Если до сих пор для ученых в отношении атмосферы Марса главной загадкой являлись неожиданные увеличения содержания метана в ней, то теперь сюда добавилась и другая загадка: находящийся в марсианском кратере Гейла марсоход NASA Curiosity в ходе своих измерений обнаружил в тонкой марсианской атмосфере сезонные колебания содержания кислорода. Как и метан, кислород также является потенциальным индикатором активной жизни на Марсе. Но нельзя исключать и то, что такие колебания вызваны небиологическими процессами.

Облака на небе над марсианским кратером Гейла. Снято марсоходом NASA Curiosity 17 мая 2019 года. © NASA/JPL-Caltech

Группа исследователей под руководством Мелиссы Тренер из Центра космических полетов имени Годдарда NASA написала в журнале Journal of Geophysical Research: Planets, что за последние три марсианских весны и лета уровень кислорода увеличился на 30 процентов, что значительно превышает значение, которое можно объяснить известными процессами и явлениями на Красной планете. Как и где появляется этот кислород и почему он затем возвращается к своему обычному уровню марсианской осенью, неизвестно. Тем не менее, повторяющиеся, хотя и неодинаковые сезонные модели интенсивности позволяют предположить, что что-то производит этот избыточный кислород весной, а затем этот процесс останавливается осенью, а газ снова удаляется из атмосферы

Как и в случае с атмосферным метаном Марса, пропорции которого варьируются от едва обнаруживаемых до 21 части на миллиард (ppb), уровни кислорода за последние три марсианских года (что соответствует примерно 6 земным годам) не могут объясняться лишь сезонными колебаниями, и это столь же малопонятно, как и сам вопрос о том, откуда на самом деле появляется этот газ.

Подоплека: марсианский метан - новая загадка

В настоящее время и Европейское космическое агентство ESA представило еще одну часть паззла в общей загадке потенциальных биомаркеров на Марсе. В то время как Curiosity смог измерить последнее необычное повышение уровня метана в июне прошлого года, орбитальный зонд Mars Express, пролетавший над кратером Гейла вскоре после измерений Curiosity, выявить их уже не смог.

Доля кислорода в марсианской атмосфере, измеренная в кратере Гейла на Марсе с помощью марсохода NASA Curiosity, показывает сезонные колебания с 2012 по 2017 год, с резкими скачками весной и летом, после которых наблюдается падение до нормальных уровней марсианской осенью. © Melissa Trainer/Dan Gallagher/NASA Goddard

Как сообщает ЕКА, Mars Express прошел над этим местом днем, примерно через пять часов после ночного измерения Curiosity, хотя спутник действительно способен проводить измерения до самой поверхности. Кроме того, и измерения, проведенные зондом днем ранее, не показали каких-либо метановых сигнатур, в то время как показания Curiosity снова показали снижение в течение следующих дней.

Кроме того, и российско-европейский следовой газовый спутник "Trace Gas Orbiter" (TGO), который прошел над кратером Гейла несколько дней спустя, тоже не смог обнаружить никаких примечательных значений.

«Если мы возьмем все измерения и сравним их, результат позволит предположить, что недавнее увеличение метана, измеренное Curiosity, было очень краткосрочным, так что его можно было обнаруживать менее одного марсианского дня», - объясняет главный исследователь ответственного за измерения метана спектрометр Planetary Fourier на борту зонда Mars Express Марко Джуранна. - «Curiosity измерил ночной метан. Если он выделяется в это время, мы можем ожидать что он остается привязанным к поверхности до рассвета, а затем быстро испаряется. Именно в этом случае его не смогли бы обнаружить ни TGO , ни Mars Express».

Диаграмма: таким образом метан может возникать на Марсе и снова исчезать © ESA

Чтобы объяснить резкое увеличение O2 через атмосферные молекулы CO2 или воды (H2O), атмосфера над кратером Гейла весной должна содержать примерно в пять раз больше воды, чем это имеет место на самом деле, в то время как CO2 распадается слишком медленно, чтобы объяснить столь резкий рост. Да и снижение значений марсианской осенью не может быть объяснено исключительно солнечной радиацией и прорывом молекул в космос. Чтобы удалить достаточное количество кислорода из марсианской атмосферы, такой процесс растянулся бы на 10 лет. Кроме того, высокоэнергетическое излучение в почве может привести к появлению дополнительного O2. Но потребовалось бы около миллиона лет, чтобы накопить достаточное количество кислорода в марсианской почве, дабы обеспечить повышение уровня кислорода марсианской весной.

Похожее поведение: сезонные колебания содержания кислорода (кружки) и метана (квадратики) в 2012-2017 гг. показывают интересную закономерность. © Melissa Trainer/Dan Gallagher/NASA Goddard

По причине все еще загадочных и тоже сезонно колеблющихся значений метана в марсианской атмосфере, ученые группы Мелиссы Тренер задаются вопросом, могут ли к колебаниям значений кислорода вести и химические процессы: «Мы начинаем видеть интересные совпадения значений метана и кислорода на протяжении большей части марсианского года. Так что, похоже, здесь есть что-то общее. Вот только что, пока еще не знает никто».

Но, как бы там ни было, ученые по-прежнему очень неохотно рассматривают предположение, что газы могут выделяться организмами, указывая на то, что кислород, как и метан, может быть получен не только в результате биологических, но и геохимических процессов. Проблема же представляется в том, что Curiosity не оборудован инструментами, способными различать разные источники метана и кислорода.