Ученые узнали, как устроен Марс. У планеты жидкое ядро и толстая кора
Автор фото, NASA/JPL-CALTECH
Подпись к фото,Внешняя кора Марса очень отличается от земной
Сейсмические колебания марсианского грунта, которые уловил геологический зонд InSight, отправленный на Красную планету в 2018 году, помогли планетологам получить подробные данные о внутреннем строении Марса, включая размер его жидкого металлического ядра, состав мантии и толщину коры.
За время своей работы InSight, который на Марс отправило НАСА при участии Франции и Германии, зафиксировал более 700 «марсотрясений», в основном слабых.
Сейсмические волны, проходя через различные породы, меняют силу и направление, что дает богатый материал для анализа. Его результаты были опубликованы в четверг.
«Важность этих находок — в том, что нам впервые удалось определить размеры основных составных элементов планеты Марс», — заявил во время презентации руководитель программы InSight, Брюс Банердт из Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, Калифорния.
Также впервые было доказано, что марсианское ядро является жидким.
«Раньше мы могли опираться лишь на сравнения с Землей, теоретические выкладки и непрямые предположения на основе других исследований, таких как изотопный анализ химического состава марсианских метеоритов», — добавил Банердт.
Согласно новым данным, марсианское ядро, состоящее в основном из железа и никеля, имеет диаметр 3660 км. Это больше, чем считали ученые, зато его плотность ниже.
Содержание в ядре других элементов, таких как сера, кислород и водород, оказалась выше теоретически предсказанного.
Внешняя кора Марса сильно отличается от земной. На нашей планете она состоит из огромных блоков, которые называются платформами и медленно дрейфуют, как бы плавая в частично расплавленной земной мантии, в ходе процесса, именуемого тектоническими сдвигами.
На Марсе ничего подобного нет.
«Это, в частности, подтверждает, что кора Марса очень древняя», — заявила сейсмолог Бригитта Кнапмайер-Эндрун из университета Кельна.
Толщина марсианской коры варьируется от 24 до 72 км (на Земле от 5 км под океанами до 30 км на континентах и 80 км в Гималаях).
На Марсе минимальная толщина зафиксирована в кратере Изида, образовавшемся в результате столкновения Марса с астероидом, а максимальная — в районе вулканической провинции Фарсида.
Как устроен Марс
Марсианская кора состоит по меньшей мере из двух слоев. Она в среднем толще, чем на Земле, но тоньше, чем думали ранее, указывает Бригитта Кнапмайер-Эндрун.
Автор фото, NASA/JPL-CALTECH/LOCKHEED MARTIN
Подпись к фото,Зонд InSight улетел к красной планете в 2018 году
Марсианская мантия, находящаяся между ядром и корой, имеет толщину 1560 километров. По составу она сильно отличается от земной. Это доказывает, что две планеты формировались 4,5 млрд лет назад из разного материала.
Диаметр Марса, четвертой планеты от Солнца, составляет 6791 км (12755 км у Земли).
По словам Банердта, новые открытия позволят лучше понять геологическую историю не только Марса, но и Земли и других каменистых планет (в отличие от Юпитера и Сатурна, состоящих главным образом из газа).
«Персеверанс» ищет на Марсе следы жизни
Тем временем американский марсоход «Персеверанс», прибывший на планету 18 февраля этого года, вплотную приступил к поиску следов марсианской жизни. Его аппаратура возьмет образцы грунта с поверхности в кратере Джезеро, в давние времена бывшей, как считают ученые, дном озера шириной порядка 40 км.
Ученые сравнивают это с историческим собиранием лунного грунта астронавтом Нилом Армстронгом 52 года назад — только на сей раз «рука» будет механической.
Если на Марсе раньше была вода, в ней могли обитать микроорганизмы. Ученые предполагают, что озеро несколько раз пересыхало и наполнялось.
Пока не известно, имеет ли порода, который предстоит изучить, вулканическую или осадочную природу.
Операция по забору грунта, управляемая с расстояния в миллионы километров, продлится 11 дней.
К настоящему времени «Персеверанс» отъехал от места посадки примерно на километр к югу.
«Мы попытаемся узнать, какой была марсианская среда миллиарды лет назад», — сказал на пресс-брифинге участник проекта Кен Фарли.
Двухметровая «рука» зонда оснащена абразивным инструментом, чтобы добраться до породы, не подвергавшейся внешним воздействиям. В ней-то и будут искать следы древних марсианских микробов.
Аппаратура «Персеверанс» проведет предварительный анализ. Затем образцы планируется доставить на Землю, и только там можно будет с уверенностью сказать, есть ли в них следы органики.
описание планеты, атмосфера и орбита Марса, поверхность, фото и интересные факты
Марс четвертая планета от Солнца и последняя из планет земной группы. Как и остальные планеты в Солнечной системе (не считая Земли) Марс назван в честь мифологической фигуры — римского бога войны.
В дополнение к его официальному названию Марс иногда называют Красной планетой, что связано с коричнево-красным цветом его поверхности. При всем этом Марс является второй самой маленькой планетой в Солнечной системе после Меркурия.
СМОТРИТЕ ТАКЖЕ: Поверхность Марса — фото, панорамы
В течение практически всего девятнадцатого века считалось, что на Марсе существует жизнь. Причина такой веры заключается частично в ошибке, а частично в человеческом воображении. В 1877 году астроном Джованни Скиапарелли смог наблюдать то, что, по его мнению, было прямыми линиями на поверхности Марса. Подобно другим астрономам, когда он заметил эти полосы, то предположил, что подобная прямота связана с существованием на планете разумной жизни. Популярной в то время версией о природе этих линий было предположение о том, что это были оросительные каналы. Тем не менее, с развитием более мощных телескопов в начале двадцатого века астрономы смогли увидеть марсианскую поверхность более четко и определить, что эти прямые линии были всего лишь оптической иллюзией.
В результате все более ранние предположения о жизни на Марсе остались без доказательств.
Марс и другие планеты Солнечной системы
Большое количество научной фантастики написанной в течение двадцатого века было прямым следствием убеждения, что на Марсе существует жизнь. Начиная от небольших зеленых человечков, заканчивая рослыми захватчиками с лазерным оружием, марсиане были в центре внимания многих теле- и радиопрограмм, комиксов, фильмов и романов.
Не смотря на то, что открытие марсианской жизни в восемнадцатом веке в результате оказалось ложным, Марс оставался для научных кругов наиболее дружелюбной для жизни (не считая Земли) планетой в Солнечной системе. Последующие планетарные миссии были без сомнения посвящены поиску хоть какой-либо формы жизни на Марсе. Так миссия под названием Viking, осуществленная в 1970-е годы, проводила эксперименты на марсианской почве в надежде обнаружить в ней именно микроорганизмов. В то время считалось, что образование соединений в ходе экспериментов может быть результатом биологических агентов, однако позже было установлено, что соединения химических элементов могут быть созданы и без биологических процессов.
СМОТРИТЕ ТАКЖЕ: Сколько лететь до Марса
Однако даже эти данные не лишили ученых надежды. Не обнаружив признаков жизни на поверхности Марса, они предположили, что все необходимые условия могут существовать под поверхностью планеты. Эта версия актуальна и сегодня. По крайней мере, такие планетарные миссии настоящего как ExoMars и Mars Science предполагают проверку всех возможных вариантов существования жизни на Марсе в прошлом или настоящем, на поверхности и под ней.
Атмосфера Марса
По своему составу атмосфера Марса очень похожа на атмосферу Венеры, одной из наименее гостеприимных атмосфер во всей Солнечной системе. Основным компонентом в обеих средах является двуокись углерода (95% для Марса, 97% для Венеры), но есть большое отличие – парниковый эффект на Марсе отсутствует, поэтому температура на планете не превышает 20°C, в отличие от 480°С на поверхности Венеры. Такая огромная разница связана с разной плотностью атмосфер этих планет. При сопоставимой плотности, атмосфера Венеры чрезвычайно толстая, тогда как Марс обладает довольно тонким атмосферным слоем.
Проще говоря, если бы толщина атмосферы Марса была более значительна, то он напоминал бы Венеру.
Кроме того Марс обладает очень разреженной атмосферой, — атмосферное давление составляет лишь около 1% от давления на Земле. Это эквивалентно давлению в 35 километров над поверхностью Земли.
Одним из самых первых направлений в исследовании марсианской атмосферы является ее влияние на присутствие воды на поверхности. Не смотря на то, что полярные шапки содержат воду в твердом состоянии, а воздух содержит водяной пар, образующийся в результате морозов и низкого давления, сегодня все исследования указывают на то, что «слабая» атмосфера Марса не способствует существованию воды в жидком состоянии на поверхности планеты.
Тем не менее, полагаясь на последние данные марсианских миссий, ученые уверены, что вода в жидком виде на Марсе существует и находится она на один метр ниже поверхности планеты.
Вода на Марсе: предположение / wikipedia.org
Однако не смотря на тонкий атмосферный слой Марс обладает достаточно приемлемыми по земным меркам погодными условиями.
Наиболее экстремальными формами этой погоды являются ветра, пыльные бури, морозы и туманы. Как результат такой погодной деятельности в некоторых районах Красной планеты были замечены значительные следы эрозии.
Смотрите также: НАСА: Солнечный ветер лишил Марс атмосферы
Еще одним интересным пунктом о марсианской атмосфере можно указать то, что как утверждает сразу несколько современных научных исследований, в далеком прошлом она была достаточно плотной для существования на поверхности планеты океанов из воды в жидком состоянии. Однако, согласно тем же исследованиям, атмосфера Марса была резко изменена. Ведущей версией такого изменения на данный момент является гипотеза о столкновении планеты с другим достаточно объемным космическим телом, что привело потере Марсом большей части своей атмосферы.
Поверхность Марса
Поверхность Марса обладает двумя значительными особенностями, которые, по интересному стечению обстоятельств, связаны с различиями в полушариях планеты.
Дело в том, что северное полушарие имеет достаточно гладкий рельеф и всего несколько кратеров, тогда как южное полушарие буквально испещрено возвышенностями и кратерами разной величины. Помимо топографических различий, обозначающих разницу в рельефе полушарий, есть и геологические, — исследования указывают на то, что области в северном полушарии гораздо более активны, нежели в южном.
На поверхности Марса находится самый большой из известных на сегодняшний день вулканов — Olympus Mons (Гора Олимп) и самый крупный из известных каньонов – Mariner (долина Маринер). В Солнечной системе пока не найдено ничего более грандиозного. Высота Горы Олимп составляет 25 километров (это в три раза выше Эвереста, самой высокой горы на Земле), а диаметр основания 600 километров. Длина долины Маринер составляет 4000 километров, ширина 200 километров, а глубина почти 7 километров.
Долина Маринер на Марсе
На сегодняшний день самым значительным открытием в отношении марсианской поверхности было обнаружение каналов.
Особенностью этих каналов является то, что они, по мнению экспертов NASA, были созданы проточной водой, и, таким образом, являются наиболее достоверным доказательством теории о том, что в далеком прошлом поверхность Марса значительно напоминала земную.
Наиболее известной перейдолией связанной с поверхностью Красной планеты является так называемое «Лицо на Марсе». Рельеф действительно очень напоминал человеческое лицо тогда, когда был получен первый снимок определенной местности космическим аппаратом Viking I в 1976 году. Многие люди в то время посчитали этот снимок настоящим доказательством того, что на Марсе существовала разумная жизнь. Последующие снимки показали, что это всего лишь игра освещения и человеческая фантазия.
Структура Марса
Подобно другим планетам земной группы, в интерьере Марса выделяют три слоя: кора, мантия и ядро.
Не смотря на то, что точные измерения еще не сделаны, ученые сделали определенные прогнозы о толщине коры Марса на основании данных о глубине долины Маринер.
Глубокая, обширная система долины, расположенной в южном полушарии, не могла бы существовать если бы кора Марса не была значительно толще земной. Предварительные оценки указывают на то, что толщина коры Марса в северном полушарии составляет порядка 35 километров и около 80 километров в южном.
Еще по теме: Ученый НАСА: на Марсе есть жизнь и мы знаем где ее искать
Достаточно много исследований было посвящено ядру Марса, в частности выяснению того, является ли оно твердым или жидким. Некоторые теории указали на отсутствие достаточно мощного магнитного поля как признака твердого ядра. Тем не менее, в последнее десятилетие все большую популярность набирает гипотеза о том, что ядро Марса жидкое, по крайней мере, частично. На это указало открытие намагниченных пород на поверхности планеты, что может быть признаком того, что Марс обладает или обладал жидкой сердцевиной.
Орбита и вращение
Орбита Марса примечательна по трем причинам. Во-первых, ее эксцентриситет является вторым по величине среди всех планет, меньше только у Меркурия.
При такой эллиптической орбите перигелий Марса составляет 2.07 х 108 километров, что гораздо дальше, чем его афелий — 2,49 х 108 километров.
Во-вторых, научные данные свидетельствуют о том, что столь высокая степень эксцентричности присутствовала далеко не всегда, и, возможно, была меньше Земной в какой-то момент истории существования Марса. Причиной такого изменения ученые называют гравитационные силы соседних планет, воздействующие на Марс.
В-третьих, из всех планет земной группы Марс является единственной, на которой год длится дольше, чем на Земле. Естественным образом это связано с его орбитальным расстоянием от Солнца. Один марсианский год равен почти 686 земным дням. Марсианский день длится примерно 24 часа 40 минут, — именно такое время требуется планете, чтобы завершить один полный оборот вокруг своей оси.
Еще одним примечательным сходством планеты с Землей является ее наклон оси, который составляет примерно 25°. Такая особенность указывает на то, что сезоны на Красной планете сменяют друг друга точно таким же образом как и на Земле.
Тем не менее, полушария Марса переживают абсолютно другие, отличные от земных, температурные режимы для каждого сезона. Это связано опять же с гораздо большим эксцентриситетом орбиты планеты.
SpaceX И планы по колонизации Марса
Итак, мы знаем, что SpaceX хочет отправить людей на Марс в 2024 году, но их первой марсианской миссией будет запуск капсулы «Красного Дракона» в 2018 году. Какие шаги собирается предпринять компания для достижения этой цели?
