Marsi atmosfäär - keemiline koostis, ilmastikutingimused ja kliima minevikus. NASA teeb ettepaneku taastada Marsi atmosfäär magnetkilbiga Kas Marsil on hapnikku
>> Marsi atmosfäär
Marss - planeedi atmosfäär: atmosfääri kihid, keemiline koostis, rõhk, tihedus, võrdlus Maaga, metaani hulk, iidne planeet, uuringud fotoga.
AGAmarsi atmosfäär on vaid 1% maakerast, seega pole Punasel planeedil päikesekiirguse eest kaitset, samuti tavalist temperatuurirežiimi. Marsi atmosfääri koostist esindavad süsinikdioksiid (95%), lämmastik (3%), argoon (1,6%) ning väikesed hapniku, veeauru ja muude gaaside lisandid. Samuti on see täidetud väikeste tolmuosakestega, mis muudavad planeedi punaseks.
Teadlased usuvad, et varem oli atmosfäärikiht tihe, kuid varises kokku 4 miljardit aastat tagasi. Ilma magnetosfäärita põrkab päikesetuul ionosfääri ja vähendab atmosfääri tihedust.
See tõi kaasa madalrõhu indikaatori - 30 Pa. Atmosfäär ulatub 10,8 km kaugusele. See sisaldab palju metaani. Lisaks on teatud piirkondades märgatavad tugevad heitmed. Asukohti on kaks, kuid allikaid pole veel leitud.
Aastas toodetakse 270 tonni metaani. See tähendab, et me räägime mingist aktiivsest maa-alusest protsessist. Tõenäoliselt on see vulkaaniline tegevus, komeedi kokkupõrked või serpentiniseerumine. Kõige atraktiivsem variant on metanogeenne mikroobide elu.
Nüüd teate Marsi atmosfääri olemasolust, kuid kahjuks on see ette nähtud kolonistide hävitamiseks. See takistab vedela vee kogunemist, on avatud kiirgusele ja on äärmiselt külm. Kuid järgmise 30 aasta jooksul oleme endiselt keskendunud arengule.
Planeedi atmosfääri hajumine
Astrofüüsik Valeri Šematovitš planeetide atmosfääri, eksoplanetaarsete süsteemide ja Marsi atmosfääri kadumise kohta:
Iga planeet erineb teistest mitmel viisil. Inimesed võrdlevad teisi leitud planeete nendega, mida nad hästi tunnevad, kuid mitte täiuslikult – see on planeet Maa. See on ju loogiline, meie planeedile võiks tekkida elu, mis tähendab, et kui otsida meiega sarnast planeeti, siis on võimalik ka sealt elu leida. Nende võrdluste tõttu on planeetidel oma eripärad. Näiteks Saturnil on ilusad rõngad, mille tõttu Saturni nimetatakse Päikesesüsteemi kõige ilusamaks planeediks. Jupiter on Päikesesüsteemi suurim planeet ja see Jupiteri omadus. Millised on siis Marsi omadused? See artikkel räägib sellest.
Marsil, nagu paljudel teistel päikesesüsteemi planeetidel, on kuud. Marsil on kaks kuud, Phobos ja Deimos. Satelliidid said oma nimed kreeklaste järgi. Phobos ja Deimos olid Arese (Marsi) pojad ja olid alati oma isa lähedal, nagu need kaks satelliiti on alati Marsi lähedal. Tõlkes tähendab "Phobos" "hirmu" ja "Deimos" tähendab "õudust".
Phobos on kuu, mille orbiit on planeedile väga lähedal. See on planeedile lähim satelliit kogu päikesesüsteemis. Kaugus Marsi pinnast Phoboseni on 9380 kilomeetrit. Satelliit tiirleb ümber Marsi sagedusega 7 tundi 40 minutit. Selgub, et Phobos suudab teha kolm ja paar pööret ümber Marsi, Marss ise aga ühe tiiru ümber oma telje.
Deimos on Päikesesüsteemi väikseim kuu. Satelliidi mõõtmed on 15x12,4x10,8 km. Ja kaugus satelliidist planeedi pinnani on 23 450 tuhat km. Deimose pöördeperiood ümber Marsi on 30 tundi ja 20 minutit, mis on veidi pikem kui aeg, mis kulub planeedil ümber oma telje pöörlemiseks. Kui olete Marsil, tõuseb Phobos läänes ja loojub itta, tehes samal ajal kolm pööret päevas, ja Deimos, vastupidi, tõuseb idas ja loojub läände, tehes samal ajal ainult ühe pöörde. planeet.
Marsi ja selle atmosfääri omadused
Marsi üks peamisi omadusi on see, et see loodi. Marsi atmosfäär on väga huvitav. Nüüd on atmosfäär Marsil väga haruldane, on võimalik, et tulevikus kaotab Marss täielikult oma atmosfääri. Marsi atmosfääri tunnused seisnevad selles, et kunagi oli Marsil samasugune atmosfäär ja õhk nagu meie koduplaneedil. Kuid evolutsiooni käigus kaotas Punane planeet peaaegu kogu oma atmosfääri. Nüüd on Punase planeedi atmosfääri rõhk vaid 1% meie planeedi rõhust. Marsi atmosfääri eripäraks on ka see, et isegi planeedi kolm korda väiksema gravitatsiooniga võrreldes Maaga võib Marss tõsta tohutuid tolmutorme, tõstes õhku tonni liiva ja pinnast. Tolmutormid on meie astronoomide närve juba mitu korda rikkunud, kuna tolmutormid on väga ulatuslikud, muutub Marsi vaatlemine Maalt võimatuks. Mõnikord võivad sellised tormid kesta isegi kuid, mis rikub oluliselt planeedi uurimise protsessi. Kuid planeedi Marsi uurimine ei piirdu sellega. Marsi pinnal on robotid, mis ei peata planeedi uurimise protsessi.
Planeedi Marsi atmosfääri iseärasused seisnevad ka selles, et teadlaste oletused Marsi taeva värvi kohta on ümber lükatud. Teadlased arvasid, et taevas Marsil peaks olema must, kuid kosmosejaama poolt planeedilt tehtud pildid lükkasid selle teooria ümber. Taevas Marsil ei ole sugugi must, see on roosa, tänu õhus olevatele liiva- ja tolmuosakestele, mis neelavad 40% päikesevalgusest, tänu millele tekib Marsil roosa taeva efekt.
Marsi temperatuuri omadused
Marsi temperatuuri mõõtmine algas suhteliselt kaua aega tagasi. Kõik sai alguse Lamplandi mõõtmistest 1922. aastal. Seejärel näitasid mõõtmised, et Marsi keskmine temperatuur on -28º C. Hiljem, 50ndatel ja 60ndatel, kogunes mõningaid teadmisi planeedi temperatuurirežiimi kohta, mida viidi läbi 20ndatest kuni 60ndateni. Nendest mõõtmistest selgub, et päeval võib temperatuur planeedi ekvaatoril ulatuda +27º C-ni, kuid õhtuks langeb see nulli ja hommikuks muutub see -50º C. Temperatuur poolustel kõigub alates +10º C, polaarpäeval ja väga madalatel temperatuuridel polaarööl.
Marsi reljeefi omadused
Marsi pinda, nagu ka teisi planeete, millel pole atmosfääri, armivad mitmesugused langevatest kosmoseobjektidest tekkinud kraatrid. Kraatrid on väikesed (läbimõõt 5 km) ja suured (läbimõõt on 50–70 km). Atmosfääri puudumise tõttu oli Marsil meteoorisadu. Kuid planeedi pind ei sisalda ainult kraatreid. Varem uskusid inimesed, et Marsil pole kunagi vett, kuid planeedi pinna vaatlused räägivad teist lugu. Marsi pinnal on kanalid ja isegi väikesed lohud, mis meenutavad veesademeid. See viitab sellele, et Marsil oli vett, kuid see kadus mitmel põhjusel. Nüüd on raske öelda, mida tuleb teha, et vesi Marsil uuesti välja ilmuks ja saaksime jälgida planeedi ülestõusmist.
