Втеча з Марса: як вода втекла з червоної планети

14.11.2020 0 Редакция Steelgrey

Колись на Марсі були океани, але зараз він всох, що змушує багатьох дивуватися, як було втрачено воду. Дослідники університету Арізони виявили напрочуд велику кількість води у верхніх шарах атмосфери Марса, де вона швидко руйнується, пояснюючи частину цієї марсіанської таємниці, повідомляє новину marsdaily.

| Newssky.com.ua

Стоун і його команда виявили, що, коли Марс знаходиться найближче до Сонця, планета нагрівається, і більша частка води, що знаходиться на поверхні у вигляді льоду, переміщається з поверхні у верхні шари атмосфери, де зникає у космосі. Це відбувається раз на марсіанський рік або приблизно раз на два земних роки. Регіональні пилові бурі, які відбуваються на Марсі кожен марсіанський рік, і глобальні пилові бурі, що відбуваються по всій планеті приблизно раз на 10 років, призводять до подальшого нагрівання атмосфери і різкого підйому води.

Шейн Стоун, аспірант Місячно-планетарної лабораторії UArizona та головний автор нової статті, опублікованої в Science, описує себе як планетарного хіміка. Колись лабораторний хімік, який допомагав розробляти полімери, які можна було б використовувати для обгортання та доставки терапевтичних препаратів більш ефективно, тепер він вивчає хімію атмосфер планети.

З 2014 року він працював над місією NASA MAVEN, скороченою від «Марсова атмосфера» та «Летюча еволюція». Космічний корабель MAVEN вийшов на орбіту навколо Марса у 2014 році і з того часу реєструє склад верхніх шарів атмосфери планетарного сусіда Землі.

«Ми знаємо, що мільярди років тому на поверхні Марса була рідка вода», – сказав Стоун. «Повинна була би бути більш щільна атмосфера, тому ми знаємо, що Марс якимось чином втратив більшу частину своєї атмосфери в космос. MAVEN намагається охарактеризувати процеси, відповідальні за цю втрату, і одна з частин цього – розуміння, як саме Марс втратив свою воду”.

Співавторами дослідження є Роджер Йєллі, професор планетних наук в UArizona і науковий радник Стоуна, а також дослідники з Центру космічних польотів імені Годдарда НАСА і Центру досліджень і досліджень в галузі космічної науки і технологій в Меріленді.

У пошуках води

Коли MAVEN обертається навколо Марса, він занурюється в атмосферу планети кожні 4 1/2 години. Бортовий прилад NGIMS, скорочення від Neutral Gas and Ion Mass Spectrometer, вимірює кількість заряджених молекул води, які називаються іонами, у верхніх шарах марсіанської атмосфери, приблизно в 100 милях від поверхні планети. З цієї інформації вчені можуть зробити висновок про те, скільки води присутня в атмосфері.

Попередні спостереження з використанням MAVEN і космічного телескопа Хаббл показали, що втрата води з верхніх шарів марсіанської атмосфери залежить від пори року. У порівнянні з Землею, Марс має більш овальну форму орбіти навколо Сонця і найближче до нього влітку у південній півкулі Марса.

Стоун і його команда виявили, що, коли Марс знаходиться найближче до Сонця, планета нагрівається, і більша частина води, що знаходиться на поверхні у вигляді льоду, переміщається з поверхні у верхні шари атмосфери, де зникає у космосі. Це відбувається раз на марсіанський рік або приблизно раз на два земних роки. Регіональні пилові буревії, які відбуваються на Марсі кожен марсіанський рік, і глобальні пилові бурі, що відбуваються по всій планеті приблизно раз на 10 років, призводять до подальшого нагрівання атмосфери і різкого підйому води.

За словами Стоуна, процеси, які роблять можливим це циклічний рух, суперечать класичній картині витоку води з Марса, показуючи, що вона неповна. Відповідно до класичного процесу, водяний лід перетворюється на газ і руйнується сонячними променями у нижніх шарах атмосфери. Цей процес, однак, буде відбуватися як повільний, стійкий потік, на який не впливають пори року або пилові бурі, що не поєднується з поточними спостереженнями.

«Це важливо, тому що ми взагалі не очікували побачити воду у верхніх шарах атмосфери Марса», – сказав Стоун. «Якщо ми порівняємо Марс із Землею, вода на Землі утримується близько до поверхні через те, що зветься гігропаузою. Це просто шар атмосфери, досить холодний, щоб конденсувати (і, отже, зупиняти) будь-яку водяну пару, що рухається вгору”.

Команда стверджує, що вода рухається повз того, що повинно бути гігропаузою Марса, яка, ймовірно, дуже тепла, щоб зупинити водяну пару. Потрапляючи у верхні шари атмосфери, молекули води дуже швидко розпадаються на іони – протягом чотирьох годин, за їхніми розрахунками, – і побічні продукти потім зникають у космосі.

«Втрата атмосфери і води у космос – основна причина, по якій Марс холодний і сухий у порівнянні з теплою і вологою Землею. Ці нові дані від MAVEN показують один процес, завдяки якому ця втрата все ще відбувається сьогодні», – сказав Стоун.

Сухий і запорошений світ

Коли команда екстраполювала свої висновки на 1 мільярд років, вони виявили, що цей процес може спричинити втрату глобального океану глибиною близько 40 см.

“Якби ми взяли воду і розподілили її рівномірно по всій поверхні Марса, цей океан води, що зник у космосі внаслідок нового процесу, який ми описуємо, був би глибиною понад 17 дюймів (43 см)”, – сказав Стоун. “Додаткові 6,7 дюйма (17 см) буде втрачено виключно внаслідок глобальних пилових буревіїв”.

Під час глобальних пилових штормів у верхні шари атмосфери можна транспортувати в 20 разів більше води. Наприклад, одна глобальна пилова буря, що триває 45 днів, випускає в космос таку саму кількість води, яку Марс втратить під час спокійного марсіанського року, або за 687 земних днів.

І хоча Стоун та його команда не можуть екстраполювати більше 1 мільярда років, він вважає, що цей процес, швидше за все, не працював однаково до того, оскільки давній Марс мав сильнішу гігропаузу.

“До того, як процес, який ми описуємо, почав діяти, мав бути вже значний обсяг атмосферних втеч у космос”, – сказав Стоун. “Нам все ще потрібно визначити вплив цього процесу та того, коли він почав діяти”.

У майбутньому Стоун хотів би вивчити атмосферу спутника Сатурна, Титан.

“Титан має цікаву атмосферу, в якій органічна хімія відіграє значну роль”, – сказав Стоун. “Як колишній хімік-синтетик, я прагну дослідити ці процеси”.

Поделиться статьей: