Что могут нахимичить марсианские дьяволы?

В пылевых вихрях на Марсе могут формироваться условия для необычных реакций.

Несколько лет назад на Марсе обнаружили жидкую воду, хотя водой эту жидкость можно назвать с некоторой натяжкой, скорее это очень солёный раствор. Состоит он преимущественно из хлоридов и перхлоратов, которые присутствуют в марсианском грунте. С хлоридами всё довольно просто – их полным-полно на Земле, взять хотя бы количество соли, содержащейся в морской воде. Поэтому и их наличие на Марсе нисколько не удивительно, особенно учитывая, что там когда-то был океан. А вот с перхлоратами всё намного интереснее.

Сами по себе перхлораты – сильные окислители. Их используют как компоненты твёрдого ракетного топлива и взрывчатых веществ, а получают исключительно синтетическим путём. В природе перхлораты в очень небольших количествах можно найти в месторождениях нитрата натрия в Чили.

На Марсе же всё совсем по-другому. Ещё в 2008 году аппарат Феникс обнаружил в пробах марсианского грунта аномально высокую концентрацию перхлоратов. Удивительно было ещё и то, что отношение содержания перхлоратов в грунте к содержанию хлоридов было в 1000 раз выше, чем на Земле. Сначала исследователи выдвинули гипотезу, что «лишний» перхлорат мог попасть в марсианский грунт из двигателей самого посадочного модуля. Однако в таком случае в пробах были бы найдены и другие компоненты ракетного топлива, а их там не было. К тому же последующие миссии подтвердили высокое содержание перхлоратов и в других областях планеты, а это значит, что перхлорат имеет марсианское происхождение. Если согласиться с тем, что химических заводов, боевых действий и ракетных пусков на Марсе никогда не было, то возникает вопрос, откуда там взялось столько перхлората?

Один из вариантов – фотохимическая реакция между хлоридами, содержащимися в грунте, и кислородными радикалами, образующимися в воздухе под действием ультрафиолета. Считается, что подобные процессы привели к образованию природных перхлоратов на Земле. Но если предположить, что такой же механизм синтеза перхлоратов существует и на Марсе, то остаётся совершенно непонятным, откуда взялось такое колоссальное различие в концентрации. Ответ на эту загадку попытались дать исследователи из Китая и США, которые «обвинили» в синтезе перхлоратов марсианских пылевых дьяволов.

Пылевые дьяволы, или смерчи – совсем не редкое атмосферное явление на Марсе. Но как они могут быть причиной химической реакции? Согласно выдвинутой гипотезе, всему причиной могут быть электрические разряды, которые возникают в этих пылевых вихрях.. При трении частичек пыли друг о друга на них могут формироваться электростатические заряды, при этом более мелкие и подвижные частицы накапливают отрицательный заряд, а на более крупных частицах формируется положительный заряд. Мелкие частицы способны подниматься выше, в то время как более тяжёлые частицы остаются ближе к поверхности, что в итоге создаёт разность потенциалов.

А дальше происходит самое интересное: за счёт низкого атмосферного давления на Марсе в пылевом вихре формируются специфические условия для электрического разряда, в результате чего поток электронов ионизирует окружающий газ и возникает плазма. Схожий эффект можно наблюдать в газоразрядных лампах. Ионы и свободные радикалы, содержащиеся в плазме, в свою очередь могут реагировать с веществами на поверхности, в том числе окисляя хлориды до перхлоратов.

Исследователи воссоздали такой механизм в лаборатории, заодно показав, что его эффективность на порядки выше фотохимического способа образования перхлоратов. Так что вполне возможно, что именно пылевые дьяволы за долгое время смогли насытить марсианский грунт перхлоратами в планетарных масштабах.

По материалам Earth and Planetary Science Letters.