Пятница, 22.10.2021
Космическая погода на текущий час
Вход в систему не произведен
 Войти /  Регистрация

Секция Совета РАН по космосу

< Астрономы-любители увидели падение на Юпитер неизвестного тела
16.09.2021 22:30 Давность: 36 days
Категория: Система Марса
Количество просмотров: 423

Неон в атмосфере Марса: свидетельство недавних вулканических извержений



Поскольку неон сравнительно быстро улетучивается из марсианской атмосферы, для объяснения его наличия в настоящую эпоху необходимо определить его источники. Показано, что неон поступает в марсианскую атмосферу преимущественно в результате вулканических извержений, и что мантия Марса существенно обогащена неоном относительно мантии Земли.


Владислава Ананьева

Инертные газы почти не вступают в химические реакции, поэтому их количество и изотопные соотношения удобны для изучения эволюции атмосфер планет. В марсианской атмосфере присутствуют четыре инертных газа – неон, аргон, криптон и ксенон, гелий не обнаружен. Анализ содержания неона и его изотопных отношений поможет сделать важные выводы об истории атмосферы Марса.

У неона известны три устойчивых изотопа – 20Ne, 21Ne и 22Ne, причем доля 21Ne в земной атмосфере составляет всего 0.27%. По данным, полученным масс-спектрометром «Викинга», атмосфера Марса содержит 0.25 ppm (миллионных долей) 22Ne. Считая изотопное отношение 20Ne/22Ne равным 10 ± 3, содержание 20Ne оценивается в 2.5 +3.5/-1.5 ppm. Прямо измерить количество 20Ne «Викинг» не смог, поскольку отношение m/e = 20 имеет также дважды ионизированный атом аргона-40 (40Ar2+), которого в марсианской атмосфере на четыре порядка больше. Измеренное «Викингом» содержание неона согласуется с наличием этого газа в марсианских метеоритах, например, в метеорите Elephant Moraine (EETA) 79001.

Много это или мало?

26 августа 2021 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная источникам и стокам неона в атмосфере Марса. Авторы показали, что из-за эффекта «разбрызгивания» (sputtering), т.е. благодаря взаимодействию с ионами солнечного ветра, атомы неона, поднявшиеся в верхние слои марсианской атмосферы, приобретают высокие скорости и улетучиваются в космос. Характерное время улетучивания неона из марсианской атмосферы составляет 60-100 млн. лет, а поток атомов Ne в настоящий момент оценивается в (0.7-10) ·1020 в секунду. Это означает, что для объяснения наличия этого газа необходимы какие-то источники его пополнения.

Неон может поступать в атмосферу «сверху» или «снизу». «Сверху» – с падающими метеоритами и кометами, а также с обогащенной неоном межпланетной пылью, оседающей на Марс. «Снизу» – с вулканическими извержениями. Авторы исследования подробно рассмотрели все эти источники и показали, что поток неона «сверху» в самом лучшем случае на порядок меньше, чем необходимо, а значит – неон поступает преимущественно из мантии, где он был растворен еще на этапе формирования Марса.

Источники и стоки неона в атмосфере Марса.

Авторы приходят к выводу, что неон растворился в мантии на этапе лавового океана, причем к настоящему времени количество неона в мантии Марса – (3-40)·1012 кг – многократно превышает его количество в марсианской атмосфере – (1-6)·1010 кг. На Земле ситуация с неоном обратная, основной резервуар неона на Земле – атмосфера. Таким образом, мантия Марса в 5-80 раз обогащена неоном относительно мантии Земли. Авторы подчеркивают, что речь идет именно о текущих значениях, на ранних этапах эволюции Земли эта разница была меньше.

Чтобы узнать о происхождении неона в недрах Марса, необходимо точно измерить отношение 20Ne/22Ne непосредственно в его атмосфере. На Солнце и в протосолнечной туманности 20Ne/22Ne = 13.36±0.16, в зернах межпланетной пыли отношение 20Ne/22Ne несколько меньше солнечного и составляет 12.52–12.75, в углистых хондритах оно еще меньше – 9.03±2.46. В различных марсианских метеоритах, найденных на Земле, оно оценивалось в 10.1 ± 0.7 и в 7.3 ± 0.2. Однако исследователи отмечают, что изотопное отношение 20Ne/22Ne в марсианских метеоритах может быть искажено из-за длительного воздействия на них космических лучей во время блуждания в межпланетном пространстве. Точное измерение отношения 20Ne/22Ne непосредственно в атмосфере Марса позволит определить основной источник неона в его недрах и сделать важные выводы о ранней эволюции атмосферы Красной планеты (в частности, удалось ли Марсу захватить из протосолнечной туманности плотную первичную атмосферу, которая была в дальнейшем утрачена, или же основное количество неона попало на Марс с его строительными блоками – хондритами, в этом случае существенной первичной атмосферы на Марсе никогда не было).

Источник: https://arxiv.org/pdf/2108.11537.pdf


Комментарии

Комментарии

Вход в систему

Введите имя пользователя и пароль для входа в систему:
Вход в систему

Забыли пароль?

Отвесная линия

Вертикальная линия. Она пересекает небесную сферу в точках зенита и надира. Как следует из ее названия... [далее]

Rambler's Top100