< Телескоп «Роман» получил матрицу для основной камеры

Сколько углерода-13 «прячет» марсианская атмосфера?

Российский спектрометрический комплекс ACS на борту марсианского орбитального аппарата TGO миссии «ЭкзоМарс-2016» обнаружил, что в атмосфере Марса молекул угарного газа с «тяжелым» изотопом углерода меньше, чем с обыкновенным. Эта маленькая деталь, возможно, позволит распутать сложную цепочку фотохимических реакций на Марсе и прояснить многие моменты его истории, в том числе — происхождение органических вещества на его поверхности. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Astronomy.

---

В атмосфере Марса, по сравнению с Землей, в среднем больше тяжелых изотопов углерода и кислорода. Изотопы — «варианты» атомов химических элементов, которые различаются числом нейтронов. «Тяжелыми» считаются изотопы углерода ¹³C (относительно ¹²C) и кислорода ¹⁸O (относительно ¹⁶O).

Хотя обе планеты «при рождении» получили примерно одинаковый состав веществ, соотношение изотопов в котором было также примерно одинаковым, но потом более легкий Марс без магнитного поля начал терять атмосферу (и воду) значительно быстрее, чем Земля. При этом легкие изотопы улетучивались раньше, что и сделало Марс таким, какой мы исследуем сегодня.

Зная сегодняшний состав планеты, её грунта и атмосферы, можно попробовать проследить её историю назад во времени. Для этого надо хорошо представлять не только общую картину химических и физических процессов, которые происходят на Марсе, но и её детали. Изотопный состав и есть одна из таких деталей, которые могут рассказать о многом и в настоящем, и в прошлом планеты.

Российский эксперимент ACS на борту орбитального аппарата TGO миссии «ЭкзоМарс-2016» предназначен для исследования «тонкой структуры» марсианской атмосферы. Инфракрасные спектрометры в составе ACS способны регистрировать вещества, концентрация которых не превышает нескольких частиц на миллиард, и при этом различать молекулы по изотопному составу.

В работе, опубликованной в журнале Nature Astronomy, исследователи из отдела физики планет ИКИ РАН совместно с коллегами из зарубежных научных организаций изучали изотопный состав CO в зависимости от высоты над поверхностью, а полученные данные сравнивали с модельными результатами, которые учитывают фотохимические реакции распада углекислоты и образования угарного газа.

Впервые с помощью спектрометров ACS были получены данные об изотопном соотношении угарного газа CO в марсианской атмосфере. Измерения проводились на дневной стороне на разных высотах от поверхности, вплоть до 200 км,.

Как показали данные ACS, среднее отношение числа атомов ¹³C к числу атомов ¹²C (показатель ¹³C/¹²C) приблизительно равно 0,84. Говоря грубо, на каждый 100 атомов ¹²C приходится около 84 атомов ¹³C. Это ниже значения, которое получил марсоход Curiosity (NASA) для углекислоты CO₂, примерно на 20%.

---