Илон Маск, основатель SpaceX
- 2018 год. Запуск космического зонда «Красный Дракон» в целях демонстрации технологий. Цель миссии — достичь Марса и совершить некоторые изыскания на месте посадки в небольшом масштабе. Возможно, поставка дополнительной информации для НАСА или космических агентств других государств.
- 2020 год. Запуск космического корабля Mars Colonial Transporter MCT1 (беспилотный). Цель миссии — отправка груза и возврат образцов. Масштабные демонстрации технологии для обитания, жизнеобеспечения, энергетики.
- 2022 год. Запуск космического корабля Mars Colonial Transporter MCT2 (беспилотный). Вторая итерация MCT. В это время MCT1 будет на обратном пути к Земле, неся марсианские образцы. MCT2 осуществляет поставку, оборудования для первого пилотируемого полета. Корабль MCT2 будет готов к запуску, как только экипаж прибудет на Красную планету через 2 года. В случае возникновения неприятностей (как в фильме «Марсианин») команда сможет им воспользоваться, чтобы покинуть планету.
- 2024 год. Третья итерация Mars Colonial Transporter MCT3 и первый пилотируемый полет. На тот момент все технологии докажут свою работоспособность, MCT1 совершит путешествие на Марс и обратно, а MCT2 готов и протестирован на Марсе.
Интересные факты о Марсе
• Марс является четвертой планетой от Солнца и последней из планет земной группы. Расстояние от Солнца составляет около 227940000 километров.
• Планета названа в честь Марса — римского бога войны. У древних греков он был известен как Арес.
Считается, что такую ассоциацию Марс получил из-за кроваво-красного цвета планеты. Благодаря цвету, планета также была известна и у других древних культур. Первые китайские астрономы называли Марс «Звездой Огня», а древнеегипетские жрецы обозначали его как «Ее Desher», что означает «красный».
• Массив суши на Марсе и на Земле очень похож. Несмотря на то, что Марс занимает только 15% объема и 10% массы Земли, он имеет сопоставимый с нашей планетой массив суши как следствие того, что вода покрывает около 70% поверхности Земли. При этом поверхностная сила тяжести Марса составляет около 37% тяжести на Земле. Это означает, что теоретически на Марсе можно прыгать в три раза выше, чем на Земле.
• Только 16 из 39 миссий на Марс были успешными. Начиная с миссии «Марс 1960А», запущенной в СССР в 1960 году, на Марс было отправлено в общей сложности 39 спускаемых орбитальных аппаратов и марсоходов, но только 16 из этих миссий были успешными. В 2016 году был запущен зонд в рамках российско-европейской миссии «ЭкзоМарс», основными целями которого будет поиск признаков жизни на Марсе, изучение поверхности и рельефа планеты и составление карты потенциальных опасностей от окружающей среды для будущих пилотируемых полетов на Марс.
Марс 1960А
• Обломки с Марса были обнаружены на Земле. Считается, что следы некоторого количества марсианской атмосферы были найдены в метеоритах, отскочивших от планеты. После того, как покинули Марс эти метеориты долгое время, в течение миллионов лет, летали по Солнечной системе среди других объектов и космического мусора, но были захвачены гравитацией нашей планеты, попали в ее атмосферу и рухнули на поверхность. Изучение этих материалов позволило ученым узнать очень многое о Марсе еще до начала космических полетов.
• В недалеком прошлом люди были уверены, что Марс является домом для разумной жизни. Во многом на это повлияло обнаружение прямых линий и канав на поверхности Красной планеты итальянским астрономом Джованни Скиапарелли. Он считал, что такие прямые линии не могут быть созданы природой и являются результатом разумной деятельности. Однако позже было доказано, что это не более чем оптическая иллюзия.
• Самая высокая планетарная гора известная в Солнечной системе находится на Марсе.
Она носит название Olympus Mons (Гора Олимп) и возвышается на 21 километр в высоту. Считается, что это вулкан, который был сформирован миллиарды лет назад. Ученые нашли достаточно много свидетельств того, что возраст вулканической лавы объекта достаточно невелик, что может быть доказательством того, что Олимп все еще может быть активным. Тем не менее есть гора в Солнечной системе, которой Олимп уступает по высоте, — это центральный пик Реясильвия, расположенный на астероиде Веста, высота которого 22 километра.
• На Марсе происходят пылевые бури – самые обширные в Солнечной системе. Это связано с эллиптической формой траектории орбиты планеты вокруг Солнца. Путь орбиты более вытянутый, чем у многих других планет и эта овальная форма орбиты приводит к свирепым пылевым штормам, которые охватывают всю планету и могут длиться в течение многих месяцев.
• Солнце выглядит примерно в половину своего визуального земного размера, если смотреть на него с Марса. Когда Марс находится ближе всего к Солнцу по своей орбите, а его южное полушарие обращено к Солнцу, на планете наступает очень короткое, но невероятно жаркое лето.
При этом на северном полушарии наступает короткая, но холодная зима. Когда планета находится дальше от Солнца, и направлен к нему северным полушарием Марс переживает долгое и мягкое лето. На южном полушарии при этом наступает продолжительная зима.
• За исключением Земли, ученые считают Марс наиболее подходящей для жизни планетой. Ведущие космические агентства планируют осуществить целый ряд космических полетов в течение следующего десятилетия для того, что выяснить существует ли на Марсе потенциал для существования жизни и возможно ли построить на нем колонию.
• Марсиане и инопланетяне с Марса достаточно долгое время были основными кандидатами на роль внеземных пришельцев, что сделало Марс одной из самых популярных планет Солнечной системы.
• Марс это единственная в системе планета, кроме Земли, на которой есть полярные льды.
Под полярными шапками Марса была обнаружена вода в твердом состоянии.
• Также как и на Земле на Марсе есть сезоны, но длятся они в два раза дольше. Это происходит потому, что Марс наклонен по своей оси примерно на 25,19 градусов, что близко к значению наклона оси Земли (22,5 градуса).
• Марс не имеет магнитного поля. Некоторые ученые считают, что на оно существовало на планете около 4 миллиардов лет назад.
• Две луны Марса, Фобос и Деймос, были описаны в книге «Путешествия Гулливера» автором Джонатаном Свифтом. Это было за 151 год до того, как они были открыты.
Фото Марса
Планета Марс
Марсоход Opportunity
Земля и Марс
Поделиться
Твитнуть
Поделиться
Плюсануть
Поделиться
Твитнуть
Поделиться
Плюсануть
Планета Марс: поверхность, спутники, строение, описание, характеристики | Солнечная система
Красная планета – Марс – названа так, в честь одноименного древнеримского бога войны, аналогичному у греков Аресу.
Она является четвертой, по расстоянию, удаленной от Солнца, планетой солнечной системы. Считается, то именно кроваво-красный цвет планеты, который ей придает оксид железа и повлиял на ее название.
Марс во все времена был любопытен не только ученым, но простым людям различных профессий. Все от того, что человечество возлагало большие надежды на эту планету, ибо большинство людей надеялись, что на поверхности Марса тоже существует жизнь. Большинство фантастических романов написано именно о планете Марс. Пытаясь проникнуть в тайны и разгадать ее загадки, люди стремительно изучали поверхность и строение планеты. Но получить ответ на такой, всех волнующий вопрос: «есть ли жизнь на Марсе?», пока так и не сумели. Марс вращается по своей, немного вытянутой орбите, вокруг Солнца за 687 земных суток, со скоростью 24 км/с. Ее радиус составляет 1,525 астрономических единиц. Расстояние от Земли до Марса, постоянно меняется от минимального 55 млн. км, к максимальному 400 млн. км. Великими противостояниями названы те периоды времени, повторяющиеся раз в 16 – 17 лет, когда расстояние между двумя этими планетами становиться меньше 60 млн.
Поверхность и строение Марса
Марс, наравне с другими планетами земной группы, состоит из коры толщиной до 50 км, мантии до 1800 км и ядра, диаметром 2960 км.
В центре Марса, плотность доходит до 8,5 г/м3. В ходе длительных исследований, было выяснено, что что внутренне строение Марса и его нынешняя поверхность состоит в основном из базальта. Предполагается, что несколько миллионов, а может и миллиардов лет назад, на планете Марс была атмосфера. Соответственно вода находилась в жидком состоянии. Об этом свидетельствуют многочисленные русла рек – меандры, которые можно наблюдать и сейчас.
Характерные геологические образование на их дне, указывают, что они протекали очень длительный период времени. Сейчас, для этого нет нужных условий и вода находиться только в слоях грунта, под самой поверхностью Марса. Это явление названо пермафрост (вечная мерзлота). Описание Марса и его характеристики часто встречается в докладах знаменитых исследователей «Красной планеты».
Остальная поверхность Марса и его рельеф, обладает не менее уникальными находками. Строение Марса отличается глубокими кратерами. В то же время, на этой планете, есть самая высокая гора во всей солнечной системе – Олимп – марсианский потухший вулкан высотой 27,5 км и диаметром 6000 м. Так же, присутствует грандиозная система каньонов Маринера длиной около 4 тыс. км и целый район древних вулканов – Элизиум.
Спутники Марса
Фобос и Деймос – естественные, но очень маленькие, спутники Марса. Они имеют не правильную форму, и по одной из версий, представляют собой, захваченные гравитацией Марса, астероиды.
Спутники Марса Фобос (страх) и Деймос (ужас) – это герои древнегреческих мифов, в которых они помогали богу войны Аресу (Марсу), побеждать в сражениях. В 1877 году, их открыл астроном из Америки Асаф Холл. Вращение обоих спутников по своей оси происходит с одинаковым периодом, как и вокруг Марса, за счет этого они все время обращены к планете одной стороной. Деймос постепенно удается от Марса, а Фобос наоборот, притягивается еще больше. Но это происходит это очень медленно, поэтому, врятли наши ближайшие поколения, смогут увидеть падение или полный распад спутника, или его падение на планету.
Характеристики Марса
• Масса: 6,4*1023 кг (0,107 массы Земли)
• Диаметр на экваторе: 6794 км (0,53 диаметра Земли)
• Наклон оси: 25°
• Плотность: 3,93 г/см3
• Температура поверхности: –50 °C
• Период обращения вокруг оси (сутки): 24 часа 39 мин 35 секунд
• Расстояние от Солнца (среднее): 1,53 а. е. = 228 млн. км
• Период обращения вокруг Солнца по орбите (год): 687 дней
• Скорость вращения по орбите: 24,1 км/с
• Эксцентриситет орбиты: e = 0,09
• Наклон орбиты к эклиптике: i = 1,85°
• Ускорение свободного падения: 3,7 м/c2
• Спутники: Фобос и Деймос
• Атмосфера: 95% углекислый газ, 2,7% азот, 1,6 % аргон, 0,2 % кислород
КАК ПОГИБЛА ЖИЗНЬ НА МАРСЕ
«Есть ли жизнь на Марсе, нет ли жизни на Марсе — науке неизвестно» — это не просто удачный афоризм из популярной кинокомедии «Карнавальная ночь», который широко вошел в наш разговорный язык и стал ходячей шуткой.
Красная планета. Снимок сделан во время последнего противостояния Марса, в марте 1997 года.
Тысячи, миллионы лет многочисленные сильно разветвленные речные потоки на Марсе размывали толщи рыхлых красноцветных пород.
По берегам пересохшего русла бывшей марсианской реки множество свежих метеоритных кратеров.
‹
›
Почему Марс красный?
Марс с незапамятных времен называют «Красной
планетой». Яркий красный диск, висящий в ночном
небе в годы Великих противостояний, когда эта
планета максимально приближена к Земле, всегда
вызывал у людей какое-то тревожное чувство.
Не
случайно еще вавилоняне, а потом древние греки и
древние римляне ассоциировали планету Марс с
богом войны Аресом или Марсом и верили в то, что
время Великих противостояний бывает связано с
наиболее жестокими войнами. Эта мрачная примета,
как ни странно, иногда сбывается и в наше время:
так, например, Великое противостояние Марса в 1940-1941 годах совпало с первыми годами
Второй мировой войны.
Но почему Марс красный? Откуда этот цвет крови?
Как ни странно, сходство окраски планеты и крови
объясняется одной и той же причиной: обилием
оксида железа. Оксиды железа окрашивают
гемоглобин крови; оксиды трехвалентного железа,
соединенные с песком и пылью, покрывают
поверхность Марса. Советские и американские
космические станции, совершавшие мягкую посадку
в марсианских пустынях, передали на Землю
цветные изображения каменистых равнин,
засыпанных красным железистым песком. Хотя
марсианская атмосфера очень разрежена (по
плотности она соответствует атмосфере Земли на
высоте 30 километров), пылевые бури здесь
необычайно сильные.
Американские станции передали сведения о химическом составе марсианского грунта и коренных горных пород: на Марсе преобладают глубинные темные породы — андезиты и базальты с высоким содержанием закиси железа (около 10 процентов), входящего в состав силикатов; эти породы перекрыты грунтом — продуктом выветривания глубинных пород. В грунте резко повышено содержание серы и оксидов железа — до 20 процентов. Это указывает на то, что красный марсианский грунт состоит из оксидов и гидроксидов железа с примесью железистых глин и сульфатов кальция и магния. На Земле грунты такого типа тоже встречаются довольно часто. Их называют красноцветными корами выветривания. Образуются они в условиях теплого климата, обилия воды и свободного кислорода атмосферы.
По всей вероятности, и на Марсе красноцветные
коры выветривания возникали в сходных условиях.
Марс красный потому, что его поверхность покрыта
мощным слоем «ржавчины», разъедающей темные
глубинные породы. Здесь можно лишь удивиться
проницательности средневековых алхимиков,
которые сделали астрономический знак Марса
символом железа.
А вообще-то «ржавчина» — оксидная пленка на поверхности планеты — редчайшее явление в Солнечной системе. Она существует лишь на Земле и на Марсе. На остальных планетах и многочисленных крупных спутниках планет, даже на тех, на которых, как полагают, есть вода (в форме льда), глубинные породы практически миллиарды лет сохраняются неизмененными.
