MAVEN показал, что атмосфера Марса улетучилась в космос

Марс лишился большей части своей атмосферы благодаря солнечному ветру и коротковолновому излучению. Соответствующее исследование 31 марта было опубликовано в журнале Science.

Номер 1

В настоящее время Марс холоден и сух. Жидкая вода не может существовать на его поверхности, поскольку атмосферное давление там ниже тройной точки воды, и даже в глубоких низинах, где давление выше, вода быстро испаряется или замерзает. При этом поверхность Красной планеты несет многочисленные следы водной эрозии в виде древних речных русел, а в составе горных пород часто встречаются минералы, образующиеся в присутствии жидкой воды. Это означает, что в древности атмосфера Марса была плотнее, температуры выше, и в целом условия были более благоприятными для развития жизни.

Каким–то образом Марс утратил большую часть своей атмосферы. Однако куда она делась, и когда это произошло? Ученые предложили две гипотезы. Возможно, углекислый газ атмосферы постепенно реагировал с горными породами, образуя карбонаты. Альтернативная гипотеза – атмосферные газы улетучились в космос. Чтобы выяснить причину превращения Марса в сухой, холодный и негостеприимный мир, был создан и запущен КА MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution Mission).

Данные, собранные КА MAVEN, неопровержимо свидетельствуют в пользу второй гипотезы. С помощью масс–спектрометра ионов и нейтрального газа NGIMS исследователи измерили изотопное отношение атомов аргона 38Ar/36Ar выше турбопаузы, на экзобазе, откуда происходит постепенное улетучивание газов в космос, и сравнили его с аналогичным отношением у поверхности Марса, измеренным марсоходом Curiosity.

Ниже турбопаузы (примерно до высоты 100–120 км) атмосфера Марса хорошо перемешивается, но выше газы распределяются с разной шкалой высот в соответствии со своей атомной массой. 36Ar немного легче, чем 38Ar, поэтому на больших высотах отношение 38Ar/36Ar должно понижаться. Однако на высотах ~200 км отношение 38Ar/36Ar, напротив, выше, чем у поверхности, из–за большей скорости улетучивания более легкого изотопа аргона относительно более тяжелого.

Номер 2
 

Как подсчитали авторы исследования, 66 ± 5% первоначального аргона–36 улетучилось в космос. Аргон – инертный газ, не вступающий в химические реакции, и он достаточно тяжелый, чтобы покидать марсианскую атмосферу только в результате захвата ионами солнечного ветра. Быстрые ионы солнечного ветра, вторгаясь в верхние слои марсианской атмосферы, буквально выбивают в космос атомы атмосферных газов. Зная количество «выбитого» аргона, можно подсчитать и количество других «выбитых» атомов – O, C, H. Как оказалось, за счет механизма захвата солнечным ветром в космос могла улетучиться углекислотная атмосфера с давлением, близким к 1 атм.

Сейчас темпы потери Марсом атмосферы низки, однако они увеличиваются во время мощных солнечных вспышек и корональных выбросов. Миллиарды лет назад, когда Солнце было гораздо активнее, чем сейчас, темпы потери Марсом атмосферных газов тоже были гораздо выше. С учетом того, что углекислый газ на Марсе мог покидать атмосферу не только путем «выбивания» частицами солнечного ветра аналогично аргону, но и другими путями, оценку давления древней марсиансой атмосферы в 1 атм можно считать нижним пределом.

Источник: https://mars.jpl.nasa.gov/news/2017/nasas–maven–reveals–most–of–mars–atmosphere–was–lost–to–space

Оригинальная статья: http://science.sciencemag.org/content/355/6332/1408.full

  • avatar
  • .
  • +23

0 комментариев

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.