Nuevo estudio muestra cómo se forman nubes de azufre en Venus


Los científicos que utilizan sofisticadas técnicas de química computacional han identificado una nueva vía de cómo se pueden formar partículas de azufre en la atmósfera de Venus. Estos resultados pueden ayudar a comprender la identidad buscada durante mucho tiempo del misterioso absorbente ultravioleta en Venus.

«Sabemos que la atmósfera de Venus tiene abundantes partículas de SO2 y ácido sulfúrico. Esperamos que la destrucción ultravioleta de SO2 produzca partículas de azufre. Se construyen a partir de S atómico (azufre) a S2, luego S4 y finalmente S8. Pero, ¿cómo es esto? proceso iniciado, es decir, ¿cómo se forma S2?» dijo el científico principal del Instituto de Ciencias Planetarias, James Lyons, autor del artículo de Nature Communications «Vías fotoquímicas y termoquímicas para la formación de S2 y polisulfuro en la atmósfera de Venus».

Una imagen reprocesada de los datos archivados de Mariner 10 recopilados en 1974. Esta es una imagen en color falso creada con filtros naranja y ultravioleta para los canales rojo y azul, respectivamente. Las nubes están a unos 60 kilómetros de altitud, y la imagen ilustra la presencia de un absorbente ultravioleta desconocido en la atmósfera, un misterio de Venus sin resolver durante mucho tiempo. Crédito: NASA/JPL-Caltech

Una posibilidad es formar S2 a partir de dos átomos de azufre, es decir, la reacción de S y S. Las moléculas de S2 y S2 pueden luego combinarse para formar S4, y así sucesivamente. Las partículas de azufre se pueden formar ya sea por condensación de S8 o por condensación de S2, S4 y otros alótropos (diferentes formas físicas en las que puede existir un elemento) que luego se reorganizan para formar S8 condensado.

«Las partículas de azufre, y el azufre amarillo que encontramos más comúnmente, están compuestos principalmente de S8, que tiene una estructura de anillo. La estructura de anillo hace que S8 sea más estable frente a la destrucción por la luz ultravioleta que los otros alótropos. Para formar S8, podemos comenzar con dos átomos de S y hacer S2, o podemos producir S2 por otra vía, que es lo que hemos hecho en el artículo», dijo Lyons.

Las moléculas de azufre vienen en muchas formas llamadas alótropos, desde S2 hasta S8. El subíndice indica el número de átomos de S en el alótropo. Estamos proponiendo aquí un nuevo camino para la formación de S2. Con S2 disponible en la atmósfera, se producen S4 y S8. S8 es la forma común de azufre amarillo que se puede ver cerca de los respiraderos volcánicos o que viene en una botella. Se ha propuesto que los alótropos de azufre S3 y S4 son los misteriosos absorbentes de rayos UV en la atmósfera de Venus. Aunque todavía no hay consenso sobre la identidad del absorbedor, es muy probable que esté involucrada la química del azufre. Crédito: Figura adaptada de Jackson et al., Chem. Sci., 2016, publicado por la Royal Society of Chemistry.

«Encontramos una nueva vía para la formación de S2, la reacción del monóxido de azufre (SO) y el monóxido de disulfuro (S2O), que es mucho más rápida que combinar dos átomos de S para formar S2», dijo Lyons.

«Por primera vez, estamos utilizando técnicas de química computacional para determinar qué reacciones son las más importantes, en lugar de esperar a que se realicen mediciones de laboratorio o utilizar estimaciones muy imprecisas de la tasa de reacciones no estudiadas. Este es un enfoque nuevo y muy necesario. para estudiar la atmósfera de Venus», dijo Lyons. «La gente es reacia a ir al laboratorio para medir las constantes de velocidad de las moléculas formadas por S, cloro (Cl) y oxígeno (O); estos son compuestos difíciles y a veces peligrosos con los que trabajar. Los métodos computacionales son los mejores, y realmente única—alternativa.

Se utilizaron métodos computacionales para calcular las constantes de velocidad y determinar los productos de reacción esperados. Estos son modelos computacionales de última generación (lo que llamamos modelos ab initio). Estos cálculos ab initio fueron realizados por los autores de España y de la Universidad de Pensilvania.

«Esta investigación ilustra otro camino hacia la formación de partículas de S2 y azufre. La química del azufre es dominante en la atmósfera de Venus y muy probablemente desempeñe un papel clave en la formación del enigmático absorbente UV. En términos más generales, este trabajo abre las puertas al uso de ab moleculares. initio técnicas para desentrañar la compleja química de Venus», dijo Lyons.

Con información de Phys.org

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