XXIV.P.327
Пределы детектирования малых газовых составляющих мезосферы Венеры в спектрах пропускания ИК-диапазона
Свечко А.Д. (1,2), Беляев Д.А. (2), Трохимовский А.Ю. (2), Федорова А.А. (2), Патракеев А.В. (2), Кораблев О.И. (2)
(1) Национальный исследовательский университет, Высшая школа экономики, Москва, Россия
(2) Институт космических исследований РАН, Москва, Россия
Малые газовые составляющие мезосферы Венеры, особенно серосодержащие, являются ключевыми в фотохимических реакциях, связанных с сернокислотными облаками. По данным затменного эксперимента SOIR (Solar Occultation in the InfraRed) на борту миссии «Венера-Экспресс» (2006-2014 гг.), содержание SO₂ над облаками составило 50–500 ppb (частей на миллиард) при погрешности отдельных измерений до 50–70 % [1, 2]. Для H₂S, PH₃, H₂CO и OCS данные ограничены верхними пределами или остаются дискуссионными [2, 3] в рамках чувствительности измерений SOIR. В настоящей работе оценены пределы детектирования молекул SO₂, H₂S, PH₃, H₂CO, OCS и NO₂ в инфракрасных спектрах атмосферного пропускания над облаками Венеры, рассчитанных для затменного эксперимента VIRAL (Venus InfraRed Atmospheric gases Linker). VIRAL - эшелле-спектрометр, готовящийся для индийской миссии Venus Orbiter Mission - будет работать в режиме солнечного просвечивания в спектральном диапазоне 2.3–4.3 мкм с разрешающей способностью около 23 000 [4].
При решении прямой задачи спектры пропускания рассчитывались для каждой молекулы по-линейно с использованием спектроскопической базы HITRAN2024 [5] с учетом уширения линий в CO₂-атмосфере. Высотные профили температуры и давления задавались по модели VIRA [6], оптическая непрозрачность надоблачного аэрозоля оценивалась по спектрам пропускания SOIR в спектральных интервалах поглощения исследуемых молекул. Пределы детектирования анализировались в наиболее сильных линиях поглощения для ожидаемого спектрального разрешения 0.1 см-1 и различных значений соотношения сигнал/шум, от 500 до 5000, для регистрируемого солнечного излучения. Наименьшие пределы, а значит наибольшая чувствительность, получены на высотах 72–73 км: 1.3–4.1 ppb для SO₂, 3.8–12 ppb для H₂S, 0.08–0.25 ppb для PH₃, 0.15–0.46 ppb для H₂CO, 0.4–1.3 ppb для OCS и 0.18–0.56 ppb для NO₂. Эти значения ниже ожидаемых концентраций, полученных в предыдущих экспериментах, или сопоставимы с ними. Полученные результаты позволят заложить основу для корректной интерпретации будущих данных затменного эксперимента VIRAL, а также аналогичного эксперимента ВИКА планируемой миссии “Венера-Д”.
Ключевые слова: Венера, мезосфера, малые газовые составляющие, солнечное просвечивание, ИК-спектроскопия, пределы детектирования
Литература:
- [1] Belyaev et al., 2012. Vertical profiling of SO₂ and SO above Venus’ clouds by SPICAV/SOIR solar occultations. doi:10.1016/j.icarus.2011.09.025.
- [2] Mahieux et al., 2023. Update on SO2, detection of OCS, CS, CS2, and SO3, and upper limits of H2S and HOCl in the Venus mesosphere using SOIR on board Venus Express. doi:10.1016/j.icarus.2023.115556.
- [3] Trompet et al., 2021. Phosphine in Venus’ atmosphere: Detection attempts and upper limits above the cloud top assessed from the SOIR/VEx spectra. doi:10.1051/0004-6361/202039932.
- [4] Patrakeev et al., 2022. The Venus infrared atmospheric gases linker instrument concept for solar occultation studies of Venus atmosphere composition and structure onboard the Venus Orbiter Mission of the Indian Space Research Organization. doi:10.1117/12.2632371.
- [5] Gordon et al., 2026. The HITRAN2024 molecular spectroscopic database. doi:10.1016/j.jqsrt.2026.109807. [6] Zasova et al., 2006. Structure of the Venus atmosphere. V. 54. No. 13–14. P. 1352–1359.
Дистанционное зондирование планет Солнечной системы