Nuit sur Vénus en infrarouge depuis l'orbite d'Akatsuki. Crédit :NASA
Espèces de brome, et le bromure d'hydrogène (HBr) en particulier, pourrait jouer un rôle important dans la photochimie de la basse atmosphère de Vénus. Cette conclusion a été tirée par des chercheurs du MIPT et de l'Institut de recherche spatiale de l'Académie des sciences de Russie après avoir comparé les données d'observations terrestres de Vénus avec les prédictions d'un modèle photochimique. L'article détaillant leur étude a été publié dans la revue Icare .
Depuis les années 1960, les agences spatiales ont lancé de nombreuses sondes spatiales vers Vénus. Parce que 17 des 24 missions réussies ont été lancées par l'Union soviétique, les scientifiques l'ont surnommée "la planète russe". Au milieu du 20e siècle, les auteurs de science-fiction ont imaginé Vénus comme une planète habitable entièrement recouverte par l'océan, en espérant qu'il accueillerait les futures générations de Terriens. Mais Vénus réservait de nombreuses surprises à ses futurs colons. Les premières sondes soviétiques qui ont tenté d'atterrir sur Vénus ont été écrasées par d'immenses pressions dans la basse atmosphère avant d'avoir pu atteindre la surface de la planète. Finalement, il est devenu clair que Vénus a une atmosphère unique, qui est très dense près de la surface et abrite des vents terribles à des altitudes plus élevées. Ils soufflent à plusieurs fois la vitesse de rotation de la planète. La nouvelle étude fait progresser la compréhension du fonctionnement interne de ce monde très complexe.
La température de la surface de Vénus et de sa basse atmosphère est extrêmement élevée, environ 460 degrés Celsius à la surface. La pression atmosphérique sur Vénus est 93 fois supérieure à celle de la Terre. Dans ces conditions extrêmes, des composés particuliers sont formés et libérés dans l'atmosphère vénusienne, tels que le chlorure d'hydrogène et le fluorure d'hydrogène. La découverte de ces espèces sur Vénus il y a un demi-siècle était inattendue. Cela dit, il serait raisonnable de supposer alors que le bromure d'hydrogène - le prochain halogénure d'hydrogène - pourrait également être trouvé dans l'atmosphère vénusienne.
Ce graphique montre l'abondance relative des espèces de brome dans l'atmosphère de Vénus à différentes altitudes (basé sur le modèle photochimique). Crédit :Auteurs de l'article
Vladimir Krasnopolsky et Denis Belyaev ont effectué leurs observations de Vénus depuis l'un des observatoires du Mauna Kea sur la Grande Île, Hawaii, à une altitude de 4,2 kilomètres. Les chercheurs ont utilisé le télescope de trois mètres de l'Infrared Telescope Facility (IRTF) de la NASA, couplé avec CSHELL, un spectrographe à haute résolution avec un pouvoir de résolution spectrale d'environ 40, 000. Pour rechercher du bromure d'hydrogène sur Vénus, les chercheurs ont observé les raies spectrales les plus fortes de cette espèce moléculaire, dont les nombres d'onde associés sont de 2605,8 et 2606,2 unités par centimètre, ce qui correspond à une longueur d'onde d'environ 3,8 micromètres. En analysant 101 spectres de Vénus et en recherchant des raies de bromure d'hydrogène, les astrophysiciens ont conclu que l'abondance de cette espèce par rapport à d'autres molécules dans les sommets des nuages à une altitude de 70 kilomètres au-dessus de la surface de la planète ne dépasse pas une partie par milliard.
"La récupération des paramètres atmosphériques à partir des données spectroscopiques est loin d'être anodine, " dit Vladimir Krasnopolsky, le responsable du Laboratoire de Spectroscopie Infrarouge Appliquée du MIPT. "Il est possible de déduire la température de l'atmosphère à une altitude donnée à partir des profils et des largeurs de raies spectrales. Quant à l'abondance d'une molécule donnée par rapport à d'autres espèces atmosphériques, elle peut être déterminée en comparant l'intensité de sa raie spectrale aux intensités des raies d'autres molécules dont les concentrations sont connues."
En 2012, Krasnopolsky a créé un modèle photochimique incorporant de nombreux composants de l'atmosphère de Vénus. Son modèle a maintenant été mis à jour pour inclure les principaux processus photochimiques impliquant le brome. Selon le modèle mis à jour, le bromure d'hydrogène est environ 300 fois moins abondant à 70 à 80 kilomètres au-dessus de la surface qu'à 60 kilomètres en raison de son appauvrissement par photolyse et réactions avec l'hydrogène et l'oxygène atomiques. La réanalyse des données d'observation a donné une limite supérieure comprise entre 20 et 70 parties par milliard de bromure d'hydrogène en dessous de 60 kilomètres. Les abondances relatives de diverses espèces de brome à différentes altitudes sont illustrées dans la figure ci-dessous.
"Malgré la faible abondance estimée de brome, il pourrait encore être une composante importante de l'atmosphère de Vénus, " dit Denis Belyaev, chercheur principal au Space Research Institute, RAS. "Les calculs thermodynamiques basés sur le modèle cinétique chimique de Vladimir Krasnopolsky indiquent que le bromure d'hydrogène est l'espèce de brome dominante dans la basse atmosphère."
