Neue Analyse zeigt, wie sich Schwefelwolken in der Atmosphäre der Venus bilden können

Wissenschaftler haben mit ausgefeilten Techniken der Computerchemie einen neuen Weg identifiziert, wie sich Schwefelpartikel in der Atmosphäre der Venus bilden können. Diese Ergebnisse könnten helfen, die lang gesuchte Identität des mysteriösen UV-Absorbers auf der Venus zu verstehen.

„Wir wissen, dass die Atmosphäre der Venus reichlich SO2- und Schwefelsäurepartikel enthält. Wir erwarten, dass die UV-Zerstörung von SO2 Schwefelpartikel erzeugt. Sie werden aus atomarem S (Schwefel) zu S2, dann S4 und schließlich S8 aufgebaut. Aber wie ist das? Prozess initiiert, das heißt, wie entsteht S2?“ sagte James Lyons, leitender Wissenschaftler des Planetary Science Institute, ein Autor des Naturkommunikation Papier „Photochemische und thermochemische Wege zur Bildung von S2 und Polyschwefel in der Atmosphäre der Venus.“

Eine Möglichkeit besteht darin, S2 aus zwei Schwefelatomen zu bilden, also eine Reaktion von S und S. Moleküle von S2 und S2 können sich dann zu S4 verbinden, und so weiter. Schwefelpartikel können sich entweder durch Kondensation von S8 oder durch Kondensation von S2, S4 und anderen Allotropen bilden – verschiedene physikalische Formen, in denen ein Element existieren kann – die sich dann neu anordnen, um kondensiertes S8 zu bilden.

„Schwefelpartikel und der gelbe Schwefel, auf den wir häufiger stoßen, bestehen hauptsächlich aus S8, das eine Ringstruktur hat. Die Ringstruktur macht S8 stabiler gegen Zerstörung durch UV-Licht als die anderen Allotrope. Um S8 zu bilden, können wir beides Beginnen Sie mit zwei S-Atomen und stellen Sie S2 her, oder wir können S2 auf einem anderen Weg herstellen, was wir in der Arbeit getan haben“, sagte Lyons.

„Wir haben einen neuen Weg für die S2-Bildung gefunden, die Reaktion von Schwefelmonoxid (SO) und Dischwefelmonoxid (S2O), die viel schneller ist als die Kombination von zwei S-Atomen zur Herstellung von S2“, sagte Lyons.

„Zum ersten Mal verwenden wir Techniken der Computerchemie, um zu bestimmen, welche Reaktionen am wichtigsten sind, anstatt auf Labormessungen zu warten oder sehr ungenaue Schätzungen der Rate nicht untersuchter Reaktionen zu verwenden. Dies ist ein neuer und dringend benötigter Ansatz für die Untersuchung der Atmosphäre der Venus“, sagte Lyons. „Die Leute zögern, ins Labor zu gehen, um Geschwindigkeitskonstanten für Moleküle zu messen, die aus S, Chlor (Cl) und Sauerstoff (O) bestehen – das sind schwierige und manchmal gefährliche Verbindungen, mit denen man arbeiten kann. Computermethoden sind die besten – und wirklich nur – alternativ.

Computerverfahren wurden verwendet, um die Geschwindigkeitskonstanten zu berechnen und die erwarteten Reaktionsprodukte zu bestimmen. Dies sind hochmoderne Rechenmodelle (was wir Ab-initio-Modelle nennen). Diese Ab-initio-Berechnungen wurden von den Autoren aus Spanien und von der University of Pennsylvania durchgeführt.

„Diese Forschung veranschaulicht einen weiteren Weg zur Bildung von S2 und Schwefelpartikeln. Die Schwefelchemie ist in der Atmosphäre der Venus dominant und spielt sehr wahrscheinlich eine Schlüsselrolle bei der Bildung des rätselhaften UV-Absorbers. Allgemeiner gesagt öffnet diese Arbeit die Türen zur Verwendung von molekularem ab initio-Techniken, um die komplexe Chemie der Venus zu entwirren“, sagte Lyons.