Ученые считают, что Марс когда-то имел климат гораздо теплее и влажнее, но для этого атмосфера должна была быть значительно толще. Были некоторые проблемы с этой теорией. Теперь совместная команда из NASA’s Jet Propulsion Laboratory (JPL) и California Institute of Technology (Caltech) считает, что она может решить проблему с новой теорией, которая объясняет проблему посредством взаимодействия двух одновременных механизмов.
Грубо говоря, есть два способа, благодаря которым Марс мог потерять углекислый газ из атмосферы. Первый из них заключается в наличии у него на поверхности большого количества карбонатов. Хотя это была разумная теория в течение некоторого времени, данных собранных из многочисленных орбитальных миссий хватило для того чтобы развеять ее, там нигде нет расположенных быстро к поверхности и в достаточном объеме карбонатов, всего 0.8 км в коре планеты с учетом уровня углерода, который бы присутствовал в Древней атмосфере.
Второй заключается в том, что углерод «сбежал» в космос из-за взаимодействия солнечного ветра и верхних слоев атмосферы – процесс, известный как напыление. Результаты от NASA Mars атмосферы и Volatile Evolution mission (MAVEN) недавно доказали, что планета на данный момент теряет около 100 грамм частиц каждую секунду. Это и указало на то, что атмосфера действительно истощилась из-за внешних факторов.
Хотя это может показаться решением вопроса, все становится намного сложнее, когда начинается процесс подобного рассмотрения уровней изотопа углерода. Процессы, которые привели к текущему состоянию атмосферы должны выстроиться в линию, как уровни углерода-12 и углерода-13 (изотопы, которые отличаются количеством нейтронов в каждом ядре) для того, чтобы теория считалась правильной. В противном случае часть головоломки упускается и теории не хватает деталей для того, чтобы ее признали точной.
Изменение соотношения изотопов определялась путем анализа метеоритов, содержащих вулканические газы выделяющиеся из глубин планеты. Оригинальные атмосферные условия приняты на основании анализа проб на Марсе.
Процесс напыления, как отметил MAVEN, стремится оставить чуть больше изотопа углерода-13, чем углерода-12. Однако, изучение современной атмосферы Марса показывают гораздо более высокий уровень углерода-13, чем должно быть настоящее время, если распыление несет полную ответственность за потерю атмосферы.
Чтобы объяснить это расхождение, команда добавила второй механизм в модель, известную как ультрафиолетовая фотодиссоциация. Этот процесс включает в себя УФ-свет направленный на молекулы двуокиси углерода в атмосфере, он расщепляет их на кислород и окись углерода. Затем свет поражает компонент окиси углерода и отделяет его в углерод и кислород. Процесс дает несколько углеродных атомов с достаточной энергией для защиты атмосферы, но при этом также у углерода-12 изотопов больше шансов не улететь в космос, чем у более весомого углерода-13.
Количество углерода, который улетучивается вследствие этого процесса минимальна, но длительное воздействие привносит и большее влияние. В целом же, новая теория решает одну из самых больших загадок о Красной планете.
«В нашей работе показано, что переход от умеренно плотной атмосферы на текущий вариант истонченной вполне возможен», — говорит ведущий автор Рени Ху: «Интересно, что то, что мы знаем о марсианской атмосфере, теперь можно объединить в последовательную картину его эволюции.»
Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications.