Красные пески Марса, развеиваемые ураганами, -
это частицы коры выветривания глубинных пород.
На Земле в наше время такую пыль проклинают
водители на грунтовых дорогах Африки, Индии. А в
прошлые эпохи, когда на нашей планете был
оранжерейный климат, красноцветные коры, как
лишайники, покрывали поверхность всех
континентов.
Поэтому красноцветные пески и глины
встречаются в отложениях всех геологических
эпох. Суммарная масса красноцветов Земли очень
велика.
Красноцветные коры порождены жизнью
Красноцветные коры выветривания на Земле
возникли очень давно, но только лишь после того,
как в атмосфере появился свободный кислород.
Подсчитано, что весь кислород земной атмосферы
(1200 триллионов тонн) зеленые растения производят
по геологическим меркам почти мгновенно — за 3700
лет! Но если земная растительность погибнет -
свободный кислород очень
быстро исчезнет: он снова соединится с
органическим веществом, войдет в состав
углекислоты, а также окислит железо в горных
породах. В атмосфере Марса сейчас лишь 0,1
процента кислорода, но 95 процентов углекислого
газа; остальное — азот и аргон. Для превращения
Марса в «Красную планету» нынешнего
количества кислорода в его атмосфере было бы
явно недостаточно.
Попробуем подсчитать, сколько свободного кислорода должно было быть изъято из атмосферы Марса для образования марсианских красноцветов? Поверхность Марса составляет 28 процентов от поверхности Земли. Для образования коры выветривания суммарной мощностью 1 километр из атмосферы Марса было изъято около 5000 триллионов тонн свободного кислорода. Это дает основание предполагать, что когда-то в атмосфере Марса свободного кислорода было не меньше, чем на Земле. Значит, была и жизнь!
Замерзшие реки Марса
Воды на Марсе было много. Об этом
свидетельствуют полученные космическими
аппаратами фотографии разветвленной речной сети
и грандиозных речных долин, похожих на
знаменитый каньон Колорадо в США. Замерзшие моря
и озера Марса сейчас, вероятно, засыпаны красными
песками. Похоже, что Марс пережил вместе с Землей
эпохи Великих оледенений.
На Земле последнее
грандиозное оледенение завершилось всего 12-13
тысяч лет назад. И сейчас мы живем в эпоху
глобального потепления. Фотографии Марса
показывают, что там тоже происходит оттаивание многокилометрового слоя
вечной мерзлоты. Об этом свидетельствуют
гигантские оползни тающего красноцветного
грунта по склонам речных долин. Поскольку климат
Марса гораздо холоднее земного, то из эпохи
последнего оледенения он выходит существенно
позднее нас.
Итак, совместное воздействие воды и кислорода атмосферы да еще более теплый, чем ныне, климат могли привести к тому, что Марс покрылся таким мощным слоем «ржавчины», а теперь за многие сотни миллионов километров виден как «красный глаз». И еще одно условие: эта «ржавчина» могла возникнуть лишь в том случае, если на «Красной планете» когда-то была пышная растительность.
Есть ли какие-либо доказательства тому, что так
оно и было? Американцы обнаружили во льдах
Антарктиды метеорит, заброшенный каким-то
страшным взрывом с поверхности Марса.
В этом
камне сохранилось что-то похожее на остатки
примитивных бактерий. Их возраст — около трех
миллиардов лет. Ледяной панцирь Антарктиды начал
формироваться лишь 16 миллионов лет назад. Но ведь
неизвестно, сколько времени крутился в Космосе
обломок марсианской породы, прежде чем упал на
Землю. Сильные взрывы на Марсе, по мнению многих
специалистов, происходили не так уж давно — 30-35
миллионов лет назад.
История развития жизни на Земле показывает, что всего за 200 миллионов лет примитивные синезеленые водоросли докембрия превратились в могучие леса каменноугольного периода. Значит, и на Марсе времени для развития сложных форм жизни (от тех примитивных бактерий, что отпечатались на камне, до пышных непроходимых лесов) было более, чем достаточно.
Вот почему на вопрос: «Есть ли жизнь на
Марсе?..» — мне думается, надо отвечать: «Жизнь
на Марсе БЫЛА!» Сейчас она, видимо, практически
отсутствует, потому что содержание кислорода в
марсианской атмосфере ничтожно.
Что же могло погубить жизнь на этой планете? Вряд ли это произошло из-за Великих оледенений. История Земли достаточно убедительно показывает, что к оледенениям жизнь все-таки ухитряется приспособиться. Вероятнее всего, жизнь на «Красной планете» была уничтожена ударами гигантских астероидов. А свидетельствует об этих ударах красная магнитная окись железа, составляющая более половины железистых оксидов в красноцветах Марса.
Маггемит на Марсе и на Земле
Анализ красных песков Марса выявил
удивительную их особенность: они магнитны!
Красноцветы Земли, имеющие такой же химический
состав, немагнитны. Эта резкая разница в
физических свойствах объясняется тем, что в
качестве «красителя» в земных красноцветах
выступает оксид железа — минерал гематит (от
греческого «гематос» — кровь) с примесью
лимонита (гидроксид железа), а на Марсе основным
красителем служит минерал маггемит. Это красная
магнитная окись железа, имеющая структуру
магнитного минерала магнетита.
Гематит и лимонит — широко распространенные на Земле руды железа, а маггемит среди земных горных пород встречается редко. Он образуется иногда при окислении магнетита. Маггемит — минерал неустойчивый, при нагревании выше 220оС он теряет свои магнитные свойства и превращается в гематит.
Современная промышленность в больших количествах производит синтетический маггемит - магнитную окись железа. Ее используют, например, как звуконоситель в магнитофонных лентах. Красновато-бурый цвет магнитофонных лент обусловлен примесью тончайшего порошка магнитной окиси железа, которую получают, прокаливая гидроксид железа (аналог минерала лимонита) до 800-1000оС. Такая магнитная окись железа стабильна и не теряет своих магнитных свойств при повторном прокаливании.
Маггемит считался на Земле минералом редким до
тех пор, пока геологи не обнаружили, что
территория Якутии буквально засыпана огромным
количеством магнитной окиси железа.
Это
неожиданное открытие было сделано нашей
геологической группой, когда при поисках
алмазоносных кимберлитовых трубок выявилось
множество «ложных аномалий». Они были весьма
схожи с кимберлитовыми трубками, но отличались
повышенной концентрацией магнитной окиси
железа. Это был тяжелый красно-бурый песок,
который после прокаливания оставался магнитным,
подобно своему синтетическому аналогу. Я описал
его как новую минеральную разновидность и назвал
«стабильным маггемитом». Но возникало много
вопросов: почему он отличается по свойствам от
«обычного» маггемита, почему похож на
синтетическую магнитную окись железа, почему его
так много именно в Якутии, но нет среди
многочисленных красноцветов древних отложений
или в экваториальном поясе Земли?.. Не означает ли
это, что какой-то могучий поток энергии прокалил
когда-то поверхность северо-востока Сибири?
Ответ мне видится в сенсационной находке
гигантского метеоритного кратера в бассейне
сибирской реки Попигай.
Диаметр Попигайского
кратера — 130 км, а юго-восточнее есть еще и следы
других «звездных ран», тоже немалых -
диаметром в десятки километров. Эта страшная
катастрофа произошла около 35 миллионов лет
назад. Возможно, она определила границу двух
геологических эпох — эоцена и олигоцена, на
границе которых археологи находят следы резкого
изменения типов жизни.
Энергия космического удара была поистине чудовищной. Диаметр астероида 8-10 км, масса — около трех триллионов тонн, скорость — 20-30 км/с. Он пробил атмосферу, как пуля лист бумаги. Энергия удара расплавила 4-5 тысяч кубических километров горных пород, смешав воедино базальты, граниты, осадочные породы. В радиусе нескольких тысяч километров погибло все живое, испарилась вода рек и озер, а поверхность Земли была прокалена космическим пламенем.
О том, что температура и давление в момент удара
были чудовищными, свидетельствуют особые
минералы, которые сейчас встречаются в горных
породах Попигайского кратера.
Они могли
возникнуть лишь при «неземных» давлениях в
сотни тысяч атмосфер. Это тяжелые модификации
кремнезема — коэсит и стишовит, а также
гексагональная модификация алмаза — лонсдейлит.
Попигайский кратер — крупнейшее в мире
месторождение алмазов, но только не кубических,
как в кимберлитовых трубках, а гексагональных. К
сожалению, качество этих кристаллов такое
низкое, что их нельзя использовать даже в
технике. И, наконец, еще один результат мощного
прокаливания. Выходившие на поверхность
красноцветные лимонитовые коры получили такой
ожог, что гидроксиды железа превратились в
красную магнитную окись железа — стабильный
маггемит.
Находка в Якутии огромных количеств красной магнитной окиси железа — ключ к разгадке магнитности красноцветных кор на Марсе. Ведь на этой планете более сотни метеоритных кратеров, каждый из которых крупнее Попигайского, а более мелких — и не счесть.
Марсу «крепко досталось» от метеоритных
бомбардировок.
Причем многие кратеры -
сравнительно молодые. Поскольку поверхность
Марса почти вчетверо меньше земной, то ясно, что
она подверглась мощному прокаливанию,
космическому ожогу, при котором произошло
омагничивание железистых кор выветривания.
Содержание маггемита в грунте Марса — 5-8
процентов. Нынешняя разреженная атмосфера этой
планеты тоже может быть объяснена астероидной
атакой: газы при высоких температурах
превращались в плазму и навсегда были выброшены
в Космос. Кислород атмосферы Марса, похоже,
реликтовый: это ничтожный остаток того
кислорода, который породила уничтоженная
астероидами жизнь.
Третий спутник Марса?
Почему астероиды так яростно атаковали
«Красную планету»? Только ли потому, что она
ближе других расположена к «поясу
астероидов» — обломкам загадочной планеты
Фаэтон, возможно, некогда существовавшей на этой
орбите? Астрономы предполагают, что спутники
Марса Фобос и Деймос когда-то были захвачены
гравитационным полем планеты из пояса
астероидов.
Фобос вращается вокруг Марса по кольцевой орбите на расстоянии всего лишь 5920 км от поверхности планеты. За марсианские сутки (24 часа 37 минут) он успевает трижды облететь планету. По некоторым расчетам, Фобос почти вплотную приблизился к так называемому «пределу Роша», то есть к тому критическому расстоянию, на котором гравитационные силы разрывают спутник на части. По форме Фобос похож на картофелину. Его длина — 27 км, ширина — 19 км. Развал и падение осколков такой гигантской «картофелины» вызовут страшные удары по Марсу и новое прокаливание его поверхности. Остатки атмосферы, конечно, будут сорваны и уйдут в космос в виде потока раскаленной плазмы.
Возникает мысль, что в прошлом Марс уже испытал
нечто подобное. Вполне возможно, что у него был,
по крайней мере, еще один спутник. Лучшее
название для него было бы Танатос — Смерть.
Танатос прошел через предел Роша, опередив
гибнущий сейчас Фобос.
Очень может быть, что
именно эти обломки уничтожили на Марсе все живое.
Они стерли с поверхности Марса растительную
жизнь, уничтожили плотную кислородную атмосферу.
При их падении произошло омагничивание
красноцветной коры Марса.
Нескольких последующих миллионов лет оказалось достаточно для того, чтобы Марс превратился в безжизненную пустыню с замерзшими морями и реками, засыпанными красным магнитным песком. Подобные или меньшие катаклизмы — вовсе не чудо в мире планет. Разве кто-нибудь на Земле сейчас помнит, что на месте гигантской пустыни Сахары всего-навсего 6 тысяч лет назад текли многоводные реки, шумели леса и кипела жизнь?..
Литература
Портнов А. М., Федоткин А. Ф. Глинистые минералы и маггемит как причина аэрогеофизических аномалий-помех. Разведка и охрана недр. «Недра» № 4, 1986.
Портнов А. М., Коровушкин В. В., Якубовская Н. Ю. Стабильный
маггемит в коре выветривания Якутии.
Докл. АН
СССР, т. 295, 1987.
Портнов А. М. Магнитные красноцветы - индикатор астероидной атаки. Известия ВУЗов. Серия геологическая. № 6, 1998.
Как ученым удалось получить кислород на Марсе
Аппарат MOXIE (Фото: NASA / JPL-Caltech)
Марсоход Perseverance, находящийся на Марсе с июля 2020 года, смог впервые добыть кислород из атмосферы планеты. Разбираемся, что это событие значит для будущих космических путешествий
Атмосфера Марса существенно отличается от земной — она куда менее плотная и почти на 96% состоит из углекислого газа, следовательно, дышать марсианским воздухом люди не смогут.
Тем не менее, последние новости доказывают, что кислород на Марсе добыть все-таки возможно. Рассказываем, как удалось получить кислород и приближает ли нас это к путешествию на Красную планету.
Как удалось получить кислород?
Перед отправкой на Марс, робот Perseverance снабдили семью научными разработками, направленными на изучение планеты, но сейчас все внимание направлено на девайс под названием MOXIE.
MOXIE — это целая экспериментальная система, направленная на утилизацию и переработку местных ресурсов, в данном случае — в кислород. Другими словами, MOXIE создает кислород по принципу деревьев — вдыхает углекислый газ, а выдыхает кислород. Но процесс переработки включает в себя много деталей, а атмосфера Марса более «тонкая», чем у Земли и на 96% состоит из углекислого газа. Сначала MOXIE втягивает в себя марсианский «воздух» специальным насосом, затем с помощью электрохимического процесса отделяет один атом кислорода от каждой молекулы углекислого газа. Для такой конверсии требуются высокие температуры — около 800 °C, поэтому система оборудована термостойкими материалами, а поверхность и вовсе покрыта тонким слоем золота, который отлично отражает инфракрасные лучи и не позволяет высоким температурам повредить другие части Perseverance.
Пока газы проходят через систему, MOXIE анализирует, сколько кислорода произведено, насколько он чистый и как эффективно работает сам аппарат. После каждого теста все газы вентилируются обратно в атмосферу Марса.
