Кислород на Марсе ведёт себя загадочно, добавляя новую тайну к метановой
Впервые в истории изучения космоса учёные измерили сезонные изменения в газах, заполняющих воздух непосредственно над поверхностью кратера Гейл на Марсе. Они обнаружили нечто озадачивающее: кислород — газ, которым дышат многие земные существа, — ведёт себя так, что это пока невозможно объяснить известными химическими процессами.
В течение трёх марсианских лет (почти шести земных лет) прибор в составе переносной химической лаборатории SAM на борту марсохода NASA Curiosity анализировал состав воздуха в кратере Гейл. Результаты подтвердили состав атмосферы у поверхности: 95% по объёму углекислого газа (CO2), 2.6% молекулярного азота (N2), 1.9% аргона (Ar), 0.16% молекулярного кислорода (O2) и 0.06% угарного газа (CO).
Учёные обнаружили, что азот и аргон следуют предсказуемой сезонной модели, колеблясь в концентрации в течение года относительно количества CO2 в воздухе. От кислорода ожидали того же. Но этого не произошло. Вместо этого количество газа в воздухе увеличивалось в течение весны и лета на целых 30%, а затем осенью падало до уровней, предсказанных известной химией. Эта картина повторялась каждой весной, хотя количество добавляемого в атмосферу кислорода варьировалось, что указывало на наличие источника его производства и последующего удаления.
Попытки объяснить феномен
Учёные проверили точность прибора SAM — квадрупольного масс-спектрометра. Он работал исправно. Рассматривалась возможность высвобождения кислорода при распаде молекул CO2 или воды (H2O), но для этого потребовалось бы в пять раз больше воды над Марсом, а CO2 распадается слишком медленно.
"Мы изо всех сил пытаемся это объяснить, — говорит Мелисса Трейнер из NASA Goddard, руководившая исследованием. — Тот факт, что поведение кислорода не идеально повторяется каждый сезон, заставляет нас думать, что дело не в атмосферной динамике. Должен быть какой-то химический источник и поглотитель, который мы пока не можем учесть".
Параллели с метаном
Для учёных история с кислородом любопытным образом напоминает историю с метаном. Метан в кратере Гейл присутствует в ничтожных количествах (в среднем 0.00000004%), но приборы SAM показали, что его содержание также необъяснимо возрастает примерно на 60% в летние месяцы.
"Мы начинаем видеть эту заманчивую корреляцию между метаном и кислородом в течение большей части марсианского года", — отмечает соавтор работы Сушил Атрейя.
Возможные источники
Кислород и метан могут иметь как биологическое (например, от микробов), так и абиогенное (химия воды и горных пород) происхождение. Учёные рассматривают все варианты, но убедительных доказательств биологической активности на Марсе нет.
Команда Трейнер рассматривала марсианский грунт как источник дополнительного весеннего кислорода, поскольку он богат соединениями, такими как перекись водорода и перхлораты. Однако эксперименты на аппаратах Viking, показавшие decades назад, что тепло и влага могут высвобождать кислород из почвы, проводились в иных условиях и не объясняют последующего падения уровня O2.
"Мы пока не смогли предложить ни одного процесса, который производил бы необходимое количество кислорода, но мы думаем, что это должно быть что-то в поверхностном грунте, что меняется в зависимости от сезона", — сказал соавтор Тимоти МакКонночи.
Новые измерения SAM — первые, кто выявил сезонные закономерности в газах. Команда продолжит сбор данных, надеясь, что научное сообщество поможет разгадать кислородную загадку Марса.