Российский спектрометр ACS на орбите Марса заметил, что над одним районом северного полушария хлороводород появляется тогда, когда его там быть не должно. Исследователи ИКИ РАН считают, что лучшее объяснение этому — магматический источник под поверхностью, то есть вулканическая активность, которая продолжается и сейчас.
Остыла ли планета
При этом сейсмические данные и расчёты допускают, что глубоко под корой ещё остались резервуары горячей магмы. Прямых признаков их существования до сих пор не находили.
Вулкан выдают не только извержения. Он может создавать тепловые пятна на поверхности и выпускать газы в атмосферу. На Земле это прежде всего водяной пар, углекислый газ и сернистый газ (двуокись серы). Соединений серы в атмосфере Марса пока не обнаружили. Другой кандидат — хлороводород (HCl). В земной магме его немного, но по ряду теорий на Марсе он может быть одним из главных вулканических газов.
Прибор для следовых газов
Хлороводород в марсианской атмосфере первым обнаружил спектрометрический комплекс ACS. Он установлен на аппарате Trace Gas Orbiter (TGO) миссии «ЭкзоМарс-2016» Роскосмоса и Европейского космического агентства. Комплекс создан в отделе физики планет ИКИ РАН и состоит из трёх инфракрасных спектрометров, каждый из которых работает в своём участке диапазона. Главное его достоинство — чувствительность. ACS различает газы, которых в атмосфере всего несколько частиц на миллиард (ppbv).
Впервые хлороводород удалось зарегистрировать в 2021 году. Наблюдения за несколько марсианских лет показали чёткую сезонность: газ появляется в основном весной и летом в южном полушарии. Это время перигелия, когда Марс ближе всего к Солнцу, поэтому южное лето теплее северного.
В холодное время молекулы HCl быстро захватываются кристаллами водяного льда и пропадают из наблюдений. Поскольку газ находили по всей планете, его источником сочли хлорсодержащие аэрозоли (взвешенные в воздухе частицы).
Исключение у горы Альба
Однако над одним районом северного полушария правило не работало. Здесь хлороводород появлялся в противоположный сезон, во время холодного афелия, когда планета дальше всего от Солнца. Его содержание доходило до 1,5 частицы на миллиард, причём основная часть газа держалась в нижних слоях атмосферы.
В этом районе стоит щитовой вулкан гора Альба (Alba Mons), а вокруг много следов вулканической деятельности. Она шла здесь очень долго: от трёх миллиардов до десятков миллионов лет назад.
«Это показалось очень необычным. Как если бы на Марсе продолжал действовать какой-то постоянный источник хлороводорода», — рассказывает первый автор работы, научный сотрудник отдела физики планет ИКИ РАН Александр Трохимовский. Исследователи обсудили находку с геологами, изучающими Марс, и решили её проверить.
Искали не извергающийся вулкан, а небольшие разломы над магматическими резервуарами, через которые газ мог бы понемногу просачиваться. На снимках района, сделанных камерой CaSSIS того же аппарата TGO, нашлись сравнительно молодые узкие трещины, отличающиеся по цвету от окружающего грунта. Некоторые из них тянутся на сотни метров при ширине в десятки сантиметров.
Цвет может меняться, если из трещин выходят вулканические газы и вступают в реакцию с грунтом. На Земле похожие образования называются фумаролами: это трещины на склонах кратеров, через которые выходят газы. Такие трещины на Марсе видели и раньше, но изменение состава атмосферы над тем же местом зафиксировали впервые.
Проверка другими версиями
Прежде чем делать вывод, авторы рассмотрели иные причины появления HCl: химические реакции с аэрозолями в атмосфере и обмен с поверхностью, где содержатся перхлораты (соли хлорной кислоты). Они смоделировали разные варианты с учётом состава атмосферы, химических реакций и её глобальной циркуляции. Ни одна модель не объяснила, почему газ так тесно связан именно с районом горы Альба.
По версии исследователей, хлороводород поступает в атмосферу не прямо из магмы, а через промежуточный слой вечной мерзлоты. Зимой лёд в грунте удерживает молекулы газа. Весной грунт прогревается, лёд сублимирует (переходит из твёрдого состояния сразу в газ) и выпускает HCl наружу. Ледяных аэрозолей в воздухе в это время мало, поэтому молекулы живут дольше и успевают попасть в поле зрения спектрометра. Постоянный подземный источник вместе с таким сезонным «замком» объясняет и время появления газа, и его привязку к местности.
«Таким образом, пока лучше всего объяснить наблюдения ACS можно только с помощью локального магматического источника под поверхностью», — заключает Александр Трохимовский. По его словам, это первое серьёзное свидетельство того, что магматическая активность на Марсе продолжается сейчас, а не осталась в прошлом.
Зачем искать тёплые недра
Если в недрах планеты сохранились очаги тепла, поднимающаяся магма может нагревать подземные воды. Так возникают гидротермальные системы, защищённые от холода и излучения на поверхности. В них есть запас энергии и подходящие условия для микроорганизмов, поэтому такие тёплые подземные зоны авторы называют самым перспективным направлением поиска марсианской жизни.
«Таким образом, пока лучше всего объяснить наблюдения ACS можно только с помощью локального магматического источника под поверхностью»
Работа опубликована в журнале Science Advances. Аппарат TGO в середине октября 2026 года отметил десять лет работы у Марса.
