SOFIA впервые обнаружила тяжелый кислород в верхних слоях атмосферы Земли
Тяжелый кислород называется так потому, что у него 10 нейтронов, а не восемь, как у «основного» кислорода, которым мы дышим.
Тяжелый кислород рассматривается как признак биологической активности, распространенной в нижних слоях атмосферы. Обе формы являются побочными продуктами фотосинтеза, но основной кислород расходуется в процессе дыхания живых существ больше, чем его тяжелый аналог, оставляя после себя большую концентрацию тяжелого кислорода.
Однако мало что известно о том, как это изобилие тяжелого кислорода проникает из места его образования вблизи земли в более высокие области атмосферы. Благодаря высокому спектральному разрешению прибор SOFIA GREAT измерил соотношение основного и тяжелого кислорода в мезосфере и нижней термосфере, впервые проведя спектроскопическое обнаружение тяжелого кислорода за пределами лаборатории.
«Он отслеживает биологическую активность – это хорошо доказано», – сказал Хельмут Виземайер, ученый из Института радиоастрономии Макса Планка. «До сих пор считалось, что высота, на которую распространяется эта сигнатура, составляет 60 километров – то есть, едва ли нижняя часть мезосферы – и вопрос заключался в том, достигает ли она больших высот? И если да, то, поскольку там, наверху, нет живых организмов, единственным способом достичь больших высот было бы эффективное вертикальное перемешивание».
Другими словами, единственным объяснением больших концентраций тяжелого кислорода в этих регионах является движение воздуха вверх и вниз, что может иметь важные последствия для изменения климата.
Измерение тяжелого кислорода является сложной задачей, поскольку он очень похож на основной кислород. Находясь в стратосфере, SOFIA смог разделить их на лунном фоне: яркость Луны позволила достичь максимальной чувствительности к этим трудноразличимым характеристикам.
Это позволило исследователям измерить соотношение основного и тяжелого кислорода на высоте до 200 километров в атмосфере. Результаты, опубликованные в журнале Physical Review Research, варьировались от 382 до 468 разницы в соотношении двух типов кислорода, что аналогично соотношению на земле.
Это исследование, измеряющее баланс между двумя формами кислорода, доказывает метод, который ученые-атмосферисты могли бы использовать для изучения вертикального перемешивания. Результаты исследования также могут помочь лучше определить биологически значимую границу земной атмосферы.
Ссылка на источник
На этой схеме показаны слои земной атмосферы, от тропосферы до термосферы. SOFIA ведет наблюдения из стратосферы и изучает соотношение основного и тяжелого кислорода в мезосфере и нижней термосфере на высоте около 200 км.
Тяжелый кислород рассматривается как признак биологической активности, распространенной в нижних слоях атмосферы. Обе формы являются побочными продуктами фотосинтеза, но основной кислород расходуется в процессе дыхания живых существ больше, чем его тяжелый аналог, оставляя после себя большую концентрацию тяжелого кислорода.
Однако мало что известно о том, как это изобилие тяжелого кислорода проникает из места его образования вблизи земли в более высокие области атмосферы. Благодаря высокому спектральному разрешению прибор SOFIA GREAT измерил соотношение основного и тяжелого кислорода в мезосфере и нижней термосфере, впервые проведя спектроскопическое обнаружение тяжелого кислорода за пределами лаборатории.
«Он отслеживает биологическую активность – это хорошо доказано», – сказал Хельмут Виземайер, ученый из Института радиоастрономии Макса Планка. «До сих пор считалось, что высота, на которую распространяется эта сигнатура, составляет 60 километров – то есть, едва ли нижняя часть мезосферы – и вопрос заключался в том, достигает ли она больших высот? И если да, то, поскольку там, наверху, нет живых организмов, единственным способом достичь больших высот было бы эффективное вертикальное перемешивание».
Другими словами, единственным объяснением больших концентраций тяжелого кислорода в этих регионах является движение воздуха вверх и вниз, что может иметь важные последствия для изменения климата.
Измерение тяжелого кислорода является сложной задачей, поскольку он очень похож на основной кислород. Находясь в стратосфере, SOFIA смог разделить их на лунном фоне: яркость Луны позволила достичь максимальной чувствительности к этим трудноразличимым характеристикам.
Это позволило исследователям измерить соотношение основного и тяжелого кислорода на высоте до 200 километров в атмосфере. Результаты, опубликованные в журнале Physical Review Research, варьировались от 382 до 468 разницы в соотношении двух типов кислорода, что аналогично соотношению на земле.
Это исследование, измеряющее баланс между двумя формами кислорода, доказывает метод, который ученые-атмосферисты могли бы использовать для изучения вертикального перемешивания. Результаты исследования также могут помочь лучше определить биологически значимую границу земной атмосферы.
Автор: Оксана Иванова
Ссылка на источник