Группа палеонтологов из НАСА при помощи спутника, находящегося на околомарсианской орбите, сумели определить, по какой причине эта планета превратилась в безжизненную пустыню. Исследователи, после установления объемов катастрофы, потерянных под влиянием солнечного ветра, пришли к выводу, что этого было вполне достаточно, чтобы с поверхности Марса исчезла жидкая вода.

Марс является одной из планет, ближе всего расположенных к Земле. Данная планета является более комфортной для людей, которые, вполне вероятно, в будущем смогут прогуляться по ее поверхности в скафандрах, нежели Венера, горячую и плотную атмосферу которой не могут выдержать даже исследовательские аппараты. Кроме того, согласно результатам новых научных исследований, на Красной планете в прошлом текли реки, а воздух был менее разреженным. В частности, на это указывают следы огромных волн, которые могло вызвать падение астероида и которые были совсем недавно открыты.

Вполне возможно, что достаточное количество кислорода и воды создавало пригодную для жизни среду. Часть ученых утверждают, что примерно 3,5-2,5 миллиардов лет назад на этой планете могла существовать биосфера. Впрочем, в настоящее время Марс представляет собой пустыню, лишенную воды. Как заявляют палеонтологи, Красная планета практически полностью лишилась воды несколько десятков миллионов лет назад. В период существования на Земле динозавров на Марсе, вполне возможно, могли еще сохраняться некоторые озера. Атмосфера планеты очень разрежена, она состоит в основном из углекислого газа, поэтому не в состоянии защитить от ионизирующего излучения возможных микробов.

Исследователи на протяжении долгого времени питаются найти ответ на вопрос, что спровоцировало глобальную катастрофу, которая превратила планету, богатую водой, в пыльную пустыню. По словам ученых, ответ найти крайне важно, это не просто праздное любопытство. Благодаря этому появится возможность понять будущее нашей планеты, на которую, как полагают некоторые ученые, Красная планета когда-то была похожа. По мнению палеонтологов, основная причина заключается в резких изменениях глобального климата вследствие утраты атмосферы и слабого электромагнитного поля.

В настоящее время атмосфера Марса продолжает растворяться в космосе. Ученые проводят изучение данного процесса, а также пытаются реконструировать климатические изменения прошлого в рамках космического проекта НАСА Mars Scout. Для проведения наблюдений за атмосферой Красной планеты к ней был отправлен спутник MAVEN. Основная цель программы заключается в выяснении той роли, которую сыграла в превращении планеты в пустыню потеря газов.

Исследователи определили объемы потерь при помощи расчета соотношения тяжелых и легких изотопов, в частности, аргона. Газ, который уходит в космос, уносит в основном легкие ядра атомов, в результате чего в атмосфере Марса преобладают тяжелые ядра. В атмосфере данной планеты их повышенная концентрация была выявления еще в 2013 году специалистами НАСА. Благодаря спутнику MAVEN, который был выведен на орбиту Марса в 2014 году, ученые смогли более подробно раскрыть те процессы, которые происходят в верхних слоях газовой оболочки планеты.

Как отмечают специалисты, механизм, по которому аргон улетает в космос, довольно прост. За счет воздействия солнечного ветра происходит ускорение ионов, которые сталкиваются в верхних слоях атмосферы с атомами аргона, отбрасывая их в космос. Данный процесс происходит одинаково и для Ar36 , и для Ar38 . Но различия все же возникают. Причина этого кроется в том, что изотоп Ar36 более легкий, поэтому он быстрее проникает в верхние слои атмосферы. В результате именно он в большом изобилии находится на уровне экзобазы. Выше этого уровня частицы способны покидать планету, не сталкиваясь между собой. Таким образом, изотоп Ar36 уходит в космос значительно быстрее, чем Ar38 .

Чтобы определить в атмосфере концентрацию изотопов, ученые применили ионный и нейтральный масс-спектрометр, построенный в космическом центре Годдарда. Спутник MAVEN делал измерения на различных высотах, в частности, на высоте порядка 150 километров от поверхности Марса. Таким образом, исследователи определили уровень турбопаузы и экобазы. Турбопаузой называют слой атмосферы, расположенный над гомосферой, в котором преобладают турбулентные перемешивания газов, а также под гетеросферой, где преобладает молекулярная диффузия.

Высота турбопаузы была определена следующим образом. Ученые взяли полученные при помощи марсохода Curiosity показатели соотношения у поверхности Марса N2/Ar40 . В силу того, что газы хорошо смешиваются в гомосфере, данное соотношение должно быть одинаковым до турбопаузы. Спутник много раз измерял это соотношение на различных высотах, в результате чего была определена корреляция: чем выше – тем соотношение азота и аргона больше. Исследователям осталось лишь перенести результаты на нижние слои атмосферы, поскольку туда спутник добраться не мог – до значения 1,25. Высота, на которой это случилось, и являлась турбопаузы.

После определения уровня экзобазы и турбопаузы ученые вывели соотношение между ними изотопов аргона. Как и предполагали исследователи, данный слой был обогащен Ar38 . Это соотношение и было положено в основу расчета объема потери газов. Однако при этом необходимо было учитывать и тот факт, что часть изотопов могла попасть в атмосферу вследствие вулканической активности, выветривания пород и ударов астероидов. Таким образом, конечное значение доли аргона, который ушел в космос, в общем количестве газа, присутствовавшего в атмосфере за весь период, составило 66 процентов.

Палеонтологи применили полученные результаты для расчета приблизительных потерь других газов. Таким образом, ученые пришли к выводу, что в результате столкновения с ионами из атмосферы могло уйти примерно 10-20 процентов углекислого газа. Более катастрофическими были потери кислорода, и последствия зависели от того, какой именно газ оказывался источником потери кислорода. В том случае, если это диоксид углерода, потери углекислого газа примерно в 30 раз превышают оценки исследователей. Давление, таким образом, могло упасть более чем на одну атмосферу. В то же случае, если кислород находился в составе водяного пара, по большими были потери воды.

Ученые отмечают, что ранняя атмосфера Красной планеты была достаточно плотной и содержала достаточное количество углекислого газа, чтобы на поверхности планеты, благодаря парниковому эффекту могла существовать вода в жидком состоянии. Данное исследование демонстрирует, что Марс превратился в пустыню в результате потери большей части газовой оболочки. И это без учета того, что миллионы лет назад Солнце могло быть более активным. А это, по словам специалистов, только увеличивает объемы атмосферы, выдуваемой в космос.

No related links found


Комментарии:

Leave a reply