Солнце выдуло с Марса все живое

Марс превратился в безжизненную пустыню из-за потери атмосферы, вызванной воздействием солнечного ветра. К такому выводу пришли планетологи НАСА, обследовавшие околомарсианское пространство при помощи спутника на орбите Красной планеты. Результаты их исследования опубликованы в журнале Science.

Марс. Фото: Global Look

Ближайший сосед Земли непригоден для жизни из-за слишком разреженной атмосферы: она состоит в основном из углекислого газа и не способна защитить микроорганизмы от ионизирующего излучения. Однако в прошлом, примерно 2,5-3,5 млрд лет назад, на планете текли реки и могла существовать биосфера. Несколько миллионов лет назад жидкая вода исчезла.

Ученые давно пытаются ответить на вопрос, что вызвало глобальную катастрофу, полностью изменившую облик планеты. Ответ на этот вопрос важен в том числе и для понимания того, какое будущее ждет нашу планету. Ведь Марс в прошлом наверняка был очень похож на нынешнюю Землю. Планетологи полагают, что гибель всего живого на Марсе произошла из-за резкого изменения глобального климата, вызванного слабым электромагнитным полем и утратой атмосферы.

Атмосфера продолжает улетучиваться и сегодня. Изучить этот процесс и реконструировать климатические перемены прошлого помогла программа НАСА Mars Scout, в рамках которой на орбиту Красной планеты был отправлен спутник MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution). Его миссия возле Марса стартовала в 2014 году.

Данные со спутника помогли американским ученым рассчитать соотношение легких и тяжелых изотопов, например аргона, в атмосфере. Газ, уходящий в космос, уносит преимущественно легкие ядра атомов (Ar36), и в атмосфере преобладают тяжелые (Ar38). Их повышенные концентрации в атмосфере Марса были выявлены специалистами НАСА еще в 2013 году. Новые данные с MAVEN помогли детально восстановить процесс улетучивания.

Это происходит так. Солнечный ветер ускоряет ионы, в верхних слоях атмосферы они сталкиваются с атомами аргона и отбрасывают их в космос. Этот процесс одинаков для изотопов Ar38 и Ar36. Однако более легкие частицы Ar36 быстро проникают в верхние слои атмосферы, откуда они могут беспрепятственно покидать планету, не сталкиваясь друг с другом. В результате в атмосфере остается больше Ar38.

Для замера концентрации изотопов использовали нейтральный и ионный масс-спектрометр (NGIMS). MAVEN выполнял измерения на разных высотах, в том числе на высоте 150 км от поверхности. Их сравнили с замерами, выполненными на поверхности планеты марсоходом Curiosity. На основе соотношения этих двух величин вычислили общий объем потери газов, когда-либо присутствовавших в марсианской атмосфере. Например, для аргона объем потерь составил 66%, для углекислого газа (CO2) - 10-20%. Потери кислорода были еще более катастрофичными. Из-за его ухода на планете резко снизилось давление.

Ранняя атмосфера Марса, по мнению ученых, была плотной и содержала достаточно CO2, чтобы парниковый эффект позволил воде на поверхности планеты существовать в жидком виде. Однако по мере того как газовая оболочка таяла, вода исчезала вместе с ней, пока Марс не превратился в пустыню. Этот процесс мог происходить гораздо быстрее, чем кажется ученым, ведь миллионы лет назад Солнце могло быть более активным, что только увеличивало объемы выдуваемых газов.

Марс приковывает внимание человечества не только потому, что это самая близкая к Земле планета, которая раньше была похожа на нашу, но и потому, что (в отличие от раскаленной Венеры) там по-прежнему сохранились относительно комфортные для человека условия. По крайней мере, в будущем люди вполне могут прогуляться в скафандре по поверхности планеты.