Учёные всегда искали в космосе воду и кислород. Это лишь два из ключевых принципов предыдущих и нынешних исследований, предпринимаемых человечеством в нашей Солнечной системе.
В последние два десятилетия эти исследования получили огромный приоритет благодаря близкому изучению Титана и Энцелада в системе Сатурна космическим аппаратом Кассини.
За прошедшие три года марсоход Кьюриосити, работающий в кратере Гейла на Красной планете, и мощный телескоп на Гавайях предоставили учёным данные, послужившие толчком для новых идей, а также новых вопросов, о роли кислорода и воды на Марсе и Европе (спутнике Юпитера).
Необъяснимое поведение кислорода на Марсе
Одним из значительных преимуществ многолетней работы марсохода Кьюриосити является его способность отслеживать сезонные атмосферные изменения на Красной планете, для чего была частично предназначена его химическая лаборатория SAM (Анализ марсианских образцов).
За последние три марсианских года (шесть земных лет) SAM исследовала образцы марсианской атмосферы вблизи поверхности, что привело к первому в истории измерению сезонных изменений газового состава непосредственно над поверхностью кратера Гейла.
В целом, лаборатория марсохода SAM получила следующие результаты состава атмосферы в кратере Гейла:
95% углекислого газа (CO2),
2,6% молекулярного азота,
1,9% аргона,
0,16% молекулярного кислорода и
0,06% окиси углерода (СО).
Эти измерения также показали, насколько сезонное замерзание углекислого газа на полюсах зимой снижает общее атмосферное давление вокруг планеты, которое затем вновь возрастает, когда CO2 испаряется из марсианских полярных шапок и перераспределяется в атмосфере.
Кроме того, результаты показывают, что азот и аргон, присутствующие в атмосфере Марса, следуют предсказуемым и понятным сезонным закономерностям.
Поэтому учёные ожидали, что присутствующий в атмосфере кислород поведёт себя подобным образом, но фактически всё обстояло не так.
Вместо этого, количество кислорода непредсказуемо возрастало в течение весны и лета на целых 30%, а затем снижалось до ожидаемого уровня осенью.
Подобная картина повторялась каждую весну, хотя количество поступавшего в атмосферу и исчезавшего из неё кислорода варьировалось.
"Когда мы впервые обнаружили это, то были ошеломлены", - сообщает Сушил Атрейя, профессор наук о климате и космосе в Мичиганском университете, соавтор статьи на данную тему, опубликованной 12 ноября в хурнале "Геофизические исследования: планеты" (Geophysical Research: Planets).
После получения столь необычных результатов учёные и инженеры неоднократно проверяли функциональность лаборатории SAM, чтобы убедиться, что она работает нормально и не получает неточных показаний. Но SAM марсохода была в порядке.
Затем учёные рассмотрели вариант увеличения атмосферного кислорода в результате распада молекул CO2 и H2O, но в таком случае на поверхности Марса и в его атмосфере должно быть в пять раз большее количество воды, чем есть, чтобы объяснить повышение уровня кислорода.
Помимо этого, в качестве причины быстрого исчезновение кислорода из атмосферы предполагалась солнечная радиация. Однако учёные подсчитали, что потребуется около 10 лет воздействия солнечной радиации, чтобы рассеять такое количество данного газа.
"Мы всеми силами пытаемся это объяснить, - говорит Мелисса Трейнер, учёный-планетолог из Центра космических полетов имени Годдарда, возглавляющая это исследование. - Тот факт, что поведение кислорода не повторяется одинаково каждый сезон, заставляет нас думать, что эта проблема не связана с атмосферной динамикой. Должен быть какой-то химический источник и поглотитель, который мы пока не можем определить".
Тем не менее, ученые заметили кажущуюся корреляцию между повышением уровня кислорода и сезонным повышением уровня метана в кратере Гейла.
Метан постоянно находится в атмосфере в очень небольших количествах (в среднем 0,00000004%). Но перенастраиваемый лазерный спектрометр SAM показал, что, хотя количество метана возрастает и уменьшается сезонно, оно увеличивается в летние месяцы примерно на 60% по необъяснимым причинам.
Могут ли возрастания количества метана и кислорода быть связанными?
"Мы начинаем видеть некоторую корреляцию между метаном и кислородом в течение значительной части марсианского года", - говорит Атрейя.
Повышение уровня метана и кислорода, безусловно, поднимает вопрос о том, являются ли ответственными за эти сезонные колебания какие-либо биологические или геологические процессы.
В то время как биологические источники не могут быть полностью исключены, поскольку Кьюриосити не предназначен для исследования текущих биологических условий в кратере Гейла, учёные работают над небиологическим потенциальным ответом на этот сложный вопрос.
Продолжение: http://www.proza.ru/2019/12/13/167
Перевод.
Источник: https:// www.nasaspaceflight.com/ 2019/ 11/ oxygen-water-showcase-mars-europa-mysteries-struggles/