Тепловая структура и плотность мезосферы и нижней термосферы Венеры по данным SOIR/VEx 2006-2014 гг.

Мезосфера Венеры расположена непосредственно над облачным слоем планеты, на высотах от 65 до 120 километров. Изучение мезосферы, а также выше расположенной термосферы, Венеры важно для понимания природы многих явлений, таких как образование так называемых «плотных слоев» в надоблачной дымке, которые наблюдались на высотах 80-90 км (Luginin et al., 2016, 2018), или диссипация воды с планеты, о чем свидетельствует изотопное отношение [HDO/H2O], в сотни раз превышающее земное (Fedorova et al., 2008; Mahieux et al., 2024). Кроме того, на основе исследований этих атмосферных слоев регулярно обновляются существующие фотохимические модели верхней атмосферы Венеры.

Наиболее обширная база наблюдательных данных по структуре мезосферы и термосферы Венеры была получена из эксперимента по солнечному просвечиванию SOIR (Solar Ocultation in the Infrared), работавшего на борту орбитального аппарата Venus Express (VEx) (Nevejans et al., 2006). SOIR - эшелле спектрометр высокого разрешения, чувствительный к тонким линиям поглощения различных молекул в спектрах атмосферного пропускания инфракрасного диапазона, от 2.2 до 4.2 мкм. В режиме солнечного просвечивания SOIR зондировал слои атмосферы над облаками, от 65-70 км до 100-170 км, в зависимости от интенсивности линий поглощения. Среди поглощающих газов регистрируется не только основная компонента CO2, но и малые составляющие и их изотопы: H2O, HDO, HCl и SO2 и другие.

Данная работа посвящена получению вертикальных профилей температуры и плотности атмосферы по спектрам пропускания в полосах поглощения CO2, измеренных при солнечном просвечивании SOIR/VEx. Статистика данных охватывает все годы миссии VEx, с 2006 по 2014 год. В основе алгоритма восстановления лежит зависимость интенсивности линий поглощения СО2 от температуры, что при условии гидростатического приближения для атмосферного давления дает возможность определить по спектрам как плотность СО2, так и температуру. Алгоритм был разработан в ИКИ и он успешно применяется при анализе данных действующего аналогичного эксперимента ACS в атмосфере Марса (Fedorova et al., 2020; Belyaev et al., 2022). Ранее температура и плотность в атмосфере Венеры были восстановлены по спектрам SOIR с помощью другого алгоритма, ASIMAT, описанного в работах (Mahieux et al. 2010; 2023). ASIMAT, в отличие от алгоритма ИКИ, работает только с ненасыщенными линиями поглощения, что ограничивает диапазон высот в вертикальных профилях, Применяемый нами метод обеспечивает обновленную структуру атмосферы, которая в дальнейшем послужит основой для анализа содержания малых газовых составляющих, в частности, проверки экстремально высокого изотопного соотношения [HDO/H2O].

Работа выполняется при поддержке гранта РНФ №23-12-00207.