Марс может оставаться вулканически активным — зонд обнаружил необычный газ над древним вулканом

На Марсе обнаружили необычные выбросы хлороводорода над трещинами на склонах гигантского вулкана Альба. Данные европейского орбитального аппарата ExoMars Trace Gas Orbiter указывают на то, что газ может поступать из горячей магмы, сохранившейся глубоко под поверхностью планеты. Если эта гипотеза подтвердится, Марс окажется не полностью геологически угасшим миром: вулканические процессы в его недрах могут продолжаться до настоящего времени.

Исследование провела международная группа учёных под руководством Александра Трохимовского из Института космических исследований РАН. В работе также участвовал Даниэль Меж из Центра космических исследований Польской академии наук. Специалисты объединили результаты спектрального анализа атмосферы с изображениями марсианской поверхности, полученными орбитальными аппаратами.

Основное внимание исследователи уделили хлороводороду (HCl) — газу, который на Земле выделяется в том числе при вулканической активности. Впервые его присутствие в атмосфере Марса подтвердили в 2021 году благодаря измерениям ExoMars Trace Gas Orbiter. Тогда учёные обнаружили, что концентрация вещества меняется в зависимости от сезона и тесно связана с движением пыли и водяного пара.

Обычно содержание хлороводорода в атмосфере Марса увеличивается зимой в Северном полушарии и существенно уменьшается летом. Такие изменения объясняются химическими реакциями с участием минеральной пыли, водяного пара и ледяных частиц. Однако новые наблюдения выявили исключение: в начале северного лета над районом вулкана Альба регулярно появлялись повышенные концентрации HCl, хотя в других областях планеты при сопоставимых условиях газ практически не обнаруживался.

Для измерений использовался комплекс инфракрасных спектрометров Atmospheric Chemistry Suite (ACS), установленный на ExoMars TGO. Прибор анализирует солнечный свет, проходящий через атмосферу Марса, и по характерным линиям поглощения определяет присутствие различных газов. Концентрации хлороводорода измерялись на уровне миллиардных долей объёма, что позволяет обнаруживать даже очень небольшие количества вещества.

Особенно необычным оказалось географическое расположение обнаруженных скоплений газа. Они находились над областью вулканических разломов на северных и восточных склонах Альбы — одного из крупнейших вулканических сооружений Солнечной системы. Постоянное появление HCl примерно в одном районе заставило исследователей предположить существование локального источника, который не объясняется исключительно общими атмосферными процессами.

Для проверки этой гипотезы учёные изучили изображения поверхности, полученные камерой CaSSIS европейского орбитального аппарата, а также снимки высокого разрешения других марсианских миссий. На них обнаружились многочисленные узкие трещины, некоторые протяжённостью в несколько сотен метров. Их геологические особенности указывают на относительно недавнее образование, хотя точный возраст и происхождение разломов пока не установлены.

Вокруг части трещин исследователи заметили изменения окраски грунта, которые могут быть связаны с отложениями веществ, поступающих из недр планеты. На Земле похожие процессы наблюдаются возле фумарол — отверстий и трещин в вулканических областях, через которые выходят горячие газы. Поэтому учёные предположили, что марсианские разломы тоже могут служить каналами для поступления газов из глубинных магматических источников.

Интерес представляет и сезонность выбросов. Зимой температура поверхности в этой области Марса может опускаться до −120 градусов Цельсия. По предположению исследователей, в холодный период лёд способен перекрывать трещины и препятствовать выходу газа. С наступлением лета замёрзшие отложения сублимируют, то есть переходят непосредственно из твёрдого состояния в газообразное, после чего пути для выхода хлороводорода снова открываются.

Один из возможных источников газа — магматический очаг, находящийся под вулканом Альба. Даже если расплавленная порода не достигает поверхности и не образует лавовых потоков, она может постепенно выделять растворённые газы. При движении магмы вверх давление уменьшается, что способствует их высвобождению. Затем газ способен проникать через трещины в породах и достигать атмосферы.

Ранее учёные уже находили свидетельства сравнительно недавней геологической активности на Марсе. Некоторые вулканические образования могли сформироваться всего десятки тысяч лет назад, а посадочный аппарат NASA InSight зарегистрировал многочисленные марсотрясения. Эти наблюдения свидетельствуют о том, что недра Красной планеты продолжают испытывать геологические изменения. Однако действующие извержения и современные потоки лавы на Марсе пока никто не наблюдал.

Новые результаты представляют интерес и для поисков внеземной жизни. Если под поверхностью Марса действительно сохранились горячие магматические тела, их взаимодействие с подземным льдом или водой потенциально может создавать гидротермальные системы. В таких условиях могут существовать источники тепла, жидкая вода и химические вещества, необходимые для некоторых форм микроорганизмов. Подобные среды защищены от интенсивного излучения и экстремальных колебаний температуры на поверхности.

Исследователи также предполагают, что в далёком прошлом вулканические выбросы могли оказывать заметное влияние на атмосферу Марса. Газообразные вещества, поступавшие из недр, потенциально способствовали поддержанию более плотной атмосферы и более тёплого климата, когда на поверхности планеты существовала жидкая вода.