Американкий марсоход Curiosity находится в кратере Гейла на Марсе с августа 2012 года. Один из инструментов исследовательского аппарата – SAM (Sample Analysis at Mars) – предназначен для химического анализа атмосферного воздуха. Это не первый подобный эксперимент: в предыдущий раз инструмент для измерения состава атмосферы был доставлен на Марс космическим аппаратом «Викинг» в 1976 году. Однако «Викинг» проработал на поверхности планеты лишь несколько дней, тогда как Curiosity находится там уже три марсианских года. Это обстоятельство позволило ученым отследить сезонные изменения состава атмосферы планеты.

По данным SAM, атмосфера Марса по объему на 95% состоит из углекислого газа, на 2,6% из молекулярного азота, 1,9% аргона и 0,16% молекулярного кислорода. Зимой углекислый газ замерзает и выпадает на полюсах планеты в виде снега. При этом атмосферное давление на Марсе снижается. Когда поздней весной углекислый снег сублимирует и снова попадает в атмосферу, давление восстанавливается.

Содержание азота и аргона подчиняется вполне предсказуемому годичному циклу: их доля возрастает и снижается в зависимости от количества углекислого газа в атмосфере. Планетологи ожидали, что содержание кислорода будет изменяться аналогичным образом, однако данные SAM показывают другую картину. Количество кислорода в конце весны и летом возрастает – каждый год по-разному, но в среднем на 30%. Осенью количество кислорода снижается до предсказанного уровня, а зимой опускается ниже.

Сначала ученые попытались объяснить аномалию ошибкой измерений, однако используемый для определения химического состава масс-спектрометр оказался исправен. После этого климатологи изучили возможность того, что кислород образуется в результате взаимодействия молекул углекислого газа и воды в атмосфере. Эту идею пришлось откинуть, поскольку углекислый газ распадается слишком медленно, чтобы объяснить такие быстрые колебания количества кислорода, да и воды в атмосфере Марса требуется в пять раз больше. Объяснить зимнее снижение содержания кислорода воздействием на него солнечной радиации не удалось: этот процесс тоже идет достаточно медленно.

У ученых нет гипотезы, которая бы объясняла обнаруженную аномалию, однако из-за того, что разные годы уровень кислорода повышается немного по-разному, они считают, что колебания не связаны с атмосферными процессами. Дополнительный кислород образуется в результате неизвестных химических процессов на самой планете. Источником этого элемента вполне могут быть марсианские породы (например, перхлораты), которые содержат кислород в связанной форме, но предложить процесс, отвечающий за высвобождение кислорода, ученые пока не могут.

Любопытно, что схожую с кислородом динамику в атмосфере Марса имеет метан. Его содержание в воздухе настолько мало (в среднем 0,00000004%), что зафиксировать наличие метана могут только наиболее чувствительные приборы. Однако, как показывают данные SAM, в летние месяцы количество метана в кратере Гейла возрастает на 60%. Кроме того, время от времени прибор фиксирует резкие кратковременные повышения концентрации этого газа. Происхождение марсианского метана также остается необъясненным.

На Земле оба газа – и кислород, и метан – образуются как в результате жизнедеятельности живых организмов, так и в результате химических процессов, происходящих в воде и горных породах.

Ссылка: nasa.gov

Обсудить