Колись Марс був дуже вологою планетою, про що свідчать численні сліди на його поверхні. Вчені знають, що за останні 3 млрд років частина води пішла глибоко під землю, але що сталося з рештою? Тепер космічний телескоп Hubble та місія MAVEN допомогли розкрити цю таємницю.
«Вода може піти тільки у два місця. Вона може або замерзнути в ґрунті, або молекула води може розпастися на атоми, і ці атоми полетять із верхньої частини атмосфери в космос», — пояснює керівник дослідження Джон Кларк із Центру космічної фізики Бостонського університету в Массачусетсі. «Щоб зрозуміти, скільки води там було і що з нею сталося, нам потрібно зрозуміти, як атоми йдуть у космос».
Кларк і його команда об’єднали дані з телескопа Hubble та апарата MAVEN, що вивчає Марс, щоб виміряти кількість і поточну швидкість витоку атомів водню в космос. Ця інформація дозволила їм екстраполювати швидкість витоку в минуле, щоб зрозуміти історію води на червоній планеті.
Водень і дейтерій, що втікають
Ключем до історії води на Марсі є дейтерій — ізотоп водню, ядро якого містить нейтрон. Завдяки вдвічі більшій масі, ніж звичайний водень, він йде в космос набагато повільніше.
У міру втрати Марсом води, співвідношення дейтерію та водню в його атмосфері поступово збільшувалося. Вимірювання цього співвідношення дає вченим можливість оцінити, скільки води було на Марсі в теплий і вологий період. А вивчення того, як ці атоми випаровуються нині, дає змогу краще зрозуміти процеси, що визначали швидкість випаровування протягом останніх чотирьох мільярдів років, і тим самим екстраполювати їх у минуле.
Більшу частину даних дослідження було отримано з космічного апарата MAVEN, він недостатньо чутливий, щоб спостерігати емісію дейтерію в усі часи марсіанського року. Річ у тім, що на відміну від Землі, орбіта Марса більш витягнута. Коли Червона планета проходить апогей своєї орбіти, викиди дейтерію стають слабкими. Тому вчені скористалися даними Hubble, щоб заповнити прогалини й розрахувати цикл для трьох марсіанських років.
Динамічна марсіанська атмосфера
Аналіз показав, що атмосфера Марса набагато динамічніша й турбулентніша, ніж вважалося раніше. Вона нагрівається та остигає в короткі проміжки часу, які можуть вимірюватися годинами. Також атмосфера розширюється та стискається в міру того, як яскравість Сонця на Марсі змінюється на 40% протягом місцевого року.
Вчені виявили, що останній фактор є ключовим. Швидкість витоку водню та дейтерію швидко змінюються, коли Марс наближається до Сонця. У класичній картині, яку вчені мали раніше, вважалося, що ці атоми повільно підіймаються через атмосферу на висоту, з якої вони можуть полетіти. Але насправді, коли Марс проходить перигелій, молекули води, які є джерелом водню та дейтерію, дуже швидко підіймаються, вивільняючи атоми на великих висотах.
За словами дослідників, це важлива знахідка. Вивчення історії води на Марсі має фундаментальне значення не тільки для розуміння планет у нашій Сонячній системі, а й для еволюції світів в інших зоряних системах.
Раніше ми розповідали про те, як полярні шапки Марса дозволили вченим дізнатися про його минулі зміни клімату.
За матеріалами Phys.org
