Астрономи пояснили надлишок важкого вуглецю в атмосфері Марса

Астрономи з Каліфорнійського технічного інституту і Лабораторії реактивного руху NASA виявили механізм, який міг би пояснити зникнення атмосфери Марса. Згідно з дослідженням вчених, ключову роль у зникненні вуглекислого газу могли зіграти реакції розпаду молекул під дією світла. Робота опублікована в журналі, коротко про неї повідомляє прес-реліз інституту.

Автори роботи шукали можливі процеси, що пояснюють сучасні кількості важкого (¹³C) вуглекислого газу в атмосфері червоної планети і в її літосфері (у формі карбонатів). Зокрема, на основі ранніх даних про кількості вуглецю-13 і вуглецю-12 в мінералах, що відносяться до Амазонійської і Нойської ерів, вченим вдалося встановити що максимальний тиск марсіанської атмосфери 3,8 мільярда років тому не перевищував земний. Разом з тим, дослідження виявили в мінералах більшу кількість ¹³C, ніж в атмосфері.

Такий результат вказує на те, що важкий вуглекислий газ міг з якихось причин концентруватися в атмосфері Марса. Автори роботи запропонували один з варіантів такого процесу - фотолітичну дисоціацію вуглекислого газу під дією ультрафіолету. У цьому процесі молекула CO₂ поглинає квант високоенергетичного випромінювання і розпадається на молекулу чадного газу (CO) і кисень. Потім, аналогічним чином розпадається і молекула чадного газу - на вуглець і кисень.

При цьому, кожна з частинок отримує надбавку до своєї кінетичної енергії і можливість покинути верхні шари атмосфери. Однак, додаткова швидкість у разі звичайного атома вуглецю-12 виявляється більшою, ніж для важкого ізотопу. Тому вуглець-12 залишає атмосферу швидше і відбувається накопичення важкого вуглецю.

Автори вказують, що для підтвердження нової моделі потрібно дочекатися даних місії MAVEN, що знаходиться зараз на орбіті Марса. Апарат визначить співвідношення ізотопів у шлейфі газу, що покидає марсіанську атмосферу. Якщо виявиться, що він бідний вуглецем-13, то це може стати підтвердженням гіпотези вчених.

Існує кілька пояснень зникнення атмосфери Марса. Одна з гіпотез припускає, що велика частина вуглекислого газу перейшла в карбонатні мінерали. Однак експериментальні спостереження, проведені за допомогою марсоходів, вказують на те, що це не може бути єдиним процесом, відповідальним за втрату атмосфери - карбонатів на поверхні Марса не так багато.