Бурі і зміна пір року забирають марсіанську воду
Найбільш інтенсивно Марс втрачає воду під час південного літа і пилових бур, повідомляє Наука и жизнь.
Сьогодні води на Марсі виключно мало, але рельєф і мінеральний склад поверхні планети змушує думати, що так було не завжди. Ранній Марс, найімовірніше, містив досить значні резервуари рідкої води - глибина гіпотетичного глобального океану могла досягати 500 м. Однак зараз через низького атмосферного тиску вода може існувати лише у вигляді льоду або водяної пари, причому в останній формі вона досить легко «йде " в космос. На висоті більше 50 км углекислотная атмосфера більше не затримує ультрафіолетове випромінювання Сонця, і воно руйнує молекули води. Утворені безпосередньо атоми водню «відлітають» в космос.
Чим ближче планета знаходиться до Сонця, тим вище можуть підніматися молекули водяної пари. Під час пилових бур волога також виявляється на великих висотах, звідки їй легше піти в космос.
Досить довгий час уявлялося, що вся вода зосереджена в нижній атмосфері Марса, звідки водень повільно піднімається у верхню атмосферу, і, отже, процес його відходу з атмосфери рівномірний і не залежить від пори року. Але дані, отримані за допомогою інфрачервоного спектрометр SPICAM (скорочення від The Spectroscopy for the Investigation of the Characteristics of the Atmosphere of Mars, «спектроскопія для дослідження характеристик атмосфери Марса») на борту космічного апарату «Марс-Експрес», малюють набагато більш складну картину .
«Марс-Експрес», запущений з космодрому Байконур у 2003 р, працює на орбіті навколо Марса з кінця 2003 року, тобто близько восьми марсіанських років. І весь цей час він рутинно вимірює вміст водяної пари в атмосфері на висотах до 100 км над поверхнею Червоної планети. Особливість приладу SPICAM в тому, що він здатний досліджувати атмосферу планети в режимі «сонячних затемнень», спостерігаючи, як сонячне світло просвічує шар атмосфери на краю планетного диска.
Завдяки цьому можна вивчати розподіл молекул водяної пари на різних висотах. А це - ключ до розуміння найтонших процесів в атмосфері: як рухаються атмосферні маси, які хімічні і фізичні процеси відбуваються в них і де саме.
Обробивши дані SPICAM за вісім марсіанських років, Анна Федорова, керівник лабораторії експериментальної спектроскопії ІКД РАН, і її колеги виявили, що в періоди, коли Марс знаходиться далі від Сонця, водяна пара практично не піднімається вище позначки в 60 км. Це відбувається, коли планета перебуває в афелії - точці орбіти, найбільш віддаленої від Сонця (орбіта Марса більш витягнута в порівнянні із земною, тому різниця помітна, 207 і 249 мільйонів кілометрів).
В цей час в північній півкулі літо, в південному - зима. Навпаки, коли Марс проходить перигелій, найближчу до Сонця точку (під час південної зими), водяна пара може підніматися до 90 км над поверхнею, що не конденсуючись в лід. Концентрація водяної пари в цей період може досягати 100 частинок на мільйон в одиниці об'єму. У цю пору року швидкість втрати води Марсом збільшується, верхня атмосфера насичується водою, а звідти вона йде в космос.
Крім цього, дослідники проаналізували дані, отримані під час глобальних пилових бур на Марсі, 2007 і 2018 років (за земним обчисленням). В цей час атмосфера стає ще більш теплою і вологою, а перенесення повітряних мас більш інтенсивним, піднімаючи тим самим воду на висоти більше 80 км.
«Те, що Марс втрачає воду, було відомо давно, - пояснює Анна Федорова. - Але зараз стає зрозуміло, що цей процес нестабільний. Завдяки активним спостереженнями в останні роки, фактично, йде зміна парадигми, так як в моделях враховується постійний і більш повільний темп».
Підтвердження тому знайшла група дослідників під керівництвом Жана-Іва Шафре (Jean-Yves Chaufray, LATMOS). Дослідники змоделювали темп втрати води Марсом за два роки, а потім порівняли результати з даними SPICAM. В цілому, дані узгоджуються, за винятком періодів пилових бур - виявилося, що модель дає більш низькі результати, ніж спостерігається на Марсі.
З урахуванням цих результатів група Жана-Іва Шафре передбачає, що Марс втрачає шар води глибиною приблизно 2 метри за кожен мільярд років. Проте, цього недостатньо, щоб пояснити, куди поділися ті обсяги марсіанської води, які сформували сучасний ландшафт Марса. «Можливо, тепер вона знаходиться в грунті, або в минулому Марс втрачав воду ще інтенсивніше», - припускає дослідник.