В атмосфере Марса обнаружена «немыслимая» кислородная аномалия

Специалисты НАСА впервые оценили сезонные изменения, происходящие в атмосфере над поверхностью марсианского кратера Гейл. Данные, собранные марсоходом «Кьюриосити» (Curiosity), немало озадачили учёных: они обнаружили колебания концентрации кислорода, которые не объясняет ни один из известных химических процессов.

Поясним, что в течение трёх марсианских лет (или шести земных) химическая лаборатория на борту «Кьюриосити», именуемая SAM, анализировала состав марсианской атмосферы.

Выяснилось, что он представляет собой следующую смесь: 95% двуокиси углерода (CO2), 2,6% молекулярного азота (N2), 1,9% аргона (Ar), 0,16% молекулярного кислорода (O2), и 0,06% окиси углерода (СО).

Также было установлено, что концентрации этих газов увеличиваются и уменьшаются согласно смене сезонов. Ледяной зимой CO2 концентрируется в полярных шапках, и атмосферное давление на планете понижается. Весной и летом углекислый газ испаряется, и атмосферное давление растёт.

Анализы показали, что концентрации азота и аргона также соответствуют предсказуемой смене сезонов: их уровень увеличивается и уменьшается в течение года, в зависимости от количества СО2 в атмосфере.

Специалисты ожидали увидеть аналогичные тенденции при изучении концентраций кислорода. Однако инструмент SAM преподнёс им сюрприз.

Согласно его измерениям, уровни кислорода в марсианской атмосфере весной и летом примерно на 30% выше ожидаемых. А местной зимой показатели опускаются ниже прогнозируемых отметок.

Этот удивительный «график» повторяется каждый год, но каждый раз количество кислорода слегка изменяется, как будто что-то производит его, а затем забирает.
Дрейфующие марсианские облака, сфотографированные «Кьюриосити» в мае 2019 года. Анимация NASA/JPL-Caltech.

Команда была настолько удивлена полученными данными, что провела тройную проверку спектрометра. Инструмент был в порядке, и сомневаться в точности показателей не было причин.

Тогда эксперты предположили, что молекулы CO2 или воды (H2O) могли выделять кислород при распаде в атмосфере. Это привело бы к кратковременному росту его содержания.

Однако, чтобы данные совпали, над поверхностью планеты должно было быть в пять раз больше воды, чем имеется. Версия с углекислым газом также оказалась несостоятельной: он распадается слишком медленно, чтобы в течение столь короткого времени уровни кислорода подскочили до зафиксированных отметок.

Кроме того, остаётся непонятным, чем обусловлено сезонное снижение показателей. Может ли солнечное излучение дробить молекулы кислорода на два атома? Нет, заключили учёные. В этом случае для совпадения показателей процесс должен был бы занимать не один сезон, а не менее десяти лет.

«Мы изо всех сил пытаемся найти объяснение, – рассказывает глава научной группы Мелисса Трэйнер (Melissa Trainer) из Центра космических полётов имени Годдарда НАСА. – Тот факт, что «поведение» кислорода не всегда идеально повторяется каждый сезон, заставляет нас думать, что эта проблема не связана с динамикой атмосферы. Должен быть какой-то химический источник и поглотитель, который нам пока неизвестен».

Примечательно, что эта «загадка кислорода» похожа на «загадку метана», которая недавно также весьма озадачила планетологов.

Поясним, что метан постоянно находится в воздухе над кратером Гейл в мизерных количествах (в среднем 0,00000004%). Тем не менее его уровни удалось измерить при помощи лазерного спектрометра SAM.

Инструмент показал, что концентрации метана тоже возрастают и снижаются сезонно, причём его количество увеличивается в летние месяцы по необъяснимым причинам примерно на 60%.

В свете новых данных команда задаётся вопросом: могут ли процессы, аналогичные тем, что движут сезонными колебаниями уровней метана, влиять на уровни кислорода? Ответа пока нет. Однако высока вероятность, что колебания концентраций обоих газов происходят «в тандеме».

«Мы наблюдаем эту мучающую нас корреляцию в течение значительной части марсианского года. У меня пока нет ответов. Ни у кого их нет», – сетует соавтор исследования профессор Сушиль Атрейя (Sushil Atreya) из Мичиганского университета.

По словам специалистов, кислород и метан могут быть произведены как биологическим путём (например, микробами), так и абиотическим (в результате химических процессов в воде и грунте). Учёные рассматривают все варианты, хотя у них нет убедительных доказательств того, что на Марсе существует биологическая активность. Потому пока небиологические объяснения считаются более вероятными.

Также отмечается, марсианская почва содержит большое количество кислорода в составе других соединений (к примеру, перекиси водорода и перхлоратов). Поэтому не исключено, что определённые сезонные процессы могут приводить к выбросам кислорода с поверхности планеты.

Редактор: Boris Gordiev