Наблюдения озона и диоксида серы в ночной атмосфере Венеры в диапазоне 85-105 км по данным СПИКАВ-УФ/"Венера-Экспресс"

В атмосфере Венеры, на 96.5% состоящей из углекислого газа, химические процессы определяются малыми газовыми составляющими, такими как диоксид серы (SO2), озон (O3), водяной пар (H2O) и др. Так, основным компонентом аэрозольных частиц толстого облачного слоя на высоте 50-70 км является концентрированная серная кислота (H2SO4), которая является продуктом окисления SO2 в мезосфере. В то же время, вариации содержания двуокиси серы также могут указывать на недавнюю вулканическую активность на поверхности Венеры (Esposito, 1984). Высокая временная и пространственная изменчивость относительного содержания SO2 в атмосфере над облаками наблюдалась СПИКАВ УФ и другими приборами, как на дневной, так и на ночной стороне планеты (Vandaele et al., 2017a; Vandaele et al., 2017b). Измерения СПИКАВ УФ на терминаторе планеты в режиме солнечного просвечивания показывают сильные изменения количества SO2 в пределах 10-200 ppbv (одна частица на миллиард) на высоте 90-95 км. Похожие флуктуации также наблюдаются в ночной мезосфере (Belyaev et al., 2017).
Озоновый слой был впервые обнаружен при наблюдении звездных просвечиваний спектрометром СПИКАВ УФ в 2006-2010 годах (Montmessin et al., 2011). Он наблюдался на высоте около 100 км в ночной атмосфере с соответствующими значениями относительного содержания O3 в несколько десятков ppbv. Образование O3 является результатом глобальной циркуляции на высоте ~100 км. Там происходит перенос вещества, в том числе продуктов фотолиза, из подсолнечной в противосолнечную точку (SSAS), в результате чего поддерживается поток атомов кислорода на ночную сторону Венеры.
Распределение озона и диоксида серы в диапазоне высот 85-105 км в ночное время было проанализировано с использованием всего набора данных звездных просвечиваний, полученных УФ каналом спектрометра СПИКАВ космической миссии «Венера-Экспресс». Этот инструмент работал на орбите Венеры в 2006-2014 гг. (Bertaux et al., 2017). За все 8 лет наблюдений поглощение озона было зарегистрировано в более, чем 100 наблюдениях. Было обнаружено, что на высотах 85-105 км концентрация O3 варьируется от 107 до 108 молекул/см3. Ниже 93 км наблюдается некоторое уменьшение относительного содержания O3 к полуночи на 30° с.ш. Наша работа также дополняет недавний анализ исследования диоксида серы Belyaev et al., (2017). В среднем, содержание SO2 остается постоянным по всему вертикальному профилю и составляет около 135±21 ppbv между 85 и 100 км. Однако, значительные краткосрочные вариации не позволили однозначно выделить временной или пространственный характер вариаций SO2 в верхней мезосфере Венеры.
Работа выполнена при поддержке стипендии им. В.И. Вернадского для аспирантов.