Внутреннее устройство MOXIE (Фото: NASA / JPL-Caltech)
Теперь мы можем дышать кислородом, созданным на Марсе?
Не совсем. Дело в том, что сам MOXIE является экспериментальным прототипом размером с тостер, встроенным в Perseverance, а не полноценной отдельной системой.
Конкретно этот аппарат не сможет выработать достаточно кислорода для длительной миссии: за год работы на поверхности Марса четырем астронавтам понадобится примерно 1 т кислорода, а в свой первый заход MOXIE произвел, даже по мнению NASA, довольно скромную массу — около 5 г, чего хватит на 10 минут дыхания одного человека. Но нынешний прототип и не рассчитан на большие объемы, главная цель ученых — посмотреть, справится ли он с основным техзаданием, а именно — минимум десять раз произвести около 6 г кислорода 98%-чистоты за час.
Первый запуск прошел вполне успешно, но дальше MOXIE ждут более сложные задачи. Поскольку в будущем полноценной системе придется работать при любых погодных условиях Марса, следующие девять тестовых циклов MOXIE пройдут в разное время суток, различных температурных режимах и, если удастся, даже во время пылевых бурь, которые могут быть очень опасны не только для будущих астронавтов, но и для роботов: в 2019 году из-за гигантской бури марсоход Opportunity перестал выходить на связь, и NASA была вынуждена завершить миссию.
Пылевая буря на Марсе, 2001 год (Фото: NASA / JPL-Caltech / MSSS)
Что это даст космическим экспедициям?
По сути, речь идет о реальной возможности не только отправить, но и вернуть астронавтов домой с Марса. Конечно, кислород нужен самому экипажу, но научный руководитель проекта MOXIE Майкл Хэтч считает это лишь приятным бонусом, а главной целью — обеспечение достаточным количеством кислорода ракеты, чтобы произвести запуск с поверхности планеты. Чтобы сжечь топливо во время запуска, космическому кораблю понадобится около 25 т кислорода.
Везти такой объем с Земли на Марс очень дорого и небезопасно.
Поэтому успех маленького MOXIE показал ученым самое главное — технология работает, а значит пилотируемая экспедиция NASA на Марс к 2030 году становится все более реальной. Разработки нового прототипа уже ведутся, и в ближайшем будущем обновленный MOXIE будет почти как сам Perseverance — весом около 1 т, размером чуть больше бытовой печки, а вырабатывать аппарат станет уже тонны кислорода.
Еще одно важное последствие успеха MOXIE — шаг в сторону усовершенствования систем утилизации и переработки местных ресурсов. В будущем такие устройства смогут производить из внеземных продуктов не только кислород, но и, например, питьевую воду, строительные материалы, топливо для ракет, гигиенические продукты и даже создавать условия для выращивания растений. Это значит, что люди, находящиеся на других планетах, не будут зависеть от земных ресурсов, а смогут получать все необходимое самостоятельно на других планетах, что критически важно для длительных космических миссий.
NASA рассчитывает продемонстрировать и протестировать перед экспедицией на Марс такие технологии во время миссии на Луну «Артемис» в 2024 году — в рамках программы Lunar Surface Innovation Initiative планируется создавать продукты, используя лунные материалы — например, конвертировать лед на Луне в питьевую воду.
Существуют другие способы получить кислород на Марсе?
Альтернативные подходы есть — например, ученые из Государственного исследовательского университета Северной Каролины предполагают, что кислород можно будет получать из растений, выращенных непосредственно на Марсе. Уже ведутся работы по созданию таких растений, которые смогут выжить в условиях Красной планеты. В основе лежит идея совместить особенности микроорганизмов экстремофилов, которые могут жить в самых неблагоприятных условиях на Земле, с растениями. Для этого используется техника генетического разделения — необходимые гены отделяются от экстремофилов и внедряются в растения. Но даже такие гибриды невозможно посадить в саму почву Марса, но предположительно, удастся вырастить в теплице на марсианской базе, хотя и там условия все равно будут далеки от земных.
Если эксперимент пройдет успешно, и гибриды приживутся на Марсе, они смогут обеспечить астронавтов кислородом, едой и даже лекарствами.
Фото: North Carolina State University
Другой возможный способ получения кислорода на Марсе придумали ученые из Университета Вашингтона в Сент-Луисе: профессор Виджей Рамани и его команда предлагают использовать для этого соленые озера под поверхностью Марса. В 2020 году сеть соленых озер была обнаружена под ледниками на Южном полюсе планеты — из-за высокой концентрации соли снижается точка замерзания, и вода может находиться в жидкой форме.
Методика, над которой работает Рамани, предполагает забор воды из таких озер и ее электролиз — разделение на водород и кислород. Ученые рассчитывают, что через 10-15 лет их разработки могут дополнить MOXIE и другие системы переработки ресурсов.
Полярная шапка Марса (Фото: NASA / JPL-Caltech / MSSS)
как сделать Марс обитаемым — Российская газета
Вероятно, когда-нибудь в далёком-далёком будущем человечеству или его части придётся покинуть Землю.
Причины могут быть разные: перенаселение, природные катаклизмы или исчерпание природных ресурсов. Но просто так бросить нынешний дом и отправиться в космос на поиски нового — затея глупая и рискованная. К переселению на другую планету нужно долго и тщательно готовиться. В частности, продумать план терраформирования — изменения климатических условий новой планеты до пригодных для земных обитателей.
Однако для таких преобразований подходит далеко не каждое небесное тело. Вторая Земля должна находиться в «зелёной зоне» — на оптимальном удалении от своей звезды. И обладать гравитацией, не превышающей земную, чтобы человек и животные могли нормально передвигаться. Остальные условия так или иначе можно откорректировать: атмосферу создать, воду привезти, поверхность нагреть. В Солнечной системе самый вероятный кандидат на эту роль — Марс: он не слишком удалён от Солнца, там приемлемая гравитация, а ещё полярные льды — прекрасный источник воды и парниковых газов.
Бытовка для терраформаторов.
Временный дом на нелюдимой планетеПеред тем как приступить к терраформированию Марса, на нём нужно обосноваться. Для этой цели лучше всего построить небольшую базу с изолированной от внешней среды экосистемой и замкнутым циклом жизнеобеспечения.
Попытку создания подобной базы уже предпринимали в 1990-е годы в США. В пустыне Аризона компания Space Biosphere Ventures построила «Биосферу-2» — огромный комплекс закрытых оранжерей общей площадью в 1,5 гектара с различными биомами, встречающимися на Земле: пустынями, саваннами, лесами и даже миниатюрным океаном. Там высадили 46 видов съедобных растений, запустили коз, свиней, кур, в водоёмы — рыбу. Солнечную энергию для фотосинтеза растений обеспечивала прозрачная крыша, переработку отходов выполняли черви и почвенные бактерии. Система вентиляции и водный цикл были отрезаны от внешней среды.
Фото: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Было проведено два эксперимента, в которых приняли участие восемь и семь человек соответственно.
Первый длился с 1991 по 1993 год. И провалился: в оранжереях расплодилось огромное количество насекомых, многие растения зачахли, уровень кислорода упал — людей и скот пришлось эвакуировать. Второй эксперимент начался в марте 1994-го и через полгода из-за недостатка финансирования был свёрнут.
Подобный опыт есть и у нашей страны, правда, не столь грандиозный. В 1970-е годы красноярский Институт физики имени Л.В. Киренского АН СССР построил «БИОС-3» — жилой модуль малого объёма (всего 315 м3), рассчитанный на трёх человек. Экспериментаторам удалось наладить замкнутый цикл воздухо- и водоснабжения. 80% пищи давали зерновые и плодовые культуры, растущие внутри модуля, остальные 20% составляла еда из припасов. Эксперимент продолжался 180 дней, как и планировалось, и закончился без эксцессов. Работа над этим проектом сейчас возобновляется.
Бомбардировка кометами и астероидами. Самый жёсткий способ создания атмосферы
Начинать терраформирование следует, конечно, с создания плотной атмосферы, подобной земной, что невозможно без жидкой воды и оптимальной температуры.
Эти факторы неотделимы друг от друга и могут присутствовать только в совокупности.
Пожалуй, самый популярный способ — бомбардировка Марса кометами или астероидами. В разное время эту идею высказывали физик, астроном и футуролог Митио Каку, астробиолог из NASA Крис Маккей, а также инженер и основатель Марсианского общества Роберт Зубрин.
Этот вариант наиболее близок к естественному, если принять гипотезу, что на Земле жидкая вода и атмосфера появились именно вследствие падения огромного количества обледенелых комет. При падении значительная часть кометы или метеорита плавится либо испаряется, а в воздух поднимаются тучи пыли. В результате множества мощных ударов поверхность планеты оказывается окутана парниковыми газами, которые разогревают её и растапливают вековые ледники.
Логичный, казалось бы, способ, но очень непростой в реализации. Во-первых, пока непонятно, как перенаправлять кометы и астероиды, чтобы они били точно в цель — по поверхности Марса. Во-вторых, и это главный контраргумент, Красная планета не обладает достаточным тяготением для поддержания постоянной атмосферы, поэтому её придётся регулярно обновлять.
И, в-третьих, подобные манипуляции чреваты сильным перегревом или переохлаждением планеты, а результат не поддаётся точному прогнозу.
Фото: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Подрыв термоядерных зарядов. Вариант для любителей постапокалипсиса
Ещё одну идею, как создать на Марсе подходящую для жизни атмосферу, предложил в прошлом году американский изобретатель и предприниматель Илон Маск. Хорошо бы, сказал он, взорвать на полюсах Красной планеты мощные термоядерные заряды. В результате из полярных льдов испарятся вода и углекислый газ. Сначала они образуют плотную атмосферу, со временем за счёт концентрации парниковых газов поверхность планеты нагреется, и на ней появится жидкий океан.
Такой способ гораздо проще в исполнении, чем перенаправление комет и астероидов. Однако грозит сильнейшим радиоактивным заражением. По сути, Марс ничем не будет отличаться от Земли, перенёсшей атомную войну… И вряд ли кто-то захочет там поселиться, разве что любители постапокалипсиса.
Строительство реакторов. Удержать радиацию в узде
Что и говорить, первые два способа создания атмосферы на Марсе смущают своей жёсткостью и агрессивностью. Однако всё тому же Митио Каку принадлежит более мягкая и безопасная концепция терраформирования Красной планеты — постройка и запуск на полюсах Марса термоядерных реакторов. Они так же разогреют и растопят полярные льды. Вода является распространённым теплоносителем на атомных станциях, что даже упростит задачу: марсианские ледники можно будет использовать как рабочее тело.
Такой подход убережёт планету от страшных взрывов, потрясений и заражения радиоактивными веществами. Хотя, надо признать, топить марсианские полярные шапки придётся не одно столетие. А сколько понадобится времени, чтобы построить и наладить безопасное обслуживание таких термоядерных реакторов? Об этом и подумать страшно.
Фото: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Метано-фреоновые заводы. Всепланетная загазованность
Ещё один мягкий способ сотворения атмосферы на Марсе — это строительство и равномерное распределение по поверхности планеты 100-150 заводов, производящих парниковые газы метан и фреон.
Как считают Зубрин и Маккей, при бесперебойной работе таких фабрик атмосферу нужной плотности удастся создать в течение 10-30 лет.
Инженеры сделали ставку именно на эти газы, потому что они почти не повлияют на будущую экосистему, но вместе с тем вызовут сильный парниковый эффект, достаточный для жизнедеятельности производящих кислород автотрофов — организмов, синтезирующих органические вещества из неорганических.
Схожую идею высказал в книге «Физика будущего» и Митио Каку. Его выбор пал опять же на метан и фреон, встречаемые на Марсе, а также аммиак, который затем можно будет переработать и использовать в качестве удобрения.
Гигантские солнечные зайчики. Марс в орбитальных зеркалах
Чтобы запустить процесс глобального потепления с последующим образованием атмосферы, можно использовать орбитальные зеркала. Их нужно расположить вблизи Красной планеты и направить отражённые ими солнечные лучи прямо на вековые льды.
Опыт создания космических зеркал у землян уже есть, правда, не очень успешный: в 1990-е годы Роскосмос запускал на околоземную орбиту аппараты «Знамя-2» и «Знамя-2,5».
На первом аппарате складной 20-метровый парус из светоотражающей металлизированной плёнки толщиной в несколько десятков микрон удалось развернуть — и даже запустить с его помощью на Землю солнечного зайчика шириной примерно 8 км. Второй парус диаметром 25 метров раскрыть не удалось. Изначально был запланирован ещё один запуск — «Знамя-3», но после неудач с предыдущими экспериментами его отменили.
Фото: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Подобные проекты предлагали и другие страны, однако успешными результатами пока никто не похвастался. Вероятно, эта задача не входит в приоритеты ни одной космической программы, что, впрочем, неудивительно — есть в космосе дела и поважнее.
Чтобы растопить ледники Марса, понадобится система зеркал — каждое по несколько километров в диаметре. Допустим, через сотню лет мы научимся создавать такие, ещё через какое-то время сможем доставлять их к Марсу, успешно разворачивать и настраивать. Что ж, пока время терпит.
Посыпать реголитом.
Ставка на поглощениеИ, пожалуй, последний, едва ли не самый безопасный способ атмосферотворения. Он тоже завязан на игре со светом — предполагает покрытие полярных марсианских шапок толстым слоем пыли, дабы они меньше отражали солнечные лучи и постепенно таяли.
Но откуда взять эту пыль? Везти с Земли слишком трудозатратно. Проще собрать с естественных спутников Марса Фобоса и Деймоса. Они, как и большинство относительно небольших безатмосферных космических булыжников, целиком и щедро покрыты реголитом (рыхлым сыпучим грунтом, похожим на песок). Это делает альбедо (коэффициент отражения) спутников очень низким — всего 0,07 (для сравнения: у Земли альбедо в среднем равен 0,31, у Марса — 0,16). Так что можно предположить, что реголита с поверхности спутников Красной планеты хватит сполна.
