У швидкому зникненні метану з атмосфери Марса можуть бути винні пісок і вітер.
Чим більше ми вивчаємо Марс, тим більше загадок нам підкидає ця безжиттєва з виду планета. Одне з питань, на яке ми вже більше десяти років не можемо отримати однозначної відповіді, пов'язане з періодичними коливаннями концентрації метану в атмосфері Марса.
По-перше, незрозуміло, звідки на Марсі береться цей самий простий з вуглеводнів: чи то його виробляють невідомі нам поки бактерії, що сховалися від радіації і холоду глибоко під поверхнею, або метан синтезується в результаті хімічних, а не біохімічних реакцій. І та, й інша версія цілком мають право на життя, хоча перший варіант, звичайно, набагато цікавіший. Але крім загадки виникнення метану є ще один, нехай і менш хвилюючий, питання - а куди він, власне кажучи, дівається?
Справа в тому, що фотохімічних процесів, на зразок розпаду молекул метану під дією ультрафіолету, недостатньо, щоб стати причиною такої швидкої «пропажі» метану зі складу марсіанського повітря. Дослідники з Орхуського університету (Данія) запропонували пояснення цьому феномену. Згідно з їхньою теорією, метан «з'їдає» марсіанський пісок за допомогою вітру і процесу, який називається сальтація. Ось і давайте розберемося, як же це відбувається.
Почнемо з сальтації - так називають стрибкоподібне переміщення твердих частинок. Коли вітер жене піщинки по асфальту, то з наукової точки зору відбувається саме сальтація. Але пісок, який навіть стрибає по поверхні, начебто не повинен вступати в хімічні реакції? А ось це вже не зовсім так.
При ударіннях або терті один об одного кристалічних тіл виникає цікавий ефект: триболюмінесценція, або, простіше кажучи, світіння. Однозначної теорії цього явища поки не створено. З одного боку, зрозуміло, що енергія для світіння береться від локального руйнування кристалічної решітки речовини, але точні механізми того, як це відбувається, поки що не описані. Однак це не заважає спостерігати як сам ефект, так і цікаві його слідства, наприклад, хімічні реакції.
Світіння - це лише один із способів атома або молекули в збудженому стані втратити частину своєї «надлишкової» енергії. Крім цього, активні частинки можуть вступати в хімічні реакції, заборонені для «звичайних» невіднятих молекул, як, наприклад, під час грози в повітрі з кисню утворюється озон.
Дослідники вирішили відтворити в прямому сенсі в пробірці умови марсіанської пилової бурі і подивитися, яка «хімія» може відбуватися на стрибучих піщинках. Для цього вони поклали в кілька кварцових пробірок мінерали, що найбільш часто зустрічаються на Червоній планеті, повітря в пробірках замінили на аналогічний марсіанському за тиском і складом, після чого пробірки запаяли і помістили в спеціальний апарат, який їх з певною силою струсив. Те, що відбувається в пробірці, дослідники фіксували за допомогою фотокамери і спектрометра. Фотокамера реєструвала світіння, яке виникало внаслідок триболюмінесценції, а спектрометр дозволяв «подивитися» на хімічний склад газу в пробірці.
Виявилося, що при тряске в пробірках реєструвався іонізований аргон. Щоб іонізувати атом аргону або, простіше кажучи, відірвати від нього один електрон, потрібно витратити певну енергію. Але причому тут аргон, якщо нам цікавий метан?
Справа в тому, що енергії, необхідної для іонізації аргону, з лишком вистачить, щоб відірвати від молекули метану один або кілька атомів водню, іншими словами, розвалити її на частини. Такі «осколки» виявляються дуже активними, і з легкістю вступають в різні хімічні реакції.
Виходить, що вітру і стрибаючих один по одному піщинок може цілком вистачити, щоб прибрати з марсіанської атмосфери ту невелику кількість метану, яка в неї періодично потрапляє.
За матеріалами Icarus