< Астрономы-любители увидели падение на Юпитер неизвестного тела

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.

---