16K
Анализ сезонных изменений состава марсианской атмосферы, проведенный по данным марсохода NASA «Curiosity», показал, что концентрация кислорода в ней каждую весну резко возрастает, при этом увеличение варьируется от года к году. Ученым пока не удалось объяснить эту аномалию с помощью каких-либо известных химических процессов, так как все предложенные ими идеи, которые приводят к наблюдаемым значениям, требуют либо присутствия большого количества воды на Красной планете, либо продолжительного времени.
«В атмосфере явно недостаточно атомов кислорода для производства газа в наблюдаемых количествах. Скорее всего, увеличение его концентрации связано с чем-то, что содержится в марсианском грунте и меняется сезонно, однако с имеющимися сегодня данными нам не удалось определить источник», – рассказывает Тимоти МакКонноки, соавтор исследования из Мэрилендского университета в Колледж-Парке (США).
В течение трех марсианских или почти шести земных лет марсоход «Curiosity» собирал данные об атмосфере Красной планеты и анализировал ее состав. Полученные результаты подтвердили предыдущие измерения и показали, что у поверхности по объему в среднем она содержит 95% двуокиси углерода, 2,6% молекулярного азота, 1,9% аргона, 0,16% молекулярного кислорода и 0,06% окиси углерода. Кроме этого в атмосфере были выявлены смешение и циркуляция молекул, связанные с сезонными изменениями давления, которое зимой падает в результате замерзания оксида углерода над полюсами Марса, а весной наоборот возрастает при его испарении.
Анализ за годы наблюдений показал, что в этих циклах азот и аргон ведут себя вполне предсказуемо и их концентрации коррелируются с двуокисью углерода, чего не скажешь о кислороде – начиная с весны его содержание в атмосфере постепенно увеличивается, а осенью падает до уровня, предсказанного известными химическими процессами. Это повторяется каждый год, однако количество кислорода, добавляемого в атмосферу, всегда разное, подразумевая, что что-то сначала производит его, а затем удаляет.
Как только ученые столкнулись с кислородной загадкой, они несколько раз перепроверили работу прибора на марсоходе, который использовался для анализа газов в атмосфере. Он был в порядке.
«Тогда мы рассмотрели идею, что молекулы двуокиси углерода или воды выделяют кислород в ходе распада в атмосфере, приводя к кратковременному увеличению его концентрации. Однако расчеты показали, что в первом случае в ней должно находиться в пять раз больше воды, чем есть на самом деле, а во втором проблема со временем – углекислый газ распадается слишком медленно. И тот факт, что уровень повышения содержания кислорода не совпадает от сезона к сезону, заставляет нас думать, что это не связано с динамикой атмосферы. Скорее всего должен быть какой-то химический источник и поглотитель, который мы пока не можем выявить», – пояснили авторы исследования.
Организмы или вода и камни?
Поведение кислорода, как ни странно, очень похоже на историю с метаном, который в следовых количествах присутствует в марсианской атмосфере у поверхности кратера Гейла. В летние месяцы его количество резко увеличивается на 60%, и сегодня нет этому объяснения.
«Имея данные о колебании кислорода, мы задались вопросом, могут ли процессы, аналогичные тем, что движут сезонными выбросами метана, влиять и на него, так как иногда концентрации этих двух газов изменяются в тандеме. К сожалению, пока у нас нет ответа», – добавил Сушил Атрея, соавтор исследования из Мичиганского университета (США).
Кислород и метан могут быть произведены как биологическим путем, например, микробами, так и абиотическим в химических процессах, связанных с водой и грунтом. Ученые рассматривают все варианты, и, несмотря на то, что у «Curiosity» нет инструментов, которые могли бы однозначно склонить чашу весов в пользу одного из источников этих газов на Марсе, более вероятной они считают его небиологическую природу.