Фотодиссоциация молекул углекислого газа на атомы углерода и кислорода и последующее убегание этих атомов в космос объясняет как постепенную утрату Марсом его атмосферы с обогащением атмосферного углерода тяжелым изотопом 13C, так и отсутствие на Марсе крупных залежей карбонатов.

Марс окружен разреженной атмосферой, на 95% состоящей из углекислого газа – слишком тонкой, чтобы сохранить воду на поверхности от замерзания или быстрого испарения. Однако рельеф планеты хранит многочисленные следы мощных водных потоков и крупных озер. В древности климат Марса был гораздо более теплым и влажным, чем сейчас. А это значит, что раньше углекислотная марсианская атмосфера была много плотнее нынешней. Куда же делся углекислый газ?

Солнечный ветер постепенно сдувает атмосферу Марса, темпы этого процесса соответствуют потере ~100 грамм вещества в секунду или 8-9 тонн в сутки. Во время мощных солнечных вспышек и корональных выбросов темпы потерь многократно увеличиваются. Также часть углекислого газа (в виде карбонатов) могла войти в состав горных пород.

Однако орбитальные станции, вращающиеся вокруг Красной планеты, не обнаружили на ее поверхности значительных залежей карбонатов. Кроме того, оказалось, что марсианская атмосфера обогащена тяжелым изотопом углерода 13C. Это свидетельствует об улетучивании атмосферы в космос – легкий изотоп углерода 12C легче покидает атмосферу, чем его более тяжелый аналог. Но какой процесс обеспечивает это улетучивание?

Команда ученых из Калифорнийского технологического института и Лаборатории реактивного движения НАСА под руководством Renyu Hu нашла, что таким процессом была фотодиссоциация. Жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца разбивает молекулы углекислого газа в верхней атмосфере Марса сначала на молекулы угарного газа и атомы кислорода, а затем возникшие молекулы CO диссоциируют дальше на атомы углерода и кислорода. Атомы легкого изотопа углерода 12C гораздо легче покидают термосферу Марса, чем атомы 13C, так что доля последнего со временем возрастает.

Модель эволюции атмосферы Марса, созданная Renyu Hu и его коллегами, непринужденно объясняет и избыток 13C, и недостаток на поверхности карбонатов.

Согласно этой модели, 3.8 млрд. лет назад углекислотная атмосфера Марса была достаточно плотной, с атмосферным давлением у поверхности около 1 бар или немного ниже. Постепенно под действием солнечного ветра и жесткого солнечного ультрафиолета она становилась все разреженнее, при этом доля тяжелого изотопа углерода постоянно росла. Эта модель не требует наличия на поверхности Марса крупных залежей карбонатов.


Круговорот углерода на Марсе и постепенное улетучивание атмосферы путем фотодиссоциации углекислого газа на атомы углерода и кислорода.
«Очень интересно наблюдать, как наши знания о марсианской атмосфере постепенно складываются в последовательную картину ее эволюции, – сказал Renyu Hu. – И эта картина не требует наличия на Марсе скрытых залежей карбонатов».

Источник: http://www.nasa.gov/feature/jpl/msl/loss-of-carbon-in-martian-atmosphere-explained
Перевод: http://stp.cosmos.ru/index.php?id=1137&tx_ttnews[t...c9343536a5d5b19f59c8fdc47149bb