Как Марс потерял свою атмосферу

Сейчас Марс - холодная и сухая планета, но миллиарды лет назад он был совсем другим

В далеком прошлом Марс лишился большей части своей атмосферы под воздействием солнечного ветра. К такому выводу пришли исследователи Университета Колорадо на основе изучения данных, полученных от находящегося на орбите Красной планеты зонда НАСА "Mэйвен" и марсохода "Кьюриосити".

Но состав марсианской атмосферы сильно отличался от атмосферы Земли.

В марсианском воздухе, судя по всему, преобладал углекислый газ.

Это, в свою очередь, означает, что этот парниковый газ мог разогреть температуру воздуха на Красной планете настолько, что там могла возникнуть жизнь.

Пока еще продолжаются попытки подсчитать объемы потерянной Марсом атмосферы, но уже сейчас можно сказать, что эта атмосфера Марса была столь же плотной, что и на Земле, один или два бара, и почти вся она  (80-90%) была унесена солнечным ветром.

Зонд "Mэйвен" прибыл на орбиту Марса в 2014 году

Зонд "Mэйвен", который прибыл на орбиту Марса в 2014 году и с тех пор изучает верхние слои атмосферы этой планеты.

Среди прочего, зонд измеряет присутствие аргона в марсианской атмосфере.

О чем рассказал аргон

Аргон - инертный газ, который не взаимодействует с другими газами в атмосфере или элементами на поверхности планеты. Из этого следует, что аргон мог исчезнуть из марсианской атмосферы лишь под воздействием солнечного ветра - потока мегаионизированных частиц, истекающего из солнечной короны в окружающее космическое пространство.

Масштабы потери аргона марсианской атмосферой за последние 4,5 млрд лет можно вычислить, определив пропорции тяжелых и легких изотопов атома. Легкий изотоп 36Ar улетучивается быстрее, чем тяжелый изотоп 38Ar, в результате чего в оставшемся в атмосфере аргоне преобладают более тяжелые изотопы.

Марсоход "Кьюриозити" сделал замеры концентрации аргона на поверхности Марса

На основании анализов концентрации обоих изотопов как в верхних слоях атмосферы Марса, так и на его поверхности, ученые пришли к выводу, что примерно две трети аргона, присутствовавшего в атмосфере Марса, улетучились в космическое пространство. Это значит, что почти весь газ в атмосфере был потерян.

Аргон не важен для того, чтобы получить данные о климате, но он указывает на то, что произошло с углекислым газом, так как те же самые силы, которые удаляют аргон из атмосферы, удаляют и углекислый газ. То есть можно сказать, что с течением времени основной объем CO2 в марсианской атмосфере улетучился в космос.

Это открытие важно, поскольку позволяет понять, как в далекие времена Марс мог удерживать на своей поверхности воду - что способствовало бы появлению жизни на Красной планете.

Сейчас тонкая атмосфера не способна удержать жидкость на поверхности Марса, она быстро испаряется. Поэтому гораздо более плотная атмосфера - важнейший фактор для изучения вопроса о том, была ли жизнь на Марсе.

Проблема климата

Тот факт, что на Марсе в прошлом была либо стоячая вода, либо реки - и, может быть, даже океаны, - кажется очевидным. На фотографиях Красной планеты хорошо видны русла рек, аллювиальные равнины и дельты. А "Кьюриозити" обнаружил признаки существования озер.

Однако климатические модели, основанные на скупой информации о прошлой атмосфере Марса, с трудом могут воспроизвести условия, при которых температура воздуха на Марсе была бы достаточно высокой для существования обширных водоемов.

Согласно такому моделированию, большая часть воды была бы льдом.

Уже давно существуют серьезные разногласия между геологами, которые видят признаки существования рек и озер, и разработчиками компьютерных моделей, которые не понимают, как это могло произойти при известных нам атмосферных условиях.

Информация, полученная от зонда "Мэйвен", очень важна, потому что до сих пор у нас не было достаточно данных о том, что происходило с CO2 в марсианской атмосфере.

Теперь мы сможем модифицировать компьютерные модели, заложив в них показатели давления в атмосфере Марса в один или два бара.