Meni
DomAuto elektrika

Atmosfera na Marsu za ljude. Atmosfera Marsa: pritisak ili gustina? Mogućnost i razmjer atmosferske rekonstrukcije

Mars, četvrta planeta koja je udaljena od Sunca, već dugo je predmet velike pažnje svjetske nauke. Ova planeta je veoma slična Zemlji, sa jednim malim, ali sudbonosnim izuzetkom - atmosfera Marsa ne čini više od jedan posto zapremine Zemljine atmosfere. Gasni omotač svake planete je odlučujući faktor koji oblikuje njen izgled i stanje na površini. Poznato je da su svi stenoviti svetovi Sunčevog sistema nastali pod približno istim uslovima na udaljenosti od 240 miliona kilometara od Sunca. Ako su uslovi za formiranje Zemlje i Marsa bili skoro isti, zašto su onda ove planete sada toliko različite?

Sve je u veličini - Mars, nastao od istog materijala kao i Zemlja, nekada je imao tečno i vruće metalno jezgro, poput naše planete. Dokaz su mnogi ugasli vulkani na Ali "crvena planeta" je mnogo manja od Zemlje. To znači da se brže hladio. Kada se tečno jezgro konačno ohladilo i učvrstilo, proces konvekcije je završio, a sa njim je nestao i magnetni štit planete, magnetosfera. Kao rezultat toga, planeta je ostala bespomoćna protiv destruktivne energije Sunca, a atmosfera Marsa bila je gotovo potpuno odnesena solarnim vjetrom (gigantski tok radioaktivnih joniziranih čestica). “Crvena planeta” se pretvorila u beživotnu, dosadnu pustinju...

Sada je atmosfera na Marsu tanka, razrijeđena plinska školjka, nesposobna da izdrži prodor smrtonosnog plina koji spaljuje površinu planete. Termička relaksacija Marsa je nekoliko redova veličine manja od one, na primjer, Venere, čija je atmosfera mnogo gušća. Atmosfera Marsa, koja ima preniski toplotni kapacitet, proizvodi izraženije prosječne dnevne brzine vjetra.

Sastav atmosfere Marsa karakteriše veoma visok sadržaj (95%). Atmosfera takođe sadrži azot (oko 2,7%), argon (oko 1,6%) i malu količinu kiseonika (ne više od 0,13%). Atmosferski pritisak Marsa je 160 puta veći od pritiska na površini planete. Za razliku od Zemljine atmosfere, ovdje plinska ljuska ima izraženu promjenjivu prirodu, zbog činjenice da se polarne kape planete, koje sadrže ogromne količine ugljičnog dioksida, tope i smrzavaju tokom jednog godišnjeg ciklusa.

Prema podacima dobijenim iz istraživačke svemirske letjelice Mars Express, atmosfera Marsa sadrži nešto metana. Posebnost ovog plina je njegova brza razgradnja. To znači da negdje na planeti mora postojati izvor dopune metana. Ovdje mogu postojati samo dvije opcije - ili geološka aktivnost, čiji tragovi još nisu otkriveni, ili vitalna aktivnost mikroorganizama, koja može promijeniti naše razumijevanje prisutnosti centara života u Sunčevom sistemu.

Karakterističan efekat atmosfere Marsa su oluje prašine koje mogu da besne mesecima. Ovaj gusti zračni pokrivač planete sastoji se uglavnom od ugljičnog dioksida sa manjim inkluzijama kisika i vodene pare. Ovaj dugotrajni efekat je zbog izuzetno niske gravitacije Marsa, koja čak i super-razređenoj atmosferi omogućava da podigne milijarde tona prašine sa površine i da se zadrži dugo vremena.

Danas ne samo pisci naučne fantastike, već i pravi naučnici, biznismeni i političari govore o letovima na Mars i njegovoj mogućoj kolonizaciji. Sonde i roveri dali su odgovore o geološkim karakteristikama. Međutim, za misije s ljudskom posadom potrebno je razumjeti da li Mars ima atmosferu i kakva je njegova struktura.


Opće informacije

Mars ima svoju atmosferu, ali je samo 1% Zemljine. Poput Venere, sastoji se uglavnom od ugljičnog dioksida, ali opet, mnogo rjeđi. Relativno gust sloj je 100 km (za poređenje, Zemlja ima 500 - 1000 km, prema različitim procjenama). Zbog toga nema zaštite od sunčevog zračenja, a temperaturni režim praktički nije reguliran. Na Marsu nema vazduha kakvog poznajemo.

Naučnici su utvrdili tačan sastav:

  • Ugljični dioksid - 96%.
  • Argon - 2,1%.
  • Azot - 1,9%.

Metan je otkriven 2003. Otkriće je podstaklo interesovanje za Crvenu planetu, a mnoge zemlje su pokrenule istraživačke programe koji su doveli do govora o bekstvu i kolonizaciji.

Zbog male gustine, temperaturni režim nije regulisan, pa su razlike u proseku 100 0 C. Tokom dana se uspostavljaju prilično ugodni uslovi od +30 0 C, a noću površinska temperatura pada na -80 0 C. pritisak je 0,6 kPa (1/110 od indikatora zemlje). Na našoj planeti slični uslovi se javljaju na visini od 35 km. To je glavna opasnost za osobu bez zaštite - ne ubijaju ga temperatura ili plinovi, već pritisak.

U blizini površine uvijek ima prašine. Zbog niske gravitacije oblaci se dižu do 50 km. Snažne promjene temperature dovode do vjetrova sa udarima do 100 m/s, pa su prašne oluje česte na Marsu. Ne predstavljaju ozbiljnu prijetnju zbog niske koncentracije čestica u zračnim masama.

Od kojih slojeva se sastoji atmosfera Marsa?

Sila gravitacije je manja od Zemljine, pa Marsova atmosfera nije tako jasno podijeljena na slojeve prema gustoći i pritisku. Homogeni sastav ostaje do oznake od 11 km, a zatim se atmosfera počinje razdvajati na slojeve. Iznad 100 km gustoća se smanjuje na minimalne vrijednosti.

  • Troposfera - do 20 km.
  • Stratomezosfera - do 100 km.
  • Termosfera - do 200 km.
  • Ionosfera - do 500 km.

Gornji sloj atmosfere sadrži lake gasove - vodonik, ugljenik. Kiseonik se akumulira u ovim slojevima. Pojedinačne čestice atomskog vodonika šire se na udaljenosti do 20.000 km, formirajući vodikovu koronu. Ne postoji jasna podjela između ekstremnih regija i svemira.

Gornja atmosfera

Na nadmorskoj visini većoj od 20-30 km nalazi se termosfera - gornji dijelovi. Kompozicija ostaje stabilna do visine od 200 km. Ovdje postoji visok sadržaj atomskog kisika. Temperatura je prilično niska - do 200-300 K (od -70 do -200 0 C). Zatim dolazi ionosfera, u kojoj joni reagiraju s neutralnim elementima.

Niža atmosfera

U zavisnosti od doba godine, granica ovog sloja se mijenja i ova zona se naziva tropopauza. Dalje se proteže stratomezosfera, čija je prosječna temperatura -133 0 C. Na Zemlji sadrži ozon koji štiti od kosmičkog zračenja. Na Marsu se akumulira na visini od 50-60 km i tada je praktički odsutan.

Sastav atmosfere

Zemljina atmosfera se sastoji od dušika (78%) i kisika (20%), u malim količinama su prisutni argon, ugljični dioksid, metan itd. Takvi uslovi se smatraju optimalnim za nastanak života. Sastav vazduha na Marsu je značajno drugačiji. Glavni element atmosfere Marsa je ugljični dioksid - oko 95%. Azot čini 3%, a argon 1,6%. Ukupna količina kiseonika nije veća od 0,14%.

Ovaj sastav je formiran zbog slabe gravitacije Crvene planete. Najstabilniji je bio teški ugljični dioksid, koji se konstantno obnavlja kao rezultat vulkanske aktivnosti. Laki plinovi se raspršuju u prostoru zbog niske gravitacije i odsustva magnetnog polja. Dušik se drži gravitacijom u obliku dvoatomske molekule, ali se pod utjecajem zračenja cijepa i leti u svemir u obliku pojedinačnih atoma.

Slična je situacija i s kisikom, ali u gornjim slojevima reagira s ugljikom i vodikom. Međutim, naučnici ne razumiju u potpunosti specifičnosti reakcija. Prema proračunima, količina ugljičnog monoksida CO trebala bi biti veća, ali se na kraju oksidira u ugljični dioksid CO2 i ponire na površinu. Zasebno, molekularni kisik O2 nastaje tek nakon kemijske razgradnje ugljičnog dioksida i vode u gornjim slojevima pod utjecajem fotona. Odnosi se na supstance koje se ne kondenzuju na Marsu.

Naučnici veruju da je pre milionima godina količina kiseonika bila uporediva sa onom na Zemlji - 15-20%. Još se ne zna tačno zašto su se uslovi promenili. Međutim, pojedinačni atomi ne izlaze tako aktivno, a zbog veće težine čak se i akumuliraju. U određenoj mjeri se uočava obrnuti proces.

Ostali važni elementi:

  • Ozon je praktički odsutan, postoji jedno područje akumulacije 30-60 km od površine.
  • Sadržaj vode je 100-200 puta manji nego u najsušnijem dijelu Zemlje.
  • Metan - zapažaju se emisije nepoznate prirode i do sada supstanca o kojoj se najviše raspravljalo za Mars.

Metan je na Zemlji klasifikovan kao nutrijent, tako da bi potencijalno mogao biti povezan sa organskom materijom. Priroda izgleda i brzog uništenja još nije objašnjena, pa naučnici traže odgovore na ova pitanja.

Šta se desilo sa Marsovom atmosferom u prošlosti?

Tokom miliona godina postojanja planete, atmosfera se mijenja u sastavu i strukturi. Kao rezultat istraživanja, pojavili su se dokazi da su tečni oceani postojali na površini u prošlosti. Međutim, sada voda ostaje u malim količinama u obliku pare ili leda.

Razlozi nestanka tečnosti:

  • Nizak atmosferski pritisak nije u stanju da zadrži vodu u tečnom stanju dugo vremena, kao što se dešava na Zemlji.
  • Gravitacija nije dovoljno jaka da zadrži oblake pare.
  • Zbog odsustva magnetnog polja, materiju odnose čestice solarnog vjetra u svemir.
  • Uz značajne promjene temperature, voda se može sačuvati samo u čvrstom stanju.

Drugim rečima, atmosfera Marsa nije dovoljno gusta da zadrži vodu kao tečnost, a mala sila gravitacije nije u stanju da zadrži vodonik i kiseonik.
Prema mišljenju stručnjaka, povoljni uslovi za život na Crvenoj planeti mogli su se formirati prije oko 4 milijarde godina. Možda je u to vrijeme bilo života.

Imenuju se sljedeći razlozi uništenja:

  • Nedostatak zaštite od sunčevog zračenja i postepeno iscrpljivanje atmosfere tokom miliona godina.
  • Sudar s meteoritom ili drugim kosmičkim tijelom koje je momentalno uništilo atmosferu.

Prvi razlog je trenutno vjerojatniji, jer još uvijek nisu pronađeni tragovi globalne katastrofe. Slični zaključci izvučeni su zahvaljujući studiji autonomne stanice Curiosity. Marsov rover je odredio tačan sastav vazduha.

Drevna atmosfera Marsa sadržavala je mnogo kiseonika

Danas naučnici malo sumnjaju da je nekada na Crvenoj planeti bilo vode. Na brojnim pogledima na obrise okeana. Vizuelna zapažanja potvrđuju posebne studije. Roveri su vršili ispitivanja tla u dolinama nekadašnjih mora i rijeka, a hemijski sastav je potvrdio početne pretpostavke.

U trenutnim uslovima, svaka tečna voda na površini planete će trenutno ispariti jer je pritisak prenizak. Međutim, ako su okeani i jezera postojali u davna vremena, uslovi su bili drugačiji. Jedna od pretpostavki je drugačiji sastav sa udjelom kisika od oko 15-20%, kao i povećanim udjelom dušika i argona. U ovom obliku, Mars postaje gotovo identičan našoj matičnoj planeti - sa tekućom vodom, kiseonikom i dušikom.

Drugi naučnici sugeriraju postojanje punopravnog magnetnog polja koje može zaštititi od sunčevog vjetra. Njegova snaga je uporediva sa Zemljinom, a to je još jedan faktor koji govori u prilog postojanja uslova za nastanak i razvoj života.

Uzroci iscrpljivanja atmosfere

Vrhunac razvoja dogodio se u eri Hesperije (prije 3,5-2,5 milijardi godina). Na ravnici se nalazio slani okean koji je po veličini uporediv sa Arktičkim okeanom. Temperatura na površini dostigla je 40-50 0 C, a pritisak je bio oko 1 atm. Postoji velika vjerovatnoća postojanja živih organizama u tom periodu. Međutim, period „prosperiteta“ nije bio dovoljno dug da nastane složen, još manje inteligentan život.

Jedan od glavnih razloga je mala veličina planete. Mars je manji od Zemlje, pa su gravitacija i magnetno polje slabiji. Kao rezultat toga, solarni vjetar je aktivno izbacivao čestice i doslovno odsijecao ljusku sloj po sloj. Sastav atmosfere počeo se mijenjati tokom 1 milijarde godina, nakon čega su klimatske promjene postale katastrofalne. Smanjenje pritiska dovelo je do isparavanja tečnosti i promene temperature.

Uobičajena greška koja se obično čini u procjeni klimatskih uslova na određenoj planeti je brkanje pritiska sa gustinom. Iako sa teorijske tačke gledišta svi znamo razliku između pritiska i gustine, u stvarnosti se uzima da se atmosferski pritisak na Zemlji poredi sa atmosferskim pritiskom date planete bez predostrožnosti.

U bilo kojoj zemaljskoj laboratoriji, gdje je gravitacija približno ista, ova mjera opreza nije potrebna i često koristi pritisak kao „sinonim“ za gustoću. Nekim fenomenima se rukuje bezbedno u smislu vrednosti "pritisak/temperatura", kao što su dijagrami lica (ili dijagrami stanja), gde bi u stvarnosti bilo ispravnije govoriti o "koeficijentu gustine-temperature" ili "pod pritiskom/temperaturom", in Inače ne razumijemo prisustvo tekuće vode u odsustvu gravitacije (a potom bestežinskog stanja) u svemirskim letjelicama koje kruže u svemiru!

U stvari, tehnički, atmosferski pritisak je "težina" koju određena količina gasa iznad naših glava vrši na sve ispod. Međutim, pravi problem je u tome što težina nije uzrokovana samo gustinom, već očigledno i gravitacijom. Ako, na primjer, smanjimo gravitaciju Zemlje za 1/3, Očigledno je da će ista količina plina koja je iznad nas imati jednu trećinu svoje prvobitne težine, Unatoč tome količina plina ostaje potpuno ista. Dakle, onda, u poređenju klimatskih uslova između dve planete, bilo bi ispravnije govoriti o gustoći, a ne o pritisku.

Ovaj princip vrlo dobro razumijemo analizom funkcionisanja Toričelijevog barometra, prvog dokumenta koji je mjerio Zemljin atmosferski pritisak. Ako zatvorenu cijev napunimo živom s jedne strane i postavimo je okomito sa otvorenim krajem uronjenim u rezervoar napunjen živom, primijetit ćete stvaranje vakuumske komore na vrhu slame. Torricelli je zapravo primijetio da je vanjski pritisak koji se vršio u slamci trebao podržati visok živin stup od približno 76 cm Izračunavanjem specifičnog proizvoda žive, Zemljinog gravitacijskog ubrzanja i visine živinog stupa, težina iznad atmosfere može biti. izračunati.

Sa Wikipedije na: http:///Wiki/Tubo_di_Torricelli it.wikipedia.org

Ovaj sistem, briljantan za svoje vrijeme, međutim, imao je jaka ograničenja kada se primjenjuje na Zemljane. Zapravo, poput stvarne gravitacije u dva od tri faktora formule, svaka razlika u gravitaciji proizvodi kvadratnu razliku u odzivu barometra, zatim, istog stupca zraka, na planeti sa 1/3 originalne gravitacije, proizvešće, za barometar, Torricelli, pod pritiskom 1/9 originalne vrijednosti.
Jasno, osim instrumentalnih artefakata, ostaje činjenica: isti stup zraka će imati težinu proporcionalnu gravitaciji planeta na kojoj ćemo je s vremena na vrijeme imati tako jednostavno da barometarski pritisak nije apsolutni pokazatelj gustine!
Ovaj efekat se sistematski zanemaruje u analizama atmosfere Marsa. Lako govorimo o pritisku u hPa i radimo direktno sa zemlje, potpuno zanemarujući pritisak u hPa, a to je da je gravitacija na Marsu oko 1/3 Zemljine (za tačnost od 38%). Iste greške koje ste napravili kada pogledate prednje dijagrame vode kako biste pokazali da na Marsu voda ne može postojati u tečnom obliku. Konkretno, trostruka tačka vode, na Zemlji je 6,1 hPa, ali na Marsu, gdje je gravitacija 38% od zemaljske, ako to učinite u hPa, to bi bilo apsolutno 6,1 ali za 2,318 hPa (iako će barometar označiti Torricelli). 0,88 hPa). Ova analiza se, međutim, uvijek, po mom mišljenju, na prevaru, sistematski izbjegava, vraćajući oznaku na ista značenja zemlje. Ista indikacija od 5-7 GPA za atmosferski pritisak na Marsu jasno nije naznačena da li u pogledu zemaljske gravitacije ili Marsa.
U stvari, 7 hPa na Marsu bi trebalo da ima gustinu gasa na Zemlji koja bi iznosila oko 18,4 hPa. Ovo se apsolutno izbjegava u svim modernim studijama, Recimo, u drugoj polovini 60. Nadalje, dok je ranije bilo striktno navedeno da je pritisak jedna desetina Zemljinog, ali sa gustinom od 1/3. Sa čisto naučne tačke gledišta, razmatrana je stvarna težina vazdušnog stuba, što rezultira 1/3 njegove stvarne težine na tlu, ali da je u stvarnosti gustina bila uporediva sa 1/3 gustine zemlje. Kako nedavna istraživanja ukazuju na postojanje ove razlike?

Možda zato što je lakše govoriti o nemogućnosti očuvanja tečne faze vode?
Postoje i drugi tragovi za ovu tezu: Svaka atmosfera zapravo proizvodi raspršivanje (raspršenje) svjetlosti pretežno plave boje, što se čak iu slučaju Marsa može lako analizirati. Iako je atmosfera Marsa gomila prašine koja je čini crvenkastom, odvajajući komponentu plave boje na panoramskoj slici Marsa, možete dobiti predstavu o gustoći atmosfere Marsa. Ako uporedimo slike zemaljskog neba snimljene na različitim visinama, a zatim sa različitim stepenima gustine, shvatićemo da je nominalna veličina u kojoj bismo trebali naći 7 hPa, tj. 35.000 m, nebo je potpuno crno, Salvo Fair je traka horizonta gdje zapravo još uvijek vidimo u slojevima naše atmosfere.

Lijevo: Snimanje marsovskog pejzaža koje je snimila sonda Pathfinder 22. juna 1999. Izvor: http://photojournal.JPL. nasa.gov/catalog/PIA01546 desno: figura plavog kanala pored; Obratite pažnju na intenzitet neba!

Lijevo: Sidnej - grad u jugoistočnoj Australiji, glavni grad države Novi Južni Vels, na 6 m. Desno: sljedeći crtež plavog kanala.

Lijevo: Sidnej, ali uvijek za vrijeme pješčane oluje. Desno: Crtež plavog kanala pored njega; kao što vidite, suspendovana prašina smanjuje sjaj neba, a ne povećava ga, suprotno onome što se tvrdi u slučaju NASA Mars!

Očigledno, fotografije Marsovog neba, filtrirane plavom trakom, mnogo su svjetlije, gotovo uporedive sa slikama snimljenim na Mount Everestu, nešto ispod 9.000 m, gdje pogledati da li je atmosferski pritisak 1/3 normalnog pritiska na nivou mora.

Daljnji dokaz o ozbiljnoj koristi od veće gustine atmosfere na Marsu od oglašene pružio je fenomen đavola prašine. Ovi „mini tornadi“ su sposobni da podignu stubove peska do nekoliko kilometara; Ali kako je to moguće?
Sama NASA je pokušala da ih simulira, u vakuumskoj komori, simulirajući Marsov pritisak od 7 hPa, i nisu bili u stanju da simuliraju fenomen osim ako pritisak nije podignut najmanje 11 puta! Početni pritisak, čak i pri korištenju vrlo snažnog ventilatora, nije mogao ništa ukloniti!
U stvari, 7 GPa je zaista jednostavno, s obzirom na činjenicu da osim što se diže iznad nivoa mora, on se odmah brzo smanjuje za frakcijske vrijednosti; ali onda se svi fenomeni posmatraju u blizini planine Olimp, što znači 17 km visine. Kako će to biti moguće?

Iz teleskopskih osmatranja poznato je da Mars ima vrlo aktivnu atmosferu, posebno u pogledu stvaranja oblaka i magle, a ne samo pješčanih oluja. Posmatrajući Mars kroz teleskop u stvari, ubacivanjem plavog filtera, možete istaknuti sve ove atmosferske pojave daleko od beznačajne. Ujutro i uveče je bila magla, orografski oblaci, polarni oblaci su se uvek posmatrali u teleskopu srednje medijske snage. Svako može, na primjer, običnim grafičkim programom odvojiti tri crvena nivoa, zelenu, plavu boju slike Marsa i provjeriti kako funkcionira. Slika koja odgovara crvenom kanalu će nam dati dobru topografsku kartu, dok će plavi kanal pokazati polarne ledene kape i oblake. Također, na slikama dobivenim iz svemirskog teleskopa primjećujete plavu granicu uzrokovanu atmosferom, koja se tada pojavljuje plavo i crveno, a ne kao što je prikazano na lokaciji slike.

Tipične slike Marsa snimljene svemirskim teleskopom Hubble. Izvor: http://Science.NASA.gov/Science-News/Science-at-NASA/1999/ast23apr99_1/

Crveni kanal (lijevo), Zeleni kanal (Centar) i Plavi kanal (desno); Obratite pažnju na ekvatorijalni oblak.

Još jedna zanimljiva tačka je analiza polarnih naslaga; presecanjem visinskih podataka i gravitometrije, nije bilo moguće utvrditi da se polarne naslage razlikuju sezonski za otprilike 1,5 metara na sjevernom polu i 2,5 metara na južnom polu, sa prosječnom gustinom naseljenosti u vrijeme maksimalne visine od približno 0,5 g /cm 3 .

U ovom slučaju, gustina snijega od 1 mm u CO 2 proizvodi pritisak od 0,04903325 hPa; Sada, čak i ako pretpostavimo najoptimističniji Marsov pritisak, iznad 18,4 hPa, zanemarujući činjenicu da CO 2 predstavlja 95% a ne 100% atmosfere Marsa, ako bismo svi kondenzovali atmosferu na Zemlji, dobili bismo sloj od 37,5 cm debljine!
S druge strane, 1,5 stopa snijega ugljičnog dioksida gustine 0,5 g/cm 3 proizvodi pritisak od 73,5 hPa i 2,5 metara umjesto 122,6 hPa!

Vremenska evolucija površinskog atmosferskog pritiska, zabeležena su dva Viking Landera 1 i 2 (Viking Lander 1 Sleteo je u kosmizam Chrys na 22,48° n, 49,97° zapadne geografske dužine, 1,5 km ispod proseka. Viking Lander 2 Sleteo je u kosmizam Utopije na 97° 47. 225,74° zapadne geografske dužine, 3 km ispod prosječnog nivoa), tokom prve tri godine misije na Mars: 1. godina (tačke), 2. godina (puna linija) i 3 godine (isprekidana linija) uklapaju se u istu kolonu. Izvor Tillman i Guest (1987) (Vidi također Tillman 1989).

Uzmite u obzir i to da, ako je sezonska masa suhog leda slična između dvije hemisfere, to ne bi trebalo uzrokovati sezonske varijacije globalnog atmosferskog tlaka, budući da će kolaps polarne kape uvijek biti nadoknađen kondenzacijom na podu druge hemisfere.

Ali znamo da spljoštenje Marsove orbite stvara razliku od skoro 20° C u prosječnoj temperaturi dvije hemisfere, od vrha do 30° C u korist geografske širine -30° ~. Imajte na umu da 7 GPa CO 2 ICES -123°C (~150°K), iako na 18,4 hPa (tačna vrijednost za gravitaciju Marsa) ICES do ~-116°C (~157°K).

Poređenje podataka prikupljenih od strane misije Mariner 9 tokom borealnog proljeća (Ls = 43 – 54°). Prikazano kao puna linija na grafikonu iznad temperature (u Kelvinima) otkrivene eksperimentom IRIS. Tačkaste krive pokazuju lokalne vjetrove (u m s-1) kao izvedene iz toplinske ravnoteže vjetra (Pollack et. 1981). Srednji grafikon prikazuje simuliranu temperaturu (K) za isto godišnje doba, dok donji grafikon predstavlja simulirane vjetrove (u m s-1). Izvor: "Meteorološka varijabilnost i godišnji ciklus površinskog pritiska na Marsu" Frederic Hourdin, Le Van Fu, François Forget, Olivier Talagrand (1993.)

Prema podacima Marinera 9, samo na Južnom polu nalazimo potrebne vremenske uslove, iako je prema oštećenjima globalnog geodeta (MGS) povezanim sa zemljom, prisustvo na obje hemisfere moguće.

Minimalne temperature tla na Marsu u stepenima Celzijusa, uzete sa termalnog spektrometra (TES) na brodu Mars Global Surveyor (MGS). U horizontalnoj i vertikalnoj geografskoj širini i dužini sunca (Ls). Plavi dio tabele prikazuje minimalnu temperaturu, prosječni godišnji maksimum i uvijek u odnosu na dnevne minimalne temperature.

Zatim, da rezimiramo, čini se da atmosfera dostiže minimalnu temperaturu od -123 °C do nula -132 °C; Napominjem da na -132°2 pritisak ne bi trebao prelaziti 1,4 GPa bez leda!

Grafikon tlaka pare ugljičnog dioksida; Među ostalim korisnim programima ovog grafikona, možete odrediti maksimalni tlak koji CO2 može postići prije kondenzacije (u ovom slučaju na ledu) na datoj temperaturi.

No, vratimo se na sezonske polarne naslage; Kao što smo već videli, bar noću, na 60° geografske širine, izgleda da postoje uslovi za stvaranje suvog leda, ali šta se zapravo dešava tokom polarne noći?

Počnimo s dva potpuno različita stanja: kondenzacija s površine na hlađenje mase zraka ili "hladno".

Za prvi slučaj, pretpostavite da temperatura tla padne ispod granice smrzavanja ugljičnog dioksida; Tlo će se sve više prekrivati ​​slojem leda sve dok toplinska izolacija koju uzrokuje sam led ne bude dovoljna da zaustavi proces. U slučaju suvog leda, iako je dobar toplotni izolator, on je jednostavno veoma mali, pa sam po sebi ovaj fenomen nije dovoljno efikasan da opravda uočene nakupine leda! Kao dokaz tome, Sjeverni i Južni pol imaju rekord od -132°C, pri čemu je minimum -130°C (prema TES MGS). Zanima me i koliko je pouzdana detekcija -132°c sa Marsove orbite i spektroskopske putanje, jer na ovoj temperaturi samo tlo treba biti zaklonjeno od procesa kondenzacije!

U drugom slučaju, ako zračna masa (u ovom slučaju gotovo čisti CO 2) dostigne tačku rose, čim temperatura padne, njen tlak ne prelazi granicu postavljenu "pritiskom pare" za taj plin na toj temperaturi , uzrokujući trenutnu kondenzaciju mase bilo kakvog viška plina! U stvari, efikasnost ovog procesa je zaista dramatična; Ako bismo simulirali sličan događaj na Marsu, također bismo morali razmotriti lanac događaja koji bi se stvorio.

Snižavamo temperaturu Južnog pola, npr. na -130°C, početni pritisak 7 hPa; pritisak dolaska bi trebao biti ~ 2 GPa, uzrokujući padavine snijega suvog leda debljine ~ 50 cm (0,1 Gy/cm 2) Ako se kompresuje na 0,5 Gy/cm 2, odgovara ~ 10 cm debljine. Naravno, takva razlika pritisaka će promptno prozračiti iz okolnih područja, uz efekat nižeg (lančanog) pritiska i temperature iz susjednih područja, ali kondenzacija je doprinos svih u snijegu. Sam proces također teži stvaranju toplinske energije (a zatim porastu temperature) u isto vrijeme, ali ako temperatura ostane na -130°C, proces kondenzacije će se zaustaviti tek kada sve planete dostignu ravnotežni tlak od 2 hPa!

Ova mala simulacija se koristi za razumijevanje odnosa između minimalnih temperatura i promjena atmosferskog tlaka, objašnjavajući zašto su minimalna temperatura i tlak povezani. Iz prikazanih grafika atmosferskog pritiska koje su snimila dva Viking Landera, znamo da za Vikings 1 pritisak varira od minimalnih 6,8 GPa i maksimalno 9,0 hPa, sa prosječnom vrijednošću od 7,9. Za Vikings 2 prihvatljive vrijednosti su od 7,4 HPA do 10,1 GPa sa prosjekom od 8,75 hPa. Takođe znamo da je VL 1 sletio 1,5 km i VL 2 3 km, oba ispod prosječnog nivoa Marsa. S obzirom da je prosječni nivo Marsa 6,1 hPa (nastaje od trostruke tačke vode!), ako vrijednosti iznad skaliraju na prosjek od 6,1 hPa, onda se obje kreću od manje od 5,2 ± 0,05 hPa i maksimalno 7 ± 0,05 hPa. Dok je minimalna vrijednost 5,2 GPa, niska temperatura, dobijamo ~-125°C (~148°K), već u jasnom neslaganju sa vašim podacima. Sada, dok se pad pritiska sa 7 HPA na 5,2 HPA taloži debljine 18,4 cm (0,1 Gy/cm 2), ako se kompresuje na 0,5 Gy/cm 2 odgovara debljini ~ 3,7 cm, a da je površina južne polarne kape ~ 1 / 20 Ukupna površina Marsa (definitivno se približava standardno!), 3,7 cm X 20 = 74 cm, Ovo je mnogo manja vrijednost unutar otkrivenih polarnih naslaga!

Dakle, postoji očigledna kontradikcija između termalnih podataka i vremenskih podataka, osim ako jedno podržava drugo! Ovako niska temperatura će rezultirati jakim fluktuacijama pritiska (čak i između dana i noći!) ili čak nižim ukupnim pritiskom! S druge strane, međutim, 7 je apsolutno nedovoljno da bi se objasnile pojave kao što su nominalni HPA đavolje prašine, jaruge, širenje nebeske svjetlosti ili veličina prijelaznih polarnih naslaga, što ste bolje objasnili iznad atmosferskog pritiska od 7 hPa.

Do sada su razmatrani samo aspekti koji se odnose na ugljični dioksid, koji se smatra jednom od glavnih komponenti atmosfere (~95%); Ali ako u ovu analizu uvedemo čak i vodu, oznaka 7 GPa postaje potpuno smiješna!
Na primjer, tragovi koje ostavlja protok tekuće vode (vidi Njutnov krater) gdje bi voda trebala biti samo u parnom stanju, s obzirom na vrlo nizak pritisak i temperature do oko 27 °C!
U takvoj situaciji možemo sa sigurnošću reći da pritisak (u prizemnim uslovima) ne može biti manji od 35 hPa!

Ugljen-dioksid 95,32 %
Nitrogen 2,7 %
Argon 1,6 %
Kiseonik 0,13 %
Ugljen monoksid 0,07 %
vodena para 0,03 %
dušikov oksid(II) 0,013 %
Neon 0,00025 %
Krypton 0,00003 %
Xenon 0,000008 %
Ozon 0,000003 %
Formaldehid 0,0000013 %

Atmosfera Marsa- gasna školjka koja okružuje planetu Mars. Značajno se razlikuje od Zemljine atmosfere i po hemijskom sastavu i po fizičkim parametrima. Pritisak na površini je 0,7-1,155 kPa (1/110 Zemljinog ili jednak Zemljinom na visini od preko trideset kilometara od Zemljine površine). Približna debljina atmosfere je 110 km. Približna masa atmosfere je 2,5 10 16 kg. Mars ima veoma slabo magnetno polje (u poređenju sa Zemljinim), i kao rezultat, solarni vetar izaziva disipaciju atmosferskih gasova u svemir brzinom od 300±200 tona dnevno (u zavisnosti od trenutne sunčeve aktivnosti i udaljenosti od Sunca ).

Hemijski sastav

Prije 4 milijarde godina, atmosfera Marsa sadržavala je količinu kisika uporedivu s njegovim udjelom na mladoj Zemlji.

Temperaturne fluktuacije

Budući da je atmosfera Marsa vrlo rijetka, ne izglađuje dnevne fluktuacije površinske temperature. Temperature na ekvatoru kreću se od +30°C tokom dana do -80°C noću. Na polovima temperature mogu pasti do -143°C. Međutim, dnevne temperaturne fluktuacije nisu toliko značajne kao na Mjesecu i Merkuru bez atmosfere. Mala gustina ne sprečava atmosferu da stvara velike prašne oluje i tornada, vetrove, magle, oblake i utiče na klimu i površinu planete.

Prva mjerenja temperature Marsa pomoću termometra postavljenog u fokus reflektirajućeg teleskopa obavljena su ranih 1920-ih. Mjerenja W. Lamplanda 1922. dala su prosječnu površinsku temperaturu Marsa od 245 (-28°C), E. Pettit i S. Nicholson su 1924. godine dobili 260 K (-13°C). Nižu vrijednost su 1960. dobili W. Sinton i J. Strong: 230 K (-43°C).

Godišnji ciklus

Masa atmosfere se jako mijenja tijekom godine zbog kondenzacije velikih količina ugljičnog dioksida u polarnim kapama zimi i isparavanja ljeti.

Mars, kao i Venera, su planete slične Zemlji. Imaju mnogo toga zajedničkog, ali postoje i razlike. Naučnici ne gube nadu u pronalaženje života na Marsu, kao i teraformiranje ovog "rođaka" Zemlje, iako u dalekoj budućnosti. Za Crvenu planetu ovaj zadatak izgleda jednostavniji nego za Veneru. Nažalost, Mars ima veoma slabo magnetno polje, što komplikuje situaciju. Činjenica je da zbog skoro potpunog odsustva magnetnog polja, solarni vetar ima veoma snažan uticaj na atmosferu planete. Izaziva disipaciju atmosferskih gasova, tako da dnevno u svemir izleti oko 300 tona atmosferskih gasova.

Prema riječima stručnjaka, upravo je solarni vjetar uzrokovao disperziju oko 90% atmosfere Marsa tokom milijardi godina. Kao rezultat, pritisak na površini Marsa iznosi 0,7-1,155 kPa (1/110 Zemljinog, takav pritisak na Zemlji može se vidjeti podizanjem na visinu od trideset kilometara od površine).

Atmosfera na Marsu se sastoji uglavnom od ugljičnog dioksida (95%) sa malim primjesama dušika, argona, kisika i nekih drugih plinova. Nažalost, pritisak i sastav atmosfere na Crvenoj planeti onemogućavaju kopnenim živim organizmima da dišu na Crvenoj planeti. Vjerovatno će neki mikroskopski organizmi moći preživjeti, ali se neće moći osjećati ugodno u takvim uvjetima.

Sastav atmosfere nije toliki problem. Kada bi atmosferski pritisak na Marsu bio polovina ili trećina onog na Zemlji, onda bi kolonisti ili marsonauti mogli biti na površini planete u određeno doba dana i godine bez svemirskih odijela, koristeći samo aparat za disanje. Mnogi zemaljski organizmi bi se osjećali ugodnije na Marsu.

NASA vjeruje da je moguće povećati atmosferski pritisak na Zemljinom susjedu štiteći Mars od sunčevog vjetra. Ova zaštita je obezbeđena magnetnim poljem. Na Zemlji postoji zahvaljujući takozvanom hidrodinamičkom dinamo mehanizmu. U tekućem jezgru planete stalno kruže tokovi električno provodljive tvari (rastopljenog željeza), zbog čega se pobuđuju električne struje koje stvaraju magnetna polja. Unutrašnji tokovi u Zemljinom jezgru su asimetrični, što uzrokuje povećanje magnetnog polja. Zemljina magnetosfera pouzdano štiti atmosferu od odnošenja sunčevog vjetra.


Dipol će, prema proračunima autora projekta stvaranja magnetnog štita za Mars, generirati dovoljno jako magnetsko polje koje neće dozvoliti sunčevom vjetru da stigne do planete

Nažalost po ljude, na Marsu (i Veneri) nema stalnog snažnog magnetnog polja, bilježe se samo slabi tragovi. Zahvaljujući Mars Global Surveyor-u, bilo je moguće otkriti magnetnu supstancu ispod kore Marsa. NASA vjeruje da su ove anomalije nastale pod uticajem nekada magnetnog jezgra i da su zadržale magnetna svojstva čak i nakon što je sama planeta izgubila svoje polje.

Gdje nabaviti magnetni štit

Direktor NASA-e za nauku Jim Green vjeruje da se prirodno magnetsko polje Marsa ne može obnoviti, barem ne sada ili čak u vrlo dalekoj budućnosti. Ali možete stvoriti umjetno polje. Istina, ne na samom Marsu, već pored njega. Govoreći na radionici Planetary Science Vision 2050 na temu "Budućnost Marsovog okruženja za istraživanje i nauku", Green je predložio stvaranje magnetnog štita. Ovaj štit, Mars L1, prema autorima projekta, zatvorit će Mars od sunčevog vjetra, a planeta će početi obnavljati svoju atmosferu. Planirano je postavljanje štita između Marsa i Sunca, gdje bi bio u stabilnoj orbiti. Planirano je stvaranje polja pomoću ogromnog dipola ili dva jednaka i suprotno nabijena magneta.


NASA dijagram pokazuje kako bi magnetni štit zaštitio Mars od sunčevog vjetra

Autori ideje napravili su nekoliko simulacionih modela, od kojih je svaki pokazao da će nakon lansiranja magnetnog štita pritisak na Mars dostići upola manji od Zemljinog. Konkretno, ugljični dioksid na polovima Marsa će ispariti, pretvarajući se u plin iz čvrste faze. Vremenom će se manifestovati efekat staklene bašte, Mars će se početi zagrijavati, led koji je na mnogim mjestima blizu površine planete će se otopiti i planeta će biti prekrivena vodom. Vjeruje se da su takvi uvjeti postojali na Marsu prije oko 3,5 milijardi godina.

Naravno, ovo nije projekat današnjice, ali možda će ljudi u narednom vijeku uspjeti da ostvare ovu ideju i teraformiraju Mars, stvarajući sebi drugi dom.