Могут ли образцы атмосферы Марса рассказать о планете больше, чем образцы грунта?
NASA активно работает над возвращением образцов марсианского грунта в ближайшие годы, что, как надеются, поможет понять, существовала ли древняя жизнь на поверхности планеты миллиарды лет назад. Но что насчет образцов атмосферы? Могут ли они дать ученым более ценную информацию об истории Марса?
Этим вопросом задалось недавнее исследование, представленное на 55-й Лунной и планетарной научной конференции. Международная группа ученых изучила значимость возврата атмосферных проб с Марса и то, как они могут рассказать о формировании и эволюции планеты.
Мотивация исследования
Ведущий автор исследования, профессор Эдвард Янг (UCLA), объясняет: «Мы многое узнаем о происхождении планеты из её атмосферы, а также из её пород. В частности, изотопные соотношения определенных элементов могут ограничить круг процессов, приведших к формированию планеты».
Соавтор работы, профессор Тимоти Свиндл (Университет Аризоны), добавляет два ключевых мотива:
- Для интерпретации взаимодействия возвращаемых образцов пород с атмосферой необходимо детально знать состав самой атмосферы.
- Атмосферная проба нужна для ответа на фундаментальные вопросы о процессах на Марсе. Например, марсианские метеориты содержат захваченные благородные газы атмосферы (криптон, ксенон), но, по-видимому, в них присутствует как минимум два разных «атмосферных» компонента.
Преимущества и способы получения проб
Исследователи выделили несколько преимуществ возврата атмосферной пробы:
- Изучение потенциальных солнечных газов в недрах Марса.
- Анализ эволюционных трендов в составе атмосферы.
- Исследование цикла азота и источников метана.
Уже существующая проба: Один образец атмосферы уже собран марсоходом Perseverance («Перси»). Проба под номером 1 «Roubion» была получена случайно, когда попытка взять керн породы закончилась забором атмосферных газов. Исследование отмечает, что пробирка для образцов не должна дать течь в ожидании возврата на Землю, а состав газов идеально подходит для анализа.
Другие предложенные методы:
- Пролет космического аппарата через атмосферу Марса с забором пробы.
- Посадка контейнера с клапанами и компрессором, который сможет сжать и сохранить в сотни/тысячи раз больше марсианского воздуха, чем негерметичная пробирка.
Упоминается предложенная в 2002 году миссия Sample Collection for Investigation of Mars (SCIM), которая не была выбрана для разработки. На данный момент, кроме пробы с «Перси», других миссий по забору атмосферы не планируется.
Текущие вопросы и будущие исследования
Основные усилия сейчас направлены на изучение возможности анализа малого количества газа из-за небольшого объема пробирки. Актуальные вопросы:
- Насколько надежна герметизация пробирки Perseverance?
- Может ли пробирка дать течь при жесткой посадке?
- Будут ли некоторые молекулы марсианской атмосферы прилипать к покрытию трубок? Пока что предварительные ответы на эти вопросы обнадеживают.
Поиск жизни и роль атмосферной пробы
Ученые осторожны в оценках. Д-р Янг: «Я действительно не знаю. Гипотеза о микробной жизни в прошлом или даже сейчас разумна, но у нас недостаточно информации».
Д-р Свиндл развивает мысль: если жизни на Марсе не было, почему она так рано началась на Земле, имевшей схожий климат? Если была, то насколько она похожа на земную и связана ли с ней через обмен породами при ударах? Обнаружить её будет сложно, но атмосферная проба может помочь. Например, анализ изотопных соотношений углерода или водорода в метане (присутствие которого отмечается в атмосфере Марса) является одним из лучших способов определить его возможное биологическое происхождение.