По расчётам исследователей из Университета Макгилла (Канада), при уменьшении альбедо полярных шапок с 0,77 до 0,73 (всего лишь на четыре сотые) ледники целиком растают за пару сотен лет.
Фото: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Цианобактерии в каждой луже. Насыщение атмосферы кислородом
Допустим, воспользовавшись одной из перечисленных идей, плотную атмосферу на Марсе мы всё-таки создадим. Следом за этим нужно будет срочно насытить её кислородом, необходимым людям и остальным земным формам жизни.
Профессор Эдинбургского университета, директор Центра астробиологии Великобритании Чарльз Кокелл полагает, что при наличии на Красной планете воды, подходящей температуры и надёжного атмосферного купола нужно задействовать цианобактерии. Это превосходные одноклеточные фотосинтетики, ответственные за «кислородную катастрофу», изменившую состав атмосферы нашей планеты. Их главные достоинства — неприхотливость и высокая скорость воспроизводства. Для размножения им нужна вода, поэтому оптимальный вариант — заселить ими все водоёмы на планете вплоть до луж. Но будьте осторожны: некоторые виды этих бактерий вместо кислорода выделяют токсичные вещества.
Серо-зелёный Марс. Полный редизайн планеты
Ещё один способ генерации кислорода предложен Элеонорой Роббинс из Университета Сан-Диего (США). Суть метода заключается в заселении увлажнённого марсианского грунта анаэробными железовосстанавливающими бактериями, способными высвобождать кислород из оксидных соединений железа и марганца.
Марсианский грунт почти на 15% состоит из оксидов железа — они и придают поверхности планеты характерный охристо-красный оттенок. Для некоторых видов бактерий, таких как Geobacter metallireducens, эти соединения — идеальный источник энергии, микробы восстанавливают их до гидроксидов, попутно выделяя кислород. Образовавшиеся таким путём смешанные гидроксиды железа имеют зеленоватый оттенок. Так что если мы решимся терраформировать Марс в соответствии с этой концепцией, нужно быть готовым к тому, что он поменяет цвет с красного на серо-зелёный или бурый.
Фото: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Аграрная стадия. Засеять поля, запустить животных
Как только мы насытим кислородом атмосферу, можно будет приступать к развитию сельского хозяйства на Марсе.
В первую очередь следует заселить грунт водорослями, бактериями, грибами и другими микроорганизмами. Со временем в процессе жизнедеятельности они образуют перегной — плодородный гумусовый слой почвы. И тогда мы сможем заняться разведением жизни посложнее: посадим клевер, потом картошку и прочую полезную растительность, запустим на свои марсианские поля и луга овец и коров…
P. S.
Осторожно! Не пытайтесь повторить описанные выше приёмы (особенно ядерные взрывы) у себя дома — на Земле. И воздержитесь пока от планов по переезду на Марс. Чтобы сделать его пригодным для жизни, перечисленных модификаций, конечно, недостаточно. Прежде всего, до всяких преобразований, необходимо усилить магнитное поле и гравитацию планеты, иначе создаваемая на ней атмосфера будет всё время улетучиваться. А способы решения этой титанической задачи не готовы предложить даже самые умные фантазёры.
Фото: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Марс — Детский технопарк «Кванториум»
Ни для кого не секрет, что Марс – четвертая планета от Солнца.
Из-за кровавого цвета римляне воспринимали его как бога войны. Они копировали древних греков, которые называли его в честь Ареса.
Другие цивилизации очень часто именовали планеты в зависимости от цвета.
Например, египтяне прозвали ее «Дешер» – «красный», а вот древние китайские астрономы именовали «огненной звездой».
Физические характеристики Марса
Марс имеет цвет яркой ржавчины. Она вызвана минералами, богатыми на железо. Планета состоит из рыхлой пыли и скал.Ученые определили, что железные минералы этой планеты окисляются (ржавеют) и почва выглядит красной.
Из-за холодной и тонкой атмосферы на Марсе сейчас не может быть жидкой воды. И хотя пустынная планета занимает лишь половину земного диаметра, у нее такая же площадь суши.
(Фото Марса телескопом Хаббл)
На Марсе присутствуют и самые большие вулканы в Солнечной системе, включая Олимп (600 км). Это щитовой вулкан с уклонами, поднимающимися постепенно, как у земных вулканов.
На планете также много крутых конусов, гигантских равнин, покрытых остывшей лавой. Иногда на планете еще происходят небольшие извержения.
(Почва Марса)
Одинокие каньоны разрастаются в ширину на 100 км. Они сливаются в центральной части долины Маринера в области в 600 км шириной. При изучении было найдено множество каналов. Не исключено, что когда-то по ним могла течь вода.
Каналы, овраги и долины были найдены повсюду. Некоторые каналы достигают 100 км в ширину и 2000 км в длину.
Знаете ли вы?
• Марс обладает самой высокой горой в Солнечно системе – Олимп, и самым глубокими расщелинами.
• На Марсе есть вода.
Олимп – самая высокая гора в Солнечной системе и достигает 27 км в высоту, а система долин Маринера (в честь аппарата Миринер-9, открывший их в 1971 году) углубляется на 10 км, простираясь от востока до запада на 4000 км (это примерно 1/5 расстояния вокруг Марса.
(Олимп)
Многие марсианские районы представляют собой низменные равнины.
Самая низкая из северных равнин – одно из наиболее плоских и гладких мест во всей Солнечной системе. Северное полушарие находится на более низкой высоте, чем южное. Это говорит о том, что кора на северном полушарии может быть тоньше.
Полярные шапки Марса
От полюсов на расстоянии до 80 градусов широты можно заметить обширные отложения мелкослоистых шаров водяного льда и пыли. Они расположены на обоих полушариях и на их вершинах виднеется замерзший лед, сохраняющийся круглый год.
(Южная полярная шапка Марса – вид сверху)
В зимнее время появляются дополнительные сезонные шапки, сделанные из твердого углекислого газа. В самый суровый зимний период этот шар может выглядеть как свежевыпавший снег.
Климат Марса
Средняя температура Марсе достигает -60°C. Хотя она может падать и до -125°C около полюсов зимой и подниматься до 20°C в полдень возле экватора.
MarsReconnaissanceOrbiter НАСА первым заметил на планете снежные облака углекислого газа.
Это сделало Марс единственной планетой в Солнечной системе, которая создала необычную зимнюю погоду.
Также на Марсе происходят пыльные штормы, которые могут покрывать всю планету и не исчезать долгое время. Это связано с тем, что в марсианский воздух попадают пылевые частички, которые поглощают солнечный свет и создают вокруг себя потепление. Теплые потоки направляются в более холодные регионы, образуя ветра. Они набирают силу и поднимают еще больше пыли, которая также нагревает атмосферу и процесс повторяется по кругу.
(Пылевая буря на полярной шапке Марса)
MarsReconnaissanceOrbiter НАСА первым заметил снежные облака углекислого газа. Это сделало Марс единственной планетой в Солнечной системе, которая создала необычную зимнюю погоду. С облаков также падает водяной лед.
Нам не стоит забывать и о самых больших в Солнечной системе пыльных штормах, которые могут покрывать всю красную планету и не исчезать месяцами. Почему они настолько огромны? По одной из теорий, в марсианский воздух попадают пылевые частички, которые поглощают солнечный свет и создают вокруг себя потепление.
Теплые потоки направляются в более холодные регионы, образуя ветра. Они набирают силу и поднимают еще больше пыли, которая также нагревает атмосферу и процесс повторяется по кругу.
Характеристики орбиты Марса
Как и у Земли, ось Марса наклонена относительно положения Солнца. То есть количество солнечного света попадает в разных объемах, что и создает времена года.
Но марсианские сезоны отличаются экстремальностью. Когда Марс подходит к максимально близко, то его южное полушарие наклоняется к звезде, создавая короткое, но очень жаркое лето. В это время на северном полушарии царит такая же непродолжительная, но холодная зима. Когда же Марс отдаляется, то длительность зимы и лета увеличивается, а вот мороз и зной становятся мягче.
Состав и структура Марса
Магнитное поле Марса. Сейчас его нет в глобальном масштабе. Но есть области, которые в 10 раз сильнее намагничены, чем земные (это остатки древнего магнитного поля).
Химический состав: твердое ядро, богатое железом, серой и никелем. Мантия может быть похожа на земную, потому что состоит из перидотита (кремний, железо, кислород и магний). Кора по большей части сделана из вулканического базальта, который также присутствует на Земле и Луне.
Внутренняя структура: ядро достигает 3000-4000 км в диаметре и 5400-7200 км в ширину. Кора – 50 км.
Орбита и вращение Марса
Марсианские спутники
У Марса два спутника: Фобос и Деймос. Оба в 1877 году обнаружил американский астроном Асаф Холл. Он назвал их в честь сыновей греческого бога войны Ареса. Фобос – страх, а Деймос – разгром.
(Фото спутников)
Оба спутника состоят из углеродосодержащей породы, смешанной со льдом и покрытой пылью и рыхлой породой. Если сравнивать с земной Луной, то они крошечные и неправильной формы (им не хватает силы тяжести, чтобы сделать себя более округленными). Наибольшая ширина Фобоса – 27 км, а Деймоса – 15 км.
Они покрыты кратерами, полученными от метеоритных ударов. На поверхности Фобоса различают сложные узоры, которые могут оказаться трещинами, образовавшимися после удара и создавшими самый большой кратер– ширина в 10 км (почти половина ширины самого спутника). Подобно нашей Луне, марсианские спутники всегда повернуты одной стороной к планете.
(Крошечный спутник Фобос, пролетающий над поверхностью Марса)
Фобос постепенно приближается к Марсу, продвигаясь на 1.8 метра с каждым веком. Через 50 миллионов лет он может врезаться в поверхность или же распадется на осколки, сформировав кольцо вокруг планеты.
Исследования и миссии Марса
Исследования Красной планеты начались с обычных поисков в небе. Впервые за Марсом в телескоп наблюдал Галилео Галилей.
В 19-20 веках начались космические запуски аппаратов. Роботизированный космический корабль начал наблюдать за планетой в 1960-х годах. США запустили Маринер-4 в 1964 году и Маринер-6 и 7 в 1969.
Они показывали, что Марс – безжизненный мир, на котором нет никаких цивилизаций, о которых так долго фантазировали земляне. В 1971 году Маринер-9 вращался вокруг планеты, создавая карту Марса с 80% площади планеты, что позволило отыскать вулканы и каньоны.
(Марсоход Pathfinder на поверхности Красной планеты)
Посадка аппарата НАСА Викинг 1 произошла в 1976 году (первая успешная посадка). Ему удалось сделать крупномасштабные фотографии поверхности, но снова не было найдено никаких доказательств наличия жизни.
Следующими успешными миссиями были роверMarsPathfinder и орбитальный аппарат MarsGlobalSurveyor, запущенные в 1996 году. На борту аппарата был небольшой робот Sojourner. Он стал первым колесным вездеходом на другой планете, анализирующим скалы.
В 2003 году Марс подошел на самое близкое расстояние к Земле за последние 60000 лет. НАСА отправило два ровераSpirit (Дух) и Opportunity (Возможность), которые обнаружили признаки древней воды. В 2008 году НАСА отправило в северные равнины миссию Феникс, которая должна была найти воду.
За работоспособностью аппаратов следят орбитальные спутники MarsReconnaissanceOrbiter НАСА и Марс-экспресс ЕКА. В 2011 году к ним присоединились Марсианская научная лаборатория с марсоходомCuriosity, который исследовал марсианские породы. Именно ему удалось найти первый метеорит на поверхности.
В сентябре 2014 году на орбите появилась индийская миссия. После этого Индия стала четвертой страной, которой удалось задержаться на марсианской орбите.
Шансы на жизнь на Марсе
Существует тот факт, что на Марсе могла быть жизнь. Некоторые даже думают, что она там сохранилась и до сих пор. Есть исследователи, предполагающие, что именно марсианская жизнь стала причиной возникновения нашей.
Знаете ли вы?
• Возможно, что в прошлом на Марсе были океаны, в которых могла зародиться жизнь. Хотя сейчас это холодная пустыня, но вода способная прятаться под землей, создавая убежище для потенциальных форм жизни. Ровер Curiosity нашел доказательство озера, которое могло когда-то поддерживать жизнь.
• Фобос, в будущем, врежется в планету. Фобос вращается вокруг планеты на такой низкой высоте, что в конечном итоге упадет на него. Его обломки, в виде кольца, просуществуют еще в течение многих лет, а затем упадут метеоритным дождем на Марс.
Современные роверы показывают новые удивительные объекты. Например, выветрившаяся марсианская скала – «бедренная кость», которая многими в интернете воспринимается как сияние НЛО.
Однажды ученые смогут сделать Марс вторым домом или же найти следы древних организмов, доказывающих, что жизнь появилась не только на нашей планете.
Ближайшие планеты к Марсу – Венера, Юпитер и Земля, о характеристике которых можно узнать далее.
ᅠМеркурийᅠᅠᅠᅠНептунᅠᅠᅠᅠᅠСолнцеᅠᅠᅠ⠀⠀Сатурнᅠᅠᅠ⠀ПлутонᅠᅠᅠᅠᅠЗемля ᅠᅠᅠᅠВенераᅠᅠᅠᅠᅠУранᅠᅠᅠᅠᅠЮпитер
Из чего сделан Марс?
Внутренняя часть Марса с расплавленным жидким железным ядром, похожим на Землю и Венеру. Предоставлено: НАСА/Лаборатория реактивного движения.
На протяжении тысячелетий люди смотрели в небо и думали о Красной планете. Древние астрономы, которые легко увидеть с Земли невооруженным глазом, регулярно прокладывали его курс по небу. К 19 веку, с развитием достаточно мощных телескопов, ученые стали наблюдать за поверхностью планеты и размышлять о возможности существования там жизни.
Однако только в космическую эру исследования начали по-настоящему проливать свет на более глубокие тайны планеты. Благодаря многочисленным космическим зондам, орбитальным аппаратам и роботам-марсоходам ученые многое узнали о поверхности планеты, ее истории и большом сходстве с Землей. Нигде это так не очевидно, как в составе самой планеты.
