Угарный газ рассказал о циркуляции в атмосфере Марса
Орбитальный аппарат европейско-российской программы «ЭкзоМарс» смог построить карту глобальной циркуляции в атмосфере Марса. Это удалось сделать благодаря отслеживанию движения молекул угарного газа. Заодно ученые смогли определить изменения в атмосфере, вызываемые глобальными пылевыми бурями. Статья опубликована в журнале Nature Geosciences, кратко о работе рассказывается на сайте ИКИ РАН.
Угарный газ (CO) играет важную роль в марсианской атмосфере, участвуя в химических циклах как водорода, так и кислорода. Он образуется в верхних слоях атмосферы (на высотах примерно 60 километров) при фотолизе CO2, после чего, двигаясь вместе с атмосферными массами на более малые высоты, молекулы CO с большой вероятностью будут захвачены гидроксильным радикалом OH и прекратят своё существование, снова превратившись в CO2 и воду. Так как время жизни одной молекулы CO оценивается примерно в 2,5 земных года, то по изменениям концентрации угарного газа в атмосфере Марса можно определить как движутся атмосферные массы в зависимости от сезона и оценить сколько водяного пара в атмосфере и какова ее окислительная способность.
Группа российских, французских и американских планетологов во главе с Кевином Олсеном (Kevin. S. Olsen) из Оксфордского университета опубликовала результаты анализа данных, собранных российским спектрометрическим комплексом ACS (Atmospheric Chemistry Suite), установленным на борту зонда TGO (Trace Gar Orbiter), который занимается изучением атмосферы Марса с 2016 года. Ученые работали с данными спектрометра MIR, собранными в апреле-июне 2018 года, которые охватили и глобальную пылевую бурю. Этот прибор следит за тем, как различные вещества в атмосфере поглощают часть солнечного излучения, что отражается в наблюдаемых спектрах.
Концентрация угарного газа в атмосфере Марса оказалась неоднородной. На высотах до 80 километров объемная доля CO вблизи экватора составляет около одной тысячи частей на миллион, а при движении на юг растет до 1260 частей на миллион. На высотах выше 80 километров, где происходит фотолиз CO2, содержание угарного газа резко растет до пяти тысяч частей на миллион. Однако модели предсказывали, что резкий рост должен начинаться на высоте 60 километров, что говорит о недооценке интенсивности переноса угарного газа вверх. На высоких широтах концентрация угарного газа начинала расти уже на высоте 40 километров, достигая значений 2000–3000 частей на миллион, что больше, чем предсказывали модели.
Таким образом, на экваторе Марса преобладают восходящие потоки, нагревающие атмосферу, а вблизи полюсов — нисходящие потоки. Циркуляция атмосферы в виде двух ячеек Хедли идет достаточно быстро и в течение одной или двух недель перемешивает атмосферу, при этом в полярных областях этот процесс идет медленнее.
Что же касается глобальной пылевой бури, которая бушевала после северного осеннего равноденствия, то за время наблюдений средняя концентрация угарного газа упала примерно на 20 процентов, однако увеличился перенос CO из нижних слоев атмосферы в верхние. В этом случае нижние слои атмосферы сильнее нагреваются и расширяются, увеличивается концентрация водяного пара и реже собираются облака. Наблюдения, проведенные после пылевой бури, показали, что концентрация угарного газа в атмосфере остается примерно одинаковой до высот около 100 километров.
Ранее мы рассказывали о том, как Trace Gas Orbiter открыл новые полосы поглощения углекислоты и озона в атмосфере Марса и получил глобальные ограничения на концентрацию метана в атмосфере Красной планеты.
Александр Войтюк
Она оказалась в молекулярном облаке
Астрономы впервые достоверно обнаружили в молекулярном облаке Млечного Пути угольную кислоту. Это первая межзвездная молекула, содержащая три атома кислорода, и третья карбоновая кислота, обнаруженная на данный момент в космосе. Статья опубликована в The Astrophysical Journal. Карбоновые кислоты представляют собой разновидность сложных органических молекул, широко распространены в природе и считаются предшественниками многих важных для существования жизни пребиотических молекул, таких как аминокислоты и липиды. Однако к настоящему моменту в межзвездной среде были достоверно обнаружены лишь два таких соединения — муравьиная и уксусная кислоты. Группа астрономов во главе с Мигелем Санс-Ново (Miguel Sanz-Novo) из Испанского астробиологического центра сообщила, что впервые нашла в межзвездной среде угольную кислоту (HOCOOH). Эта молекула играет важную роль в различных биологических и геохимических процессах, ранее ее наличие предсказывалось для ледяных спутников планет-гигантов, а также Меркурия и Марса. Наблюдения велись за молекулярным облаком G+0.693—0.027, расположенным в направлении центра Млечного Пути, при помощи 40-метрового радиотелескопа Обсерватории Йебеса и 30-метрового радиотелескопа IRAM в период с марта 2021 по март 2022 года и с 1 по 18 февраля 2023 года. Исследователи обнаружили в облаке цис-транс конформер угольной кислоты со значением колонковой плотности 6,4×1012 молекул на квадратный сантиметр. Более стабильный цис-цис конформер угольной кислоты обнаружен не был, предполагается, что он может быть довольно многочисленным в межзвездном пространстве, хотя его практически невозможно обнаружить радиоастрономическими методами. Ученые считают, что угольная кислота способна образовываться в холодных плотных молекулярных облаках на поверхности ледяных пылинок, в ходе реакций между угарным газом и гидроксильным радикалом или в ходе облучения заряженными частицами смесей водяного и углекислотного льдов. Ранее мы рассказывали о том, как комету Виртанена уличили в перевыработке спирта при сближении с Солнцем.
