Ученые изучают загадочное происхождение метана в атмосфере Марса
V-kosmose.com

Ученые изучают загадочное происхождение метана в атмосфере Марса

Художественное представление Trace Gas Orbiter (TGO)

Художественное представление Trace Gas Orbiter (TGO)

Исследователи из Великобритании и России объявили, что космический газоанализатор Европейского космического агентства неожиданно обнаружил углекислый газ и озон в атмосфере Марса, где должен быть неуловимый метан. Два газа могут препятствовать обнаружению метана в зонде.

Является ли метан в атмосфере Марса геологическим происхождением, возникающим в результате процессов в марсианских породах? Или это может быть признаком жизни?

Метан на Марсе был обнаружен с помощью телескопов на Земле, на орбите космического корабля и даже марсоходом Curiosity. Тем временем ученые Европейского космического агентства (ESA) были разочарованы отсутствием обнаружения метана их Trace Gas Orbiter (TGO) - частью миссии ExoMars - разработанной частично специально для измерения метана. Орбитальный аппарат кружит вокруг Марса с 2016 года, но метана так и не обнаружил. пока нет.

Ученые из Великобритании и России могут помочь объяснить, почему TGO не обнаружил метан на Марсе. Ответ связан с двумя другими газами в атмосфере, углекислым газом (CO2) и озоном (O3).

Изображение от MRO демонстрирует один из миллионов крошечных кратеров (в диаметре до 10 км) и выброшенный материал, которым засеяна вся территория равнины Элизиум. Кратерные формирования могли появиться при выбросе скалистых блоков крупным ударом. Но некоторые из них способны покинуть планету, поэтому к Земле периодически прибывают марсианские метеориты. У других нет достаточной скорости или необходимой траектории, чтобы повторить этот подвиг. В итоге они влияют на поверхностный слой и создают вторичные кратеры. Кратер Тихо – яркий пример такого формирования, демонстрирующий лучи на ближней стороне Луны. Масштаб карты – 5 см на пиксель.

Изображение от MRO демонстрирует один из миллионов крошечных кратеров (в диаметре до 10 км) и выброшенный материал, которым засеяна вся территория равнины Элизиум. Кратерные формирования могли появиться при выбросе скалистых блоков крупным ударом. Но некоторые из них способны покинуть планету, поэтому к Земле периодически прибывают марсианские метеориты. У других нет достаточной скорости или необходимой траектории, чтобы повторить этот подвиг. В итоге они влияют на поверхностный слой и создают вторичные кратеры. Кратер Тихо – яркий пример такого формирования, демонстрирующий лучи на ближней стороне Луны. Масштаб карты – 5 см на пиксель.

Хотя TGO до сих пор не обнаружил непосредственно метан, он сделал еще одно интригующее открытие. Он обнаружил как углекислый газ, так и озон в регионах, где ожидалось появление метана. Об обоих газах известно давно, а атмосфера Марса состоит в основном из углекислого газа, так почему же это удивительно?

Кевин Олсен из Оксфордского университета, который руководил исследованием в Великобритании, объяснил в заявлении: «Они лежат в точном диапазоне длин волн, где мы ожидали увидеть самые сильные признаки метана. До этого открытия CO2 была совершенно неизвестна, и это первый раз, когда озон на Марсе был идентифицирован в этой части инфракрасного диапазона длин волн»‎.

TGO сделал наблюдения после изучения марсианской атмосферы в течение всего марсианского года, используя свой Atmospheric Chemistry Suite (ACS). ACS чрезвычайно чувствителен и может показать ученым, как эти газы взаимодействуют со светом. Исследователи не ожидали увидеть озон в той части инфракрасного диапазона длин волн, где ожидалось увидеть метан.

«Мы сообщаем о первом наблюдении спектральных характеристик марсианского озона (O3) в среднем инфракрасном диапазоне с использованием канала Atmospheric Chemistry Suite Mid-InfaRed (MIR) - спектрометра с перекрестной дисперсией, работающего в режиме солнечного затмения с наилучшим спектральным разрешением».

В этом регионе и периоде времени, соответствующем северному осеннему равноденствию, мы смогли наблюдать значительное количество озона в среднем инфракрасном диапазоне на высотах ниже 30 км.

