur initieras denna process, det vill säga hur gör S2 form?" sade seniorforskaren James Lyons från Planetary Science Institute, författare till Nature Communications papper "Fotokemiska och termokemiska vägar till S2 och polysvavelbildning i Venus atmosfär."
En möjlighet är att bilda S2 från två svavelatomer, det vill säga reaktion mellan S och S. Molecules of S2 och S2 kan sedan kombinera till S4 , och så vidare. Svavelpartiklar kan bildas antingen genom kondensation av S8 eller genom kondensering av S2 , S4 och andra allotroper – olika fysiska former i vilka ett element kan existera – som sedan omarrangeras för att bilda kondenserad S8 .
"Svavelpartiklar, och det gula svavlet vi oftare möter, består av mestadels S8 , som har en ringstruktur. Ringstrukturen gör S8 mer stabil mot förstörelse av UV-ljus än de andra allotroperna. För att bilda S8 , vi kan antingen börja med två S-atomer och göra S2 , eller så kan vi producera S2 genom en annan väg, vilket är vad vi har gjort i tidningen," sa Lyons.
Svavelmolekyler finns i många former som kallas allotroper, från S2 upp till S8 . Underskriften anger antalet S-atomer i allotropen. Vi föreslår här en ny väg till S2 bildning. Med S2 tillgänglig i atmosfären, S4 och S8 produceras. S8 är den vanliga formen av gult svavel som kan ses nära vulkaniska öppningar eller som kommer i en flaska. Svavelallotroperna S3 och S4 har föreslagits vara den mystiska UV-absorbatorn i Venus-atmosfären. Även om det ännu inte finns någon konsensus om absorbatorns identitet, är det mycket troligt att svavelkemi är inblandad. Kredit:Figur anpassad från Jackson et al., Chem. Sci., 2016, publicerad av Royal Society of Chemistry.
"Vi hittade en ny väg för S2 bildning, reaktionen mellan svavelmonoxid (SO) och disulfurmonoxid (S2 O), vilket är mycket snabbare än att kombinera två S-atomer för att göra S2 ", sa Lyons.
"För första gången använder vi beräkningskemiska tekniker för att avgöra vilka reaktioner som är viktigast, snarare än att vänta på att laboratoriemätningar ska göras eller att använda mycket felaktiga uppskattningar av hastigheten för ostuderade reaktioner. Detta är ett nytt och mycket välbehövligt tillvägagångssätt. för att studera Venus atmosfär," sa Lyons. "Människor är ovilliga att gå i labbet för att mäta hastighetskonstanter för molekyler som består av S, klor (Cl) och syre (O) - dessa är svåra och ibland farliga föreningar att arbeta med. Beräkningsmetoder är de bästa - och verkligen endast – alternativ.
Beräkningsmetoder användes för att beräkna hastighetskonstanterna och för att bestämma de förväntade reaktionsprodukterna. Dessa är state-of-the-art beräkningsmodeller (vad vi kallar ab initio-modeller). Dessa ab initio beräkningar gjordes av författarna från Spanien och från University of Pennsylvania.
"Denna forskning illustrerar en annan väg till S2 och svavelpartikelbildning. Svavelkemin är dominerande i Venus atmosfär, och spelar med stor sannolikhet en nyckelroll i bildandet av den gåtfulla UV-absorbatorn. Mer allmänt öppnar detta arbete dörrarna för att använda molekylära ab initio-tekniker för att lösa upp Venus komplexa kemi," sa Lyons. + Utforska vidare
