Новое понимание того, как много атмосферы Марс потерял

Атмосфера Марса

Существует ключевой индикатор, используемый для оценки того, насколько сильно может измениться атмосфера Марса в зависимости от времени суток и температуры поверхности Красной планеты, по данным новых наблюдений, проведенных учеными, финансируемыми НАСА. Предыдущие измерения этих изотопов кислорода-трассировщика существенно расходились. Точное измерение этого индикатора важно для оценки того, сколько атмосферы было на Марсе, что показывает, мог ли Марс быть пригоден для проживания и каковы могли быть условия.

Сегодня Марс — это холодная негостеприимная пустыня, но такие особенности, как сухие русла рек и минералы, которые образуются только с жидкой водой, указывают на то, что когда-то здесь была густая атмосфера, которая удерживала достаточно тепла для жидкой воды — необходимого ингредиента для полноценного течения на поверхности. Как представляется, Марс потерял большую часть своей атмосферы за миллиарды лет, превратившись из климата, который мог бы поддерживать жизнь, в застывшую и замерзшую среду сегодняшнего дня.

Однако многие загадки о древней атмосфере Красной планеты до сих пор не раскрыты. «Мы знаем, что на Марсе было больше атмосферы. Мы знаем, что там была проточная вода. У нас нет точной оценки условий, кроме того, насколько похожа на Землю была среда Марса? Как долго, — сказал Тимоти Ливенгуд из Мэрилендского университета, Колледжа-парка и Центра космических полетов НАСА имени Годдарда в Гринбелт, штат Мэриленд. Ливенгуд является ведущим автором статьи об этом исследовании, опубликованной 1 августа в Интернете в журнале «Икар».

Один из способов оценить, насколько толстой была первоначальная атмосфера Марса, — взглянуть на изотопы кислорода. Изотопы — это варианты элемента с различной массой из-за количества нейтронов в ядре атома. Более легкие изотопы уходят в космос быстрее, чем более тяжелые изотопы, поэтому атмосфера, которая остается на планете, постепенно обогащается более тяжелым изотопом. В этом случае Марс обогащается по сравнению с Землей более тяжелым изотопом кислорода, 18O, по сравнению с более легким и более распространенным 16O. Измеренное относительное количество каждого изотопа может быть использовано для оценки того, насколько больше атмосферы было на древнем Марсе, в сочетании с оценкой того, насколько быстрее выходит более легкий 16O и при условии, что относительное количество каждого изотопа на Земле и Марсе было когда-то одинаковым.

Проблема заключается в том, что измерения количества 18O по сравнению с 16O на Марсе, соотношением 18O/16O, не были последовательными. Различные миссии измеряли разные соотношения, что приводило к разному пониманию древней марсианской атмосферы. Новый результат дает возможность устранить это несоответствие, показав, что соотношение может измениться в течение марсианского дня. «Предыдущие измерения на Марсе или на Земле получили множество различных значений соотношения изотопов, — сказал Ливенгуд. «Это первые измерения, в которых используется единый метод, показывающий соотношение, фактически изменяющееся в течение одного дня, а не сравнения между независимыми устройствами. В наших измерениях соотношение изотопов варьируется от обеднения тяжелых изотопов примерно на 9% в полдень на Марсе до обогащения тяжелых изотопов примерно на 8% в 13:30 по сравнению с нормальным для кислорода Земли соотношением изотопов».

Этот диапазон соотношений изотопов согласуется с другими представленными измерениями. Команда считает, что изменение соотношений в течение дня является обычным явлением из-за температуры почвы, при которой изотопно более тяжелые молекулы прилипают к холодным зернам ночью больше, чем более легкие изотопы, а затем освобождаются (термически десорбируются) по мере прогревания поверхности в течение дня.

Поскольку марсианская атмосфера в основном состоит из двуокиси углерода (CO2), то, что группа фактически наблюдала, это изотопы кислорода, прикрепленные к атомам углерода в молекуле CO2. Они сделали свои наблюдения за атмосферой Марса с помощью инфракрасного телескопа НАСА на Мауна-Кеа, Гавайи, с использованием прибора Heterodyne Instrument for Planet Winds and Composition, разработанного в NASA Goddard.

Новая работа поможет исследователям уточнить свои оценки древней марсианской атмосферы. Поскольку измерения теперь можно понять, что они согласуются с результатами таких процессов в атмосфере других планет, это означает, что они находятся на правильном пути для понимания того, как изменился марсианский климат.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Популярные материалы