За допомогою аналізу даних марсіанських орбітальних зондів, зокрема, приладу NOMAD апарату Trace Gas Orbiter, ученим вдалося виявити новий механізм витоку води з Червоної планети. Дослідження було опубліковано в журналі Communications: Earth & Environment.
Через розріджену атмосферу та низькі температури вся вода на Марсі зберігається у вигляді льоду або ж підповерхневої вічної мерзлоти. Дані посадкових модулів і орбітальних апаратів вказують на те, що в минулому на планеті була велика кількість рідкої води; проте досі не вдалося з’ясувати, куди вона поділася.
Важливим фактором для розуміння результатів нової роботи є наявність у Марса, як і у Землі, чотирьох пір року та їх відмінності в Північній і Південній півкулях через витягнуту орбіту. Тепліше літо в Південній півкулі означає вищі температури та, як наслідок, сильні вітри та запиленість. Північне літо – більш прохолодне й безпилове.
Довгий час основним механізмом водних втрат вважалися глобальні пилові бурі в Південній півкулі. В більш теплий сезон водяна пара гірше конденсується на низьких висотах, і пил може піднімати її на висоту понад 100 кілометрів. Там, під дією фотолізу, вода руйнується на водень і кисень, і водень виходить через екзобазу – область на висотах 140-200 кілометрів, де частинкам простіше покинути атмосферу. Але дослідники, спираючись на існуючі кліматичні моделі Марса, вважають, що одних таких бур недостатньо, щоб пояснити сумарну втрату води на планеті.
У новій роботі вчені виявили нетиповий сплеск кількості водяної пари в Північній півкулі влітку 37-го марсіанського року (2023 рік на Землі). Завдяки спектрометру NOMAD, який реєструє вертикальний розподіл водяної пари в атмосфері, вони порівняли дані за три роки. В порівнянні з 35-м марсіанським роком кількість водяної пари на висоті 60 кілометрів виявилася в 17 разів більшою. Паралельно зонд Об’єднаних Арабських Еміратів Hope зафіксував збільшення водню в екзобазі: пара не тільки піднімалася на нетипові висоти, але й випаровувалася з атмосфери зі швидкістю в 50 разів більшою за звичайну.
Дослідники пов’язали те, що сталося, з так званою реактивною пиловою бурею. Це аномальне регіональне явище, викликане глибокою конвекцією: пил поглинає сонячне світло, швидко нагріває повітря, і те різко піднімається, забираючи пил і водяну пару на великі висоти. Такі шторми досить рідкісні, на відміну від постійних глобальних бур в Південній півкулі – попередній спостерігався в 27-му марсіанському році (2005-й на Землі).
Хоча окрема реактивна пилова буря може здатися незначною, протягом всієї марсіанської історії ці явища відіграють значну роль. Крім того, в минулому нахил осі планети міг бути більш екстремальним, що робило б такі шторми більш частими. Результат роботи показує, що втрата води не залежить від сезону та навіть локальні бурі можуть викликати її інтенсивний витік.