Соляную кислоту на Марсе можно найти в «ледяных дырках»

Чтобы проверить это предположение, Михаил Лугинин, Александр Трохимовский и их коллеги — сотрудники отдела физики планет ИКИ РАН и других научных организаций — использовали данные, полученные двумя спектрометрами комплекса ACS за два с половиной марсианских года, со второй половины 34 до конца 36. По земному счету — с конца мая 2018 по конец июля 2022 гг.

Содержание хлороводорода на протяжении этих лет менялось по примерно одинаковому сценарию. Во время наибольшего приближения планеты к Солнцу, когда в Южном полушарии Марса наступали весна и лето, его концентрация в атмосфере в этой части планеты росла до примерно 5,5 ppbv. В процессе общей циркуляции воздушные массы, обогащенные хлороводородом, перемещались в более холодное «зимнее» Северное полушарие, где его концентрация падала в несколько раз. Минимальные значения она принимала как раз на небольших высотах, что вполне соответствует предположению о том, что по мере образования частиц водяного льда они поглощали молекулы хлороводорода.

Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи одновременно измерили содержание хлородоводорода и водяного льда в атмосфере на разных высотах (ACS может выполнять такие тонкие наблюдения благодаря режиму т.н. солнечных затмений).

Им удалось обнаружить искомую структуру — в ряде случаев четко просматривалась антикорреляция между содержанием молекул HCl и частицами водяного льда. Иными словами, в атмосфере Марса можно наблюдать слои, где много частиц водяного льда (фактически, облаков из водяного льда), и в этих слоях очень мало или вообще нет молекул хлороводорода. В то же время в слоях, где концентрация хлороводорода максимальна, также максимума достигает и концентрация водяного пара.

Этому есть простое объяснение: на высотах, где из водяного пара образуется лед, происходит поглощение молекул хлороводорода, и наблюдаются минимумы содержания газов H₂O и HCl. На тех же высотах, где льда нет, наблюдаются их максимумы.

В статье, опубликованной по результатам работы в журнале Icarus, такие «слоистые» структуры «лед — хлороводород — лед» были названы «ледяными дырками» (ice holes), по аналогии с озоновыми дырами.

Михаил Лугинин и его соавторы также оценили, насколько сильно наличие частиц водяного льда сокращает «время жизни» молекулы хлороводорода. Напомним, что ранее предполагалось, что молекула HCl может находиться в атмосфере несколько месяцев. Новые оценки показали, что это время сокращается до нескольких часов. Это, конечно, существенно меняет представления о химических процессах на Марсе. Однако, как подчеркивают исследователи, это только предварительный результат, так как необходимо посмотреть на картину в целом, и учесть не только сам процесс поглощения молекул хлороводорода, но и продукты этой реакции. Кроме того, возможны и другие механизмы, разрушающие HCl, кроме формирования водяного льда.

Есть и другой важный вопрос — откуда берётся хлороводород в атмосфере Марса. Поскольку он, видимо, «живет» не очень долго, то должен существовать некоторый более или менее постоянный источник этого вещества.

Дать ответы на все эти вопросы могут только дальнейшие исследования — и непосредственные наблюдения, и численное моделирование и лабораторные эксперименты, воспроизводящие некоторые условия Марса на Земле.