«Кьюриосити» указал на насыщенность древней марсианской атмосферы кислородом

Новые данные планетохода "Кьюриосити" показали, что древний Марс был весьма богат кислородом и жидкой водой. Международная группа учёных обнаружила следы высокого содержания оксида марганца в марсианских скальных породах. Такие соединения могут образоваться в значительных количествах лишь в насыщенной кислородом атмосфере, похожей на современную земную. Соответствующая статья опубликована в Geophysical Research Letters.
Открытие было сделано после обобщения данных прибора ChemCam ("Химкамеры") — анализатора состава грунтов и скальных пород, используемого марсоходом "Кьюриосити". ChemCam обстреливает изучаемые образцы лазерными импульсами, а затем фиксирует спектры образующихся облачков испаряемого материала. За четыре года работы на Марсе планетоход изучил таким образом 1500 образцов. И большинство из них имело значительные концентрации оксидов марганца.
Окислить марганец намного сложнее, чем железо, которое образует окислы цвета ржавчины даже при умеренном содержании кислорода. Марганец требует контакта с весьма богатой кислородом атмосферой, да ещё и сравнительно тёплой жидкой воды. Наличие его окислов в марсианских породах означает, что атмосфера этой планеты миллиарды лет назад была гораздо насыщеннее кислородом, а поверхность — ещё богаче водой, чем считалось ранее. Фактически, по этим параметрам древний Марс близок к современной Земле.

Как отмечают исследователи, на сегодня учёным известны всего два пути образованиях значимых объёмов оксида марганца в естественных условиях. Это либо окисление его в кислородной атмосфере при частом контакте с жидкой водой, либо окисление при помощи микробов-хемотрофов. Поскольку на данный момент достоверных следов марсианской жизни не обнаружено, единственной достоверной версией образования окислов марганца остаётся богатая кислородом атмосфера.
Широко известно, что на Земле нижние слои атмосферы стали содержать кислород примерно 2,5 миллиарда лет назад и только за счёт деятельности фотосинтезирующих организмов. Встаёт вопрос о том, как кислород мог появиться на Красной планете без них. Хотя там тоже могли быть фотосинтезирующие бактерии, шансов узнать, так это или нет, довольно мало. На современном Марсе высокий уровень ультрафиолетового излучения — любые останки древних бактерий на глубине до одного метра давно должны были распасться на простые составляющие. Поэтому исследователи предложили альтернативную гипотезу — кислород мог в больших количествах появиться в планетарной атмосфере из водяного пара. Его молекулы при обстреле ультрафиолетом расщепляются на водород и кислород, более лёгкий газ улетает, а более тяжёлый остаётся.
Проблемой этого объяснения является то, что Земля миллиарды лет получала от Солнца примерно втрое больше ультрафиолета, чем Марс. И тем не менее её древние поверхностные породы вовсе не были окисленными до Великого кислородного события 2,5 миллиарда лет назад. Как стало ясно лишь недавно, кислород действительно образовывался в верхних слоях древнейшей земной атмосферы, но не достигал нижних. Что-то похожее наблюдается с сегодняшним стратосферным озоном, не достигающим тропосферы. Ситуация изменилась, лишь когда за массовое производство кислорода взялись бактерии. Расположенные у земной поверхности, они вырабатывали кислород там же, насытив им именно приземные слои газовой оболочки.
Теоретически ситуация на древнем Марсе должна быть схожей с древней земной. Расщепление воды на кислород и водород могло идти лишь в верхних слоях атмосферы, так как образование озона блокирует ультрафиолет и не даёт ему дойти до поверхности и образовать кислород там. Таким образом, высказанная исследователями гипотеза, в отличие от биогенной, не вполне удовлетворительно отвечает на вопрос о том, почему на древнем Марсе была кислородная атмосфера у поверхности, а на Земле её не было.