Кисень на Марсі

Атмосфера Марса знову загадує загадки науковцям: вміст кисню у ній коливається на диво сильно і несподівано. На це вказують дані марсохода «К’юріосіті». Весною показники кисню зростають до 30% – а це суттєво більше, ніж можуть пояснити відомі процеси. Звідки взявся цей кисень і куди він зникає восени, зараз невідомо.

Марсохід «К’юріосіті». Зображення: NASA/JPL-Caltech/MSSS.

На перший погляд атмосфера Червоної планети не дуже цікава. На 95% вона складається з вуглекислого газу, крім того, незначною мірою присутні азот, монооксид вуглецю, аргон і кисень. Типовим для цих газів є незначні коливання впродовж року: взимку, коли на полюсах кристалізується багато СО₂ у вигляді сухого льоду, знижується газовий тиск, а з ним і щільність залишкових газів в атмосфері. Влітку їхня щільність знову зростає.

Проте існують несподівані відхилення від цього зразка, що засвідчують дані NASA, отримані з марсохода «К’юріосіті» впродовж минулих років. Передусім це стосується метану. Цей залишковий газ змінює свою концентрацію на диво несподівано і переходить від такого, що неможливо виявити, до 21-мільярдної частинки (ppb). Тільки сезонними коливаннями ці сильні несподівані зміни пояснити неможливо – врешті й походження цих газів невідоме.

Зараз увагу вчених привернув інший газ – марсіанський кисень. Адже за останні три марсіанські роки дані «К’юріосіті» демонструють незрозумілі коливання ще й щодо цього газу, повідомляють Меліса Трейнер (Melissa Trainer) та її колеги з Центру космічних польотів імені Ґоддарда від NASA. Так, показники кисню минулої весни та літа піднялися на диво раптово – з 1700 до 2200 ppb. Це значно більше, ніж можна було б очікувати у зв’язку з сезонними коливаннями СО₂.

«Коли ми це побачили вперше, то дуже розгубилися», – каже співавтор дослідження Сушіл Атрея (Sushil Atreya) з Мічиганського університету. Адже щоби пояснити таке зростання кисневого вмісту, навесні атмосфера над кратером Ґейла мала б збагатитися приблизно на 10 мільярдів молекул О₂ на кубічний сантиметр.

Крім того, сезонне зростання СО₂ щороку відхиляються від норми по-різному. «Це дивує, оскільки хімічний час життя кисню в атмосфері Марса дорівнює майже десяти земним рокам», – кажуть учені. Тож уміст О₂ мав би бути значно рівномірніший, ніж показав «К’юріосіті».

Як це можна пояснити? «Зараз ми багато працюємо над тим, щоб надати якесь задовільне пояснення», – сказала Трейнер. Адже поки вченим не відомий жоден процес, що здатен продукувати велику кількість кисню за незначний час. «У атмосфері Марса недостатньо доступних атомів кисню, щоб пояснити поведінку, яку ми помітили», – каже співавтор Тімоті МакКоночі (Timothy McConnochie) з Університету Меріленду.

Під землею на Марсі залягають мінерали, до складу яких входить кисень, зокрема перхлорат (ClO4) та пероксид водню (H₂O₂). Теоретично під впливом сонячного світла вони можуть розпадатися, вивільняючи кисень. Але у випадку з перхлоратом цих вивільнень було б суттєво замало, щоби спричинити раптове збільшення СО₂, пояснили Трейнер і її команда. Пероксид натомість міг би віддати в атмосферу багато кисню, але разом із ним мали б зростати показники хлору і водню – а цього не відбувається.

Наразі науковці можуть лише здогадуватися, звідки на Марсі береться кисень навесні і куди він зникає восени. «Десь мусить бути хімічне джерело газу та місце його залягання – ми ще не знаємо, де вони», – каже Трейнер. Суто теоретично, кисень, як і метан, міг би виникати в результаті як геохімічних, так і біологічних процесів. Проте «К’юріосіті» зі своїми вимірювальними інструментами не може визначити, яке з цих варіантів походження має марсіанський кисень.

Геохімічне походження науковці вважають більш вірогідним, хоч досі не знають конкретно його розташування. «Досі ми цього не розуміємо, – каже Трейнер. – Як і в випадку всіх несподіваних результатів, ми сподіваємося, що наступні вимірювання з місця та теоретичне осмислення даних пролиють більше світла на це несподіване спостереження».

Дані, зібрані «К’юріосіті»: річні коливання кисневих показників у атмосфері Марса. Зображення: Melissa Trainer, Dan Gallaghe, NASA/GSFC.