Trace Gas Orbiter открыл новые полосы поглощения углекислоты и озона в атмосфере Марса
Орбитальный аппарат европейско-российской программы «ЭкзоМарс» обнаружил в глубоких слоях атмосферы Марса ранее неизвестные полосы поглощения озона и углекислого газа. Это заставляет ученых пересмотреть методы поиска метана в атмосфере Марса, однако позволяет понять химические процессы, идущие в атмосфере Красной планеты. Статьи (1, 2) опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.
Космический аппарат TGO (Trace Gas Orbiter) был запущен в космос в 2016 году в рамках первого этапа программы «ЭкзоМарс», задача которой заключается в поиске возможных следов жизни на Марсе. Чтобы выполнить ее, аппарат при помощи четырех научных инструментов (два из которых разработаны в Институте космических исследований РАН) ищет воду в поверхностном слое планеты, а также следы метана и других веществ в атмосфере (например, пропан, этан и соединения серы), которые помогут понять, существует ли на Марсе биосфера или же эти вещества являются продуктами геохимических реакций. Благодаря TGO ученые уже смогли получить новые глобальные ограничения на концентрацию метана в атмосфере Красной планеты.
Две группы планетологов во главе с Александром Трохимовским (Alexander Trokhimovskiy) из Института космических исследований РАН и Кевином Олсеном (Kevin Olsen) из Оксфордского университета опубликовали результаты анализа данных, собранных российским спектрометрическим комплексом ACS (Atmospheric Chemistry Suite), установленным на борту TGO, который занимается изучением химического состава атмосферы Марса. Ученые работали с данными спектрометра MIR, собранными за один марсианский год. Этот прибор следит за тем, как различные вещества в атмосфере поглощают часть солнечного излучения, что отражается в наблюдаемых спектрах.
Первоначально ученые обнаружили в спектрах уменьшение сигнала на отдельных длинах волн, что было интерпретировано как ошибка. Но после дальнейшей обработки данных, в спектрах, полученных для глубоких слоев атмосферы (ниже 20 километров от поверхности Марса), было найдено 30 слабых линий поглощения, которые не соответствовали базам данных. В итоге планетологи пришли к выводу, что имеют дело с новыми полосами поглощения основного изотополога углекислого газа, которая возникает в результате магнитно-дипольного перехода, а также с полосами поглощения озона в среднем инфракрасном диапазоне.
Ранее подобные полосы поглощения не наблюдались ни на Земле, ни в космосе, при этом, они находятся именно в том диапазоне, где ожидались полосы поглощения метана. Это означает, что ученым необходимо пересмотреть методы поиска метана в атмосфере Марса, кроме того, новые результаты позволяют понять, как озон и углекислый газ взаимодействуют друг с другом и с солнечным излучением.
О том, почему метан может служить биомаркером и как его ищут на Марсе, можно узнать из нашего материала «Есть ли коровы на Марсе».
Александр Войтюк
Они находятся в маломассивных рентгеновских двойных системах
Астрономы на основе наблюдений за пульсаром PSR J1023+0038 определили механизм переключения переходных миллисекундных пульсаров между режимами активности. Предполагается, что он связан с взаимодействием между пульсарным ветром и внутренней частью аккреционного диска, а также с выбросами вещества. Статья опубликована в журнале Astronomy&Astrophysics. После рождения нейтронные звезды обладают очень высокой скоростью вращения, которая постепенно уменьшается со временем. Однако астрономам известны миллисекундные пульсары, представляющие собой быстровращающиеся нейтронные звезды, которые находятся в маломассивных рентгеновских двойных системах и раскручиваются до миллисекундных периодов вращения за счет аккреции вещества звезды-компаньона. Этот эволюционный путь состоит из нескольких стадий, одна из которых представлена переходными миллисекундными пульсарами — очень редкими и плохо изученными объектами. Они могут находиться в двух состояниях: радиопульсар (объект порождает импульсы радиоволн) и активный режим (нейтронная звезда ярко излучает в рентгеновском диапазоне, аккрецируя вещество из диска вокруг нее). В активном режиме ученые выделяют два состояния — высокий уровень активности, который возникает чаще всего и характеризуется пульсациями рентгеновского, ультрафиолетового и оптического излучения от пульсара, и низкий уровень активности, когда пульсаций нет. Астрофизиков очень интересует, каким образом эти режимы возникают и почему непредсказуемо меняются. Группа астрономов во главе с Марией Кристиной Бальо (Maria Cristina Baglio) из Нью-Йоркского университета в Абу-Даби опубликовала результаты мультиволновых наблюдений за переходным миллисекундным пульсаром PSR J1023+0038, проведенных в июне 2021 года при помощи наземных и космических телескопов, таких как NuSTAR, XMM-Newton, «Хаббл», VLT, ALMA, VLA, NTT и FAST. PSR J1023+0038 был обнаружен в 2007 году как пульсар с периодом вращения 1,69 миллисекунды, обращающийся вокруг маломассивной звезды-компаньона (около 0,2 массы Солнца) за 4,75 часа. В 2013 году он перешел в режим высокого уровня активности, демонстрируя признаки формирования аккреционного диска. Данные наблюдений позволили астрономам построить физическую модель переключения миллисекундного пульсара между режимами активности. Во время высокого уровня активности существует ударная волна между ветром от пульсара и внутренним аккреционным потоком, где возникает большая часть рентгеновского излучения, а также рентгеновские, ультрафиолетовые и оптические пульсации. При этом самая внутренняя область усеченного, геометрически тонкого аккреционного диска, заменяется радиационно неэффективным, геометрически толстым потоком, а падающее на пульсар вещество втягивается в магнитное поле и ускоряется, образуя компактный джет из плазмы, которая выбрасывается наружу. Переход в режим низкого уровня активности инициируется дискретными выбросами вещества поверх джета вдоль оси вращения пульсара, что приводит к угасанию пульсаций. В таком состоянии пульсарный ветер все еще способен проникнуть в аккреционный диск и инициировать возникновение джета. Затем поток вещества из аккреционного диска может вновь заполнить область вблизи пульсара и он перейдет высокий режим активности. Ранее мы рассказывали о том, как ученые впервые увидели гамма-затмения пульсаров-«черных вдов» и напрямую измерили скорость собственного движения пульсара.