Испанские и французские учёные обнаружили связь между древними изменениями наклона оси Марса и быстрой потерей воды. Исследование показало: при наклоне оси на 35° (среднем за последние 20 миллионов лет) скорость утечки водорода из верхних слоёв атмосферы (экзосферы) достигала 1,17 × 1028 атомов в секунду. Это превышает современные показатели (3 × 1026 атомов/с) в 40 раз и объясняет, почему следы древних рек и озёр остались на поверхности планеты.
Ранее астрофизики считали, что вода медленно поднимается из нижних слоёв атмосферы, разделяясь на H2 и O, после чего водород улетучивается. Однако данные миссий MAVEN, Mars Express и наблюдения телескопа «Хаббл» указали на более сложный механизм. Во время глобальных пылевых бурь водяной пар попадает в экзосферу напрямую. Это объясняет, почему ультрафиолетовые спектрометры фиксируют резкие изменения концентрации водорода.
Источник: NASA / JPL / USGS
Для моделирования команда использовала Mars-Planetary Climate Model (Mars-PCM) — климатическую модель, учитывающую формирование облаков и фотохимические реакции. Улучшенные параметры микрофизики облаков, такие как коагуляция льда, и расширенный набор химических реакций позволили получить результаты, близкие к наблюдениям. Расчёты показали, что при наклоне оси 35° лёд с полярных шапок активно перемещается в экваториальные регионы, водяной пар поднимается в экзосферу, где ультрафиолет разрушает молекулы воды, а плотные облака из льда усиливают теплообмен между слоями атмосферы, повышая температуру в экзосфере.
Эффект радиации облаков создаёт условия для ускоренной утечки лёгкого водорода. В результате ежегодная потеря воды составила 1,9 × 1035 атомов — в 10 раз больше текущих значений. Переведённая в условный глобальный слой воды (GEL), утрата за 4 миллиарда лет достигла 79 метров, что соотносится с минимальными геологическими оценками, основанными на изучении речных систем Марса.
Результаты исследования подтверждают, что утечка водорода оказала значительное влияние на иссушение планеты, но была не единственным фактором. Доступ к данным Mars-PCM поможет выполнить дальнейшие исследования, а новые данные позволят уточнить климатическую модель Марса.
Источник: iXBT
