Российский спектрометр обнаружил хлороводород в атмосфере Марса

Впервые в атмосфере Марса прямыми измерениями обнаружен хлороводород (HCl). Открытие сделал российский спектрометр Atmospheric Chemistry Suite (Комплекс для изучения химии атмосферы) космического аппарата Trace Gas Orbiter российско-европейского проекта ExoMars-2016. Об этом сегодня, 11 февраля, сообщили в Роскосмосе.

Как поясняют российские специалисты, хлороводород появился в атмосфере во время глобальной пылевой бури и постепенно исчез после её окончания. Это открытие заставляет пересмотреть модели химических реакций, связанных со взаимодействием поверхности и атмосферы Марса.

Хлороводород, был известен в атмосферах, как минимум, на двух планетах Солнечной системы — Земле и Венере. На Земле он попадает в воздух из моря, когда частицы морских солей превращаются в аэрозоль. После взаимодействия с водой высвобождается хлор, который затем реагирует с водородсодержащими соединениями и образует хлороводород. Далее с хлороводородом хорошо реагируют озон и гидроксильные радикалы, поэтому от его количества частично зависит окислительная способность нашей атмосферы, а также — процессы сезонного «утончения» озонового слоя на полюсах.

На Венере хлороводород — основной «поставщик» хлора в атмосферу, где он распадается под действием солнечного света и становится одним из главных факторов, обеспечивающих стабильность углекислотной атмосферы. Предполагалось, что хлороводород существует и на Марсе, но экспериментально его обнаружить не удавалось. С учетом возможностей имевшихся инструментов был сделан вывод, что молекул HCl в марсианской атмосфере очень мало — 0,2−0,3 частица на миллиард в единице объема (parts per billion volume, ppbv).

Столь малые концентрации называют «следовыми». Чтобы обнаружить такие малые составляющие атмосферы, в Институте космических исследований РАН был создан спектрометрический комплекс ACS. Он включает три инфракрасных спектрометра, обладающих очень высокими чувствительностью и спектральным разрешением.

TGO — марсианский зонд, часть проекта ExoMars. Его название — аббревиатура от Trace Gas Orbiter, «орбитальный аппарат для изучения малых газовых составляющих». Одна из его основных задач — поиск газов, которые могли бы свидетельствовать о вулканической и, возможно, биологической активности на Марсе. Их концентрация должна быть очень мала, именно поэтому от приборов на борту требуется рекордная чувствительность. Второй, кроме ACS, прибор на борту TGO, нацеленный на решение той же задачи, — бельгийский спектрометрический комплекс NOMAD.

С момента начала работы в 2018 году ACS наблюдал многие известные газы марсианской атмосферы, а также их неизвестные «разновидности» — изотопологи. Возможно, кто-то уже потерял надежду обнаружить на Марсе что-то новое, но постоянные наблюдения принесли долгожданный результат — в марсианской атмосфере впервые обнаружен хлорводород. При этом благодаря методу работы «на просвет» атмосферы, ACS смог не только детектировать сам факт наличия HCl, но и определить его концентрацию в зависимости от высоты.

«Мы начали регистрировать хлороводород в северном и южном полушариях только после начала глобальной пылевой бури, — прокомментировал член-корреспондент РАН Олег Кораблёв — первый автор статьи, научный руководитель эксперимента ACS и заместитель директора ИКИ РАН. — Скорее всего, он уже был в атмосфере, и его постепенно „разносила“ атмосферная циркуляция. Позже, во время спада глобальной бури, мы также наблюдали HCl, в том числе в средних широтах».

Тот факт, что хлороводород не всегда присутствует в атмосфере, заставляет пересмотреть представления о химических процессах на Марсе. Исследователям предстоит ответить на два вопроса: откуда берется хлороводород и куда он уходит.

«Это первый случай регистрации галогенового газа в атмосфере Марса, и он — свидетель совершенно нового химического цикла, который нам предстоит понять», — отметил Кевин Олсен, профессор университета Оксфорда, один из ведущих авторов статьи.

Как подчеркнул научный руководитель ExoMars Trace Gas Orbiter Хокен Сведхем, открытие хлороводорода, малой составляющей в атмосфере Марса, — веха в миссии TGO.

«Это первый новый вид газа после того, как в начале 2000-х появились свидетельства о существовании метана на Марсе. То открытие пробудило интерес к поиску других органических молекул, и в конце концов привело к появлению миссии TGO, для которой поиск новых газов — основная цель», — добавил он.

Наблюдения продолжаются и исследователи надеются, что они принесут данные для разгадки. Появление и исчезновение хлороводорода, который хорошо реагирует с молекулами воды и гидроксилом, скорее всего, повлияет и на другие процессы в марсианской атмосфере. Возможно, эффект проявится на высотах больше 30 км, где большая часть хлороводорода может распасться на составные части, и атомарный хлор начнёт эффективно взаимодействовать с озоном (нечто похожее процесс происходит и на Земле). С другой стороны, надо постараться проникнуть на малые высоты: возможно, именно там хлороводород исчезает в ходе каких-то химических реакций.

EADaily напоминает, что Марс — это четвёртая по удалённости от Солнца и седьмая по размерам планета Солнечной системы.