Атмосфера на Марсе исчезла из-за солнечного ветра

Около четырех миллиардов лет назад, когда на Марсе была атмосфера, он вероятно, был очень похож на Землю: многочисленные реки и озера на поверхности планеты купались в лучах Солнца, создавая необходимые условия для возникновения жизни. Но потом что-то произошло и изолирующая атмосфера Марса почти исчезла.

Подвергаясь воздействию космической стихии, Красная планета с течением времени превратилась в сухую, замерзшую пустошь, какой мы знаем ее сегодня. Вопрос о том, что же на самом деле произошло с марсианской атмосферой до недавнего времени ставил ученых в тупик, но данные, полученные с помощью миссии NASA MAVEN, расставили все точки над i. Исследователи, работающие над проектом подсчитали, что большая часть атмосферы Марса была унесена солнечными ветрами – потоками заряженных частиц, которые постоянно исходят от нашей звезды. Интересно и то, что Красная планета и сегодня продолжает терять часть своей атмосферы.

На самом деле исследователям уже довольно давно известно, что Марс продолжает терять остатки своей атмосферы. Но данные, полученные с помощью миссии MAVEN, указали насколько важным был этот процесс на протяжении всей истории планеты. Ученые из Центра космических полетов имени Годдарда NASA пришли к выводу, что большая часть атмосферы Марса была потеряна в космосе, а не заперта на планете, что и является основной причиной атмосферных потерь. Ключом к разгадке тайны стало измерение благородного газа аргона.

Напомним, что к благородным газам – группе химических элементов со схожими свойствами – относятся гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радиоактивный радон. При нормальных условиях они представляют собой одноатомные газы без цвета, запаха и вкуса с очень низкой химической реактивностью.

Авторы исследования, опубликованного в журнале Science еще в 2017 году, обратили пристальное внимание на солнечный ветер: заряженные частицы, исходящие от Солнца, врезаются в молекулы в атмосфере, создавая новые заряженные частицы – ионы. Солнечный ветер легко подхватывает ионы и уносит их в космос. Интересно, что в ходе этого процесса из атмосферы пропадают более легкие молекулы. Это происходит, так как такие молекулы с большей вероятностью поднимаются высоко в атмосферу, куда ударяет солнечный ветер.

Благодаря измерениям MAVEN, ученые сравнили концентрации аргона-36 и аргона-38 (атомов с 36 и 38 нейтронами) на разных высотах в атмосфере и определили сколько более легкого аргона-36 пропало из атмосферы с течением времени. Затем они использовали эту информацию для моделирования воздействия солнечного ветра на другие типы молекул в атмосфере Марса и пришли к выводу, что около 66% атмосферы Марса улетучилось в космос за последние четыре миллиарда лет или около того.

В будущем команда MAVEN надеется поближе взглянуть на то, как менялись другие изотопы в марсианской атмосфере с течением времени. Особый интерес для исследователей представляют углерод (из-за его изолирующих свойств), а также кислород и водород, так как именно они образуют другие необходимые ингредиенты для жизни, какой мы ее знаем. Интересно, что концентрация углерода в марсианской атмосфере зависит от времени года, так как зимой он замерзает в лед на полярных шапках, а в теплое время года сублимируется в пар. Углерод также вступает в химические реакции, образуя различные молекулы, а вот аргон намного проще – он просто находится в атмосфере никак не взаимодействуя с другими молекулами.

Исследователи отмечают, что загадка исчезновения атмосферы на Марсе пока только частично раскрыта. Хотя большая ее часть теряется в космосе, многие другие процессы на планете, возможно, также сыграли играли незначительную роль в исчезновении атмосферы.