Хлороводород в атмосфере Марса может быть признаком действующего вулканизма

4 ноября 2026

Рубрика

Исследования

Возможно, современный Марс все-таки вулканически активен. На это указывают данные спектрометра АЦС, созданного в ИКИ РАН. Он обнаружил, в атмосфере Марса хлороводород — один из вулканических газов. В новой статье, опубликованной в журнале Science Advances, исследуется регион — вероятный геологический источник хлороводорода, расположенный у горы Альба в северном полушарии планеты.

Давным-давно — примерно три миллиарда лет назад и раньше — на Марсе, как на Земле сейчас, действовали вулканы. Есть и свидетельства того, что это происходило и относительно недавно — «всего» миллионы лет назад. Но время шло, Марс постепенно остывал, и сегодня на его поверхности нет хорошо заметных и привычных свидетельств активного вулканизма.

Некоторые наблюдения, в частности, сейсмические, и результаты моделирования говорят о том, что под поверхностью Марса, возможно, ещё сохранились источники тепла — резервуары горячей магмы. Однако до сих пор никто не регистрировал их явных признаков.

Кроме извержений и сейсмических данных, вулканизм может проявлять себя, например, в тепловых аномалиях на поверхности, а также через выбросы газов в атмосферу. В первую очередь, если говорить про привычные для Земли сценарии, вулканические газы — это водяной пар, углекислый газ, двуокись серы и продукты её распада. Однако серных соединений до сих пор их в атмосфере Марса найти не удалось.

Другой возможный вулканический газ — хлороводород HCl. Его, как правило, не так много в земной магме, но на Марсе, согласно ряду теорий, она как раз может быть одним из основных вулканических газов.

Ромбами на карте Марса показаны участки, над которыми комплексом ACS (TGO/ЭкзоМарс-2016) был зарегистрирован хлороводород. Синий цвет — регистрация во время прохода Марсом перигелия, красный цвет афелия. График справа — количество хлородорода в ppb в зависимости от высоты, цвета те же. Изображение из статьи Alexander Trokhimovskiy et al, 2026

Хлороводород в атмосфере Марса был впервые обнаружен с помощью российского спектрометрического комплекса ACS на борту марсианского аппарат Trace Gas Orbiter (TGO, миссия «ЭкзоМарс-2016», Роскосмос/ESA). Комплекс из трёх инфракрасных (ИК) спектрометров, работающих в разных участках ИК-диапазона, был создан в отделе физики планет ИКИ РАН. Его главное свойство — очень высокая чувствительность, так что с его помощью можно регистрировать вещества в атмосфере, концентрация которых не превышает нескольких частиц на миллиард (parts per billion in volume или ppbv).

Первый раз комплексу ACS удалось зарегистрировать хлороводород в 2021 году. Систематические наблюдения в течение нескольких марсианских лет показали, что его содержание очень зависит от сезона на планете: он появляется в атмосфере в основном весной и летом в южном полушарии.

Это сезон перигелия — в это время Марс в своём движении по орбите подходит на ближайшее расстояние к Солнцу. По этой причине лето в южном полушарии более тёплое, чем лето в северном.

Хлороводород «любит» тепло, в холодное время года его молекулы быстро «поглощаются» кристаллами водяного льда и таким образом исчезают из данных наблюдений. В качестве источника хлороводорода ученые предположили хлорсодержащие аэрозоли — это хорошо сочетается с тем фактом, что этот газ обнаруживается повсеместно.

Однако оказалось, что эта «закономерность» систематически нарушается — над определённым районом северного полушария хлороводород наблюдается в противоположенный сезон, во время холодного афелия.

По данным ACS, максимальное содержание хлороводорода в этой области достигает 1.5 ppbv, при этом большая его часть находится в нижних слоях атмосферы.

В этом районе находится один из щитовых вулканов Марса гора Альба (Alba Mons). И в целом в этом регионе много признаков вулканической деятельности, которая разворачивалась на Марсе продолжительное время: от трёх миллиардов до десятков миллионов лет назад.

«Это показалось очень необычным, — говорит Александр Трохимовский, научные сотрудник отдела физики планет ИКИ РАН и первый автор статьи, опубликованной в Science Advances. — Как если бы на Марсе продолжал действовать какой-то постоянный источник хлороводорода. Мы обсудили это с коллегами, которые занимаются геологией Марса, и решили попробовать это проверить».

Конечно, речь не шла о действующем вулкане с извержениями и лавой. Источником газа могли бы быть небольшие разломы над магматическими резервуарами, через которые мог бы понемногу «сочиться» хлороводород.

И действительно, на фотографиях этого района, полученных с помощью камер CaSSIS, также на аппарате TGO, были обнаружены относительно новые узкие расщелины, которые выделялись своим цветом. Длина некоторых из них составляет несколько сотен метров, а ширина — десятки сантиметров.

Изменения цвета также может свидетельствовать о том, что из таких расщелин выходят вулканические газы, которые взаимодействуют с веществом грунта и меняют его окраску. Похожие образования есть и на Земле — фумаролы, или трещины на склонах кратеров, через которые выходят вулканические газы.

Подобные трещины на снимках Марса видели и раньше, но впервые удалось зарегистрировать изменение газового состава атмосферы в том же районе.

Name

Северные склоны горы Альба по данным комплекса камер CaSSIS (TGO/ЭкзоМарс) и альтиметра MOLA (MGS, NASA)

Впрочем, прежде чем заявлять об открытии, исследователи изучили и другие возможные механизмы появления хлороводорода: например, химические реакции с аэрозолями в атмосфере или взаимодействие атмосферы с поверхностью, в составе которой есть перхлораты. Исследователи промоделировали различные варианты, используя данные о составе атмосферы, химических реакциях и её глобальной циркуляции. Однако полученные результаты не могли объяснить, почему хлороводород так «любит» исключительно район горы Альба.

Скорее всего, как полагают исследователи, хлороводород попадает в атмосферу не напрямую из магмы, а через «буферную зону» — слой вечной мерзлоты. Пока в северном полушарии Марса зима и холодно, лёд в грунте надёжно «запирает» молекулы хлороводорода. С началом весны теплеет, лёд начинает сублимировать и выпускает HCl в атмосферу. Кроме того, в самой атмосфере в это время относительно мало ледяных аэрозолей, поэтому молекулы хлороводорода имеют шанс прожить дольше и быть замеченными с орбиты. Если при этом в грунте есть постоянно действующий источник HCl, то это хорошо объясняет сезонность наблюдений и их привязку к определённой местности.

«Таким образом, пока лучше всего объяснить наблюдения ACS можно только с помощью локального магматического источника под поверхностью, — подводит итог Александр Трохимовский. — Кажется, что нам удалось впервые найти очень серьёзное доказательство активной магматической активности на Марсе не в прошлом, а прямо сейчас».

Это означает, что в недрах планеты сохраняются очаги тепла. Поднимающаяся сквозь кору лава, встречая и нагревая грунтовые воды, создает зоны, защищённые от суровых внешних условий. Именно в таких активных гидротермальных системах содержатся необходимые запасы энергии и неплохие условия для существования микроорганизмов. Это делает подобные тёплые подземные оазисы главным и наиболее перспективным направлением для поисков марсианской жизни.

Аппарат TGO в середине октября 2026 г. отпраздновал десятилетие своего прибытия к Марсу.