Сегодня Марс предстаёт перед нами сухой и пыльной пустыней, но геологические свидетельства однозначно говорят о том, что в далёком прошлом это была планета, изобилующая водой. Куда же исчезли обширные реки и озёра? Этот вопрос долгое время волновал учёных. Основные гипотезы сводились к двум вариантам: вода либо улетучилась в космос, либо скрылась в недрах планеты. Новое исследование, основанное на совместной работе космического телескопа «Хаббл» и марсианского орбитального аппарата NASA MAVEN, проливает свет на ключевой процесс, ответственный за исчезновение марсианской воды — утечку водорода в космическое пространство.
Исследовательская группа под руководством Джона Кларка из Центра космической физики Бостонского университета сосредоточилась на наблюдении за выходом атомов водорода — фундаментального элемента воды — из марсианской атмосферы. Собранные данные позволили учёным смоделировать скорость потери водорода в течение миллиардов лет и, как следствие, реконструировать водную историю Красной планеты.
Механизм утечки водорода с Марса
Современные научные представления указывают на то, что основной причиной потери воды Марсом является диссипация (рассеяние) водорода. Процесс начинается в разреженной атмосфере планеты: солнечное излучение расщепляет немногочисленные молекулы воды на атомы водорода и кислорода. Атомы водорода, будучи самыми лёгкими во Вселенной, с лёгкостью преодолевают слабую гравитацию Марса и навсегда покидают его.
На этом изображении, созданном на основе сотен тысяч наблюдений ультрафиолетового спектрорадиометра аппарата MAVEN, видны атомы водорода, рассеивающие солнечный свет в верхних слоях атмосферы Марса и за её пределами.
Ключевую роль в понимании масштабов этого процесса играет дейтерий — более тяжёлый изотоп водорода. Из-за большей массы он улетучивается медленнее. Со временем, по мере потери обычного водорода, соотношение дейтерия к водороду в атмосфере возрастает. Измеряя это соотношение, учёные могут экстраполировать данные в прошлое и оценить, сколько воды было на Марсе изначально и как быстро она исчезала.
Обратите внимание: Подруга никогда не готовит в микроволновке. Говорит, что это не безопасно. Решила узнать, так ли это.
Динамичная и турбулентная атмосфера Марса
Орбитальный аппарат MAVEN, находясь на орбите Марса, не всегда может фиксировать выбросы дейтерия, особенно в период марсианской зимы, когда планета находится на максимальном удалении от Солнца по своей эллиптической орбите и активность процессов падает. Для получения полной картины команде Кларка потребовались архивные и текущие данные с телескопа «Хаббл», который ведёт наблюдения за Марсом с 1991 года.
Совместный анализ информации с обоих инструментов за три марсианских года (около шести земных лет) показал, что атмосфера Марса гораздо динамичнее, чем считалось ранее. Ранние модели предполагали медленную и стабильную утечку. Реальность оказалась иной: когда Марс в своём годовом цикле приближается к Солнцу (в перигелии), его атмосфера быстро нагревается. Это приводит к интенсивному подъёму водяного пара в верхние слои, где молекулы активно расщепляются солнечным светом. Дополнительный «толчок» атомам водорода и дейтерию даёт солнечный ветер, чьи заряженные частицы передают им дополнительную энергию, ускоряя побег в космос.
Сравнительные снимки «Хаббла» в дальнем ультрафиолете наглядно демонстрируют разницу: в перигелии (ближе к Солнцу) атмосфера Марса выглядит ярче и обширнее из-за более активных процессов утечки водорода, чем в афелии (дальше от Солнца).
Значение открытия для науки
Полученные результаты убедительно доказывают, что утечка водорода была и остаётся одним из главных механизмов потери воды Марсом. Безусловно, это не единственный фактор — часть воды могла связаться в минералы или уйти под поверхность, — но новый анализ даёт количественную оценку ключевому процессу «испарения» планеты.
Это открытие имеет значение, выходящее далеко за рамки изучения Марса. Понимание того, как планета, находящаяся в обитаемой зоне своей звезды, теряет воду, критически важно для астробиологии. Марс, Земля и Венера находятся в одной области Солнечной системы, но их климатические судьбы кардинально разошлись. Изучая марсианский сценарий, учёные получают инструмент для оценки потенциала обитаемости экзопланет, вращающихся вокруг других звёзд.
Кроме того, детальное понимание атмосферных процессов необходимо для прогнозирования будущего Марса и оценки теоретической возможности его терраформирования — превращения в планету, снова пригодную для жизни.
Исследование было подробно изложено в статье, опубликованной в авторитетном журнале Science Advances.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Когда-то Марс был планетой, богатой водой.