Punasel planeedil on ka vulkaane. Tuntuim vulkaan on Olümpose mägi. Seda vulkaani teavad kõik Marsi huvilised. See vulkaan on suurim mägi mitte ainult Marsil, vaid ka Päikesesüsteemis, see on veel üks selle planeedi tunnusjoon. Kui seisate Olümpose mäe jalamil, on selle vulkaani serva võimatu näha. See vulkaan on nii suur, et selle servad ulatuvad silmapiirist kaugemale ja tundub, et Olümpos on lõputu.
Marsi magnetvälja omadused
See on võib-olla selle planeedi viimane huvitav omadus. Magnetväli on planeedi kaitsja, mis tõrjub kõik planeedi poole liikuvad elektrilaengud ja tõrjub need algselt trajektoorilt eemale. Magnetväli sõltub täielikult planeedi tuumast. Marsi tuum on peaaegu paigal ja seetõttu on planeedi magnetväli väga nõrk. Magnetvälja tegevus on väga huvitav, see pole globaalne, nagu meie planeedil, kuid sellel on tsoone, kus see on aktiivsem, ja teistes tsoonides ei pruugi see üldse olla.
Seega on meile nii tavalisena tunduval planeedil terve rida iseärasusi, millest mõned juhivad meie päikesesüsteemi. Marss pole nii lihtne planeet, kui esmapilgul arvata võiks.
Kuna Marss on Päikesest kaugemal kui Maa, võib see asuda taevas Päikese vastas, siis on see nähtav kogu öö. Seda planeedi asendit nimetatakse vastasseis. Marsil kordub see iga kahe aasta ja kahe kuu tagant. Kuna Marsi orbiit on Maa omast suurem, võivad opositsioonide ajal Marsi ja Maa vahelised kaugused olla erinevad. Kord 15 või 17 aasta jooksul toimub Suur vastasseis, kui Maa ja Marsi vaheline kaugus on minimaalne ja on 55 miljonit km.
Kanalid Marsil
Hubble'i kosmoseteleskoobist tehtud foto Marsist näitab selgelt planeedi iseloomulikke jooni. Marsi kõrbete punasel taustal on selgelt näha sinakasrohelised mered ja säravvalge polaarkübar. Kuulus kanalid pildil pole näha. Sellise suurendusega pole neid tõesti näha. Pärast Marsi suuremahuliste kujutiste saamist lahenes lõpuks Marsi kanalite mõistatus: kanalid on optiline illusioon.
Suurt huvi pakkus küsimus olemasolu võimalikkusest elu marsil. 1976. aastal Ameerika AMS "Viking" uuringud andsid ilmselt lõpliku negatiivse tulemuse. Marsil pole elu jälgi leitud.
Selle üle käib aga endiselt elav arutelu. Mõlemad pooled, nii Marsi elu toetajad kui ka vastased, esitavad argumente, mida nende vastased ümber lükata ei suuda. Selle probleemi lahendamiseks pole lihtsalt piisavalt katseandmeid. Jääb vaid oodata, millal käimasolevad ja kavandatavad lennud Marsile annavad materjali, mis kinnitab või kummutab Marsil elu olemasolu meie ajal või kauges minevikus. materjali saidilt
Marsil on kaks väikest satelliit- Phobos (joonis 51) ja Deimos (joonis 52). Nende mõõtmed on vastavalt 18×22 ja 10×16 km. Phobos asub planeedi pinnast vaid 6000 km kaugusel ja teeb selle ümber umbes 7 tunniga, mis on 3 korda vähem kui Marsi päev. Deimos asub 20 000 km kaugusel.
Satelliididega on seotud mitmeid saladusi. Seega on nende päritolu ebaselge. Enamik teadlasi usub, et tegemist on suhteliselt hiljuti tabatud asteroididega. Raske on ette kujutada, kuidas Phobos ellu jäi pärast meteoriidi kokkupõrget, mis jättis sellele 8 km läbimõõduga kraatri. Pole selge, miks on Phobos meile teadaolev mustim keha. Selle peegeldusvõime on 3 korda väiksem kui tahmal. Kahjuks lõppesid mitmed kosmoselaevade lennud Phobosele ebaõnnestumisega. Paljude nii Phobose kui ka Marsi probleemide lõplik lahendamine lükkub edasi kuni 21. sajandi 30. aastatesse kavandatud ekspeditsioonini Marsile.
Kliimamuutustest rääkides vangutame nukralt pead - oi, kui palju meie planeet on viimasel ajal muutunud, kui saastunud on selle atmosfäär... Kui aga tahame näha ehtsat näidet, kui saatuslikuks võib kliimamuutus saada, siis me ei pea seda otsima Maalt ja kaugemalgi. Marss sobib sellesse rolli väga hästi.
Seda, mis oli siin miljoneid aastaid tagasi, ei saa võrrelda tänapäeva pildiga. Tänapäeval on Marsi pinnal kõva külm, madal rõhk, väga õhuke ja haruldane atmosfäär. Meie ees on vaid kahvatu vari endisest maailmast, mille pinnatemperatuur ei olnud palju madalam praegusest maakera temperatuurist ning tasandike ja kurude vahel vulisesid täisvoolulised jõed. Võib-olla oli siin isegi maheelu, kes teab? Kõik see on minevik.
Millest koosneb Marsi atmosfäär?
Nüüd lükkab see isegi tagasi võimaluse, et siin elavad elusolendid. Marsi ilma kujundavad paljud tegurid, sealhulgas jäämütside tsükliline kasv ja sulamine, atmosfääri veeaur ja hooajalised tolmutormid. Mõnikord katavad hiiglaslikud tolmutormid korraga kogu planeedi ja võivad kesta kuid, muutes taeva sügavpunaseks.
Marsi atmosfäär on umbes 100 korda õhem kui Maa ja 95 protsenti süsinikdioksiidist. Marsi atmosfääri täpne koostis on:
- Süsinikdioksiid: 95,32%
- Lämmastik: 2,7%
- Argoon: 1,6%
- hapnik: 0,13%
- Süsinikoksiid: 0,08%
Lisaks on väikestes kogustes: vesi, lämmastikoksiidid, neoon, raske vesinik, krüptoon ja ksenoon.
Kuidas tekkis Marsi atmosfäär? Täpselt nagu Maal – gaaside eemaldamise tulemusena – gaaside eraldumine planeedi soolestikust. Marsi gravitatsioonijõud on aga palju väiksem kui Maal, mistõttu pääseb enamik gaase maailmaruumi ning vaid väike osa neist suudab püsida ümber planeedi.
Mis juhtus Marsi atmosfääriga minevikus?
Päikesesüsteemi eksisteerimise koidikul ehk 4,5-3,5 miljardit aastat tagasi oli Marsil piisavalt tihe atmosfäär, mille tõttu võis vesi selle pinnal olla vedelal kujul. Orbitaalfotodel on näha tohutute jõeorgude kontuure, iidse ookeani piirjooni punase planeedi pinnal ning kulgurid on korduvalt leidnud keemiliste ühendite proove, mis tõestavad meile, et silmad ei valeta – kõik need reljeefi detailid. Inimsilmale tuttavad Marsil tekkisid samades tingimustes nagu Maal.
Polnud kahtlust, et Marsil on vett, siin pole küsimusi. Ainus küsimus on, miks ta lõpuks kadus?
Peamine teooria selles küsimuses näeb välja umbes selline: kunagi oli Marsil tõhusalt peegeldav päikesekiirgus, kuid aja jooksul hakkas see nõrgenema ja umbes 3,5 miljardit aastat tagasi kadus praktiliselt ära (eraldi lokaalsed magnetvälja keskused, pealegi , Maaga üsna võrreldava võimsuse järgi on Marsil ka praegu). Kuna Marsi suurus on peaaegu poole väiksem Maa omast, on selle gravitatsioon palju nõrgem kui meie planeedil. Nende kahe teguri kombinatsioon (magnetvälja kadu ja nõrk gravitatsioon) viis selleni. et päikesetuul hakkas planeedi atmosfäärist kergeid molekule "välja lööma", seda järk-järgult õhendades. Nii muutus Marss miljonite aastatega õuna rolliks, kellelt nahk noaga ettevaatlikult maha lõigati.
