Марсианские пыльные бури уничтожают планету, вытесняя воду в космос

В 2018 году Марс охватили пыльные бури, которые способствовали воде покинуть планету.

В 2018 году Марс охватили пыльные бури, которые способствовали воде покинуть планету.

Марсианские пыльные бури – обычное явление, но примерно каждые десять лет, по неизвестным причинам, чудовищная буря становится глобальной, затеняя планету. Штормы могут представлять угрозу для исследований: в 2018 году марсоход NASA Opportunity был выведен из строя пылью, покрывающей его солнечные панели. Но теперь исследователи говорят, что штормы также могут быть одной из причин последнего марсианского холода: как некогда влажная планета потеряла воду.

Окаменелые реки и дельты на Марсе предполагают, что вода текла здесь миллиарды лет назад. Большая ее часть, должно быть, каким-то образом улетучилась в космос, но исследователи полагали, что водяной пар не может путешествовать высоко в холодной и разреженной атмосфере, не конденсируясь в снег и не падая обратно на поверхность. Новые данные с орбитального аппарата NASA Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN), опубликованные сегодня в журнале Science, показывают, как бурлящие пыльные бури действительно могут закачивать воду в космос. “Эти процессы бегства – эффективный способ высушить Марс”, – говорит Анна Федорова, планетолог из Института космических исследований Российской академии наук.

Один из известных путей спасения исходит от ультрафиолетового (УФ) света солнца, который может расщеплять небольшое количество воды вблизи поверхности Марса, посылая водород и кислород – оба легче воздуха, состоящего из углекислого газа – просачиваться в верхние слои атмосферы. где они теряются в космосе. Но ученые предполагают, что потеря воды через этот механизм происходит незаметно.

Однако во время шторма 2018 года Шейн Стоун, аспирант Аризонского университета, изучал данные MAVEN, который изучает верхние слои атмосферы планеты с 2014 года. Самая низкая орбитальная высота – 150 километров, и Стоун и его коллеги не могли поверить в то, что он сказал: пока пыль кружилась на более низких высотах, поток воды достигал края космоса. “Это был настоящий удар в лицо”, – говорит Стоун. Глобальная пыльная буря выделяется как ничто другое в данных.

Более ранние намеки на то, что пыльные бури могут каким-то образом поднимать воду, появились в 2014 году, когда две команды сообщили о наблюдениях ультрафиолетового излучения в 2007 году, после последней глобальной пыльной бури, космическим телескопом Хаббла и орбитальным аппаратом Mars Express. Команды заметили флуоресцентный водородный туман в верхних слоях атмосферы, который исчез, когда лето закончилось и шторм утих в Южном полушарии. Единственным вероятным источником этого водорода была вода. “Это был первый намек на то, что происходит что-то странное”, – говорит Майкл Чаффин, планетолог из Университета Колорадо в Боулдере, который возглавлял Mars Express.

С тех пор исследователи с помощью приборов MAVEN и Trace Gas Orbiter Европейского космического агентства (TGO) обнаружили свидетельства наличия воды в атмосфере южного полушария летом, когда пыль нагреваемая солнцем поднимается вверх. Это было верно даже тогда, когда не было полномасштабной пыльной бури, говорит Федорова, возглавлявшая ТГО, которая была опубликована в журнале Science в январе.

Федорова и ее коллеги считают, что пыль вызывает положительную обратную связь, которая поднимает воду в верхние слои атмосферы. Нагретые солнцем частицы пыли излучают тепло в нижнюю атмосферу, заставляя ветры поднимать больше пыли, что, в свою очередь, приводит к большему количеству тепла и пыли. Более теплая атмосфера может содержать больше водяного пара, и сама пыль, вероятно, несет с собой воду, когда она поднимается в верхние слои атмосферы.

Наблюдения TGO показали, что уровень воды постепенно повышается в течение лета, но данные MAVEN свидетельствуют о том, что региональные и глобальные пыльные бури вызывают самые большие всплески. За два дня, близких к началу шторма 2018 года, содержание воды в верхних слоях атмосферы, обычно около 3 частей на миллион, более чем удвоилось. К летнему пику шторм и общее потепление в конечном итоге увеличили эти уровни до 60 частей на миллион. “Это просто огромный приток воды”, – говорит Стоун.

Высоко в атмосфере ультрафиолетовый свет легко разрушает воду, позволяя водороду и кислороду выходить в космос. Но Стоун и его коллеги считают, что доминирует другой разрушительный механизм. Их модели предполагают, что углекислый газ, ионизированный частицами солнечного ветра, бомбардирующими атмосферу, энергично расщепляет молекулы воды. “Они убедительно доказывают это”, хотя важность механизма требует более точной количественной оценки, – говорит Джон Кларк, планетарный астроном из Бостонского университета.

Команда MAVEN подсчитала, что если наблюдаемые темпы потерь сохранялись на протяжении всей марсианской истории, они полагают, что Марс потерял достаточно воды, чтобы, если равномерно расположить ее на поверхности планеты, она образовала бы глобальный океан глубиной более 25 метров. Но как долго это вызванное пылью разрушение продолжалось на Марсе, остается только гадать, добавляет Стоун. Возможно, это произошло недавно, а может быть, это стало ключом к высыханию планеты миллиарды лет назад. Исследователи полагают, что когда-то на планете существовало защитное магнитное поле, которое в самом начале ее истории было утрачено, позволив солнечному ветру проникать глубже в атмосферу, где глобальные пылевые бури наносили вред воде.

Читайте также: