Atmosfera Marsa - skład chemiczny, warunki pogodowe i klimat w przeszłości. NASA proponuje przywrócić atmosferę Marsa za pomocą tarczy magnetycznej Czy na Marsie jest tlen?

16.05.2022

> > > Atmosfera Marsa

Mars - atmosfera planety: warstwy atmosfery, skład chemiczny, ciśnienie, gęstość, porównanie z Ziemią, ilość metanu, starożytna planeta, badania ze zdjęciem.

ALEatmosfera marsa to tylko 1% ziemi, więc na Czerwonej Planecie nie ma ochrony przed promieniowaniem słonecznym, a także normalnego reżimu temperaturowego. Skład atmosfery Marsa jest reprezentowany przez dwutlenek węgla (95%), azot (3%), argon (1,6%) oraz małe zanieczyszczenia tlenu, pary wodnej i innych gazów. Jest również wypełniony małymi cząsteczkami pyłu, które sprawiają, że planeta wydaje się czerwona.

Naukowcy uważają, że wcześniej warstwa atmosfery była gęsta, ale zapadła się 4 miliardy lat temu. Bez magnetosfery wiatr słoneczny uderza w jonosferę i zmniejsza gęstość atmosfery.

Doprowadziło to do wskaźnika niskiego ciśnienia - 30 Pa. Atmosfera rozciąga się na 10,8 km. Zawiera dużo metanu. Ponadto na określonych obszarach zauważalne są silne emisje. Istnieją dwie lokalizacje, ale źródła nie zostały jeszcze odkryte.

270 ton metanu jest uwalnianych rocznie. Oznacza to, że mówimy o jakimś aktywnym procesie podpowierzchniowym. Najprawdopodobniej jest to aktywność wulkaniczna, uderzenia komet lub serpentynizacja. Najbardziej atrakcyjną opcją jest życie drobnoustrojów metanogennych.

Teraz już wiesz o obecności atmosfery Marsa, ale niestety jest ona nastawiona na eksterminację kolonistów. Zapobiega gromadzeniu się wody w stanie ciekłym, jest otwarty na promieniowanie i jest bardzo zimny. Ale w ciągu najbliższych 30 lat nadal koncentrujemy się na rozwoju.

Rozpraszanie atmosfer planetarnych

Astrofizyk Valery Shematovich o ewolucji atmosfer planet, układów egzoplanetarnych i utracie atmosfery Marsa:

Każda planeta różni się od reszty na wiele sposobów. Ludzie porównują inne znalezione planety z tą, którą dobrze znają, ale nie doskonale - to jest planeta Ziemia. W końcu jest to logiczne, życie może pojawić się na naszej planecie, co oznacza, że jeśli szukasz planety podobnej do naszej, to tam również będzie można znaleźć życie. Z powodu tych porównań planety mają swoje własne charakterystyczne cechy. Na przykład Saturn ma piękne pierścienie, dzięki którym Saturn nazywany jest najpiękniejszą planetą w Układzie Słonecznym. Jowisz to największa planeta w Układzie Słonecznym i ta cecha Jowisza. Jakie są więc cechy Marsa? Ten artykuł dotyczy tego.

Mars, podobnie jak wiele innych planet Układu Słonecznego, ma księżyce. Mars ma dwa księżyce, Fobos i Deimos. Satelity otrzymały swoje nazwy od Greków. Phobos i Deimos byli synami Aresa (Marsa) i zawsze byli blisko swojego ojca, tak jak te dwa satelity są zawsze blisko Marsa. W tłumaczeniu „Fobos” oznacza „strach”, a „Deimos” oznacza „horror”.

Fobos to księżyc, którego orbita znajduje się bardzo blisko planety. Jest najbliższym satelitą planety w całym Układzie Słonecznym. Odległość od powierzchni Marsa do Fobosa wynosi 9380 kilometrów. Satelita krąży wokół Marsa z częstotliwością 7 godzin 40 minut. Okazuje się, że Fobosowi udaje się wykonać trzy i kilka obrotów wokół Marsa, podczas gdy sam Mars wykonuje jeden obrót wokół własnej osi.

Deimos to najmniejszy księżyc w Układzie Słonecznym. Wymiary satelity to 15x12,4x10,8 km. A odległość od satelity do powierzchni planety wynosi 23 450 tys. Km. Okres obrotu Deimosa wokół Marsa wynosi 30 godzin i 20 minut, czyli nieco więcej niż czas, w którym planeta obraca się wokół własnej osi. Jeśli jesteś na Marsie, wtedy Fobos wzniesie się na zachodzie i zajdzie na wschodzie, wykonując trzy obroty dziennie, a Deimos, przeciwnie, wzniesie się na wschodzie i zajdzie na zachodzie, wykonując tylko jeden obrót wokół planeta.

Cechy Marsa i jego atmosfery

Jedną z głównych cech Marsa jest to, że został stworzony. Atmosfera na Marsie jest bardzo ciekawa. Teraz atmosfera na Marsie jest bardzo rozrzedzona, możliwe, że w przyszłości Mars całkowicie straci swoją atmosferę. Cechy atmosfery Marsa polegają na tym, że kiedyś Mars miał taką samą atmosferę i powietrze jak na naszej rodzimej planecie. Ale w trakcie ewolucji Czerwona Planeta straciła prawie całą swoją atmosferę. Teraz ciśnienie atmosfery Czerwonej Planety to tylko 1% ciśnienia naszej planety. Cechy atmosfery Marsa polegają również na tym, że nawet przy trzykrotnie mniejszej grawitacji planety w stosunku do Ziemi, Mars może wznosić ogromne burze piaskowe, unosząc w powietrze tony piasku i gleby. Burze piaskowe już nie raz zepsuły nerwy naszym astronomom, ponieważ burze piaskowe są bardzo rozległe, wtedy obserwacja Marsa z Ziemi staje się niemożliwa. Czasami takie burze mogą trwać nawet miesiącami, co znacznie psuje proces badania planety. Ale eksploracja planety Mars na tym się nie kończy. Na powierzchni Marsa znajdują się roboty, które nie zatrzymują procesu eksploracji planety.

Atmosfera planety Mars polega również na tym, że obalone zostały domysły naukowców na temat koloru marsjańskiego nieba. Naukowcy uważali, że niebo na Marsie powinno być czarne, ale zdjęcia wykonane przez stację kosmiczną z planety obaliły tę teorię. Niebo na Marsie wcale nie jest czarne, jest różowe, dzięki cząsteczkom piasku i pyłu, które znajdują się w powietrzu i pochłaniają 40% światła słonecznego, dzięki czemu powstaje efekt różowego nieba na Marsie.

Cechy temperatury Marsa

Pomiary temperatury Marsa rozpoczęły się stosunkowo dawno temu. Wszystko zaczęło się od pomiarów Lamplanda w 1922 roku. Następnie pomiary wskazywały, że średnia temperatura na Marsie wynosi -28º C. Później, w latach 50. i 60. zgromadzono pewną wiedzę o reżimie temperaturowym planety, którą prowadzono od lat 20. do 60. XX wieku. Z tych pomiarów wynika, że w ciągu dnia na równiku planety temperatura może sięgać nawet +27 st. C, ale wieczorem spadnie do zera, a rano osiągnie -50 st. C. Temperatura na biegunach waha się od +10ºC w dzień polarny i do bardzo niskich temperatur w nocy polarnej.

Cechy reliefu Marsa

Powierzchnia Marsa, podobnie jak innych planet, które nie mają atmosfery, jest pokryta różnymi kraterami po spadających obiektach kosmicznych. Kratery są małe (o średnicy 5 km) i duże (od 50 do 70 km średnicy). Z powodu braku atmosfery na Marsa padały deszcze meteorów. Ale powierzchnia planety zawiera nie tylko kratery. Wcześniej ludzie wierzyli, że na Marsie nigdy nie było wody, ale obserwacje powierzchni planety mówią inną historię. Na powierzchni Marsa znajdują się kanały, a nawet niewielkie zagłębienia, przypominające osady wodne. Sugeruje to, że na Marsie była woda, ale z wielu powodów zniknęła. Teraz trudno powiedzieć, co trzeba zrobić, aby woda na Marsie pojawiła się ponownie i mogliśmy obserwować zmartwychwstanie planety.

Na Czerwonej Planecie są też wulkany. Najsłynniejszym wulkanem jest Olimp. Ten wulkan jest znany wszystkim zainteresowanym Marsem. Ten wulkan to największe wzgórze nie tylko na Marsie, ale także w Układzie Słonecznym, to kolejna cecha tej planety. Jeśli staniesz u podnóża Olimpu, nie będziesz mógł zobaczyć krawędzi tego wulkanu. Ten wulkan jest tak duży, że jego krawędzie wychodzą poza horyzont i wydaje się, że Olimp jest nieskończony.

Cechy pola magnetycznego Marsa

To chyba ostatnia interesująca cecha tej planety. Pole magnetyczne jest obrońcą planety, który odpycha wszystkie ładunki elektryczne poruszające się w kierunku planety i odpycha je z ich pierwotnej trajektorii. Pole magnetyczne jest całkowicie zależne od jądra planety. Jądro na Marsie jest prawie nieruchome i dlatego pole magnetyczne planety jest bardzo słabe. Działanie pola magnetycznego jest bardzo ciekawe, nie jest globalne, jak na naszej planecie, ale ma strefy, w których jest bardziej aktywne, a w innych może wcale nie być.

Tak więc planeta, która wydaje się nam tak zwyczajna, ma cały zestaw własnych cech, z których niektóre wiodą w naszym Układzie Słonecznym. Mars nie jest tak prostą planetą, jak mogłoby się wydawać na pierwszy rzut oka.

Ponieważ Mars jest dalej od Słońca niż Ziemia, może zajmować na niebie pozycję przeciwną do Słońca, wtedy jest widoczny przez całą noc. Ta pozycja planety nazywa się konfrontacja. Na Marsie powtarza się co dwa lata i dwa miesiące. Ponieważ orbita Marsa jest bardziej rozciągnięta niż Ziemia, podczas opozycji odległości między Marsem a Ziemią mogą być różne. Raz na 15 lub 17 lat dochodzi do Wielkiej Konfrontacji, kiedy odległość między Ziemią a Marsem jest minimalna i wynosi 55 milionów km.

Kanały na Marsie

Zdjęcie Marsa wykonane z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a wyraźnie pokazuje charakterystyczne cechy planety. Na czerwonym tle marsjańskich pustyń wyraźnie widoczne są niebiesko-zielone morza i jasnobiała czapa polarna. Słynny kanały niewidoczne na zdjęciu. Przy takim powiększeniu naprawdę nie są widoczne. Po wykonaniu wielkoskalowych obrazów Marsa tajemnica marsjańskich kanałów została ostatecznie rozwiązana: kanały te są iluzją optyczną.

Ogromnym zainteresowaniem cieszyła się kwestia możliwości istnienia życie na Marsie. Przeprowadzone w 1976 roku na amerykańskim AMS "Viking" badania dały podobno ostateczny wynik negatywny. Na Marsie nie znaleziono żadnych śladów życia.

Jednak wciąż toczy się ożywiona dyskusja na ten temat. Obie strony, zarówno zwolennicy, jak i przeciwnicy życia na Marsie, przedstawiają argumenty, których ich przeciwnicy nie mogą obalić. Po prostu nie ma wystarczającej ilości danych eksperymentalnych, aby rozwiązać ten problem. Pozostaje tylko czekać, kiedy trwające i planowane loty na Marsa dostarczą materiału potwierdzającego lub obalającego istnienie życia na Marsie w naszych czasach lub w odległej przeszłości. materiał ze strony

Mars ma dwa małe satelita- Phobos (ryc. 51) i Deimos (ryc. 52). Ich wymiary to odpowiednio 18×22 i 10×16 km. Fobos znajduje się od powierzchni planety w odległości zaledwie 6000 km i krąży wokół niej w około 7 godzin, czyli 3 razy mniej niż marsjański dzień. Deimos znajduje się w odległości 20 000 km.

Z satelitami wiąże się wiele tajemnic. Ich pochodzenie jest więc niejasne. Większość naukowców uważa, że są to stosunkowo niedawno przechwycone asteroidy. Trudno sobie wyobrazić, jak Fobos przeżył po uderzeniu meteorytu, który pozostawił na nim krater o średnicy 8 km. Nie jest jasne, dlaczego Fobos jest najczarniejszym znanym nam ciałem. Jego współczynnik odbicia jest 3 razy mniejszy niż sadzy. Niestety, kilka lotów statków kosmicznych na Fobos zakończyło się niepowodzeniem. Ostateczne rozwiązanie wielu problemów zarówno Fobosa, jak i Marsa zostaje odłożone na czas wyprawy na Marsa, zaplanowanej na lata 30. XXI wieku.

Kiedy mówimy o zmianach klimatycznych, ze smutkiem kręcimy głowami – och, jak bardzo zmieniła się ostatnio nasza planeta, jak zanieczyszczona jest jej atmosfera… Jeśli jednak chcemy zobaczyć prawdziwy przykład tego, jak fatalne mogą być zmiany klimatyczne, to nie będziemy musieli jej szukać na Ziemi i poza nią. Mars doskonale nadaje się do tej roli.

To, co było tu miliony lat temu, nie może być porównywane z dzisiejszym obrazem. Dziś na Marsie panuje przenikliwy chłód, niskie ciśnienie, bardzo cienka i rozrzedzona atmosfera. Przed nami tylko blady cień dawnego świata, którego temperatura powierzchniowa była niewiele niższa od obecnej na ziemi, a przez równiny i wąwozy płynęły pełne rzeki. Może było tu nawet życie organiczne, kto wie? Wszystko to już przeszłość.

Z czego składa się atmosfera Marsa?

Teraz nawet odrzuca możliwość życia tutaj żywych istot. Na marsjańską pogodę wpływa wiele czynników, w tym cykliczny wzrost i topnienie pokryw lodowych, para wodna z atmosfery i sezonowe burze piaskowe. Czasami gigantyczne burze piaskowe obejmują jednocześnie całą planetę i mogą trwać miesiącami, zmieniając niebo na głęboką czerwień.

Atmosfera Marsa jest około 100 razy cieńsza niż Ziemia i zawiera 95% dwutlenku węgla. Dokładny skład marsjańskiej atmosfery to:

Dwutlenek węgla: 95,32%
Azot: 2,7%
Argon: 1,6%
Tlen: 0,13%
Tlenek węgla: 0,08%

Ponadto w niewielkich ilościach występują: woda, tlenki azotu, neon, wodór ciężki, krypton i ksenon.

Jak powstała atmosfera Marsa? Tak jak na Ziemi – w wyniku odgazowania – uwolnienia gazów z wnętrzności planety. Jednak siła grawitacji na Marsie jest znacznie mniejsza niż na Ziemi, więc większość gazów ucieka w przestrzeń światową, a tylko niewielka ich część jest w stanie utrzymać się wokół planety.

Co się stało z atmosferą Marsa w przeszłości?

U zarania istnienia Układu Słonecznego, czyli 4,5-3,5 miliarda lat temu, Mars miał wystarczająco gęstą atmosferę, dzięki której woda mogła znajdować się na jego powierzchni w postaci płynnej. Zdjęcia orbitalne pokazują kontury rozległych dolin rzecznych, zarysy pradawnego oceanu na powierzchni czerwonej planety, a łaziki wielokrotnie natrafiały na próbki związków chemicznych, które udowadniają nam, że oczy nie kłamią - wszystkie te szczegóły reliefu znane ludzkiemu oku na Marsie powstawały w takich samych warunkach jak na Ziemi.

Nie było wątpliwości, że na Marsie była woda, tu nie ma pytań. Pytanie tylko, dlaczego w końcu zniknęła?

Główna teoria w tej sprawie wygląda mniej więcej tak: kiedyś Mars miał skutecznie odbijające promieniowanie słoneczne, ale z czasem zaczęło słabnąć i około 3,5 miliarda lat temu praktycznie zniknęło (oddzielne lokalne centra pola magnetycznego zresztą , zgodnie z mocą dość porównywalną z ziemią, na Marsie jest nawet teraz). Ponieważ rozmiar Marsa jest prawie o połowę mniejszy niż Ziemi, jego grawitacja jest znacznie słabsza niż grawitacja naszej planety. Doprowadziło do tego połączenie tych dwóch czynników (utrata pola magnetycznego i słaba grawitacja). że wiatr słoneczny zaczął „wybijać” cząsteczki światła z atmosfery planety, stopniowo ją zmniejszając. Tak więc w ciągu milionów lat Mars zamienił się w rolę jabłka, z którego skórka została starannie odcięta nożem.

Osłabione pole magnetyczne nie mogło już skutecznie „wygaszać” promieniowania kosmicznego, a słońce ze źródła życia zmieniło się w zabójcę Marsa. A rozrzedzona atmosfera nie mogła już dłużej utrzymywać ciepła, więc temperatura na powierzchni planety spadła do średniej wartości -60 stopni Celsjusza, tylko w letni dzień na równiku, osiągając +20 stopni.

Chociaż atmosfera Marsa jest obecnie około 100 razy cieńsza od ziemskiej, nadal jest wystarczająco gęsta, aby na Czerwonej Planecie aktywnie zachodziły procesy formowania się pogody, spadły opady, pojawiły się chmury i pojawiły się wiatry.

"Dust Devil" - małe tornado na powierzchni Marsa, sfotografowane z orbity planety

Promieniowanie, burze piaskowe i inne cechy Marsa

Promieniowanie blisko powierzchni planety jest niebezpiecznie, jednak z danych NASA uzyskanych ze zbioru analiz łazika Curiosity wynika, że nawet przez 500-dniowy okres pobytu na Marsie (+360 dni w drodze) astronauci (łącznie ze sprzętem ochronnym) otrzyma „dawkę” promieniowania równą 1 siwertowi (~100 rentgenów). Ta dawka jest niebezpieczna, ale na pewno nie zabije dorosłego „na miejscu”. Uważa się, że 1 siwert otrzymanego promieniowania zwiększa ryzyko zachorowania na raka u astronautów o 5%. Zdaniem naukowców, w trosce o naukę, można iść na wielkie trudy, zwłaszcza pierwszy krok na Marsa, nawet jeśli zapowiada się problemy zdrowotne w przyszłości… To zdecydowanie krok do nieśmiertelności!

Na powierzchni Marsa sezonowo szaleją setki pyłowych diabłów (tornad), unosząc pył z tlenków żelaza (w prosty sposób rdza) do atmosfery, która obficie pokrywa marsjańskie pustkowia. Pył marsjański jest bardzo drobny, co w połączeniu z niską grawitacją powoduje, że jego znaczna ilość jest zawsze obecna w atmosferze, osiągając szczególnie wysokie stężenia jesienią i zimą na półkulach północnych oraz wiosną i latem na półkuli północnej. południowe półkule planety.

Burze piaskowe na Marsie- największy w Układzie Słonecznym, zdolny pokryć całą powierzchnię planety i czasami trwać miesiącami. Główne pory roku burz piaskowych na Marsie to wiosna i lato.

Mechanizm tak potężnych zjawisk pogodowych nie jest w pełni zrozumiały, ale z dużym prawdopodobieństwem wyjaśnia następująca teoria: gdy duża liczba cząstek pyłu unosi się do atmosfery, prowadzi to do jego gwałtownego nagrzania na dużą wysokość. Ciepłe masy gazów pędzą w kierunku zimnych rejonów planety, generując wiatr. Pył marsjański, jak już wspomniano, jest bardzo lekki, więc silny wiatr unosi jeszcze więcej pyłu, co z kolei jeszcze bardziej podgrzewa atmosferę i generuje jeszcze silniejsze wiatry, które z kolei wznoszą jeszcze więcej pyłu… i tak dalej!

Na Marsie nie ma deszczu, a skąd mogą pochodzić na mrozie przy -60 stopniach? Ale czasami pada śnieg. To prawda, że taki śnieg nie składa się z wody, ale z kryształków dwutlenku węgla, a jego właściwości bardziej przypominają mgłę niż śnieg („płatki śniegu” są za małe), ale bądźcie pewni, że to prawdziwy śnieg! Tylko z lokalną specyfiką.

Ogólnie rzecz biorąc, „śnieg” przechodzi prawie przez całe terytorium Marsa, a proces ten ma charakter cykliczny - w nocy dwutlenek węgla zamarza i zamienia się w kryształy, spadając na powierzchnię, aw ciągu dnia topnieje i ponownie wraca do atmosfery. Jednak na północnych i południowych biegunach planety zimą panuje mróz do -125 stopni, dlatego raz opadający w postaci kryształów gaz już nie paruje i leży w warstwie aż do wiosny. Czy biorąc pod uwagę wielkość czap śnieżnych na Marsie trzeba powiedzieć, że zimą stężenie dwutlenku węgla w atmosferze spada o kilkadziesiąt procent? Atmosfera staje się jeszcze bardziej rozrzedzona, przez co zatrzymuje jeszcze mniej ciepła… Mars pogrąża się w zimie.

Mars, czwarta najdalej od Słońca planeta, od dawna jest obiektem bacznej uwagi światowej nauki. Ta planeta jest bardzo podobna do Ziemi z jednym małym, ale fatalnym wyjątkiem - atmosfera Marsa stanowi nie więcej niż jeden procent objętości ziemskiej atmosfery. Otoczka gazowa każdej planety jest decydującym czynnikiem kształtującym jej wygląd i warunki na powierzchni. Wiadomo, że wszystkie stałe światy Układu Słonecznego powstały w mniej więcej takich samych warunkach w odległości 240 milionów kilometrów od Słońca. Jeśli warunki do powstania Ziemi i Marsa były prawie takie same, to dlaczego te planety są teraz tak różne?

Wszystko sprowadza się do wielkości - Mars, uformowany z tego samego materiału co Ziemia, miał kiedyś płynny i gorący metalowy rdzeń, tak jak nasza planeta. Dowód - wiele wygasłych wulkanów na Ale "czerwona planeta" jest znacznie mniejsza niż Ziemia. Co oznacza, że szybciej się ochładza. Gdy ciekły rdzeń w końcu ostygł i zestalił się, zakończył się proces konwekcji, a wraz z nim magnetosferyczna tarcza planety. W rezultacie planeta pozostała bezbronna wobec niszczącej energii Słońca, a atmosfera Marsa została prawie całkowicie zdmuchnięta przez wiatr słoneczny (ogromny strumień radioaktywnych zjonizowanych cząstek). „Czerwona planeta” zamieniła się w martwą, nudną pustynię...

Teraz atmosfera na Marsie jest cienką powłoką z rozrzedzonego gazu, niezdolną do oparcia się penetracji śmiertelnej, która spala powierzchnię planety. Relaksacja termiczna Marsa jest o kilka rzędów wielkości mniejsza niż na przykład Wenus, której atmosfera jest znacznie gęstsza. Atmosfera Marsa, która ma zbyt małą pojemność cieplną, tworzy wyraźniejsze dobowe wskaźniki średniej prędkości wiatru.

Skład atmosfery Marsa charakteryzuje się bardzo wysoką zawartością (95%). Atmosfera zawiera również azot (około 2,7%), argon (około 1,6%) i niewielką ilość tlenu (nie więcej niż 0,13%). Ciśnienie atmosferyczne Marsa jest 160 razy wyższe niż na powierzchni planety. W przeciwieństwie do ziemskiej atmosfery, otoczka gazowa ma tu wyraźnie zmienny charakter, ponieważ czapy polarne planety, zawierające ogromną ilość dwutlenku węgla, topią się i zamarzają w ciągu jednego rocznego cyklu.

Według danych otrzymanych z sondy badawczej Mars Express, atmosfera Marsa zawiera pewną ilość metanu. Osobliwością tego gazu jest jego szybki rozkład. Oznacza to, że gdzieś na planecie musi znajdować się źródło uzupełniania metanu. Mogą tu być tylko dwie opcje - albo aktywność geologiczna, której ślady nie zostały jeszcze odkryte, albo żywotna aktywność mikroorganizmów, która może zmienić nasze wyobrażenie o obecności centrów życia w Układzie Słonecznym.

Charakterystycznym efektem marsjańskiej atmosfery są burze piaskowe, które mogą szaleć miesiącami. Ten gęsty płaszcz powietrzny planety składa się głównie z dwutlenku węgla z niewielkimi wtrąceniami tlenu i pary wodnej. Tak utrzymujący się efekt jest spowodowany wyjątkowo niską grawitacją Marsa, która pozwala nawet superrozrzedzonej atmosferze podnieść miliardy ton pyłu z powierzchni i utrzymać go przez długi czas.