Nõrgenenud magnetväli ei suutnud enam kosmilist kiirgust tõhusalt "kustutada" ja päike muutus eluallikast Marsi tapjaks. Ja hõrenenud atmosfäär ei suutnud enam soojust säilitada, mistõttu temperatuur planeedi pinnal langes ainult suvepäeval ekvaatoril keskmiselt -60 kraadini, ulatudes +20 kraadini.
Kuigi Marsi atmosfäär on praegu Maa omast umbes 100 korda õhem, on see siiski piisavalt paks, et punasel planeedil saaksid aktiivselt toimuda ilmastiku kujunemise protsessid, sadas sadu, tekkisid pilved ja tuuled.
"Dust Devil" - väike tornaado Marsi pinnal, pildistatud planeedi orbiidilt
Kiirgus, tolmutormid ja muud Marsi omadused
Kiirgus planeedi pinna lähedal on ohtlik, kuid vastavalt NASA andmetele, mis on saadud kulguri Curiosity analüüside kogumisel, järeldub sellest, et isegi 500-päevase Marsil viibimise ajal (+360 päeva teel) on astronaudid (kaasa arvatud kaitsevahendid) saaksid "doosi" kiirgust, mis on võrdne 1 sievertiga (~100 röntgenit). See annus on ohtlik, kuid kindlasti ei tapa täiskasvanut "kohapeal". Arvatakse, et 1 siivert saadud kiirgust suurendab astronaudi riski haigestuda vähki 5%. Teadlaste sõnul võib teaduse huvides minna suurte raskusteni, eriti esimene samm Marsile, isegi kui see tõotab tulevikus terviseprobleeme ... See on kindlasti samm surematusse!
Marsi pinnal möllavad hooajaliselt sajad tolmukuradid (tornaadod), mis tõstavad raudoksiididest (lihtsalt öeldes rooste) tekkinud tolmu atmosfääri, mis katab ohtralt Marsi tühermaid. Marsi tolm on väga peen, mis koos madala gravitatsiooniga viib selleni, et atmosfääris on alati märkimisväärne kogus seda, saavutades eriti kõrge kontsentratsiooni põhjapoolkeral sügisel ja talvel ning kevadel ja suvel. planeedi lõunapoolkerad.
Tolmutormid Marsil- Päikesesüsteemi suurim, mis suudab katta kogu planeedi pinna ja mõnikord kestab mitu kuud. Peamised tolmutormide hooajad Marsil on kevad ja suvi.
Selliste võimsate ilmastikunähtuste mehhanism pole täielikult mõistetav, kuid suure tõenäosusega seletatakse seda järgmise teooriaga: kui atmosfääri tõuseb suur hulk tolmuosakesi, põhjustab see selle järsu kuumenemise suurele kõrgusele. Soojad gaasimassid tormavad planeedi külmade piirkondade poole, tekitades tuult. Marsi tolm, nagu juba märgitud, on väga kerge, nii et tugev tuul tõstab veelgi rohkem tolmu, mis omakorda soojendab atmosfääri veelgi ja tekitab veelgi tugevamaid tuuli, mis omakorda tõstavad veelgi rohkem tolmu ... ja nii edasi!
Marsil vihma ei saja ja kust need võivad tulla -60 kraadise külmaga? Aga vahel sajab lund. Tõsi, selline lumi ei koosne mitte veest, vaid süsihappegaasi kristallidest ja selle omadused sarnanevad pigem udu kui lumega ("lumehelbed" on liiga väikesed), kuid veenduge, et see on tõeline lumi! Lihtsalt kohalike eripäradega.
