Trace Gas Orbiter открыл новые полосы поглощения углекислоты и озона в атмосфере Марса ( 3 фото )

ESA/ATG medialab

Орбитальный аппарат европейско-российской программы «ЭкзоМарс» обнаружил в глубоких слоях атмосферы Марса ранее неизвестные полосы поглощения озона и углекислого газа. Это заставляет ученых пересмотреть методы поиска метана в атмосфере Марса, однако позволяет понять химические процессы, идущие в атмосфере Красной планеты. Статьи (1, 2) опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.

Космический аппарат TGO (Trace Gas Orbiter) был запущен в космос в 2016 году в рамках первого этапа программы «ЭкзоМарс», задача которой заключается в поиске возможных следов жизни на Марсе. Чтобы выполнить ее, аппарат при помощи четырех научных инструментов (два из которых разработаны в Институте космических исследований РАН) ищет воду в поверхностном слое планеты, а также следы метана и других веществ в атмосфере (например, пропан, этан и соединения серы), которые помогут понять, существует ли на Марсе биосфера или же эти вещества являются продуктами геохимических реакций. Благодаря TGO ученые уже смогли получить новые глобальные ограничения на концентрацию метана в атмосфере Красной планеты.

Две группы планетологов во главе с Александром Трохимовским (Alexander Trokhimovskiy) из Института космических исследований РАН и Кевином Олсеном (Kevin Olsen) из Оксфордского университета опубликовали результаты анализа данных, собранных российским спектрометрическим комплексом ACS (Atmospheric Chemistry Suite), установленным на борту TGO, который занимается изучением химического состава атмосферы Марса. Ученые работали с данными спектрометра MIR, собранными за один марсианский год. Этот прибор следит за тем, как различные вещества в атмосфере поглощают часть солнечного излучения, что отражается в наблюдаемых спектрах.

Первоначально ученые обнаружили в спектрах уменьшение сигнала на отдельных длинах волн, что было интерпретировано как ошибка. Но после дальнейшей обработки данных, в спектрах, полученных для глубоких слоев атмосферы (ниже 20 километров от поверхности Марса), было найдено 30 слабых линий поглощения, которые не соответствовали базам данных. В итоге планетологи пришли к выводу, что имеют дело с новыми полосами поглощения основного изотополога углекислого газа, которая возникает в результате магнитно-дипольного перехода, а также с полосами поглощения озона в среднем инфракрасном диапазоне.


Наблюдаемый (черный) и модельный (голубой) спектры марсианской атмосферы. Стрелками показаны вычисленные положения полос поглощения.

A. Trokhimovskiy et al./Astronomy & Astrophysics, 2020


Наблюдаемый (внизу) и модельный (вверху) спектры марсианской атмосферы. Сигнал водяного пара показан голубым цветом, сигнал от озона — зеленым, сигнал от углекислого газа — серым. Положение линий поглощения метана обозначено оранжевым пунктиром.

K. Olsen et al./Astronomy & Astrophysics, 2020.

Ранее подобные полосы поглощения не наблюдались ни на Земле, ни в космосе, при этом, они находятся именно в том диапазоне, где ожидались полосы поглощения метана. Это означает, что ученым необходимо пересмотреть методы поиска метана в атмосфере Марса, кроме того, новые результаты позволяют понять, как озон и углекислый газ взаимодействуют друг с другом и с солнечным излучением.

О том, почему метан может служить биомаркером и как его ищут на Марсе, можно узнать из нашего материала «Есть ли коровы на Марсе».

Александр Войтюк