Марс неожиданно надул пузырь: учёные нашли озоновую ловушку, которой не должно существовать

Зимы на Марсе поистине экстремальны. Недавние наблюдения с орбиты позволили учёным впервые подробно рассмотреть, что происходит на северном полюсе Красной планеты в долгие месяцы полной темноты. Оказалось, что внутри гигантского атмосферного вихря температура падает на 40 °C ниже, чем за его пределами, а в этих условиях формируется необычное химическое явление — озоновый "пузырь", которого, по всем расчётам, на Марсе существовать не должно.

Как холод создаёт озон

На Земле озон образуется под воздействием ультрафиолета, а на Марсе его судьба иная. Здесь воздух слишком разрежен, а водяной пар быстро замерзает при низких температурах. Обычно солнечные лучи разрушают озон, расщепляя его на кислород, но зимой, когда над северным полюсом воцаряется полная темнота, фотохимические реакции почти замирают.

"Атмосфера внутри полярного вихря, от поверхности до высоты около 30 километров, характеризуется экстремально низкими температурами", — объяснил доктор Кевин Олсен из Оксфордского университета на совместном заседании EPSC-DPS2025 в Хельсинки.

Без света и влаги начинается обратный процесс — озон не разрушается, а медленно накапливается, образуя плотную область повышенной концентрации. По сути, в вихре формируется временный озоновый "пузырь", изолированный от остальной атмосферы.

"Озон — очень важный газ на Марсе. Он позволяет судить о скорости химических реакций в атмосфере. Изучая его концентрацию, мы узнаем, как менялась марсианская атмосфера с течением времени и был ли когда-то на планете защитный озоновый слой, как на Земле", — отметил Олсен.

Сравнение условий: внутри и снаружи вихря

Такой контраст объясняется сезонными процессами. Марс имеет наклон оси 25,2 °, и когда север погружается в зиму, солнце не поднимается над горизонтом. В это время над полюсом закручивается устойчивый вихрь, удерживающий холодный воздух и создающий замкнутую область, где действуют особые физико-химические законы.

Как учёные наблюдают вихрь

Для изучения этого явления исследователи использовали комбинацию данных с разных орбитальных аппаратов. Основную информацию предоставил ExoMars Trace Gas Orbiter - европейско-российская миссия, наблюдающая за составом марсианской атмосферы. Его Атмосферный химический комплекс (ACS) анализирует солнечный свет, проходящий через атмосферу, и определяет присутствие газов по спектрам.

Однако зимой этот метод невозможен: над полюсом царит тьма, и солнце не освещает атмосферу. Тогда в ход идёт прибор Mars Climate Sounder на борту американского спутника Mars Reconnaissance Orbiter. Он регистрирует изменения температуры и помогает определить границы вихря.

"Мы искали внезапное падение температуры — верный признак нахождения внутри вихря", — рассказал Олсен.

Сравнив спектральные данные ACS с измерениями температуры MCS, команда смогла подтвердить существование зоны повышенного озона именно внутри полярного вихря. Это впервые позволило увидеть, как изоляция воздушных масс влияет на химический баланс планеты.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

1. Ошибка: считать, что озон на Марсе невозможен.
   Последствие: игнорирование химических процессов в экстремальных условиях.
   Альтернатива: учитывать локальные зоны и сезонные различия, где реакция может идти иначе.

2. Ошибка: измерять атмосферу только с одной орбитальной миссии.
   Последствие: неполная картина температур и состава воздуха.
   Альтернатива: совмещать данные с разных аппаратов и методов наблюдения.

3. Ошибка: полагать, что марсианская атмосфера статична.
   Последствие: неправильные выводы о климатической эволюции планеты.
   Альтернатива: рассматривать атмосферу как динамичную систему, подверженную сезонным колебаниям.

А что если на Марсе действительно был озоновый слой?

Этот вопрос особенно важен для предстоящих миссий, включая "ЭкзоМарс Розалинд Франклин", запуск которой намечен на 2028 год. Если когда-то у планеты был полноценный озоновый слой, он мог защищать поверхность от ультрафиолетового излучения и создавать условия, благоприятные для жизни. Это значит, что древняя микробная биосфера могла существовать гораздо дольше, чем считалось ранее.

Изучение остатков химического баланса и "следов" озона помогает восстановить прошлое Марса — от влажной, более плотной атмосферы до её постепенного исчезновения.

Плюсы и минусы открытия

FAQ

Почему на Марсе вообще есть озон?
Он образуется при разложении кислорода и углекислого газа под действием ультрафиолета. Но зимой этот процесс "замораживается", и газ копится в вихре.

Чем этот вихрь похож на земной?
Похожим образом на Земле зимой формируется арктический вихрь, который может смещаться на юг, вызывая сильные морозы.

Почему температура внутри вихря падает так резко?
Холодный воздух остаётся изолированным, а солнечная энергия не достигает полюса.

Можно ли наблюдать вихрь с Земли?
Нет, но орбитальные аппараты с инфракрасными и спектрометрическими приборами видят его косвенно по распределению температуры и газов.

Что это открытие значит для поиска жизни?
Если когда-то на Марсе существовал озоновый слой, значит, поверхность планеты могла быть защищена от радиации, создавая условия для микроорганизмов.

Мифы и Правда

• Миф: на Марсе нет атмосферы.
  Правда: она есть, просто очень разреженная и состоит в основном из углекислого газа.

• Миф: полярные вихри бывают только на Земле.
  Правда: подобные вихри обнаружены и на Сатурне, Венере и Марсе.

• Миф: озон всегда признак жизни.
  Правда: он может образовываться и без биологических процессов, просто при определённых химических условиях.

Исторический контекст

Интерес к марсианским полюсам возник ещё в начале XX века, когда астрономы заметили сезонные изменения в белых пятнах на полюсах. Позднее выяснилось, что это ледяные шапки, состоящие из замёрзшего углекислого газа и воды. В 1970-х миссии "Викинг" и "Маринер" впервые подтвердили существование сезонных вихрей. Но только с появлением ExoMars и Mars Reconnaissance Orbiter учёные смогли измерить температуру, химический состав и выявить феномен "озонового пузыря".

Эти открытия не только раскрывают тайны марсианской зимы, но и помогают понять, как эволюционируют атмосферы планет и почему Земля оказалась уникальной в своём климатическом равновесии.

Три интересных факта

1. Температура в марсианском вихре может опускаться ниже -140 °C — холоднее, чем в любой точке Земли.

2. Концентрация озона внутри вихря почти в десять раз выше, чем на экваторе планеты.

3. Подобные вихри существуют и на южном полюсе Марса, но их структура зеркальна — они формируются в противоположный сезон.