Üldiselt liigub “lumi” peaaegu kogu Marsi territooriumil ja see protsess on tsükliline - öösel süsinikdioksiid külmub ja muutub kristallideks, langedes pinnale ning päeval sulab ja naaseb uuesti atmosfääri. Planeedi põhja- ja lõunapoolusel valitseb talvel aga -125 kraadini pakane, mistõttu gaas, olles kord kristallidena välja kukkunud, enam ei aurustu ja lebab kevadeni kihina. Kas Marsi lumemütside suurust arvestades tuleb öelda, et talvel langeb süsinikdioksiidi kontsentratsioon atmosfääris kümneid protsente? Atmosfäär muutub veelgi haruldasemaks ja selle tulemusel säilitab veelgi vähem soojust ... Marss on sukeldunud talve.
Päikesest kõige kaugemal olev neljas planeet Marss on olnud pikka aega maailmateaduse tähelepanu all. See planeet on Maaga väga sarnane ühe väikese, kuid saatusliku erandiga – Marsi atmosfäär ei moodusta rohkem kui üks protsent Maa atmosfääri mahust. Iga planeedi gaasiümbris on määrav tegur, mis kujundab selle välimust ja tingimusi pinnal. On teada, et kõik Päikesesüsteemi tahked maailmad tekkisid ligikaudu samadel tingimustel 240 miljoni kilomeetri kaugusel Päikesest. Kui Maa ja Marsi tekketingimused olid peaaegu samad, siis miks on need planeedid praegu nii erinevad?
Kõik sõltub suurusest – Maaga samast materjalist moodustatud Marsil oli kunagi vedel ja kuum metallist tuum, nagu meie planeedil. Tõestus - palju kustunud vulkaane, kuid "punane planeet" on palju väiksem kui Maa. Mis tähendab, et see jahtub kiiremini. Kui vedel tuum lõpuks maha jahtus ja tahkestus, lõppes konvektsiooniprotsess ja koos sellega kadus ka planeedi magnetkilp, magnetosfäär. Selle tulemusena jäi planeet Päikese hävitava energia vastu kaitsetuks ja päikesetuul (hiiglaslik radioaktiivsete ioniseeritud osakeste voog) puhus Marsi atmosfääri peaaegu täielikult minema. "Punane planeet" on muutunud elutuks, igavaks kõrbeks...
Nüüd on Marsi atmosfäär õhuke haruldane gaasikest, mis ei suuda vastu seista planeedi pinda põletava surmava läbitungimisele. Marsi termiline lõdvestus on mitu suurusjärku väiksem kui näiteks Veenuse oma, mille atmosfäär on palju tihedam. Liiga madala soojusmahtuvusega Marsi atmosfäär moodustab selgemad päeva keskmised tuulekiiruse näitajad.
Marsi atmosfääri koostist iseloomustab väga kõrge sisaldus (95%). Atmosfäär sisaldab ka lämmastikku (umbes 2,7%), argooni (umbes 1,6%) ja vähesel määral hapnikku (mitte rohkem kui 0,13%). Marsi õhurõhk on 160 korda kõrgem kui planeedi pinnal. Erinevalt Maa atmosfäärist on siinne gaasiline ümbris selgelt muutuva iseloomuga, kuna planeedi polaarkübarad, mis sisaldavad tohutul hulgal süsihappegaasi, sulavad ja külmuvad ühe aastase tsükli jooksul.
Uurimiskosmoselaevalt Mars Express saadud andmete kohaselt sisaldab Marsi atmosfäär teatud koguses metaani. Selle gaasi eripära on selle kiire lagunemine. See tähendab, et kuskil planeedil peab olema metaani allikas. Siin saab olla ainult kaks võimalust - kas geoloogiline aktiivsus, mille jälgi pole veel avastatud, või mikroorganismide elutähtis aktiivsus, mis võib muuta meie ettekujutuse elukeskuste olemasolust päikesesüsteemis.
Marsi atmosfääri iseloomulik mõju on tolmutormid, mis võivad möllata kuid. See planeedi tihe õhukate koosneb peamiselt süsinikdioksiidist koos vähese hapniku ja veeauru lisamisega. Selline püsiv efekt on tingitud Marsi ülimadalast gravitatsioonist, mis võimaldab isegi üliharuldasel atmosfääril tõsta pinnalt miljardeid tonne tolmu ja hoida seda pikka aega.