< Транзитный горячий нептун K2-98 b

О причинах необычного изотопного состава марсианской атмосферы

Предложен механизм, объясняющий необычные изотопные соотношения криптона и ксенона в марсианской атмосфере.

---

Владислава Ананьева

Как оказалось, эволюция марсианской атмосферы не сводится к простому постепенному улетучиванию в космос. Марсоход Curiosity обнаружил, что на состав атмосферных газов влияют и процессы, происходящие в грунте. Облучение поверхности планеты космическими лучами приводит к ядерным реакциям и медленному неуклонному изменению изотопного состава инертных газов, в дальнейшем пополняющих атмосферу.

Открытие было сделано с помощью масс-спектрографа SAM. 

SAM, установленный на борту Curiosity, изучал изотопные соотношения инертных газов криптона и ксенона. Изучение изотопных соотношений различных элементов позволяет восстановить историю или определить происхождение небесных тел, в частности, оценить темпы потери воды или атмосферы в целом. Определение «на месте» соотношений между всеми шестью изотопами криптона и девятью – ксенона было проделано на Марсе впервые (хотя раньше аналогичные исследования проводились с марсианскими метеоритами – осколками марсианских горных пород, выброшенными в космос мощными астероидными ударами и после долгого блуждания по Солнечной системе выпавшими на Землю). 

Как оказалось, содержание некоторых изотопов криптона и ксенона в атмосфере Марса отличалось от ожидаемого. Эта разница невелика, но достоверна и надежна. Что же изменило изотопные соотношения инертных газов? Исследователи полагают, что этим процессом стали ядерные реакции, очень медленно протекающие в марсианском грунте под действием космических лучей, в частности, нейтронный захват.

Так, ядро бария, возбужденное высокоэнергичной заряженной частицей, может испустить один или несколько нейтронов, а те захватываются ядрами ксенона, образуя изотопы ¹²⁴Xe и ¹²⁶Xe. Аналогично, попадание частицы космических лучей в ядро брома приводит к образованию изотопов криптона ⁸⁰Kr и ⁸²Kr. В дальнейшем метеоритные удары приводят к нагреванию грунта и улетучиванию образовавшихся изотопов в атмосферу.

---