Venēru ieskauj noslēpumains plīvurs. Dzeltenīgā tā dēvētā apakšējā dūmaka planētas atmosfēras lejasdaļā tika pamanīta jau 20. gadsimta 70. gados, kad pirmos attēlus no Venēras uz Zemi veiksmīgi nosūtīja zondes Venera un Pioneer Venus. Tomēr iemesls, kādēļ šī dūmaka veidojas, palika neskaidrs vairākus gadu desmitus.

Tagad pētnieki secinājuši, ka dūmaka ir meteorītu daļiņu uzkrāšanās rezultāts. “Krītošās zvaigznes”, kas sadeg atmosfērā, atstāj kosmisko putekļu daļiņas. Kad ar tām mijiedarbojas sērskābe, rodas dūmakas slānis. Planetologs Hiroki Karyu un viņa komanda Tohoku universitātē Japānas pilsētā Sendai šo procesu izskaidroja, izmantojot mikrofi zisku modeli — pieeju, kas apraksta mikromēroga procesus, kuri uz Zemes un citiem debess ķermeņiem rada mākoņus un nokrišņus.

Kosmiskie putekļi uztur Venēras dūmaku

“Nepārtrauktā kosmisko putekļu pieplūde ir pietiekama, lai uzturētu šo apakšējo dūmakas slāni ar daļiņu izmēru sadalījumu, ko novērojušas ieiešanas zondes,” Karyu norādīja pētījumā, kas publicēts žurnālā Nature Astronomy. Viņš piebilda, ka kosmiskas izcelsmes dūmakas daļiņas darbojas kā efektīvi kondensācijas kodoli, veicinot mākoņu veidošanos galvenajā mākoņu slānī pat tālu no sākotnējās daļiņu rašanās vietas.

Iepriekš tika pieļauts, ka dūmaku varētu veidot vulkāniskie pelni. Venēra tiek uzskatīta par vulkāniski aktīvāko planētu Saules sistēmā, bet vulkānisma pazīmes uz tās pirmoreiz tika novērotas ar kosmisko aparātu Magellan 20. gadsimta 90. gadu sākumā. Jaunāki pētījumi liecina, ka planēta ir aktīvāka, nekā iepriekš domāts, tomēr Karyu komanda konstatēja, ka Venēras vulkānu izsviestie pelni nav dūmakas avots. Tika izslēgti arī virsmas putekļi: pat daudz lielāks vulkānisko vai virsmas putekļu pieplūdums nespētu mijiedarboties ar atmosfēras sēru tā, lai izveidotu novēroto dūmaku.

Process sākas līdzīgi mākoņu veidošanai uz Zemes

Venēras dūmaka neveidojas vienkārši no uzkrātiem putekļiem. Process sākas līdzīgi tam, kā uz Zemes veidojas mākoņi. Mākoņu pilieni rodas ap kondensācijas kodoliem — sīkiem aerosola daļiņu centriem, kas peld atmosfērā. Tie var būt putekļi, sodrēji, vulkāniskie pelni vai pat jūras sāls. Šķidrs ūdens var kondensēties arī ap ledu: ūdens molekulas gaisā parasti ir pārāk izkliedētas, lai savienotos cita ar citu, bet tās pieķeras higroskopisku daļiņu virsmai un veido mākoņa piliena kodolu.

Karyu un viņa kolēģi ar mikrofi zisku simulāciju parādīja, kā kosmiskie putekļi rada Venēras apakšējo dūmaku. Kad planētas gravitācija pievelk kosmiskos iežus, tie lielā ātrumā traucas cauri atmosfērai un saduras ar gāzes daļiņām, kas rada berzi. Jo tālāk un ātrāk meteorīts nolaižas, jo lielāka ir berze, tādēļ tas sadeg un aiz sevis atstāj daļiņu taku. Tāpat kā uz Zemes ūdens kondensējas ap putekļiem, Venēras atmosfērā sērskābes pilieni kondensējas uz meteorītu daļiņām, kas palikušas atmosfērā.

