Жестокий конец древних океанов Марса
На протяжении тысячелетий Марс был холодной и засушливой пустыней, что резко контрастировало с теплым и влажным миром, которым, по мнению ученых, он когда-то был. Вопрос о том, как Красная планета лишилась своих огромных океанов, долгое время озадачивал исследователей. Хотя главными подозреваемыми были солнечный ветер и постепенный выброс атмосферы, новое новаторское исследование предполагает гораздо более драматичный виновник: мощные и удивительно распространенные марсианские пылевые бури.
Ученые под руководством доктора Элары Вэнс из Института планетарных наук в Тусоне, штат Аризона, опубликовали результаты в Science Достижения 24 октября 2023 года показывают, что даже локализованные пыльные бури могут выбрасывать значительные количества водяного пара высоко в атмосферу Марса. Оказавшись там, под воздействием жесткого солнечного излучения, эти молекулы воды распадаются, а атомы водорода улетают в космос. Этот механизм предлагает потрясающий новый взгляд на высыхание Марса, предполагая, что его водное прошлое не просто исчезло, а было активно выброшено в космос.
Открытие пути эвакуации из атмосферы
Исследовательская группа проанализировала обширные данные миссии НАСА «Марсианская атмосфера и нестабильная эволюция» (MAVEN) и орбитального аппарата Европейского космического агентства (TGO), входящего в программу «ЭкзоМарс». Их внимание было сосредоточено на атмосферных наблюдениях, сделанных во время глобальных и региональных пылевых явлений в течение нескольких марсианских лет.
Что ошеломило доктора Вэнс и ее коллег, так это эффективность, с которой эти штормы поднимали молекулы воды на беспрецедентные высоты. Обычно водяной пар в основном задерживается в нижних слоях атмосферы, на высоте ниже 60 километров (около 37 миль), из-за низких температур планеты и атмосферной циркуляции. Однако во время пыльных бурь вода поднималась на высоту более 80 километров (50 миль), а в некоторых случаях даже до 100 километров (62 мили) над поверхностью.
Доктор. Хироши Сато, соавтор из Токийского университета, объяснил критические последствия этого восхождения: "На таких экстремальных высотах защитные нижние слои атмосферы резко истончаются, в результате чего молекулы воды становятся уязвимыми для интенсивного ультрафиолетового (УФ) излучения Солнца. Этот процесс, известный как фотолиз, расщепляет воду (H2O) на составляющие ее атомы водорода и кислорода. Более легкие атомы водорода, обладающие более высокими тепловыми скоростями, могут затем достичь скорости убегания и проникнуть в межпланетные пространства. космос».
Чаще, чем думали: роль локализованных бурь
Поистине разоблачительный аспект этого открытия заключается в том, что это явление не ограничивается редкими пылевыми бурями, охватывающими планеты, которые иногда поглощают Марс. Было обнаружено, что даже сравнительно небольшие и более локализованные пыльные бури, которые случаются гораздо чаще, чрезвычайно эффективно переносят водяной пар вверх.
«Мы всегда знали, что большие пыльные бури играют свою роль, но влияние этих более распространенных региональных событий было значительно недооценено», — заявляет доктор Вэнс. «Это означает, что скорость потери воды с Марса из-за утечки атмосферы могла быть значительно выше и более непрерывной на протяжении всей его истории, чем предполагали наши предыдущие модели». На протяжении миллиардов лет эти непрерывные, эпизодические взрывы могли быть причиной значительной части недостающей воды на Марсе, рисуя картину планеты, которая высыхала не просто постепенно, а в результате сильных атмосферных потрясений.
Последствия для обитаемости и будущих исследований
Это пересмотренное понимание имеет глубокие последствия для наших теорий о обитаемости Марса в древности. Если бы вода удалялась быстрее и насильственнее, окно для появления и развития жизни на поверхности могло бы быть короче, чем предполагалось ранее. Это также уточнит наши поиски того, где все еще может быть найден остаточный водяной лед, возможно, глубоко под землей, защищенный от этих путей эвакуации из атмосферы.
Кроме того, эти открытия имеют решающее значение для будущих миссий человека на Марс. Понимание динамики атмосферы планеты, включая водный транспорт, жизненно важно для прогнозирования погодных условий, защиты космических кораблей и определения потенциальных возможностей использования ресурсов на месте (ISRU), таких как добыча воды для топлива или жизнеобеспечения. Красная планета, которая когда-то представляла собой синий мрамор, теперь представляет собой историю не тихого высыхания, а драматических атмосферных потрясений, предлагая важные идеи, когда человечество готовится отправить исследователей на ее поверхность.
