Nova análise mostra como nuvens de enxofre podem se formar na atmosfera de Vênus

Uma imagem reprocessada de dados arquivados da Mariner 10 coletados em 1974. Esta é uma imagem de cor falsa criada usando filtros laranja e ultravioleta para os canais vermelho e azul, respectivamente. As nuvens estão a cerca de 60 quilômetros de altitude, e a imagem ilustra a presença de um absorvedor ultravioleta desconhecido na atmosfera, um mistério há muito não resolvido de Vênus. Crédito: NASA/JPL-Caltech

Cientistas usando técnicas sofisticadas de química computacional identificaram um novo caminho para a formação de partículas de enxofre na atmosfera de Vênus. Esses resultados podem ajudar a entender a identidade há muito procurada do misterioso absorvedor de ultravioleta em Vênus.

"Sabemos que a atmosfera de Vênus tem partículas abundantes de SO 2 e ácido sulfúrico. Esperamos que a destruição ultravioleta de SO 2 produza partículas de enxofre . Elas são construídas de S atômico (enxofre) para S 2 , depois S 4 e finalmente S 8 . Mas como se inicia esse processo, ou seja, como se forma S 2 ?" disse o cientista sênior do Planetary Science Institute James Lyons, autor do artigo da Nature Communications "Caminhos fotoquímicos e termoquímicos para a formação de S 2 e polissulfur na atmosfera de Vênus".

Uma possibilidade é formar S 2 a partir de dois átomos de enxofre , ou seja, reação de S e S. Moléculas de S 2 e S 2 podem então se combinar para formar S 4 , e assim por diante. As partículas de enxofre podem se formar por condensação de S 8 ou por condensação de S 2 , S 4 e outros alótropos – diferentes formas físicas nas quais um elemento pode existir – que então se reorganizam para formar S 8 condensado .

"As partículas de enxofre, e o enxofre amarelo que encontramos mais comumente, são compostos principalmente de S 8 , que tem uma estrutura em anel. A estrutura em anel torna S 8 mais estável contra a destruição pela luz UV do que os outros alótropos. Para formar S 8 , podemos começar com dois átomos de S e fazer S 2 , ou podemos produzir S 2 por outro caminho, que é o que fizemos no artigo", disse Lyons.

As moléculas de enxofre vêm em muitas formas chamadas alótropos, de S 2 até S 8 . O subscrito indica o número de átomos de S no alótropo. Estamos propondo aqui um novo caminho para a formação de S 2 . Com S 2 disponível na atmosfera, S 4 e S 8 são produzidos. S 8 é a forma comum de enxofre amarelo que pode ser visto perto de respiradouros vulcânicos ou que vem em uma garrafa. Os alótropos de enxofre S 3 e S 4foram propostos para ser o misterioso absorvedor de UV na atmosfera de Vênus. Embora ainda não haja consenso sobre a identidade do absorvedor, é muito provável que a química do enxofre esteja envolvida. Crédito: Figura adaptada de Jackson et al., Chem. Sci., 2016, publicado pela Royal Society of Chemistry.

"Encontramos um novo caminho para a formação de S 2 , a reação de monóxido de enxofre (SO) e monóxido de dissulfur (S 2 O), que é muito mais rápido do que combinar dois átomos de S para fazer S 2 ", disse Lyons.

"Pela primeira vez, estamos usando técnicas de química computacional para determinar quais reações são mais importantes, em vez de esperar que as medições de laboratório sejam feitas ou usar estimativas altamente imprecisas da taxa de reações não estudadas. Esta é uma abordagem nova e muito necessária. para estudar a atmosfera de Vênus", disse Lyons. "As pessoas estão relutantes em ir ao laboratório para medir constantes de taxa para moléculas compostas de S, cloro (Cl) e oxigênio (O) - estes são compostos difíceis e às vezes perigosos de se trabalhar. Os métodos computacionais são os melhores - e realmente apenas – alternativa.

Métodos computacionais foram usados ​​para calcular as constantes de velocidade e determinar os produtos de reação esperados. São modelos computacionais de última geração (o que chamamos de modelos ab initio). Esses cálculos ab initio foram feitos pelos autores da Espanha e da Universidade da Pensilvânia.

"Esta pesquisa ilustra outro caminho para a formação de partículas de S 2 e enxofre. A química do enxofre é dominante na atmosfera de Vênus e muito provavelmente desempenha um papel fundamental na formação do enigmático absorvedor de UV. Mais geralmente, este trabalho abre as portas para o uso de moléculas moleculares técnicas ab initio para desvendar a química complexa de Vênus", disse Lyons.

Fonte: phys.org