Атмосфера Марса прячет в 10 раз больше пара, чем считалось ранее

Атмосфера Марса содержит в 10 тысяч раз меньше воды, чем земная, если всю ее осадить на поверхность планеты, то толщина ее слоя составит лишь 10 микрон. Однако водяной пар является одним из самых динамичных и быстро меняющихся газовых компонентов на Марсе. Хотя колебания количества воды в атмосфере Марса изучаются около 40 лет, данных о ее вертикальном распределении очень мало и они очень обрывочны.

Первые такие данные были получены с установленного на советском аппарате "Фобос-2" спектрометра, который обнаружил резкое падение концентрации водяного пара на высоте 25 километров - так называемую гидропаузу. Однако эти данные были получены только для небольшой полосы вдоль экватора.

Из-за неизвестности с вертикальным распределением оценки марсианского климата основывали на моделях, которые предсказывали, что на высотах больше 10 километров должны быть распространены ледяные облака, а выше гидропаузы парциальное давление водяного пара падает до пренебрежимо малых значений.

Авторы исследования впервые смогли проследить за колебаниями концентрации водяного пара с высотой, используя данные с инфракрасного спектрометра SPICAM (Spectroscopy for Investigation of Characteristics of the Atmosphere of Mars) на борту европейского марсианского зонда "Марс-Экспресс". Этот прибор, созданный французскими учеными и специалистами российского Института космических исследований РАН (ИКИ), мог "смотреть" на Солнце сквозь слой атмосферы Марса, благодаря чему можно было получить спектр и оценить ее газовый состав на разных высотах.

*"Климатические модели недооценивали количество водяного пара на высотах от 20 до 50 километров более чем в 10 раз. Предсказанное соотношение составляло менее 1 ppmv (части на миллион по объему), в то время, как наблюдения SPICAM показывали значение более 20 ppmv", - говорится в статье.

Такая неожиданно высокая концентрация обусловлена необычным состоянием этого пара, который находится в перенасыщенном состоянии. При данной температуре и давлении воздух может удержать только определенное количество пара. При попытке добавить "лишнего", влага начинает конденсироваться. Однако для конденсации необходимо дополнительное условие - наличие в воздухе ядер конденсации, частичек пыли, кристалликов льда.

В отсутствие ядер конденсации порог насыщения может быть превышен в 1000 раз.

Как оказалось, перенасыщенный пар постоянно присутствует в марсианской атмосфере. За тот период, который покрывают наблюдения, 60% данных показывают, что парциальное давление пара превышает уровень насыщения, а в более 10% случаев концентрация превышает уровень насыщения в 5 раз. В то же время в тропосфере Земли уровень пересыщения не превышает 1,5.

По мнению авторов статьи, столь высокие значения связаны с крайне слабым процессом конденсации влаги из-за крайне малого количества пылевых частиц, либо из-за того, что конденсация замедляется в условиях низкого давления.

Один из авторов статьи, заместитель директора ИКИ Олег Кораблев пояснил РИА Новости, что переоценка количества пара в атмосфере не означает пересмотра общего количества влаги на Марсе.

"Общее количество воды в атмосферном столбе коренным образом не пересматривается. Есть какие-то уточнения, но не кардинальные. Но локально на данной высоте при данной температуре воды ожидалось гораздо меньше", - сказал ученый.

Вместе с тем он отметил, что это может потянуть за собой "более глобальные выводы о климате".

В частности, сверхнасыщение может быть механизмом, влияющим на облачным пояс на экваторе планеты, который играет роль клапана, препятствующего обмену воздухом между полушариями. Сейчас этот клапан способствует накоплению влаги в северном полушарии, но около 100 тысяч лет назад он способствовал накоплению влаги в южной половине планеты.

"Несколько лет назад были обнаружены ледники в неожиданных местах на Марсе - в экваториальных областях. Там остались морены, остались свежие свидетельства того, что вода здесь только что была в форме больших ледников", - сказал Кораблев.

По его словам, существующая на Марсе асимметрия полушарий, асимметрия полярных шапок, связывается с влиянием облаков, формирование которых зависит от механизма пересыщения.