Ученые получили редкое представление о суровых зимних условиях на северном полюсе Марса. Орбитальные наблюдения показали, что внутри полярного вихря температура падает на 40 °C ниже, чем снаружи, а долгие месяцы полной темноты способствуют необычному накоплению озона — явлению, которого на планете быть не должно. Результаты представлены в пресс-релизе совместного заседания Конгресса по планетной науке Европы и Отделения планетологии Американского астрономического общества.
«Атмосфера внутри полярного вихря, от поверхности до высоты около 30 километров, характеризуется экстремально низкими температурами», — объяснил доктор Кевин Олсен из Оксфордского университета на совместном заседании EPSC-DPS2025 в Хельсинки.
Как возникает озоновый «пузырь»
На Марсе водяной пар почти полностью замерзает при экстремально низких температурах и оседает на полярной ледяной шапке. Обычно ультрафиолет разлагает водяной пар, разрушая озон. Но когда пара нет, разложение прекращается, и газ начинает накапливаться, создавая своего рода озоновый «пузырь».
«Озон — очень важный газ на Марсе. Он позволяет судить о скорости химических реакций в атмосфере. Изучая его концентрацию, мы узнаем, как менялась марсианская атмосфера с течением времени и был ли когда-то на планете защитный озоновый слой, как на Земле», — сказал Олсен.
На Марсе наблюдается локальная концентрация озона в полярной зиме, чего ученые не ожидали, потому что атмосфера Марса обычно слишком сухая и разреженная, чтобы поддерживать такие химические процессы.
Эти данные крайне важны для будущих миссий. Марсоход «ЭкзоМарс Розалинд Франклин», запуск которого запланирован на 2028 год, будет искать следы древней жизни. Если на Марсе когда-то существовал озоновый слой, он мог защитить поверхность от ультрафиолета и создать условия, пригодные для микроорганизмов миллиарды лет назад.
Полярный вихрь и сезонные особенности
Вихрь формируется из-за сезонных изменений, вызванных наклоном оси Марса на 25,2 ℃ . С окончанием северного лета над полюсом возникает закрученный вихрь, сохраняющийся до весны. Похожий процесс наблюдается и на Земле: полярный вихрь может смещаться на юг, принося холодный воздух в более низкие широты.
«Зимы на северном полюсе Марса сопровождаются полной темнотой, поэтому изучать их крайне сложно. Возможность измерить вихрь и определить, находимся ли мы внутри или снаружи темного вихря, позволяет точно понять, что происходит», — говорит Олсен.
Внутри вихря температура настолько низкая, что водяной пар конденсируется и замерзает, а движение воздуха ограничено, создавая практически изолированную атмосферную зону. Именно эти условия способствуют накоплению озона, чего в нормальной марсианской атмосфере не происходит.
Как ученые наблюдают вихрь
Олсен работает с орбитальным аппаратом ExoMars Trace Gas Orbiter. Его комплекс химии атмосферы (ACS) изучает газовый состав планеты, наблюдая за светом, проходящим сквозь атмосферу, когда Солнце находится на противоположной стороне планеты. По длинам волн ученые определяют, какие молекулы и на какой высоте находятся в атмосфере.
Однако этот метод не работает во время полной марсианской зимы, когда Солнце не поднимается над полюсом. В этом случае исследователи используют Mars Climate Sounder на борту миссии НАСА для измерения температуры и масштаба вихря.
«Мы искали внезапное падение температуры — верный признак нахождения внутри вихря», — сказал Олсен.
Сравнение данных ACS с измерениями Mars Climate Sounder показало явные различия между атмосферой внутри вихря и снаружи. Это позволило ученым не только зафиксировать необычное скопление озона, но и изучить, как изменяются условия воздуха в полярной ночи.
Значение открытия
Полярный вихрь с озоновым «пузырем» открывает новые возможности для изучения марсианской атмосферы и климата. Ученые могут теперь лучше понять, как атмосферные условия влияют на химические процессы и как менялся состав воздуха на Красной планете за миллионы лет. Эти знания важны для будущих миссий и поиска следов жизни.
«Сравнение атмосферы внутри и снаружи вихря позволяет заглянуть в скрытые процессы, происходящие в марсианских зимах. Мы получаем уникальные данные о химическом составе и динамике озона», — подытожил Олсен.
Загадочные червеобразные овраги появились на Марсе не просто так: видео
Марсианский лед мог сохранить жизнь микробам, доказали в эксперименте
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram