«Кьюриосити» зарегистрировал рекордный выброс метана на Марсе
Марсоход «Кьюриосити» на прошлой неделе зарегистрировал резкий рост концентрации метана в атмосфере, она достигла уровня 21 ppb (частей на миллиард) — это рекордное значение для миссии MSL и примерно в три-четыре раза выше всех прежних измерений. Об этом сообщается на сайте NASA, также эти сведения подтвердил N+1 один из российских ученых, участвующих в работе марсианского орбитального зонда TGO.
В настоящее время идут споры о природе марсианского метана. На Земле большую часть этого атмосферного газа производят археи, но существуют и другие источники метана — он может появиться в результате геохимических или фотохимических процессов, либо под воздействием космических лучей. Однако в атмосфере Марса продолжительность жизни молекул метана не превышает нескольких сотен лет, что требует постоянного источника его восполнения. Следовательно, если на Марсе есть метан, то он производится постоянно и, возможно, при участии живых организмов. Подробно о причинах, по которым метан может служить биомаркером, рассказывает наш материал «Есть ли коровы на Марсе».
Заместитель директора Института космических исследований РАН Олег Кораблев, который руководит работой спектрометра ACS на борту орбитального аппарата TGO, подтвердил, что в пятницу вечером он и его коллеги получили письмо от команды «Кьюриосити» с информацией о необычно высокой концентрации метана. Данные были получены на прошлой неделе с помощью лазерного спектрометра, который входит в состав приборного комплекса SAM (Sample Analysis at Mars) на борту марсохода.
Кораблев отметил, что такие измерения проводятся достаточно редко — на данный момент было получено всего несколько десятков измерений. До сих пор они давали значения от 0,25 до 0,64 ppb — близкие к пределу измерения прибора. Однако в нескольких случаях прибор фиксировал всплески — от 5 до 9 ppb. Однако, подчеркивает Кораблев, это происходило только тогда, когда прибор работал в «грубом» режиме, то есть в режиме непосредственных измерений состава пробы атмосферы. У этого прибора есть другой режим — с обогащением, то есть с удалением из пробы углекислого газа, что в 20-25 раз повышает точность измерений. В этом точном режиме концентрация метана никогда не превышала фоновых значений в несколько десятых ppb.
«Сейчас они собираются повторить измерения обоими способами — прямым измерением и с обогащением, так они будут делать в первый раз, и это будет интересный эксперимент над самим прибором, давно надо было это сделать», — сказал ученый. Он добавил, что за прошлую неделю спектрометр ACS на борту TGO провел девять измерений концентрации метана, но они пока еще не обработаны. Этот прибор имеет очень высокую чувствительность — порядка 10 ppt (частей на триллион). Если выброс метана в районе кратера Гейла действительно был, то ACS сможет зафиксировать его следы даже если газ сильно разойдется в атмосфере.
Ранее сообщалось, что TGO обновил глобальные ограничения на концентрацию метана в атмосфере Марса, которые составили 0,15 миллиардных долей объема. Кроме того, несколько месяцев назад данные с орбитального аппарата «Марс-Экспресс», собранные одновременно с марсоходом «Кьюриосити, подтвердили всплеск концентрации метана в кратере Гейл. Тогда анализ данных позволил выделить вероятные области выделения газа — они оказались расположены к югу, востоку, и северо-востоку от кратера. Данные с марсохода помогли также установить сезонные изменения концентрации метана в атмосфере Марса.
Александр Войтюк
Для этого понадобилось пять разных сыпучих материалов
Американские и канадские физики экспериментально исследовали влияние формы гранул на скорость их перемещения по дну желоба. Они построили феноменологическую модель, учитывающую сопротивление и трение, и проверили ее на пяти различных сыпучих материалах из диоксида кремния. Проделанная работа позволит лучше прогнозировать изменение рельефа и изучать другие планеты. Исследование опубликовано в Nature. Наносами или седиментами называют твердый сыпучий материал, например, песок или землю, частицы которого перемещаются под водой или на воздухе под действием соответствующих потоков. Движение гранул — это физический процесс, который играет важную роль в образовании и изменении различных форм рельефа: холмов, русел рек, побережий и многого другого. Понимание того, как это происходит на Земле, способно улучшить наше представление о климате прошлого и настоящего на других планетах, а также помочь с поиском пригодных для жизни условий. Отсутствие хороших физических моделей движения наносов вызвано сложностью процесса переноса частиц в условиях турбулентности. Гранулы могут перекатываться, подпрыгивать или скользить по поверхности почвы, а также подхватываться толкающими их потоками. И если влияние размера и плотности седиментов изучено относительно хорошо, то влияние их формы редко поддается количественной оценке, несмотря на общее понимание важности этого фактора. Так, физики знают, что чем менее сферичны частицы, тем чаще они скользят, нежели катятся, увеличивая таким образом трение. С другой стороны, гранулы неправильной формы в потоке обычно стремятся переориентироваться так, чтобы их наибольшая площадь поперечного сечения оставалась перпендикулярной потоку. Это, в свою очередь, увеличивает парусность и ускоряет перемещение. Разобраться с конкуренцией этих двух факторов и количественно описать влияние формы на движение наносов решила группа исследователей из Канады и США во главе с Эриком Дилом (Eric Deal) из Массачусетского технологического института. Общепринятая модель перемещения наносов опирается на соотношение между безразмерным объемным потоком и числом (или параметром) Шилдса. Физический смысл последнего — это сдвиговое механическое напряжение, приведенное к характеристикам потока и частиц. Движение наноса начинается только тогда, когда параметр Шилдса превышает некоторое пороговое значение, а объемный поток описывается их разницей в степени 3/2. Новизна работы авторов в том, что они переопределили параметр Шилдса для асферических частиц с помощью дополнительного множителя. Этот множитель представляет собой отношение безразмерных коэффициентов лобового сопротивления и трения, оба из которых приведены к сферическому случаю. Новая теория предсказывает, как пороговое значение для параметра Шилдса и коэффициент пропорциональности будут масштабироваться по мере изменения этих двух факторов. Для проверки предсказаний ученые подготовили пять гранулированных материалов из диоксида кремния (стекла): гладкие сферы, ограненные эллипсоиды, плоские обтесанные камешки, природный песок и прямоугольные призмы. Для каждого из них авторы измерили коэффициенты сопротивления и трения. Для первого они исследовали скорость осаждения, для второго — угол естественного откоса. Дальше физики проводили эксперименты в узком наклонном желобе. Они подавали на вход каждый материал вместе с потоком воды и дожидались установления равновесного перемещения, когда отток наносов соответствовал их притоку, после чего снимали процесс на высокоскоростную камеру. На основании видеозаписей ученые строили зависимости объемного потока частиц от параметра Шилдса и проверяли предсказания. Оказалось, что теория прекрасно описывает эксперимент. Зависимость порогового параметра и коэффициента пропорциональности от приведенных коэффициентов сопротивления и трения оказалась ровно такой, как это следует из новой модели. После переопределения соответствующих параметров Шилдса зависимости для всех пяти материалов легли на одну теоретическую кривую. Одним из самых заметных результатов движения наносов можно назвать образование и перемещение песчаных дюн. Ранее мы рассказывали, как физики экспериментально исследовали их переползание и взаимодействие под водой.