< Планетологи выяснили, почему Луна вращается под "градусом" к Земле

Потеря Марсом углекислотной атмосферы получила объяснение

Фотодиссоциация молекул углекислого газа на атомы углерода и кислорода и последующее убегание этих атомов в космос объясняет как постепенную утрату Марсом его атмосферы с обогащением атмосферного углерода тяжелым изотопом 13C, так и отсутствие на Марсе крупных залежей карбонатов.

---

Владислава Ананьева

Марс окружен разреженной атмосферой, на 95% состоящей из углекислого газа – слишком тонкой, чтобы сохранить воду на поверхности от замерзания или быстрого испарения. Однако рельеф планеты хранит многочисленные следы мощных водных потоков и крупных озер. В древности климат Марса был гораздо более теплым и влажным, чем сейчас. А это значит, что раньше углекислотная марсианская атмосфера была много плотнее нынешней. Куда же делся углекислый газ?

Солнечный ветер постепенно сдувает атмосферу Марса, темпы этого процесса соответствуют потере ~100 грамм вещества в секунду или 8-9 тонн в сутки. Во время мощных солнечных вспышек и корональных выбросов темпы потерь многократно увеличиваются. Также часть углекислого газа (в виде карбонатов) могла войти в состав горных пород. 

Однако орбитальные станции, вращающиеся вокруг Красной планеты, не обнаружили на ее поверхности значительных залежей карбонатов. Кроме того, оказалось, что марсианская атмосфера обогащена тяжелым изотопом углерода ¹³C. Это свидетельствует об улетучивании атмосферы в космос – легкий изотоп углерода ¹²C легче покидает атмосферу, чем его более тяжелый аналог. Но какой процесс обеспечивает это улетучивание?

Команда ученых из Калифорнийского технологического института и Лаборатории реактивного движения НАСА под руководством Renyu Hu нашла, что таким процессом была фотодиссоциация. Жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца разбивает молекулы углекислого газа в верхней атмосфере Марса сначала на молекулы угарного газа и атомы кислорода, а затем возникшие молекулы CO диссоциируют дальше на атомы углерода и кислорода. Атомы легкого изотопа углерода ¹²C гораздо легче покидают термосферу Марса, чем атомы ¹³C, так что доля последнего со временем возрастает. 

Модель эволюции атмосферы Марса, созданная Renyu Hu и его коллегами, непринужденно объясняет и избыток ¹³C, и недостаток на поверхности карбонатов. 

Согласно этой модели, 3.8 млрд. лет назад углекислотная атмосфера Марса была достаточно плотной, с атмосферным давлением у поверхности около 1 бар или немного ниже. Постепенно под действием солнечного ветра и жесткого солнечного ультрафиолета она становилась все разреженнее, при этом доля тяжелого изотопа углерода постоянно росла. Эта модель не требует наличия на поверхности Марса крупных залежей карбонатов.

---