Как и Земля, внутренняя часть Марса подверглась процессу, известному как дифференциация.Именно здесь планета из-за своего физического или химического состава образует слои с более плотными материалами, сосредоточенными в центре, и менее плотными материалами ближе к поверхности. В случае Марса это означает, что ядро имеет радиус от 1700 до 1850 км (1050–1150 миль) и состоит в основном из железа, никеля и серы.
Это ядро окружено силикатной мантией, которая явно испытала тектоническую и вулканическую активность в прошлом, но сейчас, похоже, бездействует.Помимо кремния и кислорода, наиболее распространенными элементами в марсианской коре являются железо, магний, алюминий, кальций и калий. Окисление железной пыли придает поверхности красноватый оттенок.
Помимо этого сходство внутреннего строения Земли и Марса заканчивается. Здесь, на Земле, ядро полностью жидкое, состоит из расплавленного металла и находится в постоянном движении. Вращение внутреннего ядра Земли вращается в направлении, отличном от направления внешнего ядра, и их взаимодействие дает Земле ее магнитное поле.Это, в свою очередь, защищает поверхность нашей планеты от вредного солнечного излучения.
Марсианское ядро, напротив, в основном твердое и неподвижное. В результате планета лишена магнитного поля и постоянно подвергается бомбардировке радиацией. Предполагается, что это одна из причин, по которой поверхность стала безжизненной в последние эпохи, несмотря на свидетельства того, что когда-то существовала жидкая, текущая вода.
Несмотря на то, что в настоящее время магнитного поля не существует, есть свидетельства того, что Марс когда-то имел магнитное поле. Согласно данным, полученным Mars Global Surveyor, части коры планеты в прошлом были намагничены. Он также нашел доказательства, которые позволяют предположить, что это магнитное поле претерпело инверсию полярности.
Этот наблюдаемый палеомагнетизм минералов, обнаруженных на поверхности Марса, имеет свойства, подобные магнитным полям, обнаруженным на дне некоторых океанов Земли.Эти результаты привели к пересмотру теории, которая была первоначально предложена в 1999 году и постулировала, что Марс испытал тектоническую активность плит четыре миллиарда лет назад.
С тех пор эта деятельность прекратилась, в результате чего магнитное поле планеты исчезло.
Подобно ядру, мантия также находится в спящем состоянии, и тектонические плиты не изменяют форму поверхности или не способствуют удалению углерода из атмосферы. Средняя толщина коры планеты составляет около 50 км (31 миль), с максимальной толщиной 125 км (78 миль).Напротив, земная кора в среднем составляет 40 км (25 миль) и составляет лишь одну треть толщины марсианской по сравнению с размерами двух планет.
Кора состоит в основном из базальта, образовавшегося в результате вулканической активности, произошедшей миллиарды лет назад. Учитывая легкость пыли и высокую скорость марсианских ветров, особенности на поверхности могут быть стерты за относительно короткий промежуток времени.
Большая часть состава Марса объясняется его положением относительно Солнца. Элементы со сравнительно низкой температурой кипения, такие как хлор, фосфор и сера, встречаются на Марсе гораздо чаще, чем на Земле.
Ученые полагают, что эти элементы, вероятно, были удалены из областей, близких к Солнцу, энергичным солнечным ветром молодой звезды.
После своего образования Марс, как и все планеты Солнечной системы, подвергся так называемой «Поздней тяжелой бомбардировке». Около 60% поверхности Марса имеют следы ударов той эпохи, тогда как большая часть оставшейся поверхности, вероятно, покрыта огромными ударными бассейнами, образовавшимися в результате этих событий.
Считается, что крупнейшее столкновение с Марсом произошло в северном полушарии. Эта область, известная как Северный полярный бассейн, имеет размеры около 10 600 км на 8 500 км, что примерно в четыре раза больше, чем Южный полюс Луны — бассейн Эйткен, крупнейший из обнаруженных ударных кратеров.
Северный полярный бассейн — это большая низменная область синего цвета в северной части этой топографической карты Марса.
Предоставлено: НАСА/Лаборатория реактивного движения/Геологическая служба США.Хотя еще не подтверждено, что произошло столкновение, текущая теория состоит в том, что этот бассейн был создан, когда тело размером с Плутон столкнулось с Марсом около четырех миллиардов лет назад.Считается, что это было ответственно за дихотомию марсианского полушария и создало гладкий бассейн Бореалиса, который сейчас покрывает 40% планеты.
В настоящее время ученым неясно, может ли огромный удар быть причиной того, что ядро и тектоническая активность стали бездействующими. Ожидается, что посадочный модуль InSight Lander, выпуск которого запланирован на 2016 год, прольет свет на эту и другие загадки, используя сейсмометр для лучшего ограничения моделей интерьера.
Цитата :
Из чего состоит Марс? (2015, 26 февраля)
получено 14 января 2022 г.
с https://физ.org/news/2015-02-mars.html
Этот документ защищен авторским правом. Помимо любой добросовестной сделки с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в ознакомительных целях.
Почему планета Марс красная и из чего она сделана?
Планета Марс была замечена в нашем небе еще 4000 лет назад и всегда вызывала любопытство.
В последнее время он интенсивно изучается и исследуется настолько, что восемь космических кораблей посвящены Марсу, а в 2022 году их будет еще больше. Все это потому, что Марс является планетой Солнечной системы, наиболее похожей на нашу планету.
собственный , хотя Марс гораздо меньше Земли.
Один из признаков сходства Марса с , а не с Землей, заключается в его красноватом цвете , из-за которого он получил свое знаменитое название — Красная планета.
Сегодня мы хотим выяснить, из чего состоит Марс и что придает ему красный цвет?
Давайте разбираться!
Из чего сделан Марс?
Марс сформировался почти 4,5 миллиарда лет назад, примерно в то же время, что и наша Солнечная система.
Красная планета образовалась из того же облака пыли и газа, что и другие планеты. Хотя он начался с сплавления расплавленных кусков камня, в конечном итоге он стал настолько огромным, что его гравитация начала притягивать более мелких материалов , что он продолжает делать и сегодня.
Поскольку химические элементы распределялись по Солнечной системе по-разному во время ее формирования, то место, где образовался Марс, и конкретные элементы, присутствующие там в то время, играли главную роль в составе планеты.
Место Марса в системе находится во внутренней, более горячей области, где в изобилии металлики и силикаты , поэтому Марс называют одной из четырех планет земной группы наряду с Меркурием, Венерой и Землей.
Его каменистая природа отражается в поверхностных изменениях, вызванных вулканами, ветрами и движениями земной коры.
Как и планеты земной группы, Марс состоит из мягких горных пород, состоящих из железа, магния, кислорода и кремния. У него есть внутреннее ядро из железа, силикатная мантия и кора.
Марсианская кора
Марсианская кора уникальна своим содержанием железа , что почти в раз превышает содержания в земной коре.
Состав марсианской коры
На фотографиях марсианской поверхности, которые мы привыкли видеть, показана планета с очень небольшим количеством атмосферы , покрытая пылью .Под этим слоем пыли (который разносится пылевыми бурями) находится кора планеты , толщина которой колеблется от 31 мили до 78 миль.
В отличие от Земли планета Марс лишена тектонической активности , поэтому ее вся кора считается цельной .
Помимо кислорода и кремния, в коре Марса преобладает железо с меньшими количествами магния, алюминия и кальция.Все это элементы, которые образуются в результате кристаллизации магмы, намекая на то, что Марс — магматическая планета.
Особенности марсианской коры
Особенности марсианской коры хранят секреты ее эволюции, поскольку деятельность на ее поверхности показывает, что происходило на красной планете в прошлом.
Предполагается, что основная часть марсианской коры сформировалась рано, в течение первого миллиарда лет формирования Марса. Его особенности можно разделить на два типа: южные высокогорья с сильными кратерами и более гладкие северные низменности .
Хотя Марс не является тектонически активным, и считается, что вся его кора состоит из одного куска , она не имеет одинаковой толщины.
Южная кора толще северной.
Мантия и ядро
Мантия находится непосредственно под земной корой и является областью, вызывающей появление горячих шлейфов, наблюдаемых на поверхности Марса. Некогда действующие вулканов на поверхности намекают на конвекцию в частично расплавленной мантии.
Твердое ядро Марса имеет радиус от 1500 до 2100 км, в нем преобладают железо и сера в центре планеты.
Изображение мантии и ядра Марса (источник)Состав и особенности мантии
Мантия Марса состоит не из одного, а из разнородного набора химических и минеральных элементов, которые расплавились и образовали мантию почти 4,5 миллиарда лет назад. Его первичными элементами являются кремний , железо, магний и кислород .
Состав и особенности ядра
Ядро Марса, как и земное, считается частично жидким . Это происходит, когда планета остыла, рассеивая тепло от своего образования, но не остыла настолько, чтобы образовалось полностью твердое ядро.
Солнце оказывает гравитационное притяжение на Марс. Ученые, изучающие, насколько жидким является марсианское ядро, измеряют величину выпуклости на дальней стороне Марса, то есть стороне, не обращенной к Солнцу, чтобы увидеть, насколько сместится ядро.
Они заметили, что это меньше одного сантиметра , что означало, что Марс имеет частично жидкое ядро с твердым железом в центре.
Геологическая активность
Хотя Марс считался неактивным, недавние данные свидетельствуют о том, что красная планета является геологически активной.Геологию планеты можно понять по вулканам, наличию воды и льда и тектонической активности.
Вулканизм
Даже четвертый по величине вулкан на Марсе в четыре раза больше, чем самый большой на Земле, которым является Мауна-Лоа на Гавайях. Вулканы возникают на Марсе в регионах, где тепловой поток мантии аномально высок .
Гора Олимп, самый большой вулкан в Солнечной системе (источник) Две основные области отражают эту активность в истории Марса.
Первым из них является Тарсис, на котором находятся три крупнейших вулкана Красной планеты, а поблизости находятся еще два активных вулкана. Второй такой регион — Элизиум, который может похвастаться еще тремя огромными вулканами.
Вода и лед на Марсе
Наиболее заметно присутствие воды на Марсе в виде полярных ледяных шапок .
Северная ледяная шапка Марса (источник)Ледяная шапка на северном полюсе Марса обычно состоит из СО2-льда. Однако летом СО2 в значительной степени возгоняется в газ, оставляя после себя небольшие порции водяного льда.На южном полюсе сохраняется небольшое количество СО2-льда.
Тектоническая активность
Считается, что сегодняшний Марс в значительной степени тектонически неактивен .
Однако на протяжении всей истории и эволюции Марса планета в целом подразделялась на три основные физико-географические провинции, каждая из которых имеет определенные тектонические характеристики и тип горных пород.
Южное нагорье заполнено ударными кратерами, в то время как Северные равнины имеют гораздо меньшую плотность кратеров.Это также говорит о том, что Северные равнины намного моложе, что свидетельствует о последней тектонической активности в истории Марса.
Третья провинция в плато Тарсис , где находятся самые большие вулканы в нашей Солнечной системе.
Откуда мы знаем?
Космический корабль, вращающийся вокруг Марса, отправляет домой множество изображений и данных о красной планете. В дополнение к этим визуальным подсказкам, поскольку путешествие на Марс требует денег и времени, ученые также проводят наземных экспериментов , чтобы восстановить историю Марса.
Увидеть Красную планету своими глазами: как наблюдать за Марсом в телескоп
Один из этих экспериментов включает использование наземных сплавов серы и железа , аналогичных сплаву, составляющему ядро Марса.
Почему Марс красный?
Это большой вопрос. Из всего, что мы узнали о Марсе, мы можем объяснить его самую большую загадку: почему планета красная.
Проще говоря, это форма ржавчины!
Железо, которым изобилует материал поверхности Марса, ржавеет (окисляется) под воздействием кислорода в атмосфере.Образовавшийся оксид железа придает планете красноватый цвет, поэтому она кажется красной, если смотреть с Земли.
Из-за света, который Марс получает от Солнца, спектральные свойства его поверхности таковы, что он поглощает синие и зеленые длины волн и отражает красные, образуя «красную» планету.
Марс всегда был красным?
Нет, есть свидетельства того, что на Марсе, как и на Земле, когда-то было огромное количество жидкой воды.
Со временем из-за резкого изменения климата вода испарилась, превратив Марс в пустыню, которую мы видим сегодня.
Однако, поскольку на Марсе когда-то была вода, в его атмосфере также было много водяного пара.
Позже этот пар стал источником кислорода, необходимого для окисления железа на поверхности планеты, что привело к ее красноватому оттенку .
Резюме
Мы узнали, что Марс, как и все другие планеты земной группы, имеет цельное твердое железное ядро, частично расплавленную мантию и богатую железом кору.
Красная планета получила свое название из-за обилия железа в материале ее поверхности, который подвергся воздействию кислорода в атмосфере для окисления.
Несмотря на то, что Марс тектонически спокоен, на нем находятся самые большие вулканы в Солнечной системе!
В силу всех этих причин, а также того факта, что Марс — единственная планета Солнечной системы, наиболее похожая на Землю, это наиболее изученная планета с многочисленными прошлыми, текущими и будущими миссиями.
Посмотри, виден ли сегодня Марс, и посмотри сам.
Автор Шармила Кунтунер
Почему Марс называют Красной планетой и из чего состоит его атмосфера?
Марс широко известен как Красная планета из-за его отчетливого ржавого цвета.
Цвет планеты можно увидеть невооруженным глазом даже с Земли, она выглядит на ночном небе, как красная звезда.
Данные из Google Trends показывают, что людям любопытно, как планета приобрела свой красный цвет. Недавние поиски могут быть связаны с вирусной теорией заговора на TikTok, которая ложно утверждала, что Марс красный, потому что люди уничтожили планету в результате ядерной войны.
Согласно современной науке, эта теория ложна. Марс красный из-за того, как он образовался миллиарды лет назад, когда Солнечная система была молода.
Красная планета красная по двум основным причинам: ее поверхность и ее атмосфера.
Поверхность
Поверхность Марса покрыта частицами оксида железа. Оксид железа — это то самое соединение, которое придает ржавчине красный цвет.
