Broom soorten, en waterstofbromide (HBr) in het bijzonder, zou een belangrijke rol kunnen spelen in de fotochemie van de lagere atmosfeer van Venus. Deze conclusie werd getrokken door onderzoekers van het MIPT en het Space Research Institute van de Russische Academie van Wetenschappen na het vergelijken van de gegevens van aardobservaties van Venus met de voorspellingen van een fotochemisch model. Het artikel waarin hun studie werd beschreven, werd gepubliceerd in het tijdschrift Icarus .

Sinds de jaren zestig, ruimteagentschappen hebben talloze ruimtesondes naar Venus gelanceerd. Omdat 17 van de 24 succesvolle missies door de Sovjet-Unie werden gelanceerd, wetenschappers hebben het de bijnaam 'de Russische planeet' gegeven. In het midden van de 20e eeuw, sci-fi-schrijvers stelden zich Venus voor als een bewoonbare planeet die volledig door de oceaan werd bedekt, in de verwachting dat het toekomstige generaties aardbewoners zou verwelkomen. Maar Venus had veel verrassingen in petto voor zijn potentiële kolonisten. De eerste Sovjet-sondes die probeerden te landen op Venus werden verpletterd door immense druk in de lagere atmosfeer voordat ze het oppervlak van de planeet konden bereiken. Eventueel, het werd duidelijk dat Venus een unieke atmosfeer heeft, die dicht bij het oppervlak zeer dicht is en geweldige winden herbergt op grotere hoogten. Ze blazen vele malen de snelheid van de rotatie van de planeet. De nieuwe studie bevordert het begrip van de innerlijke werking van deze zeer complexe wereld.

De temperatuur van het oppervlak van Venus en de lagere atmosfeer is extreem hoog, ongeveer 460 graden Celsius aan de oppervlakte. De atmosferische druk op Venus is 93 keer die op aarde. Onder deze extreme omstandigheden, eigenaardige verbindingen worden gevormd en vrijgelaten in de atmosfeer van Venus, zoals waterstofchloride en waterstoffluoride. De ontdekking van deze soorten op Venus een halve eeuw geleden was onverwacht. Dat gezegd hebbende, het zou dan redelijk zijn om te veronderstellen dat waterstofbromide - het volgende waterstofhalogenide - ook zou kunnen worden gevonden in de atmosfeer van Venus.

Vladimir Krasnopolsky en Denis Belyaev voerden hun waarnemingen van Venus uit vanaf een van de Mauna Kea-observatoria op het Grote Eiland, Hawaii, op een hoogte van 4,2 kilometer. De onderzoekers gebruikten de drie meter lange telescoop van NASA's Infrared Telescope Facility (IRTF), in combinatie met CSHELL, een hoge resolutie spectrograaf met een spectraal oplossend vermogen van ongeveer 40, 000. Om waterstofbromide op Venus te zoeken, de onderzoekers observeerden de sterkste spectraallijnen van deze moleculaire soort, waarvan de bijbehorende golfnummers 2605,8 en 2606,2 eenheden per centimeter zijn, wat overeenkomt met een golflengte van ongeveer 3,8 micrometer. Door 101 spectra van Venus te analyseren en te zoeken naar waterstofbromidelijnen, de astrofysici concludeerden dat de overvloed van deze soort ten opzichte van andere moleculen in de wolkentoppen op een hoogte van 70 kilometer boven het aardoppervlak niet groter is dan één deel per miljard.

"Het ophalen van atmosferische parameters uit spectroscopische gegevens is verre van triviaal, " zegt Vladimir Krasnopolsky, het hoofd van het Laboratorium voor Toegepaste Infraroodspectroscopie aan het MIPT. "Het is mogelijk om de temperatuur van de atmosfeer op een bepaalde hoogte af te leiden uit spectraallijnprofielen en -breedtes. Wat betreft de overvloed van een bepaald molecuul ten opzichte van andere atmosferische soorten, het kan worden bepaald door de intensiteit van zijn spectraallijn te vergelijken met de intensiteiten van lijnen van andere moleculen waarvan de concentraties bekend zijn."

In 2012, Krasnopolsky creëerde een fotochemisch model waarin talrijke componenten van de atmosfeer van Venus zijn verwerkt. Zijn model is nu bijgewerkt met de belangrijkste fotochemische processen waarbij broom betrokken is. Volgens het bijgewerkte model, waterstofbromide is ongeveer 300 keer minder overvloedig op 70 tot 80 kilometer boven het oppervlak dan op 60 kilometer vanwege de uitputting door fotolyse en reacties met atomaire waterstof en zuurstof. Heranalyse van de waarnemingsgegevens leverde een bovengrens op van tussen de 20 en 70 delen per miljard waterstofbromide onder de 60 kilometer. De relatieve abundanties van verschillende broomsoorten op verschillende hoogten worden weergegeven in de onderstaande figuur.

"Ondanks de lage geschatte hoeveelheid broom, het kan nog steeds een belangrijk onderdeel zijn van de atmosfeer van Venus, " zegt Denis Belyaev, een senior onderzoeker bij het Space Research Institute, RAS. "Thermodynamische berekeningen gebaseerd op het chemisch kinetische model van Vladimir Krasnopolsky geven aan dat waterstofbromide de dominante broomsoort is in de lagere atmosfeer."