На Марсі зафіксували загадковий сплеск озону

Космічні спостереження виявили сплеск озону та екстремальне охолодження всередині північного полярного вихору Марса під час полярної ночі.

Комплект ACS здійснює “лімбові спостереження” — це вимірювання світла на “краю диска”, коли Сонце просвічує крізь атмосферу. Такий підхід дозволяє визначати склад і висоти шарів газів. Проте він непридатний в умовах повної темряви полярної зими. «Порівняння спостережень ACS з результатами Mars Climate Sounder показує чіткі відмінності…», — зазначає д-р Кевін Олсен.

Щоб “зазирнути” у темний вихор, використано Mars Climate Sounder. “ІЧ-радіометрія” — це вимірювання теплового випромінювання для відновлення вертикальних профілів температур. «Ми шукали раптове падіння температури — вірну ознаку перебування всередині вихору», — сказав Олсен. Така синергетика дала часову і просторову прив’язку хімічних сигналів.

“Полярний вихор” — це стійка циркуляція холодного газу над полюсом, що ізолює повітряні маси. «Атмосфера всередині полярного вихору… приблизно на 40 °C холодніше, ніж за межами», — підкреслює Олсен. Охолодження спричиняє конденсацію нечисленної водяної пари на крижаній шапці. Зменшення водяної пари гальмує руйнування “озону” — триатомної форми кисню O?.

Відсутність УФ-фотохімії всередині темряви змінює рівновагу реакцій. Озон не витрачається через брак водяних радикалів. Тому фіксується акумуляція озону у замкнутому резервуарі вихору. «Це захоплююча можливість дізнатися більше про хімічний склад… під час полярної ночі», — додає Олсен.

“Фотохімічний баланс” — це сукупність реакцій, керованих світлом, що визначає тривалість життя газів. «Озон є дуже важливим газом на Марсі… показує, наскільки швидко відбуваються хімічні процеси», — говорить Олсен. Розуміння мінливості озону інформує про еволюцію атмосфери Марса. Воно також вкаже, чи існував колись захисний озоновий шар.

Перспективи пов’язані з марсоходом ExoMars Rosalind Franklin. Місія шукатиме біосигнатури в умовах минулого клімату. Якщо “озоновий екран” існував, ультрафіолетове навантаження на поверхню було нижчим. Це підвищує ймовірність тривалих екосистем у давні епохи.

“Нахил осі” Марса 25,2° задає жорстку сезонність і тривалу полярну ніч. Наприкінці північного літа формується вихор, що зберігається до весни. Як і на Землі, він може деформуватися й “протікати” у нижчі широти. Тоді з’являється вікно для хімічних і термодинамічних вимірювань.

Олсен працює з орбітальним апаратом ExoMars Trace Gas Orbiter. Його “спектроскопія пропускання” реєструє спектральні смуги поглинання молекул. Визначаються їх типи та висотні профілі. Поєднання з даними MCS закріплює інтерпретацію через незалежні температурні поля.

Виявлений озоновий максимум у темряві зими свідчить про ізоляцію та хімічний перепис полярного повітря. Спостережена “на 40 °C холодніша” камера пояснює конденсаційний відбір води. «Маючи можливість виміряти вихор… ми дійсно можемо сказати, що відбувається», — резюмує Олсен. Отримані результати задають орієнтири для майбутніх багатодисциплінарних досліджень Марса.