На поверхности Марса так много оксида железа, потому что планета меньше и имеет более слабую гравитацию, чем Земля. Когда планеты формировались около четырех миллиардов лет назад, их поверхности должны были состоять из адских океанов расплавленной породы и металлов, включая встречающийся в природе оксид железа.
Большой размер Земли и более сильная гравитация означали, что эта расплавленная порода находилась под более высоким давлением в первые дни своего существования, что приводило к более высоким температурам. Ученые считают, что это превратило оксид железа в жидкость и заставило его погрузиться в ядро планеты.
Марс, будучи меньше, не достиг таких же температур. Оксид железа оставался стабильным, не так сильно оседал, и в результате сегодня он более рассредоточен по планете.
Это объяснение восходит к исследованию 2004 года, проведенному Дэвидом Руби и его коллегами из Байройтского университета в Германии.Джон Мюррей, планетолог из Открытого университета в Милтон-Кинсе, Великобритания, сказал в то время журналу Nature : «Я не знаю никакого другого объяснения ржавчины Марса».
Атмосфера
Вторая причина покраснения Марса — его атмосфера. Атмосфера Марса была тщательно проанализирована марсоходом НАСА Curiosity, который приземлился на Красной планете в 2012 году.
Ученые обнаружили, что атмосфера Марса на поверхности состоит на 95 процентов из углекислого газа, 2.6 процентов азота, 1,9 процента аргона, 0,16 процента кислорода и 0,06 процента окиси углерода.
Атмосфера Марса кажется красной, потому что большая часть пыли оксида железа планеты разносится сильными штормами.
Эти пыльные бури случаются каждый год, и некоторые из них настолько велики, что охватывают территорию размером с континент и могут длиться неделями. Некоторые из них, более редкие, вращаются вокруг всей планеты и заставляют марсоходы НАСА прекращать работу.
Другая причина, по которой атмосфера Марса выглядит красной, более сложная и связана с тем, как солнечный свет отражается от планеты.
Атмосфера Марса тоньше земной, и это одна из причин, по которой люди не смогли бы выжить там без скафандра. Из-за этой тонкой атмосферы солнечный свет, отраженный от Марса, кажется красным из-за явления, известного как рэлеевское рассеяние, или из-за его отсутствия.
Рэлеевское рассеяние происходит, когда свет сталкивается с частицами, размер которых меньше длины волны этого света, например с частицами газа в атмосфере Земли. Этот процесс приводит к рассеиванию синего света и является той же причиной, по которой земное небо выглядит голубым в дневное время.
На Марсе меньше газа, с которым может взаимодействовать солнечный свет, поэтому рэлеевское рассеяние происходит не так часто. И наоборот, на Марсе происходит процесс, называемый рассеянием Ми, при котором солнечный свет попадает на частицы, размер которых примерно равен длине волны этого света, например частицы оксида железа.
Этот процесс имеет тенденцию отклонять синий свет меньше, чем красный свет, согласно объяснению, опубликованному на StackExchange и процитированном Эриитой Джонс из Университета Южной Австралии.
На стоковом изображении Марс, изображенный художником на фоне звезд.Знаменитый красный цвет планеты обусловлен пылью на ее поверхности и в атмосфере. 24K-Производство/iStockПланета Марс
Марс — последняя планета из четырех внутренних планет земной группы в Солнечной системе на среднем расстоянии 141 миллион миль от нашего Солнца.
Он обращается вокруг Солнца каждые 687 дней и вращается каждые 24,6 часа (почти так же, как Земля). У Марса есть два крошечных спутника, Деймос и Фобос (показаны ниже). Скорее всего, это небольшие астероиды, втянутые гравитационным притяжением Марса.Деймос и Фобос имеют диаметры всего 7 миль и 14 миль соответственно. Интересное примечание; внутренняя луна, Фобос, совершает оборот вокруг Марса чуть более чем за семь часов. Это означает, что, поскольку он вращается вокруг Марса быстрее, чем вращается планета, спутник восходит на западе и садится на востоке, если наблюдать с поверхности Марса.
Атмосфера и погода: Марсианская атмосфера состоит в основном из углекислого газа. Однако, в отличие от Венеры, атмосфера Марса очень тонкая, подвергая планету бомбардировке космическими лучами и производя очень небольшой парниковый эффект.«Маринер-4», пролетевший над Марсом 14 июля 1965 года, обнаружил, что на Марсе атмосферное давление составляет всего 1–2 процента от земного.
Средняя температура на Марсе составляет около -81 градуса по Фаренгейту. Тем не менее, температура колеблется от примерно -220 градусов по Фаренгейту зимой на полюсах до +70 градусов по Фаренгейту в более низких широтах летом.
Различные зонды за последние несколько десятилетий обнаружили, что поверхность Марса довольно похожа на пустыню. Захватывающий панорамный вид марсианской поверхности был сделан (изображение ниже) в 1997 году миссией Pathfinder.Поверхность покрыта кратерами, но не так сильно, как наша Луна или Меркурий. Кратеры, вероятно, были изношены погодой в течение многих лет жестокими ураганами, некоторые из которых могут охватывать всю планету. Эти ураганы обычны на красной планете, поднимая пыль цвета ржавчины в атмосферу, окружающую весь земной шар. Красный цвет Марса обусловлен его красноватыми камнями, песком и почвой, которые составляют около 5/8 поверхности. Остальная часть Марса имеет участки зелени. Но неясно, что дает этот зеленый цвет, так как это точно не растительность.
На местности действительно существуют доказательства того, что вода размыла часть почвы. Сегодня проточной воды нет, но 2 марта 2004 года НАСА объявило, что два марсохода, Spirit и Opportunity , подтвердили, что когда-то на Марсе текла жидкая вода. Кроме того, исследовательская группа НАСА в 1984 году обнаружила в Антарктиде метеорит, который мог прилететь с Марса. Метеорит был датирован возрастом 4,5 миллиарда лет, и в скале остались некоторые свидетельства микроскопической жизни. В настоящее время вода на Марсе, по-видимому, заперта в его полярных ледяных шапках и, возможно, находится под поверхностью.Из-за очень низкого атмосферного давления на Марсе любая вода, пытавшаяся существовать на поверхности, быстро испарялась.
Хотя вода в атмосфере Марса составляет лишь около 1/1000 от земной, водяного пара существует достаточно, чтобы в верхних слоях марсианской атмосферы, а также вокруг горных вершин образовались тонкие тонкие облака. Однако осадков не выпадает.
Каждую зиму на площадке Viking II Lander земля покрывалась инеем.
Времена года на Марсе действительно существуют, так как планета наклоняется вокруг своей оси примерно на 25 градусов.Белые шапки из водяного льда и углекислого газа сжимаются и растут с течением зимы и лета на полюсах. Существуют доказательства климатических циклов, поскольку водяной лед формируется слоями с пылью между ними. Кроме того, особенности вблизи южного полюса могли быть созданы ледниками, которых больше нет.
Марс имеет много особенностей рельефа, похожих на Землю, таких как каналы, каньоны, горы и вулканы. На Марсе есть выдающийся вулкан под названием Олимп Монс, который возвышается на 69 800 футов над поверхностью Марса.Это делает ее самой высокой горой, известной в нашей Солнечной системе.
В целом на Марсе очень изменчивая погода и часто бывает облачно. Планета меняется от теплой и пыльной к облачной и холодной. Давным-давно Марс, вероятно, был более теплой и влажной планетой с более толстой атмосферой, способной поддерживать океаны или моря.
( Данные предоставлены Годдардом НАСА)
| Среднее расстояние от Солнца | 141 000 000 миль |
| Перигелий | 128 100 000 миль |
| Афелий | 154 500 000 миль |
| Звездное вращение | 24.62 земных часа |
| Продолжительность дня | 24,66 земных часов |
| Звездная революция | 687 земных дней |
| Диаметр на экваторе | 4222 мили |
| Наклон оси | 25,2 градуса |
| Луны | 2 |
| Атмосфера | Углекислый газ 95. 3%, азот 2,7%, аргон 1,6% |
| Первооткрыватель | Неизвестно |
| Дата обнаружения | Доисторический |
ОПРЕДЕЛЕНИЯ:
Среднее расстояние от Солнца: Среднее расстояние от центра планеты до центра Солнца.
Перигелий: Ближайшая к Солнцу точка на орбите планеты.
Афелий: Самая удаленная от Солнца точка на орбите планеты.
Звездное вращение: Время, за которое тело совершает один оборот вокруг своей оси относительно неподвижных звезд, таких как наше Солнце. Звездное вращение Земли составляет 23 часа 57 минут.
Продолжительность дня: Среднее время, за которое Солнце перемещается из положения полудня на небе в точке на экваторе обратно в то же положение.
Продолжительность земного дня = 24 часа
Звездное обращение: Время, необходимое для совершения одного полного оборота вокруг Солнца.
Наклон оси: Если представить, что плоскость орбиты тела совершенно горизонтальна, наклон оси представляет собой величину наклона экватора тела относительно плоскости орбиты тела.Земля наклонена в среднем на 23,45 градуса относительно своей оси.
Наука и технологии ЕКА — Поверхность Марса
Поверхность Марса
Из чего он сделан?
Четкое изображение Марса, полученное с помощью космического телескопа Хаббл, на котором видны темные и светлые области. |
Римляне назвали планету Марс в честь своего бога войны, потому что ее цвет напоминал им о крови, пролитой на поле боя.Марс, как и кровь, получает свой красный цвет от окисленного железа.
Гемоглобин переносит кислород, связанный с железом в крови, тогда как пыль, почва и горные породы, богатые окисленным железом, придают Марсу его красноватый оттенок.
Если вы посмотрите на Марс в наземный телескоп или взглянете на некоторые снимки планеты, сделанные космическим телескопом Хаббла, вы заметите, что некоторые области ярче, чем другие. Изучая длину волны солнечного света, поглощаемого и переизлучаемого различными областями, астрономы уже давно установили, что разница в яркости совпадает с различиями в том, как железо связывается с поверхностными материалами.Светлые области богаты сильно окисленными минералами железа, а темные области содержат неокисленные железосодержащие минералы.
Пыль — это дымовая завеса
Марсоход Sojourner на Марсе. Соджорнер нес прибор европейского производства для анализа образцов почвы и горных пород. |
Внешность, однако, обманчива, и Марс не исключение. Характер поверхности, видимой на расстоянии, мало что говорит о составе подстилающей породы, потому что планета покрыта пылью, продуктом миллиардов лет эрозии марсианским ветром.В некоторых местах обнажена скала, но в других переносимая ветром пыль замаскировала основные черты. Возле северного полюса, например, пыль была занесена в дюны.
Наши знания о составе подстилающей марсианской поверхности сделали скачок вперед в 1997 году, когда космический корабль НАСА «Патфайндер» приземлился в районе Ксанте-Терра в северном полушарии. На борту Sojourner, небольшого марсохода Pathfinder, был первый инструмент, приземлившийся на Марсе, способный анализировать почву и горные породы на месте.
ALH84001, знаменитый марсианский метеорит, сделанный из породы «основного» типа. |
«До миссии Pathfinder существовало общее мнение, что марсианская поверхность очень мафическая (состоящая из вулканической лавы), как и марсианские метеориты. Но первые измерения Pathfinder показали, что породы являются кислыми (содержат беловатый минеральный полевой шпат), скорее похожий на континентальную кору Земли», — говорит Генрих Ванке из Института химии им. Макса Планка в Майнце, где был спроектирован и построен APX-спектрометр на борту Sojourner.Основные породы богаты магнием и железом и, как считается, происходят из нетронутого материала мантии; кислые породы богаты силикатами, калием и серой, но содержат мало магния и, как считается, происходят из породы, которая подвергалась последующей обработке с момента образования планеты.
Возникновение двух типов камней
Принимая во внимание данные марсианских метеоритов, Pathfinder и наблюдения с орбитальных космических аппаратов, планетологи пришли к выводу, что низменные равнины в северном полушарии имеют кислый состав, а древние высокогорья в южном полушарии в основном имеют основной состав.
Это деление хорошо соответствует относительно недавнему вулканическому происхождению северных низменностей и существованию древней первичной коры на юге. Недавний спектральный анализ света, отраженного от марсианской почвы и пыли, показывает, что он состоит из смеси мелких зерен двух типов горных пород примерно пропорционально их преобладанию на подстилающей поверхности.
Пыль покрывает все. Изображение глобальной пыльной бури, сделанное Mars Global Surveyor в 1997 году (NASA/JPL/Malin Space Science Systems). |
Космические миссии до сих пор давали нам общую картину. Следующий шаг — нанести на карту состав поверхности Марса с гораздо большей точностью. «Мы хотим знать содержание железа на поверхности, уровень окисления железа, гидратацию горных пород и глинистых минералов, типы присутствующих силикатов и содержание несиликатных материалов, таких как карбонаты и нитраты», — говорит Жан-Пьер Бибринг из Института пространственной астрофизики в Орсе, Франция, главный исследователь инфракрасного картографического спектрометра (OMEGA), который летает на борту Mars Express.
OMEGA с помощью двух других инструментов Mars Express, HRSC и MARSIS, составит карту состава марсианской поверхности с таким уровнем детализации.
Морфология и эрозия
Выпускной канал Chryse |
По оценкам, уровень стока в 10 000 раз превышает средний сток крупнейших рек Земли, таких как Миссисипи, и в 100 раз превышает пиковый сток крупнейшего известного наводнения на Земле.
Это произошло в районе Скэблендс на северо-западе США около 10 000 лет назад, когда ледяная плотина внезапно растаяла и высвободила огромное количество воды из озера Миссула. «Сходство между разливами озера Миссула и марсианскими оттоками весьма поразительно», согласно Майклу Карру из Геологической службы США в его книге «Вода на Марсе»*.
Некоторые каналы оттока, например, те, что к востоку от Долины Маринерис, по-видимому, произошли, как наводнение в Скаблендах, когда внезапно была нарушена защитная оболочка вокруг озера.Но другие появляются из областей, где земля, кажется, рухнула вниз, оставив нагромождение больших блоков скалы. «Эти области хаотичного ландшафта являются источником многих каналов оттока. Это огромные обрушившиеся трещины в земле, которые намного больше, чем аналогичные объекты на Земле», говорит Костард. Огромные объемы быстро текущей жидкости создали обтекаемые острова, подобные этим, в бассейне Крайс.
