Марс 🌟 Строение, описание, атмосфера, орбита, поверхность, фото и видео

Атмосфера на Марсе

На самом деле исследователям уже довольно давно известно, что Марс продолжает терять остатки своей атмосферы. Но данные, полученные с помощью миссии MAVEN, указали насколько важным был этот процесс на протяжении всей истории планеты. Ученые из Центра космических полетов имени Годдарда NASA пришли к выводу, что большая часть атмосферы Марса была потеряна в космосе, а не заперта на планете, что и является основной причиной атмосферных потерь. Ключом к разгадке тайны стало измерение благородного газа аргона.

Напомним, что к благородным газам – группе химических элементов со схожими свойствами – относятся гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радиоактивный радон. При нормальных условиях они представляют собой одноатомные газы без цвета, запаха и вкуса с очень низкой химической реактивностью.

Авторы исследования, опубликованного в журнале еще в 2017 году, обратили пристальное внимание на : заряженные частицы, исходящие от Солнца, врезаются в молекулы в атмосфере, создавая новые заряженные частицы – ионы. Солнечный ветер легко подхватывает ионы и уносит их в космос. Интересно, что в ходе этого процесса из атмосферы пропадают более легкие молекулы. Это происходит, так как такие молекулы с большей вероятностью поднимаются высоко в атмосферу, куда ударяет солнечный ветер.

Более чем половина марсианской атмосферы было унесено в космос солнечными ветрами.

Благодаря измерениям MAVEN, ученые сравнили концентрации аргона-36 и аргона-38 (атомов с 36 и 38 нейтронами) на разных высотах в атмосфере и определили сколько более легкого аргона-36 пропало из атмосферы с течением времени. Затем они использовали эту информацию для моделирования воздействия солнечного ветра на другие типы молекул в атмосфере Марса и пришли к выводу, что около 66% атмосферы Марса улетучилось в космос за последние четыре миллиарда лет или около того.

Это интересно: Через два месяца марсоход NASA «Настойчивость» приземлится на Красной планете

Прошлое и будущее марсианских спутников

Взгляды космических исследователей на происхождение спутников противоречивы. Возможно, в прошлом они были астероидами, притянутыми планетой; не исключена версия их возникновения в процессе столкновения.

Орбита спутников Марса

Что касается будущего, то тут учёные единодушны: Фобосу грозит разрушение, что может привести к созданию вокруг Марса планетного кольца. Его составные части постепенно будут обрушиваться на планету. Деймос имеет иные перспективы, так как постепенно удаляется от Марса.

Интересный факт: задолго до открытия Фобоса и Деймоса американцем А. Холлом в августе 1877 года, их существование предсказали: Д. Свифт, Ф. Вольтер. Англо-ирландский писатель, создавший знаменитые «Путешествия Гулливера», в своей книге указал орбиты и периоды обращения спутников. Правда, не совсем точно. Благодарные потомки увековечили имена провидцев, присвоив их двум кратерам на поверхности Деймоса.

Видео

Из каких слоев состоит атмосфера Марса?

Сила тяжести меньше земной, поэтому у Марса атмосфера не так явно делится на слои по плотности и давлению. Однородный состав сохраняется до отметки 11 км, далее атмосфера начинает разделяться на слои. Выше 100 км плотность снижается до минимальных значений.

  • Тропосфера – до 20 км.
  • Стратомезосфера – до 100 км.
  • Термосфера – до 200 км.
  • Ионосфера – до 500 км.

В верхней атмосфере присутствуют лёгкие газы – водород, углерод. В этих слоях скапливается кислород. Отдельные частицы атомарного водорода распространяются на расстояние до 20 000 км, формируя водородную корону. Чёткого разделения между крайними областями и космическим пространством нет.

Верхняя атмосфера

На отметке более 20-30 км располагается термосфера – верхние области. Состав остается стабильным до высоты 200 км. Здесь наблюдается высокое содержание атомарного кислорода. Температура достаточно низкая – до 200-300 К (от -70 до -200С). Далее идет ионосфера, в которой ионы вступают в реакцию с нейтральными элементами.

Нижняя атмосфера

В зависимости от времени года граница этого слоя меняется, и эта зона именуется тропопаузой. Далее простирается стратомезосфера, температура которой в среднем составляет -133С. На Земле здесь содержится озон, защищающий от космического излучения. На Марсе он скапливается на высоте 50-60 км и далее практически отсутствует.

Давление

В среднем атмосферное давление на Марсе равно 4,5 мм ртутного столба или 600 Паскалям. Это составляет одну 169-ую часть от среднего давления на Земле. Такое давление делает невозможным выживание человека на поверхности без скафандра. Людям, попавшим на открытую поверхность планеты Марс без защиты, грозит мгновенная смерть. Причиной тому существование так называемого лимита Армстронга – уровня давления, при котором вода закипает при обычной температуре тела человека. Давление атмосферы на поверхности Марса значительно ниже этого предела.

Углекислый газ

Как уже говорилось, газовая оболочка красной планеты на 95 состоит из углекислого газа. Он может замерзать и выпадать на поверхность. Примерно 25% атмосферного углекислого газа конденсируется в полярных шапках в виде твердого льда (сухой лед). Это происходит из-за того, что Марсианские полюса не подвергаются воздействию солнечного света в течение зимнего периода.

Когда на полюса вновь падает солнечный свет, лед переходит в газообразную форму и испаряется обратно. Таким образом, происходит значительное изменение давления за год.

Радиация, пыльные бури и другие особенности Марса

Погода на Марсе преимущественно плохая, причем меняется она каждый день, а иногда и ежечасно.

Температура

Температура на Марсе характеризуется резкими переп

Температура на Марсе характеризуется резкими перепадами. Credit: V-kosmose

Температурные показатели на экваторе Красной планеты в летний день доходят до +20°С, ночью они опускаются до -90°С.

Такой перепад приводит к созданию мощного ветра, пылевых смерчей и пыльных бурь, охватывающих на несколько недель весь Марс.

Зимой местная погода еще более сурова — температура на полюсах достигает -140°С, а на экваторе колеблется в интервале -80…-125°С. Углекислый газ в таких условиях замерзает, превращаясь в сухой лед.

По этой причине на южном полюсе Марса в зимний сезон такого льда собирается до 8 м, на северном — до 1 м.

Облака

Жидкой воды марсианская атмосфера не имеет, как и дождей, из-за солнечных ветра и излучения, однако облака здесь нередкое явление. Они тонкие и полупрозрачные, но могут вызвать некоторое подобие снегопада в верхних слоях атмосферы.

Доказательств того, что этот снег достигает поверхности, ученые пока не получили.

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)

Бури на Марсе

Бури на Марсе (космический аппарат Mars Express показал пылевую бурю на Марсе)

Малые размеры Марса, тонкий слой атмосферы, очень слабое давление, – вкупе приводят к постоянному появлению ветров. Планета беспрерывно продувается мощными потоками, летящими со скоростью, достигающей – 100 м/сек. Максимума они достигают в начале лета, за счёт огромной разницы температур Северного и Южного полушария.

Огромные потоки пыли, слабо удерживаемые силой тяжести, вовлекаются в процесс возникновения марсианских бурь. Мощь воздушных вихрей, кружащихся по поверхности астрономического соседа, превосходит все известные пределы. При взгляде из космоса видны лишь жёлтые облака, окутывающие всю планету.

Сроки «жизни» пылевых бурь варьируются от 50 до 100 суток. Иногда, во время прохождения перигелия (ближайшей к Солнцу точка орбиты), явление принимает глобальный характер. Случается это гораздо чаще, чем предполагалось. Один раз в течении 1,88 земного года.

Пылевые смерчи

Пылевые смерчи на Марсе

Есть ещё одно интересное явление, напоминающее земное торнадо. Пылевые смерчи, иначе называемые «пылевыми дьяволами». Они же – башни из пыли, уносящие своими вихревыми потоками атмосферу, а вместе с ней газы и воду с поверхности Марса. Количество этих вертикальных бешено вращающихся потоков исчисляется миллионами: один квадратный километр площади рождает смерч каждые несколько секунд.

Всё бы ничего, но бури и смерчи за счёт трения пыли создают разряды статического электричества, негативно воздействующего на технические устройства. Во время природных катаклизмов мелкие песчинки могут проникать внутрь оборудования. Они же закрывают, «залепляют» рабочие поверхности солнечных батарей и оптических приборов, тем самым блокируя работу исследовательской аппаратуры.

Интересный факт: поломка марсохода «Оппортьюнити», поиски которого были окончательно прекращены 13 февраля 2019 года, стала потерей для всего человечества. Интерес был подогрет последним «драматическим сообщением от аппарата» в социальных сетях, в котором тот информирует о снижении заряда своих батарей и наступающей тьме. 15 лет проработал ровер на поверхности Марса, но буря и холод лишили его возможности выходить на связь.

Облака

Атмосфера Красной планеты способна формировать те же явления, что и земная. К примеру, на Марсе есть облака.

Парообразной воды в атмосфере планеты Марс крайне мало, но все же достаточно для появления облаков. Чаще всего они находятся на высоте от одного до трех десятков километров над поверхностью. Концентрированный водяной пар собирается в облака преимущественно на экваторе – там их можно наблюдать весь год.

Помимо этого, облако на Марсе может образовывать и CO2. Обычно оно находится выше водяных (на высоте примерно 20 км).

Также на Марсе бывают и туманы. Чаще всего – в низинах и кратерах, ночью.

Однажды на снимке марсианской атмосферы обнаружили вихревидные системы из облаков. Это было свидетельством более сложного климатического явления – циклона. На Земле это привычное явление, но на других планетах – достаточно необычное. Больше о марсианских циклонах пока ничего не известно.

На Марсе не бывает обычных дождей, но в числе природных явлений иногда наблюдается вирга – капли или снег, которые испаряются в воздухе, не долетая до земли.

Строение атмосферы Марса

Атмосфера делится на четыре основных слоя: нижний, средний, верхний и экзосфера. Нижние слои это теплая область (температура около 210 К). Она нагревается от пыли в воздухе (пыль 1,5 мкм в поперечнике) и теплового излучения от поверхности.

Следует учесть, что, несмотря на очень большую разрежённость, концентрация углекислого газа, в газовой оболочке планеты, примерно в 23 раза больше, чем в нашей. Поэтому, не такая уж и дружелюбная атмосфера Марса, нельзя дышать в ней не только людям, но и другим земным организмам.

Атмосфера планеты, рисунок

Атмосфера планеты, рисунок

Средняя — похожа на Земную. Верхние слои атмосферы нагревается от солнечного ветра и там температура гораздо выше, чем на поверхности. Это тепло заставляет газ покидать газовую оболочку. Экзосфера начинается примерно в 200 км от поверхности и не имеет четкой границы. Как видите, распределение температуры по высоте, достаточно предсказуемо для планеты земной группы.

Что случилось с атмосферой Марса в прошлом?

На протяжении миллионов лет существования планеты атмосфера меняется по составу и структуре. В результате исследований появились доказательства того, что в прошлом на поверхности существовали жидкие океаны. Однако сейчас вода осталась в небольших количествах в виде пара или льда.

Причины исчезновения жидкости:

  • Низкое атмосферное давление не способно сохранять воду в жидком состоянии длительное время, как это происходит на Земле.
  • Гравитация не достаточна сильная, чтобы удерживать облака пара.
  • Из-за отсутствия магнитного поля вещество уносится частицами солнечного ветра в космос.
  • При значительных перепадах температуры вода может сохраняться только в твёрдом состоянии.

Иными словами, атмосфера Марса не достаточно плотная, чтобы сохранять воду в виде жидкости, а маленькая сила притяжения не способна удержать водород и кислород. По оценкам специалистов благоприятные условия для жизни на Красной планете могли сформироваться около 4 млрд. лет назад. Возможно, в то время существовала жизнь.

Называют следующие причины разрушения:

  • Отсутствие защиты от излучения солнца и постепенно истощение атмосферы на протяжении миллионов лет.
  • Столкновение с метеоритом или иным космическим телом, моментально уничтожившим атмосферу.

Первая причина на данный момент пока более вероятна, так как следов глобальной катастрофы пока не обнаружено. Подобные выводы удалось сделать благодаря исследованием автономной станции Curiosity. Марсоход установил точный состав воздуха.

Древняя атмосфера Марса содержала много кислорода

Сегодня у учёных практически нет сомнений, что раньше на Красной планете была вода. На многочисленных фотографиях с орбиты виды очертания океанов. Визуальные наблюдения подтверждаются конкретными исследованиями. Марсоходы брали анализы грунта в долинах бывших морей и рек, и химический состав подтвердил первоначальные предположения.

В нынешних условиях любая жидкая вода на поверхности планеты моментально испарится, потому что давление слишком низкое. Однако если в древности существовали океаны и озёра, то условия были иными. Одно из предположений – иной состав с долей кислорода порядка 15-20%, а также увеличенной долей азота и аргона. В таком виде Марс становится практически идентичным нашей родной планете – с жидкой водой, кислородом и азотом.

Другие учёные высказывают предположении о существовании полноценного магнитного поля, способного защитить от солнечного ветра. Его мощность сопоставима с земным, а это ещё один фактор, говорящий в пользу наличия условия для зарождения и развития жизни.

Причины истощения атмосфера

Вершина развития приходится на Гесперийскую эру (3,5-2,5 млрд. лет назад). На равнине находился солёный океан, сопоставимый по размерам с Северным Ледовитым океаном. Температура у поверхности достигала 40-50С, а давление было около 1 атм. Высока вероятность существования живых организмов в тот период. Однако период “процветания” был недостаточно долгим, чтобы возникла сложная и тем более разумная жизнь.

Одна из основных причин – маленькие размеры планеты. Марс меньше Земли, поэтому гравитация и магнитное поле слабее. В результате солнечный ветер активно выбивал частицы и буквально срезал оболочку слой за слоем. Состав атмосферы начал меняться на протяжении 1 млрд лет, после чего климатические изменения стали катастрофическими. Уменьшение давления приводило к испарению жидкости и перепадам температуры.

Постепенно у поверхности накапливался тяжёлый углекислый газ, а остальные элементы улетучивались в космос или в верхние слои атмосферы. Марс превратился в безжизненную пустыню. Однако исследования планеты продолжаются, а учёные получают больше информации о процессах, происходящих на поверхности. Особое внимание уделяется метану в газообразной и жидкой форме, химическим процессам, протекающим в различных слоях атмосферы и другим аспектам.

Пригодилась информация? Плюсани в социалки!

Теги

Adblock
detector