Когда инструменты марсохода NASA Curiosity подтвердили присутствие следов молекулярного кислорода в атмосфере Красной планеты, это стало настоящей научной загадкой.
В разреженной марсианской атмосфере, состоящей на 95% из углекислого газа, содержание кислорода колеблется между 0,1% и 0,2% — ничтожно мало по земным меркам, но факт его стабильного присутствия интригует. Ведь на Марсе нет растений, водорослей или других организмов, осуществляющих фотосинтез, который на Земле является основным источником кислорода. Так откуда же берется этот газ на безжизненной планете?
Основным источником кислорода на Марсе является фотодиссоциация — процесс расщепления молекул под воздействием излучения. Ультрафиолетовые лучи Солнца разбивают молекулы углекислого газа (CO2) и воды (H2O) в верхних слоях атмосферы, высвобождая атомы кислорода. Часть этих атомов соединяется в молекулы O2, которые мы и фиксируем в атмосфере планеты.
Загадочные сезонные колебания
В 2019 году марсоход Curiosity обнаружил нечто удивительное: уровень кислорода в кратере Гейла демонстрирует сезонные колебания, которые нельзя объяснить известными атмосферными процессами. Весной и летом содержание кислорода увеличивается на 30% больше прогнозируемого, а осенью возвращается к ожидаемым значениям.
Ученые NASA до сих пор не нашли однозначного объяснения этому феномену. Согласно одной из ведущих гипотез, кислород может высвобождаться из марсианской почвы или горных пород под воздействием определенных сезонных факторов.
Перхлораты: химические хранилища кислорода
Марсианский грунт содержит большое количество перхлоратов — солей хлорной кислоты, являющихся потенциальным резервуаром связанного кислорода. Лабораторные эксперименты и данные марсоходов показывают, что под воздействием ультрафиолетового излучения и космической радиации эти соединения могут разлагаться и высвобождать кислород.
Этот механизм может частично объяснять, почему весной и летом марсианский воздух (если его можно так назвать) содержит чуть больше O2.
Подповерхностная вода — неожиданный источник
Несмотря на то, что жидкой воды на поверхности Марса нет, под поверхностью планеты обнаружены запасы льда и, возможно, соленой жидкой воды. Взаимодействие этой воды с определенными минералами может приводить к высвобождению кислорода через химические реакции.
Что это значит для поиска жизни?
Обнаружение кислорода и его сезонных колебаний представляет особый интерес для астробиологии. На Земле 99% атмосферного O2 имеет биогенное происхождение, будучи продуктом фотосинтеза. Хотя основные механизмы образования кислорода на Марсе носят, определенно, абиогенный характер, исследователи допускают возможность вклада реликтовых биологических процессов. В частности:
- Гипотетические подповерхностные галофильные микроорганизмы (организмы, обитающие в условиях высокой солености) могли сохраниться в локальных нишах;
- Остаточная активность вымерших фотосинтезирующих сообществ в геологическом прошлом.
Дальнейшие исследования марсианского кислорода помогут лучше понять необычную химию этого мира и, возможно, приблизят нас к ответу на вопрос о существовании жизни на Красной планете.
Читайте также: Дюны Багнольда — ключ к разгадке климата Марса.
