Российский спектрометр ACS на орбите Марса заметил хлороводород там и тогда, где его по всем правилам быть не должно: над вулканическим районом северного полушария в холодный сезон. По мнению исследователей ИКИ РАН, лучше всего это объясняет магма, которая и сегодня остаётся под поверхностью планеты. Работа опубликована в журнале Science Advances.
Остывшая планета
Выдать подземный очаг могут не только извержения и толчки, но и газы. На Земле вулканы выбрасывают в основном водяной пар, углекислый газ и диоксид серы. Сернистых соединений в марсианской атмосфере так и не нашли. Зато есть другой кандидат — хлороводород (HCl). В земной магме его немного, но для Марса ряд теорий отводит ему роль одного из главных вулканических газов.
Прибор, который чувствует миллиардные доли
Хлороводород в атмосфере Марса впервые обнаружил комплекс ACS, созданный в отделе физики планет ИКИ РАН. Он установлен на аппарате Trace Gas Orbiter (TGO) миссии «ЭкзоМарс-2016» Роскосмоса и Европейского космического агентства. ACS объединяет три инфракрасных спектрометра, каждый из которых работает в своём участке спектра. Главное его достоинство — чувствительность: прибор замечает вещества, концентрация которых составляет всего несколько молекул на миллиард (ppbv, частей на миллиард по объёму).
Первый сигнал хлороводорода пришёл в 2021 году. Наблюдения за несколько марсианских лет показали чёткую сезонность: газ появляется в основном весной и летом в южном полушарии. В это время Марс проходит перигелий (ближайшую к Солнцу точку орбиты), поэтому южное лето теплее северного. В холод молекулы HCl быстро захватываются кристаллами водяного льда и пропадают из данных. Источником газа учёные тогда сочли хлорсодержащие аэрозоли (мельчайшие частицы в воздухе): это согласовалось с тем, что хлороводород встречается по всей планете.
Исключение на севере
Однако над одним районом северного полушария правило регулярно нарушалось: хлороводород появлялся в противоположный, холодный сезон — в афелий, когда Марс дальше всего от Солнца. Концентрация там доходила до 1,5 ppbv, причём основная часть газа держалась в нижних слоях атмосферы.
В этом районе стоит щитовой вулкан гора Альба (Alba Mons), а вокруг много следов вулканизма, который длился от трёх миллиардов до десятков миллионов лет назад. Научный сотрудник отдела физики планет ИКИ РАН Александр Трохимовский, первый автор статьи, рассказывает, что картина выглядела так, будто на Марсе работает постоянный источник хлороводорода. Вместе с коллегами-геологами исследователи решили эту идею проверить.
Речь шла не об извержениях и лаве, а о небольших разломах над магматическими резервуарами, через которые газ мог бы понемногу просачиваться. Снимки района, сделанные камерой CaSSIS на том же аппарате TGO, показали сравнительно молодые узкие трещины, отличающиеся по цвету от окружающего грунта. Некоторые тянутся на сотни метров при ширине в десятки сантиметров. Смена окраски может означать, что вулканические газы выходят наружу и меняют состав породы. На Земле похожие образования называют фумаролами — это трещины на склонах кратеров, из которых идут вулканические газы. Такие трещины на Марсе замечали и раньше, но впервые в том же месте удалось зафиксировать изменение состава атмосферы.
Проверка другими версиями
Прежде чем делать выводы, авторы разобрали альтернативы: химические реакции с аэрозолями и взаимодействие атмосферы с грунтом, содержащим перхлораты (соли хлорной кислоты). Модели учитывали состав атмосферы, химию и её глобальную циркуляцию. Ни один из вариантов не объяснил, почему хлороводород привязан именно к району горы Альба.
Исследователи предлагают такой механизм. Газ поступает из магмы не напрямую, а через промежуточный слой — вечную мерзлоту. Зимой лёд в грунте удерживает молекулы HCl. Весной лёд начинает испаряться, минуя жидкую фазу, и выпускает газ в атмосферу. В это же время в воздухе мало ледяных частиц, поэтому хлороводород живёт дольше и успевает попасть в поле зрения прибора. Постоянный подземный источник в сочетании с таким «сезонным замком» объясняет и время появления газа, и его привязку к местности.
Тёплые оазисы
По словам Александра Трохимовского, наблюдения ACS пока лучше всего объясняются локальным магматическим источником под поверхностью, и это может быть первое серьёзное свидетельство того, что магматическая активность на Марсе идёт сейчас, а не только шла в прошлом.
Если в недрах сохраняются очаги тепла, поднимающаяся магма может нагревать грунтовые воды. Так возникают гидротермальные системы, укрытые от холода и излучения на поверхности, с запасом энергии и подходящими условиями для микроорганизмов. Поэтому авторы называют такие подземные зоны наиболее перспективным направлением для поиска марсианской жизни.
Статья вышла в Science Advances, её авторы — Александр Трохимовский, Даниэль Меж и коллеги. В середине октября 2026 года исполнилось десять лет с прибытия TGO к Марсу.
