Звідки на Марсі кисень? (3 фото)

Коли інструменти марсоходу NASA Curiosity, що знаходиться на Червоній планеті з 6 серпня 2012 року, зафіксували у розрідженій атмосфері присутність молекулярного кисню (O2), це стало несподіванкою.





Дідок Curiosity, який зробив "селфі". Зображення у приблизно природних кольорах

Сьогодні відомо, що на кисень припадає лише близько 0,13–0,16% обсягу марсіанської атмосфери, що складається на 95% з вуглекислого газу (CO2). Це мізерно мало за земними мірками, але факт його присутності заслуговує на особливу увагу.

Отже, звідки на холодній і сухій планеті, де немає ні рослин, ні водоростей, ні якихось інших організмів, здатних до фотосинтезу, взявся O2, запаси якого поповнюються?

* До цього дня жодних переконливих доказів існування життя на Марсі немає. Тому виходимо із цього факту.

Фотохімія атмосфери

Дослідження показують, що основним джерелом кисню на Марсі є фотохімічні процеси, які у верхніх шарах атмосфери. Під дією ультрафіолетового випромінювання Сонця молекули CO2 та невеликої кількості водяної пари (H2O) розпадаються, вивільняючи атоми кисню. Частина цих атомів ненадовго поєднується в молекули O2, які після низки фотохімічних реакцій знову виявляються пов'язаними у складі CO2.

Ця модель чудово пояснює присутність кисню в марсіанській атмосфері. На цьому можна було б закінчити статтю, але...

Загадкові сезонні коливання

У 2019 році Curiosity, продовжуючи свою роботу в кратері Гейла, виявив, що коливання рівня кисню в атмосфері демонструють сильнішу сезонну залежність, ніж передбачає фотохімічна модель. Так, у весняно-літній період рівень O2 зростає майже на 30%, а восени та взимку повертається до вихідних значень.

У спробах пояснити цю аномалію вчені висунули дві гіпотези:

Роль марсіанського ґрунту

Марсіанський реголіт насичений перхлоратами - солями, що містять кисень у зв'язаному вигляді. Лабораторні експерименти разом з моделюванням показують, що під впливом радіації такі сполуки можуть розкладатися, вивільняючи реакційноздатні кисневмісні продукти, включаючи молекулярний кисень.



Поки достеменно невідомо, чи може цей механізм повністю пояснити сезонність, що спостерігається, але на роль потенційного джерела "додаткового" кисню він безумовно підходить.

Підповерхнева вода та радіоліз

Друга гіпотеза пов'язана з покладами підповерхневого льоду та можливою наявністю кишень з розсолами — локальних скупчень води з дуже високою концентрацією розчинених солей, що дозволяє їй залишатися рідкою навіть за дуже низьких температур.

Зважаючи на те, що Марс позбавлений надійної магнітосфери та щільної атмосфери, поверхні досягає великої кількості космічної радіації, яка, проникаючи в ґрунт, здатна розщеплювати молекули води – процес, відомий як радіоліз. В результаті утворюються кисневмісні сполуки, здатні вносити внесок у сезонну мінливість кисню в атмосфері Марса.

Однак прямих доказів того, що саме цей процес помітно впливає на сезонний вміст O2 в атмосфері Марса, поки що немає.

Можливо, це життя?

Незважаючи на те, що традиційно кисень вважається одним із найкращих біомаркерів, на Марсі його концентрації вкрай малі, щоб приписувати йому біологічне походження. Те, що було зафіксовано, без проблем укладається в "абіогенні рамки" - фотохімія, поверхнева та радіаційна хімія.



Curiosity, що дивиться прямо в душу

Тому інтерес вчених викликає не сам факт присутності O2, яке незвичайне поведінка. Розуміння цього механізму дозволить краще зрозуміти хімічні процеси, що відбуваються сьогодні на Червоній планеті. Отже, це допоможе уточнити оцінки того, наскільки Марс взагалі міг бути придатним для життя у минулому.

Зрештою, пошуки можливих слідів марсіанської життя повинні починатися з розуміння того, чи планета-сусідка коли-небудь мала умовами, придатними для її зародження. І поки що однозначної відповіді немає.