Огромные объемы быстро текущей жидкости создали обтекаемые острова, подобные этим, в бассейне Крайс. * «Вода на Марсе», Майкл Х. Карр, 1996, Оксфордский университет . < Предыдущая статья: Из чего это сделано? Следующая статья: Полярные шапки >Полярные кепкиПодсказки к истории климатаВ 1666 году Джан Доменико Кассини, итало-французский астроном, впервые наблюдал, как белые полюса Марса увеличиваются и уменьшаются в зависимости от времени года на планете.Он предположил, что они были покрыты водяным льдом, как полюса Земли. Теперь мы знаем, что здесь также присутствует замороженный углекислый газ и что оба полюса окружены необычной областью так называемой «слоистой местности». Однако эти два полюса далеко не идентичны. Остаточная шапка на северном полюсе — шапка, оставшаяся летом после таяния зимних отложений, — больше, чем на юге, но площадь слоистого рельефа меньше. Поля песчаных дюн, окружающие слоистую местность на обоих полюсах, более обширны на севере.Северная остаточная шапка состоит почти полностью из водяного льда, тогда как на юге, по-видимому, преобладает замерзший углекислый газ.
Считается, что полярные слоистые рельефы являются ключом к пониманию климатической истории Марса.«На южном и северном полюсах слои имеют толщину в несколько десятков или сотен метров. И совершенно очевидно, что они чередуются — светлые и темные. Это расслоение точно связано с разносимыми ветром обломками и отложениями», — говорит Джан Габриэле Ори. из Университета Аннунцио, Пескара, Италия, и соисследователь стереокамеры высокого разрешения Mars Express. Каждый сезон замерзающая вода и углекислый газ задерживают переносимую ветром пыль и другой мусор на полюсах. Постепенно создаются слои, которые сохраняют данные о воде, углекислом газе и пыли во временных масштабах от сезонов до миллионов лет. Расширение слоистых ландшафтов за пределами нынешних остаточных полярных шапок предполагает, что полюса перемещались с течением времени, что неудивительно, поскольку наклон оси вращения Марса циклически меняется в течение тысяч лет. Циклические изменения формы орбиты Марса вокруг Солнца также влияют на климат, который влияет на рост слоистых отложений.
«Никто не знает, почему многослойная местность на юге больше, чем на севере», — говорит Ори. «Но если бы в северном полушарии когда-то был океан, он мог бы ограничить размеры полярных отложений». Эти неопределенности будут разрешены только тогда, когда будут получены более точные данные о топографии и внешнем виде полярных регионов. Mars Global Surveyor отправляет данные с конца 1990-х годов, и теперь инструменты OMEGA и HRSC на Mars Express помогают создать еще более четкую картину. < Предыдущая статья: Морфология и эрозияПоследнее обновление: 1 сентября 2019 г. Марс образование | Разработка нового поколения исследователей Марс вполне можно назвать «Планетой свинарника», потому что это самое пыльное место в Солнечной системе. По крайней мере, в течение миллиарда лет на Марсе не было океанов или других крупных водоемов, которые могли бы улавливать переносимый ветром материал и отложения. В результате вся поверхность Марса покрыта пылью, лишь немногие места остаются полностью оголенными надолго.На самом деле пыль придает Марсу теплый цвет, что делает его Красной планетой. Пыль Марса образуется в результате выветривания горных пород в течение длительных периодов времени. Это происходит, когда ветры, в том числе пылевые вихри, обдувают песок и рыхлые частицы. Из-за более низкой гравитации Марса (около 38 процентов от земной) и менее плотной атмосферы (менее 1 процента от земной) частицы могут прыгать выше, чем на Земле, и лететь дальше при каждом прыжке. Воздействие этих переносимых ветром частиц откалывает крошечные кусочки породы, которые ветер подхватывает и швыряет о другие камни в процессе, который никогда не прекращается. Каждое столкновение помогает измельчать частицы на более мелкие кусочки, пока они не станут в пять-десять раз мельче детской присыпки. Частицы в среднем имеют диаметр 3 микрометра (одна десятитысячная дюйма), а некоторые достигают 20 микрометров (восемь десятитысячных дюйма). Если бы вы могли коснуться этой пыли голым пальцем, она была бы очень мягкой. (Вы также обнаружите, что такая мелкая пыль может проникать во все, что не является ни воздухонепроницаемым, ни водонепроницаемым.Когда вы будете проектировать свою среду обитания исследователя Марса, вам понадобится план, чтобы справиться с этим.) По мере того как частицы пыли летают, отскакивают, кувыркаются и прыгают по поверхности Марса, содержащиеся в них минералы железа подвергаются химическому выветриванию из-за следов водяного пара в воздухе и влаги на уровне земли. Точно так же, как это происходит на Земле, минералы железа окисляются — они ржавеют — придавая знакомый цвет Марса. Но пыль на Марсе не всегда остается на земле.Когда ветер дует со скоростью более 20 метров в секунду (45 миль в час), он может поднимать пыль с поверхности и уносить ее в атмосферу на большие высоты. Когда это происходит, начинается пыльная буря. Марсианские пыльные бури происходят в локальном, региональном и глобальном масштабах. Ученые также не знают наверняка, что в первую очередь вызывает шторм, хотя у них есть некоторые теории. Одна из идей состоит в том, что эти пыльные бури могут быть вызваны разницей в температуре земли. Например, предположим, что за один год случился сильный шторм. Когда буря стихает, из атмосферы на поверхность выпадает много пыли. Это осветляет землю, поэтому она отражает больше солнечного света (более высокое альбедо) и не становится такой горячей.Таким образом, он не генерирует столько ветра. Однако со временем местные ветры сдувают пыль, в результате чего на некоторых участках поверхность остается темной. На Марсе самое теплое место летом — южное полушарие. Это связано с тем, что Марс движется по очень эллиптической орбите и ближе всего подходит к Солнцу во время южного лета.Когда Марс находится ближе всего к Солнцу, излучение на 45% сильнее, чем когда Марс находится дальше всего от Солнца. (Для Земли, однако, эта разница составляет всего 7% из-за более круговой орбиты Земли и чрезвычайно большой гидросферы (воды), которая стабилизирует глобальные температуры. Вместо этого наклон земной оси определяет земные времена года.) Это означает, что на Марсе нагревание наибольшая, а ветры дуют сильнее всего южным летом, и именно тогда часто случаются большие глобальные пыльные бури. Несмотря на всю его пыль, ученые до сих пор задаются вопросом, почему Марс не более пыльный, чем он есть. Один из возможных ответов: возможно, на протяжении большей части своей истории Марс имел слишком тонкую атмосферу, чтобы ветер мог создавать пыль. Нет пыльных вихрей, нет бурь Однако в такие времена, как сейчас, достаточно атмосферы, чтобы могли действовать пылевая эрозия и активность. Но на протяжении геологического времени марсианская атмосфера остается в основном в состоянии, когда ничего особенного не происходит, чтобы производить больше пыли. Марс образование | Разработка нового поколения исследователейКак и на Земле, на Марсе есть атмосфера и погода, но и то, и другое сильно отличается от того, что мы наблюдаем на Земле. Сравним: состав марсианской атмосферы сильно отличается от земной. Атмосфера Земли состоит из 78% азота, 21% кислорода, 1,0% аргона, 0,04% углекислого газа и небольшого количества других газов. Он также в среднем составляет около 1% водяного пара. Однако атмосфера Марса состоит из 95 % углекислого газа, 3 % азота, 1.6% аргона, в нем есть следы кислорода, угарного газа, воды, метана и других газов, а также много пыли. Пыль, висящая в воздухе, окрашивает марсианское небо в желтовато-коричневый цвет на фотографиях, сделанных с поверхности. По сравнению с Землей воздух на Марсе чрезвычайно разрежен. Стандартное давление воздуха на уровне моря на Земле составляет 1013 миллибар. На Марсе поверхностное давление меняется в течение года, но в среднем составляет 6–7 мбар. Здесь меньше одного процента давления на уровне моря. Чтобы испытать это давление на Земле, вам нужно подняться на высоту около 45 километров (28 миль).(Да, вам понадобится скафандр, чтобы ходить по Марсу.) Давление на поверхности Марса также зависит от высоты над уровнем моря. Например, самое низкое место на Марсе находится в ударном бассейне Эллады, на 7,2 км (4,4 мили) ниже «уровня моря». Давление там составляет в среднем около 14 миллибар. Атмосферное давление Земли также зависит от высоты, но на Марсе есть сезонные колебания давления, которых нет здесь, на Земле.Это происходит на Марсе, потому что количество углекислого газа в атмосфере меняется в зависимости от времени года. Самые высокие давления наблюдаются в южные летние месяцы, а самые низкие — в северные летние месяцы. Причиной этого изменения являются разные температуры во время северных и южных полярных зим. Северные полярные зимы относительно теплые и короткие; южные – длинные и суровые. Глубокая холодная южная полярная зима удаляет газ CO2 из атмосферы, замораживая его прямо на южной полярной шапке.Когда температура падает ниже –123° по Цельсию (–189° по Фаренгейту), CO2 вымерзает в виде инея, снега или льда. Это приводит к тому, что атмосферное давление по всему Марсу падает на 25-30%. Другой способ понять это состоит в том, что атмосферное давление меняется, когда верхний слой одной полярной шапки мигрирует в противоположную полярную шапку в виде воздуха, а затем мигрирует обратно через полгода Марса. Циркуляция марсианской атмосферы проще, чем земной, главным образом потому, что на ней нет океанов. В низких широтах преобладает движение клеток Хэдли.Названная в честь английского ученого Джорджа Хэдли (1685-1768), впервые описавшего ее на Земле, картина представляет собой восходящий нагретый воздух вокруг экватора. Одна часть нагретого воздуха течет на север (а другая часть на юг) примерно до 30° широты (север и юг), где он охлаждается, опускается, а затем течет обратно к экватору на поверхности. Поток не может двигаться прямо с севера на юг из-за вращения планеты и рельефа поверхности, которые направляют поток локально.В северном полушарии эти приземные ветры дуют в основном с северо-востока, а в южном — с юго-востока. В более высоких широтах господствуют полярные воздушные массы и ряд областей высокого и низкого давления огибает планету с запада на восток. Там, где они взаимодействуют с движениями клеток Хэдли, могут возникать резкие погодные фронты и даже штормы. Марс не имеет озонового слоя в атмосфере, как Земля. Это означает, что ультрафиолетовое излучение Солнца и астрономических источников беспрепятственно достигает поверхности. Это излучение вредно для любых открытых органических соединений. Отсутствие озонового слоя также означает, что в марсианской атмосфере нет теплого слоя, соответствующего земной стратосфере. Помимо пыльных бурь, на Марсе есть облака, состоящие как из водяного льда, так и из частиц льда CO2.Ученые изучали их с орбиты с помощью космических аппаратов, с земли с помощью вездеходов и посадочных модулей, а также с Земли с помощью больших телескопов. Облака собираются возле больших вулканов, когда над ними поднимаются ветры и конденсируются частицы льда. Зимой над полярными регионами также образуются облака в виде широкой дымки, которую ученые называют полярными капюшонами. Посадочный модуль Phoenix, который приземлился на 68° северной широты, обнаружил снег CO2, выпадающий из проплывающих над головой облаков. Снег сублимировался, не достигнув земли.Другие посадочные модули и марсоходы обнаруживали иней из водяного льда на земле холодным утром. Иней быстро исчезает после восхода Солнца.
.  |
Области хаотичного ландшафта в Сибири образовались, когда лед, заполняющий пространства в верхнем слое горных пород и почвы, внезапно растаял, что привело к растрескиванию и обрушению горных пород. На Марсе подземный лед, должно быть, задержал большое количество воды в подземном водоносном горизонте под очень высоким давлением. Вода должна была высвободиться, когда подземный лед внезапно растаял, возможно, когда температура атмосферы повысилась. Но теплый климат не обязателен. Другими, более вероятными механизмами являются тепло, выделяемое при ударе, извержении вулкана или внезапном подземном нагреве водоносного горизонта.Некоторые из этих механизмов могут объяснить различные наводнения, которые, по-видимому, происходили эпизодически на протяжении более 2 миллиардов лет. «События, произошедшие до 3,8 миллиарда лет назад, не связаны с подземным льдом. Но после этого времени подземный лед стал важным», говорит Костард.
Зимой оба полюса сильно расширяются по площади и состоят из замерзшей воды и углекислого газа.
Оба полярных региона значительно выше, чем окружающие их районы, что подтверждает мнение о том, что они состоят из слоистого рельефа, отложившегося в течение тысячелетий.
Еще одним косвенным свидетельством наличия океана является обширное поле песчаных дюн вокруг северной слоистой местности.«Песок входит в состав отложений на дне океана. Тот факт, что на севере много песка, подтверждает наличие там когда-то океана», — говорит Ори.
«Местный» шторм на Марсе будет размером с Аризону, а «региональный» шторм может накрыть Соединенные Штаты. Некоторые штормы начинаются как локальные, но через несколько недель распространяются и охватывают весь земной шар. Другие никогда не вырастают за пределы местного или регионального размера.Ученые не знают, почему одни бури становятся большими, а другие нет.
Солнечный свет нагревает эти места, так как излучение поглощает тепло, вызывая усиление конвекционных течений на поверхности, усиливаются ветры, и тогда может возникнуть сильный шторм.
Учитывая все то время, когда песок и пыль свободно летали вокруг, почему Марс не является гладкой, как бильярдный шар, планетой, погребенной под сотнями метров пыли?
Но на вершине горы Олимп, высотой 22 км (14 миль), давление составляет всего 0,7 миллибара.
Однако марсианские фронтальные бури, как правило, менее сильные, чем земные, потому что атмосфера намного тоньше, температуры ниже, а количество водяного пара, несущего много энергии, очень мало.