Nuevo análisis muestra cómo podrían formarse nubes de azufre en la atmósfera de Venus

Las moléculas de azufre vienen en muchas formas llamadas alótropos, desde S2 hasta S8. El símbolo inferior indica el número de átomos de S en el alótropo. Aquí proponemos una nueva vía 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 en una botella. Se ha propuesto que los alótropos S3 y S4 del azufre son los misteriosos absorbentes de la radiación ultravioleta 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. Science, 2016, publicado por la Royal Society of Chemistry.

Los científicos que utilizan sofisticadas técnicas químicas computacionales han identificado una nueva vía de cómo se forman las moléculas de azufre en la atmósfera de Venus. Estos hallazgos pueden ayudar a comprender la tan esperada identidad del misterioso absorbente ultravioleta en Venus.

«Sabemos que la atmósfera de Venus tiene abundantes partículas de dióxido de azufre y ácido sulfúrico. Esperamos que la destrucción ultravioleta del dióxido de azufre produzca partículas de azufre. Se forman a partir del átomo S2 (azufre) a S2, luego S4 y finalmente S8. Pero ¿Cómo comienza este proceso, es decir, cómo se forma S2?”, dijo James Lyons, científico jefe del Instituto de Ciencias Planetarias y autor del artículo de Nature Communications “Vías fotoquímicas y termoquímicas para la formación de S2 y polisulfuro en la atmósfera de Venus”.

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

Las partículas de azufre, el azufre amarillo que encontramos con más frecuencia, están compuestas principalmente de S8, que tiene una estructura de anillo. La estructura de anillo hace que el S8 sea más estable frente a la destrucción por la luz ultravioleta que otros alótropos. Para hacer S8, podemos comenzar con dos semillas de S y hacer S2, o podemos hacer S2 con otro camino, como hicimos en el artículo”, dijo Lyons.

«Encontramos una nueva vía para formar S2, la reacción del monóxido de azufre (SO) y el monóxido de dióxido de azufre (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 identificar las reacciones más importantes, en lugar de esperar 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. «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 la única — alternativa.

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

Este artículo demuestra otra vía para la formación de S2 y moléculas de azufre. La química del azufre prevalece en la atmósfera de Venus, y es muy probable que desempeñe un papel importante en la formación del absorbente UV difuso. En general, este trabajo abre las puertas al uso de técnicas moleculares ab initio para separar la química compleja de Venus», dijo Lyons.

Antonio Francis-Munires de la Provincia de Química Física de la Universidad de Valencia, España, es el autor principal del artículo. Los coautores también incluyen a Javier Carmona García y Daniel Roca Sanjuan de la Universidad de Valencia, Alfonso Sáez López del Instituto de Química Física Rocasolano en Madrid, y Tarek Traboulsi y Joseph S. Francisco de la Universidad de Pensilvania.