Астрономы определили изотопный состав воды в атмосфере Марса

Российско-европейская миссия "ЭкзоМарс – TGO" получила первые точные данные по изотопному составу паров воды в атмосфере Марса. Благодаря этому можно будет узнать историю испарения его океанов в космос. Описание исследования опубликовал научный журнал Nature Astronomy.

"Наши данные показывают, что чаще всего и молекулы обычной и тяжелой воды разрушаются в атмосфере Марса и улетучиваются в космос в тот момент, когда планета максимально сближается с Солнцем. Когда же Марс максимально удален от светила, этого не происходит", – пишут исследователи.

Недавние исследования показывают, что на поверхности Марса в древности существовали реки, озера и целые океаны пресной воды. В них могло быть примерно столько же воды, как и в земном Северном Ледовитом океане. Ученые пока не могут точно сказать, куда эта вода пропала и когда она появилась на поверхности Марса.

Узнать это можно, выяснив соотношение дейтерия и водорода в молекулах воды в атмосфере Марса. Этот показатель говорит о том, как много воды потерял Марс с момента своего формирования. Дело в том, что при расщеплении молекул воды дейтерий улетучивается из атмосферы планет значительно реже и медленнее, благодаря чему его доля по мере улетучивания океанов планеты в космос должна расти. Ученые не исключают, что на круговорот дейтерия могут влиять другие факторы, которые могут значительно исказить оценки изначальных запасов воды Марса.

Руководствуясь подобными соображениями, планетологи под руководством Хуана Альдая из Оксфордского университета на протяжении марсианского года наблюдали за тем, как менялась концентрация паров обычной и тяжелой воды в разных слоях атмосферы планеты. На основе этих данных и моделей климата Марса астрономы определили, как колебались доли дейтерия и водорода в атмосфере в разные сезоны, а также выяснили, когда молекулы воды попадали в те регионы атмосферы, откуда они могли попасть в космос.

Их данные говорят, что доля дейтерия в молекулах воды в нижних слоях атмосферы Марса была примерно в 4,9 раза выше, чем в земном воздухе. Это хорошо соотносится с прошлыми оценками и подтверждает, что за все время своего существования Марс потерял огромные объемы влаги.

Помимо этого, Альдай и его коллеги обнаружили, что скорость исчезновения молекул воды из атмосферы Марса сильно зависела от положения планеты на орбите. Когда планета находилась максимально близко к светилу, она была максимальной, и падала почти до нуля в другие времена года.

Это было связано с тем, что пары воды могут улетучиться из атмосферы Марса, только если они поднимутся на достаточно большое расстояние, около 40-60 км от поверхности планеты, где их разложат лучи света. Если молекулы воды распадаются на небольшой высоте, то их "осколки" успевают соединиться с другими веществами раньше, чем они достигнут границы космоса.

Исследователи надеются, что дальнейшие наблюдения за поведением паров воды при помощи инструментов миссии "ЭкзоМарс-TGO" помогут узнать новые детали процесса ее "побега" из атмосферы Марса. Это, в свою очередь, даст возможность уточнить, как выглядела Красная планета в далеком прошлом и могла ла ли на ней появиться жизнь.