De nouvelles recherches imposent des limites strictes au « matériau » inconnu responsable des marques ultraviolettes sombres de Vénus, suggérant qu’il doit absorber la lumière du soleil avec une efficacité remarquable ou exister à des concentrations inhabituellement élevées.
Aux longueurs d’onde visibles, Vénus apparaît sereine et jaune pâle. Mais depuis les années 1920, les astronomes ont remarqué des caractéristiques très contrastées dans l’ultraviolet (UV).
Ces caractéristiques suivent la superrotation de quatre jours du pont nuageux supérieur de la planète et varient considérablement dans le temps et dans l’espace.
L’identité de l’absorbeur UV reste inconnue, car aucun candidat proposé ne correspond pleinement à toutes les données d’observation.
Dans une nouvelle recherche, le Dr Jan Spacek de la Fondation pour l’évolution moléculaire appliquée et ses collègues ont estimé la force avec laquelle le liquide à l’intérieur des gouttelettes des nuages vénusiens devrait absorber la lumière pour reproduire la réflectance ultraviolette et bleue observée sur la planète.
« Notre modèle demande effectivement ce qui se passerait si nous pouvions collecter ce matériau nuageux dans une cuvette et le placer dans un spectromètre de laboratoire », a déclaré le Dr Spacek.
« C’est important, car l’absorption de la lumière dans un liquide en vrac peut être corrélée à la concentration de matériau absorbant la lumière dans la solution. »
Les chercheurs ont combiné les observations de Vénus avec un modèle de transfert radiatif qui prend en compte la diffusion multiple par les gouttelettes nuageuses et les molécules atmosphériques.
Ils ont traduit les observations astronomiques en une quantité régulièrement mesurée en spectroscopie UV-visible en laboratoire : le coefficient d’absorption du liquide nuageux en vrac.
« La clé est que les particules nuageuses de Vénus diffusent la lumière du soleil très efficacement, de sorte que la luminosité observée depuis l’espace ne peut pas être directement comparée à l’absorption d’un liquide en vrac mesurée en laboratoire », a déclaré le Dr Yeon Joo Lee de l’Institut des sciences fondamentales de Corée du Sud.
« En tenant compte de la diffusion et de l’absorption par les particules nuageuses et l’atmosphère, le modèle nous permet d’estimer la force avec laquelle le liquide des gouttelettes nuageuses lui-même doit absorber la lumière. »
Dans la plage modélisée de 365 à 455 nm, le coefficient d’absorption décadique requis atteint environ 1 278 cm-1 à 375 nm.
Le résultat implique que l’absorbeur inconnu doit soit absorber la lumière de manière très efficace, soit se produire à une concentration très élevée, soit les deux.
Des molécules organiques conjuguées hautement absorbantes pourraient satisfaire à cette exigence. Ici, le terme biologique fait référence à des composés à base de carbone et n’implique pas une origine biologique.
Les molécules ayant des forces d’absorption de la lumière caractéristiques des pigments porphyrinoïdes efficaces nécessiteraient des concentrations de l’ordre de 10 grammes par litre.
Les auteurs soulignent qu’ils ne proposent pas la chlorophylle, l’hème ou tout autre pigment biologique spécifique comme absorbeur de Vénus ; ces composés ne servent que d’exemples familiers d’absorbeurs de lumière efficaces.
La forme du spectre constitue une autre contrainte importante.
Les matières organiques simples exposées à l’acide sulfurique concentré peuvent former des mélanges sombres et chimiquement complexes ressemblant à du goudron.
Cependant, ces mélanges complexes ont tendance à absorber largement tout le spectre visible, apparaissant en brun ou en noir. Cela ne correspond pas à la forte diminution de l’absorption déduite pour Vénus entre 365 et 455 nm.
« Si l’absorption de la lumière observée est due à la matière organique conjuguée, le profil d’absorption relativement net est cohérent avec un absorbeur chimiquement défini qui résiste à la conversion en un mélange semblable à du goudron que nous observons généralement avec des matières organiques dissoutes dans de l’acide sulfurique concentré », a déclaré le Dr Spacek.
« Paradoxalement, en imposant des contraintes supplémentaires sur l’absorbeur inconnu, nous aurions pu rendre le mystère encore plus intrigant », a déclaré le Dr Janusz Petkowski de l’Université des sciences et technologies de Wroclaw.
« Le modèle impose une contrainte exigeante à tout absorbeur proposé », a déclaré le Dr Paul Rimmer de l’Université de Cambridge.
« Beaucoup des candidats inorganiques proposés devraient être présents à des concentrations très élevées pour correspondre à l’absorption requise. »
Les résultats ont été publiés dans la revue Astrobiologie.
