Найбільш інтенсивно Марс втрачає воду під час південного літа і пилових буревіїв.
Сьогодні води на Марсі виключно мало, але рельєф і мінеральний склад поверхні планети змушує думати, що так було не завжди. Ранній Марс, найімовірніше, містив досить значні резервуари рідкої води - глибина гіпотетичного глобального океану могла досягати 500 м. Однак зараз через низький атмосферний тиск вода може існувати лише у вигляді льоду або водяного пара, причому в останній формі вона досить легко «йде» в космос. На висоті понад 50 км вуглекислотна атмосфера більше не затримує ультрафіолетове випромінювання Сонця, і воно руйнує молекули води. Отримані безпосередньо атоми водню «відлітають» у космос.
Досить довгий час уявлялося, що вся вода зосереджена в нижній атмосфері Марса, звідки водень повільно піднімається у верхню атмосферу, і, отже, процес його відходу з атмосфери рівномірний і не залежний від пори року. Але дані, отримані за допомогою інфрачервоного спектрометр SPICAM (скорочення від The Spectroscopy for the Investigation of the Characteristics of the Atmosphere of Mars, «спектроскопія для дослідження характеристик атмосфери Марса») на борту космічного апарату «Марс-Експрес», малюють набагато більш складну картину.
«Марс-Експрес», запущений з космодрому Байконур в 2003 р., працює на орбіті навколо Марса з кінця 2003 року, тобто близько восьми марсіанських років. І весь цей час він рутинно вимірює вміст водяної пари в атмосфері на висотах до 100 км над поверхнею Червоної планети. Особливість приладу SPICAM в тому, що він здатний дослідити атмосферу планети в режимі «сонячних затемнень», спостерігаючи, як сонячне світло просвічує шар атмосфери на краю планетного диска. Завдяки цьому можна вивчати розподіл молекул водяної пари на різних висотах. А це - ключ до розуміння найтонших процесів в атмосфері: як рухаються атмосферні маси, які хімічні та фізичні процеси відбуваються в них і де саме.
Обробивши дані SPICAM за вісім марсіанських років, Анна Орьорова, керівник лабораторії експериментальної спектроскопії ІКІ РАН, і її колеги виявили, що в періоди, коли Марс знаходиться далі від Сонця, водяний пар практично не піднімається вище позначки в 60 км. Це відбувається, коли планета знаходиться в афелії - точці орбіти, найбільш віддаленої від Сонця (орбіта Марса більш витягнута в порівнянні з земною, тому різниця помітна, 207 і 249 мільйонів км). У цей час у північній півкулі літо, у південній - зима. Навпаки, коли Марс проходить перигелій, найближчу до Сонця точку (під час південної зими), водяний пар може підніматися до 90 км над поверхнею, не конденсуючись у лід. Концентрація водяного пари в цей період може досягати 100 частинок на мільйон в одиниці обсягу. У цю пору року швидкість втрати води Марсом збільшується, верхня атмосфера насичується водою, а звідти вона йде в космос.
Крім цього, дослідники проаналізували дані, отримані під час глобальних пилових буревіїв на Марсі, 2007 і 2018 років (за земним обчисленням). У цей час атмосфера стає ще більш теплою і вологою, а перенесення повітряних мас більш інтенсивним, піднімаючи тим самим воду на висоти більше 80 км. "Те, що Марс втрачає воду, було відомо давно, - пояснює Ганна Орьорова. - Але зараз стає зрозуміло, що цей процес нестабільний. Завдяки активним спостереженням в останні роки, фактично, йде зміна парадигми, так як в моделях враховується постійний і більш повільний темп ".
Підтвердження тому знайшла група дослідників під керівництвом Жана-Іва Шафре (Jean-Yves Chaufray, LATMOS). Дослідники змоделювали темп втрати води Марсом за два роки, а потім порівняли результати з даними SPICAM. В цілому, дані узгоджуються, за винятком періодів пилових бурь - виявилося, що модель дає більш низькі результати, ніж спостерігається на Марсі. З урахуванням цих результатів група Жана-Іва Шафре припускає, що Марс втрачає шар води глибиною приблизно 2 метри за кожен мільярд років. Проте, цього недостатньо, щоб пояснити, куди поділися ті обсяги марсіанської води, які сформували сучасний ландшафт Марса. «Можливо, тепер вона знаходиться в ґрунті, або в минулому Марс втрачав воду ще інтенсивніше», - припускає дослідник.
За матеріалами прес-центру ІКІ РАН.