Pētnieki atklāja, ka meteorītu daļiņas palielina mākoņu veidošanos, jo nodrošina vairāk iespēju kondensācijai. Tomēr vairāk daļiņu nenozīmē automātiski vairāk mākoņu pilienu. Vairākas daļiņas vispirms salīp kopā un izveido lielākus klasterus, un tikai pēc tam ap tiem kondensējas sērskābe. Šādi kondensāti kļūst arvien smagāki, līdz nogrimst tveicīgajā atmosfēras apakšējā daļā, kur sērskābe iztvaiko temperatūrā, kas var sasniegt 100° C (212° F). Pēc tam palikušās kailās daļiņas veido dūmaku.

Dūmaka izskaidro arī ultravioletā starojuma absorbciju

Atklājot apakšējās dūmakas izcelsmi, pētnieki negaidīti atrisināja vēl vienu Venēras noslēpumu. Zinātnieki jau iepriekš zināja, ka kaut kas planētas atmosfērā absorbē ultravioleto starojumu, taču nebija skaidrs, kas tieši to dara.

Meteorīti bieži satur tādus metālus kā magnijs, silīcijs un dzelzs. Iepriekš tika izteikts pieņēmums, ka absorbenti varētu būt dzelzs savienojumi. Meteorītos esošais magnijs un silīcijs ultravioleto starojumu absorbē vāji, savukārt dzelzs šķita daudz ticamāks kandidāts. Zondes Venera un Vega bija atklājušas dzelzi atmosfērā, bet Pioneer Venus Large Probe masas spektrometrs bija konstatējis dzelzs sulfātu. Tomēr šie novērojumi vairākus gadu desmitus netika pilnībā izskaidroti.

Aizdomas apstiprinājās, kad pētnieki secināja, ka dzelzs sulfāts atbilst dūmakas īpašībām. Noteiktā augstumā — 40 līdz 50 km jeb aptuveni 25 līdz 31 jūdzi virs planētas virsmas — kondensācija nav iespējama, jo daļiņu lielā enerģija rada barjeru, kas neļauj sērskābes pilieniem pieķerties to virsmai. Šo parādību dēvē par nukleācijas barjeru.

Daļiņas ar izteiktu nukleācijas barjeru karstākā gaisa konvekcijas plūsmā tiek aiznestas uz augšējo mākoņu slāni. Tur tās atdziest un var tikt iesaistītas sērskābes daļiņās. Iepriekšējie novērojumi uz šo procesu jau norādīja, bet Karyu komanda tagad ieguvusi pārliecinošākus pierādījumus.

Iespējamā nozīme Jupiteram un citām planētām

Atklājumam var būt nozīme arī citu planētu izpētē. Gāzes milžu augšējās dūmakas ir pētītas plaši, taču mikrofiziskie procesi zem galvenā mākoņu slāņa joprojām ir maz izprasti. Venēra varētu būt palīdzējusi atklāt vismaz daļu no šīs dūmakas veidošanās noslēpumiem.

Uz tādas planētas kā Jupiters neiztvaikojošas daļiņas, tostarp meteorītu atstātās, varētu nosēsties uz mākoņu ārējiem slāņiem. Turpmāki pētījumi varētu palīdzēt labāk izprast, kā kosmiskie putekļi veicina mākoņu un dūmakas veidošanos uz Jupitera, Saturna un Neptūna.

“Tāpat kā uz Venēras, metālu slāņu novērošana ārējo planētu atmosfērā palīdzētu noteikt [metālu] nogulsnēšanās ātrumu to atmosfērā un līdz ar to arī dūmakas daudzumu,” sacīja Karyu. Viņš piebilda, ka šie procesi padara kosmiskos putekļus par būtisku planētu klimata sastāvdaļu un ka tiem, visticamāk, būs svarīga loma arī eksoplanētu atmosfērās.

Pētījums publicēts žurnālā Nature Astronomy 2026. gadā. DOI: 10.1038/s41550-026-02843-4.