Опубликованы новые результаты работы российско-европейской миссии «ЭкзоМарс»: сезонное появление хлороводорода, распределение угарного газа и улетучивающийся водяной пар — Naked Science
Василий Парфенов

Опубликованы новые результаты работы российско-европейской миссии «ЭкзоМарс»: сезонное появление хлороводорода, распределение угарного газа и улетучивающийся водяной пар

6.5

Начало года ознаменовалось целой серией научных публикаций, основанных на результатах работы международной космической миссии «ЭкзоМарс», в которой принимает участие и Россия. Эти статьи содержат большое количество новых данных о строении газовой оболочки Красной планеты. Часть из них не столько отвечают на уже поставленные вопросы об атмосфере Марса, сколько описывают новые загадки, требующие пристального изучения.

Опубликованы новые результаты работы российско-европейской миссии «ЭкзоМарс»: сезонное появление хлороводорода, распределение угарного газа и улетучивающийся водяной пар
Основные инструменты TGO — два спектрометра: ACS и NOMAD. Они фиксируют поглощение атмосферой излучения Солнца в разных участках инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов. На фото — макет Trace Gas Orbiter, демонстрировавшийся в 2015 году на Парижском авиасалоне / ©Pline, Wikipedia

Наиболее громким открытием стало обнаружение хлороводорода в марсианской атмосфере при помощи разработанного российскими инженерами и учеными инструмента ACS. Посвященная ему публикация размещена в рецензируемом журнале Science Advances Американской ассоциации содействия развитию науки (AAAS). А еще в январе вышла статья с описанием циркуляции угарного газа в атмосфере Марса. Она опубликована в Nature Geoscience и тоже основана на данных спектрометра ACS.

Напомним, миссия «ЭкзоМарс» (ExoMars) — совместный проект Европейского космического агентства (ESA) и «Роскосмоса». Она состоит из двух аппаратов: искусственного спутника Марса Trace Gas Orbiter (TGO) и спускаемого модуля «Скиапарелли». Последний, к сожалению, из-за ошибки в программном обеспечении 19 октября 2016 года вместо мягкой посадки встретился с поверхностью Красной планеты на скорости порядка 300 километров в час. А TGO успешно работает более четырех лет и занимается исследованием распределения газов в атмосфере Марса.

Хлороводородные сезоны

Некоторое количество хлороводорода в атмосфере Марса ожидалось согласно ранее созданным моделям, но когда поначалу его не засекли, решили, что этого соединения в ней и нет (или концентрация за пределами чувствительности ACS). Однако один из исследователей решил проанализировать данные, полученные в неблагоприятное для наблюдений время марсианского года — в сезон пылевых бурь. Для спектрометра заполненная частичками песка атмосфера выглядит слишком шумной, и обычно в таких показаниях искать что-то бесполезно.

Но в ходе поисков тяжелого водяного пара (HDO), в котором один атом водорода замещен дейтерием, полезными были любые данные. Неожиданно оказалось, что в спектрах ACS выделяются линии хлороводорода. После повторного анализа всех ранее собранных показаний получилось восстановить картину происходящего.

Опубликованы новые результаты работы российско-европейской миссии «ЭкзоМарс»: сезонное появление хлороводорода, распределение угарного газа и улетучивающийся водяной пар
Один из возможных циклов хлора на Марсе. Ветер поднимает пыль, в которой есть соль, а солнечный свет разогревает грунт, в котором есть влага. В воздухе они взаимодействуют, хлор высвобождается и может прореагировать с водородсодержащими молекулами. Получившийся хлороводород затем может распасться под действием солнечного излучения обратно на хлор и водород или связаться с пылью и упасть на поверхность. Еще один вариант утилизации хлора — реакция с кислородом, формирование перхлоратов и возврат в почву. Также возможен выброс хлороводорода в результате вулканизма, но сопутствующих оксидов серы в соответствующих количествах не обнаружено / ©ESA

Выяснилось, что хлороводород появляется на несколько недель и затем исчезает. Происходит это во время лета в южном полушарии планеты, которое из-за особенностей орбиты Марса гораздо теплее, чем аналогичный сезон на севере. Такое поведение HCl не согласуется ни с одной существующей моделью марсианской атмосферы. В ближайшем будущем ученым предстоит определить не только механизмы выработки этого газа, но и под действием каких процессов он распадается. Пока ни одна гипотеза не объясняет всех нюансов: вулканизма нужной силы на Марсе не зафиксировали, улетучиваться из атмосферы хлороводород не может (слишком тяжелый), а распасться под действием солнечного излучения он бы так быстро не смог. Возможно, дело в каких-то реакциях содержащихся в почве перхлоратов.

