spacebg covers

Кислородната загадка на Марс
Мисия: Mars Science Laboratory


Увеличаване

Тази графика показва сезонното покачване на концентрацията на кислород през пролетта и лятото на Марс и съответно спадането през есента и зимата. Image credit: Melissa Trainer/Dan Gallagher/NASA Goddard

 

Учените са измерили сезонните промени, които настъпват в газовете изграждащи марсианската атмосфера. Резултатът е нещо смущаващо, кислородът се държи по начин, който учените никак не могат да обяснят.   

В продължение на три марсиански години (шест земни), аналитичният инструмент SAM периодично вдишва и изследва състава на въздуха на Марс. Резултатите общо взето потвърждават вече известния състав на атмосферата: 95% въглероден диоксид (CO2), 2.6% молекулен азот (N2), 1.9% аргон (Ar), 0.16% молекулен кислород (O2), и 0.06% въглероден окис (СО).

Освен това се забелязва как молекулите на въздуха реагират на  промените на въздушното налягане през цялата година. Тези промени се дължат най-вече на замръзването на въглеродния двуокис през зимата, като по този начин се понижава въздушното налягане на цялата атмосфера.

Когато CO2 се изпарява или се връща в атмосферата през пролетта и лятото, тогава се забелязва повишаване на атмосферното налягане.

Азотът и аргонът реагират перфектно на тези сезонни промени и те увеличават концентрацията си през зимата и съответно намаляват когато атмосферата се насити с въглероден двуокис през лятото.

Учените очакват кислорода да прави същото. Но изненада, случва се точно обратното - количеството кислород се повишава през цялата пролет и лято с около 30%, след което спада през есента и зимата. Този модел се повтаря всяка пролет и изводът е, че нещо го произвежда след което го отнема.

Съвсем естествено, веднага щом е открита аномалията с кислорода, експертите се опитват да я обяснят. Най напред са проверили двойно и тройно точността на SAM, но инструментът си е добре.

Другата възможност е молекулите на CO2 или водата (H2O) по някакъв начин да се разпадат и да отделят кислород в атмосферата. Но за да се получат необходимите количества ще отнеме пет пъти повече вода отколкото е налична в атмосферата на Марс за да се произведе допълнителния кислород, а CO2 се разпада твърде бавно, за да го генерира за толкова кратко време.

Проблемът се задълбочава с намаляването на кислорода. Единият вариант е, слънчевата радиация да разцепва кислородните молекули на две. Така получения атомен кислород е много по лек и той може да преодолее ниската гравитация на планетата и да излети в космоса. Само че, за да изчезне наблюдаваното количество кислород чрез този процес ще са необходими поне 10 години.

Освен кислорода се оказва, че и метанът се държи по подобен начин. Image credit: Melissa Trainer/Dan Gallagher/NASA Goddard

 

За учените, историята с кислорода е странно подобна с тази на метана. Метанът е постоянно във въздуха в нищожно малки концентрации (0.00000004% средно). Този газ едва се разпознава дори и от най-чувствителните инструменти. Но все пак е измерен от лазерния спектрометър на SAM. Анализът показва, че концентрацията на метан също се покачва и спада сезонно. Неговото количество нараства до 60% през летните месеци също по необясними причини.

С новите разкрития за кислорода, учените вече се чудят дали химията която произвежда метана, може да е отговорна и за кислорода. Данните сочат, че от време на време двата вида газове се колебаят в тандем.

Най-изкушаващото е, че кислородът и метанът могат да се произвеждат от биологична дейност, например от микроби. Но за сега няма убедителни доказателства за биологична активност на Марс. Тези газове могат да се отделят и абиотично, от химия свързана с водата и скалите. Обмислят се всички възможности но засега небиологичните обяснения са по-вероятни и учените работят усърдно, за да ги разберат напълно.

Най-големите надежди са че марсианската почва е източника на допълнителния пролетен кислород. Вече е известно, че тя е богата водороден пероксид и перхлорати. Експериментите показват, че топлината и влажността могат да отделят кислород от тези вещества, но опитите са проведени в условия, съвсем различни от марсианската пролет на околната среда и освен това не обясняват последващия спад на кислорода, наред с други проблеми. Като алтернатива, високоенергийно облъчване на почвата може да доведе до отделяне на йонизиран кислород, но тогава ще отнеме милион години, за да се натрупа достатъчно кислород в атмосферата измерено само за една пролет.

Единственият предишен космически кораб оборудван с инструменти, способни да измерят състава на марсианския въздух са близнаците „Викинг“, които пристигнаха на Марс през 1976 год. Но експериментите с Викингите покриват само няколко дни и те не могат да разкрият сезонните модели на различните газове. Новите измервания от  SAM са първите, които правят това. Въпреки че е необяснимо, SAM ще продължи да измерва състава на атмосферните газове, така че учените да могат да правят по-подробни анализи за всеки сезон.

Може би, някога експертите ще разрешат загадката но засега тя си остава - какво произвежда кислород през пролетта и си го взема обратно през есента и зимата на Марс.

Красиви земеподобни облаци на Марс. Кюриозити е направил тази серия от снимки на 17 май 2019, използвайки черно-белите навигационни камери. Това са облаци от воден лед разположени на около 31 километра над повърхността. Те са толкова високо, че все още се огряват от слънцето, дори когато на повърхността е нощ. Засичането на времето, когато светлината се оттегли от облаците, разкрива тяхната надморска височина. Credit NASA/JPL-Caltech


  • 85
  • 0
  • Feb 11, 2020

Коментар
Подобни публикации