Российский комплекс ACS на борту зонда TGO миссии ExoMars обнаружил линии поглощения углекислого газа и озона, которые ранее не находили ни на Земле, ни в космосе. Эти линии лежат примерно в том же диапазоне, что и сигналы от метана — потенциального биомаркера. Открытие позволит пересмотреть предыдущие измерения количества этого газа на Марсе. Посвященные ему статьи исследователей опубликованы в журнале Astronomy&Astrophysics.

Спектрометрический комплекс ACS (Atmospheric Chemistry Suite) был создан в Институте космических исследований РАН. Он позволяет детально исследовать атмосферу Марса с помощью трех инфракрасных спектрометров. Приборы были сконструированы для поиска в первую очередь малых составляющих атмосферы и обладают повышенной чувствительностью к этим компонентам.

Авторы нового исследования использовали данные, полученные с спектрометра MIR. Он делает снимки в диапазоне от 2,3 до 4,2 микрометра. Ученые ожидали обнаружить полосы поглощения метана в районе 3,3 микрометра. Этот газ считается одним из главных биомаркеров — веществ, свидетельствующих о возможной жизни на планете. В этой же области длин волн находятся полосы поглощения молекул воды и углекислого газа, последний из которых составляет основную часть марсианской атмосферы.

Спектрометр MIR наблюдает в режиме солнечных затмений. Для этого прибор снимает край планеты, где сквозь атмосферу Марса просвечивают солнечные лучи. Различные вещества в атмосфере поглощают часть солнечного излучения, из-за чего в спектре солнечного света появляются дополнительные линии поглощения. Каждое вещество поглощает излучение определенных длин волн, благодаря чему его следы можно увидеть в спектре. Кроме этого, вещество с одной и той же химической формулой может иметь несколько полос поглощения, что свидетельствует о различии в строении молекул или разном изотопном составе.

Исследователи проанализировали данные MIR и нашли около 30 слабых линий поглощения, положение которых не соответствовало ни одной из тех, что уже содержались в спектрометрических базах данных. Явление наблюдалось ниже 20 км над поверхностью Марса. После анализа ученые пришли к выводу, что одна из новых полос принадлежит углекислому газу, составленному из атомов углерода-12 и кислорода-16. Эта линия поглощения возникает в результате магнитно-дипольного перехода, она не наблюдалась ни на Земле, ни в космосе и ранее считалась запрещенной.

В спектральном диапазоне в районе трех микрометров исследователи обнаружили полосу поглощения озона. Следы газа также наблюдались на довольно низких высотах. Полученные результаты заставят исследователей пересмотреть предыдущие работы, посвященные измерению концентрации метана в атмосфере Марса. Кроме этого, новые результаты помогают понять, как молекулы углекислого газа и озона взаимодействуют друг с другом и с солнечным светом. Это, в свою очередь, позволит прояснить химию процессов в атмосфере Марса.