Метановые выбросы помогли древнему Марсу сберечь жидкую воду

Поглощение озона ниже 30 км в среднем инфракрасном диапазоне имеет важные последствия для поиска метана в атмосфере. Ключевая цель миссии TGO состоит в том, чтобы с уверенностью определить, присутствует ли CH4 в атмосфере Марса и какова его пространственная и временная изменчивость, а также локализация любых возможных источников. Первые результаты TGO сообщили о верхнем пределе, а наблюдения ACS MIR по-прежнему не обнаруживают метана. Зато они нашли редкие и ранее не обнаруженные сигнатуры O3 и новую магнитную дипольную полосу CO2.

Александр Трохимовский из Института космических исследований Российской академии наук в Москве, который возглавлял российские исследования, сказал:

«Обнаружение непредвиденной подписи CO2, где мы охотимся за метаном, очень важно. Эта подпись не могла быть учтена раньше, и, следовательно, могла играть роль в обнаружении небольших количеств метана на Марсе».

Как отмечает Меган Бартельс, странное выравнивание этих двух газов, где ожидался метан, предполагает, что они мешают обнаружению метана с помощью TGO.

Наблюдаемая спектральная сигнатура озона при 3000–3060 см непосредственно перекрывается со спектральным диапазоном колебательно-вращательной полосы метана (CH4), и она, наряду с вновь открытой полосой CO2 в той же области, может мешать измерениям изобилия метана.

Эти результаты прямо не противоречат результатам других миссий, поскольку наблюдения проводились в основном в разное время по сравнению с теми, в которых обнаружен метан, а TGО предназначен для обнаружения очень небольших количеств метана, а не более крупных шлейфов, как было раньше. И чем больше исследователи смогут выяснить, тем глубже и точнее можно будет исследовать атмосферу Марса.

Исследователи задались вопросом, могли ли предыдущие наблюдения с Земли, Mars Express (с использованием Планетарного Фурье-спектрометра, или PFS) или Curiosity (с помощью перестраиваемого лазерного спектрометра, или TLS), ошибочно принять диоксид углерода и/или озон для некоторых измерений метана, но это считается маловероятным.

Одни только CO2 и O3 не могут объяснить обнаружения, сделанные обеими командами. В случае PFS ранее неизвестные характеристики CO2 будут одинаково влиять на все наблюдения, так как CO2 всегда присутствует и хорошо перемешан.

Всплески метана могут сохранить древнюю марсианскую жизнь

Для наземных наблюдений, сильные особенности поглощения O3 из атмосферы Земли должны быть сначала удалены перед получением коэффициентов смешивания для Марса. O3 необходимо учитывать, хотя этот шаг делает поиск более сложным. Наконец, в случае всех предыдущих наблюдений быстрое развитие и исчезновение CH4 все еще не объяснено, хотя химия озона очень быстрая.

Результаты не только помогут ученым лучше отследить метан, но и узнают больше об атмосфере Марса в целом.

«Озон и CO2 важны в атмосфере Марса. Не учитывая эти газы должным образом, мы рискуем ошибочно охарактеризовать явления или свойства, которые видим».

Основная задача TGO - обнаружение следовых газов, которые могут возникать в результате геологических или биологических процессов. В целом миссия ExoMars - это совместные усилия Европы и России. По словам ученого проекта TGO Хокана Сведема:

«Эти результаты являются прямым результатом чрезвычайно успешного и продолжающегося сотрудничества между европейскими и российскими учеными в рамках ExoMars.

Они устанавливают новые стандарты для будущих спектральных наблюдений и помогут нам составить более полную картину атмосферных свойств Марса - включая информацию о том, где и когда может быть обнаружен метан, что остается ключевым вопросом в исследовании Марса.

Кроме того, эти результаты помогут провести тщательный анализ всех соответствующих данных, которые мы собрали на сегодняшний день. Каждая часть информации, раскрываемая следящим газовым орбитальным аппаратом ExoMars, отмечает прогресс в направлении более точного понимания Марса и приближает нас на один шаг к раскрытию загадок планеты».

[pt_view id="7986c4eb3w"]