Почему изменилась атмосфера Марса?

Данные, собранные зондом MAVEN за его первые два года пребывания около Марса, подтверждают гипотезу, что солнечный ветер является тем основным фактором, который изменил атмосферу планеты и преобразовал теплый и влажный мир в бесплодный пейзаж, наблюдаемый сегодня. Было установлено, что когда Марс бомбардировался солнечным ветром, потоком солнечных частиц, его землеподобная атмосфера постепенно разрушалась и, в конце концов, достигла нынешнего состояния.

Орбитальный аппарат находится около Марса с сентября 2014 года, пролетая чуть выше границы атмосферы в нижней точке своей эллиптической орбиты. Он ищет в атмосфере газовые частицы, исходящие от поверхности. Также MAVEN помогает определить и другие процессы, из-за которых основные газы улетучивались в космос.

 

Основной фактор – это фотохимические потери, то есть солнечное излучение ионизировало кислород, углекислый газ и молекулы азота в верхних слоях марсианской атмосферы. Возникающие химические процессы разделяли молекулы, а образовавшиеся атомы имели достаточно энергии, чтобы преодолеть марсианскую силу тяжести. Измерения MAVEN показывают, что фотохимические потери зависят от 11-летних циклов активности Солнца.

 

MAVEN сделал практически все измерения, чтобы вычислить уровень фотохимических потерь. Измерения показали, что примерная суммарная потеря кислорода за последние 3,5 миллиарда лет, эквивалентно одной пятой от его уровня на современной Земле, и это только вследствие фотохимического процесса.

 

Самым интересным наблюдением MAVEN стало изучения водородного ореола вокруг Марса. Удалось выяснить, что его уровень значительно меняется в зависимости от запыленности атмосферы. В настоящее время происходит его увеличение, что соответствует пылевому сезону. Пыль приводит к повышению температуры. Это позволяет водороду подняться к большим высотам. По уровню потерь водорода, наблюдаемых сегодня, можно сказать, что Марс за свою историю потерял воды столько, что можно было бы покрыть всю поверхность слоем в 3,5-24 метров.

 

Процесс ионизации имеет решающее значение при «выдавливании» газовых частиц с атмосферы планеты, которая не защищена от солнечного ветра магнитным полем, как Земля. Астрономические наблюдения за другими солнцеподобными звездами позволяют определить, как Солнце вело себя миллиарды лет назад. Более активное Солнце «выбивало» больше водорода, но не исключен и более медленный темп потерь, особенно если атмосфера была более землеподобной.

 

Ученые также определили некоторые события, которые изменяют атмосферу. Эти процессы оказывают незначительное влияние сегодня, но, возможно, были намного интенсивными в прошлом. Отдельные солнечные бури приводят к временному изменению состава газов. Выброс в марте 2015 года вызвал 20-кратное увеличение уровня газовых потерь. Есть предположения, что солнечные бури были более сильными и более распространенными в древней Солнечной системе, поэтому сильно влияли на состояние атмосферы.

 

MAVEN сейчас работает в рамках расширенной миссии после завершения основной научной программы в прошлом году. Основная фаза длилась один марсианский год, расширенная миссия продлится до 2018 года. Но у космического аппарата есть достаточно топлива, чтобы работать до 2021 года. Еще MAVEN используется в качестве ретранслятора данных для посадочных платформ и вездеходов, работающих на поверхности.