Распределение угарного газа

Атмосфера Марса по большей части состоит из углекислого газа (CO2). На больших высотах (порядка 60 километров) под действием ультрафиолета от него отрывается один атом кислорода — и получается угарный газ (CO). Поскольку марсианская атмосфера циркулирует, как и земная, по ячейкам Хэдли, значительная часть CO в результате спускается обратно к поверхности. Там этот газ частично связывается гидроксильным радикалом OH и снова превращается в CO2. Среднее время жизни одной молекулы угарного газа оценивается в 2,5 земных года (1,3 марсианского года), так что по их движению и концентрации в атмосфере можно судить сразу о многих процессах.

В частности, угарный газ позволяет отлично отслеживать движение марсианской атмосферы. На экваторе она нагревается и поднимается вверх, а затем расходится к полюсам, где опускается обратно. Причем, благодаря «жизненному циклу» CO на Марсе, вниз его движется заметно большее количество, чем поднимается вверх. Так удалось создать очень точную модель газовой оболочки Красной планеты и вместе с тем увидеть некоторые интересные процессы, об одном из которых расскажем ниже.

«Убегающий» водяной пар

Среди прочего наблюдения с помощью ACS и NOMAD за циркуляцией атмосферы Марса выявили разницу в количестве поднимающегося вверх и опускающегося обратно водяного пара. То небольшое количество влаги, что содержится в марсианском грунте, постоянно испаряется. Этот процесс усиливается летом: молекулы воды улетучиваются в верхние слои атмосферы. Там они под действием ультрафиолета распадаются на кислород и водород, причем последний настолько легкий, что уносится в космос. Этот механизм был известен и ранее, но теперь его удалось измерить с высокой точностью.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 11:36
68 минут
Ольга Иванова

Своими корнями история Армении уходит в глубокую древность и неразрывно связана с историей всего Древнего мира. Но зачастую, зная в деталях историю Рима и Древней Греции, мы в гораздо меньшей степени осведомлены о событиях, происходивших в Античное время в Армении, оказавшейся на перекрестке цивилизаций Запада и Востока. В силу многих причин она не попала в должном объеме в учебники и незнакома тем, кто интересуется историей. Попытаемся хоть немного исправить эту несправедливость.

1 час назад
48 минут
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

Вчера, 15:39
5 минут
Илья Ведмеденко

Специалистам «Роскосмоса» удалось запустить основные двигатели нового модуля «Наука». Ранее сообщалось о технических неполадках, возникших после старта.

Вчера, 11:36
68 минут
Ольга Иванова

Своими корнями история Армении уходит в глубокую древность и неразрывно связана с историей всего Древнего мира. Но зачастую, зная в деталях историю Рима и Древней Греции, мы в гораздо меньшей степени осведомлены о событиях, происходивших в Античное время в Армении, оказавшейся на перекрестке цивилизаций Запада и Востока. В силу многих причин она не попала в должном объеме в учебники и незнакома тем, кто интересуется историей. Попытаемся хоть немного исправить эту несправедливость.

21 июля
4 минуты
Сергей Васильев

До сих пор было неизвестно, могут ли плоды передавать сигналы материнскому растению, но опыты, поставленные на томатах, показали, что это действительно происходит.

1 час назад
48 минут
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
5 минут
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
7 минут
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

11 июля
28 минут
Александр Березин

Еще год назад почти все были уверены, что эпидемия быстро закончится. Ведь научные исследования говорили: иммунитет переболевших очень сильный, а повторные заболевания крайне редки. Российские власти все еще верят в это: глава Роспотребнадзора Анна Попова утверждает, будто повторно болеет только 1%. От этого в России до сих пор ждут достижения «группового иммунитета» осенью — и, разумеется, снятия ковидных ограничений. К сожалению, это пустые надежды. Данные из других стран вообще не показывают реальной возможности достичь группового иммунитета за счет переболевших. Разбираемся в деталях.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: