Характеристики:Атмосфера Марса більш розряджена, ніж повітряна оболонка Землі. За складом вона нагадує атмосферу Венери і на 95% складається із вуглекислого газу. Близько 4% посідає частку азоту і аргону. Кисню та водяної пари в марсіанській атмосфері менше 1% (точний склад см). Середній тиск атмосфери лише на рівні поверхні близько 6,1 мбар. Це в 15000 разів менше, ніж на Венері, і в 160 разів менше, ніж у Землі. У найглибших западинах тиск сягає 10 мбар.
Середня температура на Марсі значно нижча ніж на Землі, - близько -40 ° С. За найсприятливіших умов влітку на денній половині планети повітря прогрівається до 20 ° С - цілком прийнятна температура для жителів Землі. Але зимової ночі мороз може досягати до -125 ° С. При зимовій температурі навіть вуглекислота замерзає, перетворюючись на сухий лід. Такі різкі перепади температури спричинені тим, що розріджена атмосфера Марса не здатна довго утримувати тепло. Перші вимірювання температури Марса за допомогою термометра, вміщеного у фокусі телескопа-рефлектора, проводилися ще на початку 20-х років. Вимірювання В. Лампланда в 1922 дали середню температуру поверхні Марса -28°С, Е. Петтіт і С. Нікольсон отримали в 1924 -13°С. Нижче значення набули 1960г. У. Сінтон та Дж. Стронг: -43°С. Пізніше, у 50-ті та 60-ті рр. ХХ ст. були накопичені та узагальнені численні вимірювання температур у різних точках поверхні Марса, у різні сезони та пори доби. З цих вимірів випливало, що вдень на екваторі температура може сягати +27°С, але вже до ранку до -50°С.
На Марсі існують і температурні оази, в районах "озера" Фенікс (плато Сонця) і землі Ноя перепад температур становить від -53 ° С до +22 ° С влітку і від -103 ° С до -43 ° С взимку. Отже, Марс - дуже холодний світ, проте клімат там не набагато суворіший, ніж в Антарктиді. Коли перші фотографії з поверхні Марса, зроблені "Вікінгом", були передані на Землю, вчені були дуже здивовані, побачивши, що Марсіанське небо не чорне, як передбачалося, а рожеве. Виявилося, що пил, що висить у повітрі, поглинає 40% сонячного кольору, що надходить, створюючи кольоровий ефект.
Пилові бурі:Одним із проявів перепаду температур є вітри. Над поверхнею планети часто дмуть сильні вітри, швидкість яких сягає 100 м/с. Мала сила тяжіння дозволяє навіть розрідженим потокам повітря піднімати величезні хмари пилу. Іноді досить великі області Марсі бувають охоплені грандіозними пиловими бурями. Найчастіше вони з'являються поблизу полярних шапок. Глобальна пилова буря на Марсі завадила фотографуванню поверхні з борту зонда "Марінер-9". Вона вирувала з вересня 1971 до січня 1972 р., піднявши в атмосферу на висоті понад 10 км близько мільярда тонн пилу. Пилові бурі найчастіше бувають у періоди великих протистоянь, коли літо у південній півкулі збігається з проходженням Марса через перигелій. Тривалість бур може досягати 50-100 діб. (Раніше мінливий колір поверхні пояснювався зростанням марсіанських рослин).
Пилові дияволи:Пилові смерчі - ще один приклад процесів на Марсі, пов'язаних із температурою. Такі смерчі дуже часті прояви на Марсі. Вони піднімають в атмосферу пилюку і виникають через різниці температур. Причина: вдень поверхня Марса досить нагрівається (іноді й до позитивних температур), але на висоті до 2х метрів від поверхні атмосфера залишається такою ж холодною. Такий перепад викликає нестабільність, піднімаючи повітря пил - утворюються пилові дияволи.
Водяна пара:Водяної пари в марсіанській атмосфері зовсім небагато, але при низьких тиску і температурі він знаходиться в стані, близькому до насичення, і часто збирається у хмари. Марсіанські хмари досить невиразні порівняно із земними. У телескоп видно лише найбільші з них, але спостереження з космічних кораблів показали, що на Марсі зустрічаються хмари найрізноманітніших форм і видів: перисті, хвилясті, підвітряні (поблизу великих гір і під схилами великих кратерів, у місцях, захищених від вітру). Над низинами - каньйонами, долинами - і дні кратерів в холодну пору доби часто стоять тумани. Взимку 1979 р. у районі посадки "Вікінга-2" випав тонкий шар снігу, який пролежав кілька місяців.
Пори року:На сьогоднішній момент відомо, що з усіх планет Сонячної системи Марс найбільш подібний до Землі. Він сформувався приблизно 4,5 млрд років тому. Вісь обертання Марса нахилена до його орбітальної площини приблизно на 23,9°, що можна порівняти з нахилом земної осі, що становить 23,4°, тому там, як і Землі, відбувається зміна сезонів. Найяскравіше сезонні зміни виявляються у полярних областях. Взимку полярні шапки займають значну площу. Кордон північної полярної шапки може відійти від полюса на третину відстані до екватора, а межа південної шапки долає половину цієї відстані. Така різниця викликана тим, що у північній півкулі зима настає, коли Марс проходить через перигелій своєї орбіти, а у південній – коли через афелій. Через це зима у південній півкулі холодніше, ніж у північній. І тривалість кожного з чотирьох марсіанських сезонів відрізняється залежно від його віддалення від Сонця. А тому в марсіанській північній півкулі зима коротка і відносно помірна, а літо довге, але прохолодне. У південному ж навпаки – літо коротке та відносно тепле, а зима довга та холодна.
З настанням весни полярна шапка починає "з'їжджуватися", залишаючи за собою острівці льоду, що поступово зникають. У той самий час від полюсів до екватора поширюється так звана хвиля потемніння. Сучасні теорії пояснюють її тим, що весняні вітри переносять вздовж меридіанів великі маси ґрунту з різними відбивними властивостями.
Очевидно, жодна з шапок не зникає повністю. На початок досліджень Марса з допомогою міжпланетних зондів передбачалося, що його полярні області покриті застиглою водою. Точніші сучасні наземні та космічні виміри виявили у складі марсіанського льоду також замерзлий вуглекислий газ. Влітку він випаровується і надходить до атмосфери. Вітри переносять його до протилежної полярної шапки, де він знову замерзає. Цим кругообігом вуглекислого газу та різними розмірами полярних шапок пояснюється мінливість тиску марсіанської атмосфери.
Марсіанський день, званий сол, становить 24,6 години, а його рік – 669 сол.
Вплив клімату:Перші спроби розшукати в марсіанському ґрунті прямі свідчення наявності основи для життя - рідкої води та таких елементів, як азот та сірка, не принесли успіху. Екзобіологічний експеримент, проведений на Марсі в 1976 після посадки на його поверхню американської міжпланетної станції «Вікінг», що несла на своєму борту автоматичну біологічну лабораторію (АБЛ), не приніс доказів існування життя. Відсутність органічних молекул на вивченій поверхні могла бути викликана інтенсивним ультрафіолетовим випромінюванням Сонця, оскільки Марс не має захисного озонового шару, і окислюючим складом грунту. Тому верхній шар марсіанської поверхні (товщиною близько кількох сантиметрів) - безплідний, хоча існує припущення, що в глибших, підповерхневих шарах збереглися умови, які були мільярди років тому. Певним підтвердженням цих припущень стали нещодавно виявлені Землі на глибині 200 м мікроорганізми - метаногени, які живляться воднем і дихають вуглекислим газом. Спеціально проведений вченими експеримент довів, що подібні мікроорганізми могли б вижити і в суворих марсіанських умовах. Гіпотеза про теплішому стародавньому Марсі з відкритими водоймищами - річками, озерами, а може, і морями, а також з більш щільною атмосферою - обговорюється вже більше двох десятиліть, тому що «обживати» таку негостинну планету, та ще за відсутності води, було б дуже складно. Для того, щоб на Марсі могла існувати рідка вода, його атмосфера мала б дуже відрізнятися від нинішньої.
Мінливий марсіанський клімат Сучасний Марс - дуже непривітний світ. Розріджена атмосфера, до того ж непридатна для дихання, страшні пилові бурі, відсутність води та різкі перепади температури протягом доби та року – все це свідчить про те, що заселити Марс буде не так просто. Але колись на ньому текли річки. Чи це означає, що в минулому на Марсі був інший клімат? |
Колонізація передбачає заселення Марса на постійній основі, коли вже живуть не вахтами, а тривалий час, мають постійне заняття і створюють сім'ї. Гіпотетично здійснити колонізацію можна навіть за досягнутого рівня розвитку техніки і технології. Хоча це і надзвичайно дороге підприємство. Для колонізації потрібна як технічна можливість, але мета.
Очевидно, що на Землі всяко знайдеться хоч сотня ентузіастів, які готові жити в екстремальних умовах на далекій планеті. Але довго така колонія не існує. Для дійсно серйозної колонізації потрібна мета, заради якої люди терпітимуть незручності та поневіряння на дуже не гостинній планеті або дуже серйозна причина.
Поки що можна тільки припускати, що може стати такою метою. Жадібність і жадібність конкістадорів, прагнення все перебудувати та освоїти, політичний інтерес, вимушений захід, втеча від реалій та проблем земної цивілізації – список великий і не повний.
Чисто з практичної точки зору такою метою може стати розробка корисних копалин. Марс, очевидно, мав іншу геологічну історію, ніж Земля. Кількість осадових порід на Марсі набагато менша, ніж на землі. Відсутність у великих кількостях вільного кисню дозволяє очікувати на Марсі родовищ самородкових металів. Було б чудово, якби на Марсі знайшлися б рідко зустрічаються Землі (лютецій, європій, самарій, та інших.). Дуже важливе значення для майбутньої колонізації матиме відкриття багатих родовищ урану – головної сировини позаземної енергетики.
Іншою причиною для колонізації Марса можуть стати несприятливі тенденції у розвитку земної цивілізації, які у віддаленому майбутньому стимулюють пошук альтернативних Землі місць проживання людей.
Інакше висловлюючись, вже поверховий аналіз свідчить про те, що з колонізації Марса є досить вагомі причини. Однак, майбутні потреби розвитку людської цивілізації визначать і ступінь колонізації Марса. Якщо потреба в колонізації Марса буде мінімальною, то все може обмежитися вивченням Марса та будівництвом тимчасових наукових баз. Три великі потреби колонізація може стати настільки масштабною, що на порядок денний далеких нащадків постане питання про тераформацію Марса з метою зробити проживання людей на цій планеті більш комфортним та безпечним.
Тут може виникнути низка питань. А чи виникне в принципі потреба у тераформації Марса? Може там, на Марсі немає нічого цікавого, і особливих потреб для переселення туди великої кількості людей ніколи не буде? Тоді можна буде обійтись невеликими колоніями. Адже крім Марса є інші планети, і супутники, куди людство може спрямувати свої зусилля. Може достатньо буде побудувати на Марсі пару-трійку баз зі штучним місцем проживання і не починати перебудову всієї планети?
Не всі поставлені питання зараз можна дати вичерпні відповіді. Марс вигідно відрізняється від інших планет і супутників двома важливими обставинами.
1. Марс знаходиться поряд із Землею, ближче тільки Місяць. При старті з орбіти Землі для досягнення Місяця потрібно повідомити корабель збільшення швидкостіΔ V = 3.1 км/с, а досягнення МарсаΔ V = 3.6 км/с. Як бачимо з енергетичної погляду різниці особливої немає. Тому вартість кілограма корисного вантажу, що доставляється в район Марса і в район Місяця, хоч і відрізняється, але незначно. Є лише різниця у часі перельоту, що з матеріальних цінностей не важливо.
2. На відміну від Місяця та багатьох супутників і планет на Марсі в принципі можна створити біосферу подібну до земної навіть за нинішнього рівня розвитку техніки, тоді як для перетворення інших небесних об'єктів знадобляться на порядок великі зусилля. Наприклад, на Місяці створення повноцінної атмосфери в масштабах усього супутника неможливе навіть у найближчому майбутньому через відсутність газоподібних речовин. На Марсі така атмосфера вже є і потрібно лише змінити її параметри, є і полюси родовища заморожених газів, які можуть поповнити атмосферу.
Тому найреальніше, що саме на Марсі у віддаленому майбутньому наші нащадки отримають для проживання ще одну досить пристосовану для життя велику територію на поверхні планети.
Площа поверхні Марса 144 млн. км 2 майже точно дорівнює площі суші Землі! Навіть виключивши приполярні і високогірні області Марса, і врахувавши, що частину суші в майбутньому займуть марсіанські моря, площа доступна для освоєння на Марсі буде порівняна з такими континентами як Євразія або обидві Америки з Австралією. Для довідки Америка 42 млн км 2 , Євразія 64 млн км 2 . Навіть якщо придатною для освоєння буде лише половина площі поверхні Марса, то це складе не менше 72 млн. км 2 .
Інакше висловлюючись, є за що боротися. Але насамперед треба відповісти на запитання. А якими є фізичні умови на Марсі і чи можлива взагалі тераформація Марса?
2. Фізичні умови на Марсі
Марс планета, де більшу частину часу доби температури знаходяться нижче нуля градусів. Рідкої води немає, в атмосфері водяної пари мало. Інакше Марс дуже суха і холодна планета з розрядженою атмосферою, що на 95% складається з вуглекислого газу. Крім СО 2 в атмосфері Марса є азот (2.5%) та аргон (1.5%). Кисню – 0.1% водяної пари – 0.2%. На полюсах сконцентровано велику кількість льоду. Ось тільки до кінця не відомо скільки там водяного і скільки сухого люду. Передбачається наявність вічної мерзлоти. Таким чином, запаси води на Марсі є, є і замерзла вуглекислота, яка може наповнити атмосферу та збільшити тиск.
Тиск, що відповідає умовній нульовій висоті на поверхні Марса, прийнято 6 мбар (600 Па) або 4.6 мм. рт.ст. Максимальний тиск у глибоких депресіях мабуть близько 10 мбар.
Умови планети Земля визначальним чином пов'язані з наявністю величезного океану рідкої води. Температура Землі визначаються як кількістю тепла, що надходить від Сонця і парниковим ефектом, але значною мірою визначаються системою терморегулювання гідросфери і атмосфери. Випаровування та конденсація води вирівнює температуру і в цілому підтримує умови на планеті у певному діапазоні температур. Зміна кількості пари в атмосфері у свою чергу керує парниковим ефектом, але пара збирається до хмар, які екранують потік сонячної енергії. У загальному регулюванні беруть участь і великі площі засніжених просторів узимку. У результаті Землі діє складна саморегулирующаяся система.
На Марсі через слабше тяжіння вже давно відбулася втрата більшої частини первісної атмосфери. Водень, гелій та здебільшого азот були втрачені внаслідок процесу дисипації (втікання) молекул. Частина води розклалася під дією ультрафіолетового випромінювання і була втрачена. Оскільки водень, що утворився від розпаду молекул води, випарувався у світовий простір, а кисень був пов'язаний пилом і породами, зокрема, що містять залізо на поверхні планети. Через це Марс і має криваво-червоне забарвлення. Внаслідок втрати первинної атмосфери та виморожування частини атмосферних газів атмосфера стала розрядженою, парниковий ефект ослаб, посилилося переохолодження планети. У результаті частина 2 і вся вода вимерзли, утворивши вічну мерзлоту і полярні шапки.
Втім, на Марсі мають місце сезонні явища, коли частково відбувається танення мерзлоти та полярних шапок. Регулювання тиску і щільності атмосфери значно слабкіше виражено, ніж Землі і має яскраво виражений сезонний характер, що пов'язані з таненням полярних шапок. Ще один механізм, що управляє умовами на Марсі - потужні курні бурі. Під час курної бурі відбувається переохолодження поверхні планети, але при цьому дещо нагрівається атмосфера.
Температура на Марсі так змінюється. Поблизу полудня на екваторі темні предмети нагріваються до +20 º С-+27º Стоді як повітря залишається холодним. Вранці та ввечері температура знаходиться нижче за нуль, а вночі під ранок може досягти -100 º С. Контраст температур на екваторі досягає 130 º С. У середніх широтах температура вночі приблизно така сама, як і вночі на екваторі, але вдень предмети нагріваються лише до 0 º С. Тому контраст температури менший. На полюсі температура може впасти до -123 º З.
Однак такий клімат, якщо не враховувати нічного зниження температури нижче -100С, близький до того, що ми спостерігаємо в Антарктиді. Найнижча температура в Антарктиді зафіксована на станції "Схід" і склала -89.2 º Са середня температура на Полюсі недоступності в Антарктиді становить -57.8 º Сщо близько до середньої температури на Марсі (-53 º С). Оскільки люди живуть і працюють в Антарктиді, низька температура не є перешкодою для колонізації Марса. Головна причина, як зазначено вище, - низький тиск.
Оскільки плюсові температури на Марсі досягаються лише поблизу полудня і в районі екватора, то існування в глибоких западинах рідкої води, скоріше з області фантастики. Бо вночі вона неминуче замерзне. Відтанути за короткий проміжок часу вдень зможе лише тонкий шар. Проте внаслідок випаровування води та сублімації льоду ця вода перейде в пару і може опинитися, зрештою, на полюсі планети. Явища подібні до гейзерів на Землі на Марсі мабуть, не можливі, тому що товщина кори близько 100 км (на Землі 3-10 разів менша), а наявність великих підземних водойм, які могли б живити гейзери поки що можна припустити лише гіпотетично.
Можна припустити, що в глибоких западинах кори, де тиск вище за потрійну точку води може випадати деяку кількість вологи у вигляді роси. На Марсі існують і хмари, хоча це досить рідкісне явище, якщо порівнювати із Землею. У телескоп видно лише найбільші хмари, але спостереження з космічних апаратів показали, що на Марсі зустрічаються хмари найрізноманітніших форм і видів: перисті, хвилясті, підвітряні (поблизу великих гір і під схилами великих кратерів, у місцях, захищених від вітру). Над низинами - каньйонами, долинами - і дні кратерів в холодну пору доби часто стоять тумани. Через низький тиск і температуру на Марсі водяна пара знаходиться поблизу стану насичення. Так при температурі 0 º Стиск насиченої водяної пари якраз 613 Па, що відповідає тиску на Марсі. Взимку 1979 р. у районі посадки "Вікінга-2" випав тонкий шар снігу, який пролежав кілька місяців.
Взимку полярні шапки займають значну площу півкулі планети. Кордон північної полярної шапки може відійти від полюса на третину відстані до екватора, а межа південної шапки долає половину цієї відстані. Така різниця викликана тим, що у північній півкулі зима настає, коли Марс проходить через перигелій своєї орбіти, а у південній – коли через афелій. Через це зима у південній півкулі холодніше, ніж у північній. І тривалість кожного з чотирьох марсіанських сезонів відрізняється залежно від його віддалення від Сонця. А тому в марсіанській північній півкулі зима коротка і відносно помірна, а літо довге, але прохолодне. У південній півкулі навпаки - літо коротке та відносно тепле, а зима довга та холодна
Точніші сучасні наземні та космічні виміри виявили у складі марсіанського льоду також замерзлий вуглекислий газ. Влітку він випаровується і надходить до атмосфери. Вітри переносять його до протилежної полярної шапки, де він знову замерзає. Цим кругообігом вуглекислого газу та різними розмірами полярних шапок пояснюється мінливість тиску марсіанської атмосфери.
Мабуть у далекі часи тиск на Марсі був вищим, і вода могла існувати у вигляді відритих водойм, може навіть океанів. Але в міру втрати атмосфери парниковий ефект слабшав і середня температура на Марсі зрушила нижче нуля градусів. Тоді став незворотним процес виморожування води, яка концентрувалася у гігантських холодильниках на полюсах планети.
3. Марсіанські колонії
Можна припустити, що у Марсі у різний час існуватимуть колонії двох типів. Первинні колонії до тераформації Марса та вторинні колонії, які заселять Марс вже під час або після тераформації.
Колонії першого типу, очевидно, житимуть під поверхнею Марса або збудують із місцевих матеріалів споруди, що захищають їх від впливу зовнішнього середовища. Робота поза штучними спорудами буде можлива або в скафандрах або дистанційно з герметичної кабіни самохідних або стаціонарних механізмів. Продукти харчування доведеться отримувати з оранжереї зі штучною атмосферою. Колонія цього типу живе тільки в межах штучно створеного довкілля. Поверхня планети використовується лише для видобутку корисних копалин чи іншої промислової чи наукової діяльності. Важливе місце у діяльності такої колонії займе виробництво продуктів, кисню, палива, видобуток корисних копалин, будівництво та облаштування підземних споруд, геологічна розвідка.
Населення колонії першого типу коливатиметься від кількох десятків людей до кількох сотень людей. Кількість самих колоній на Марсі визначатиметься виробничою потребою. Фактично, колонії такого типу будуть самодостатніми утвореннями, що живуть квазі ізольовано від інших марсіанських колоній.
Для забезпечення колоній Землі з'явиться новий тип технології та виробництва - розробка та створення промислових і технологічних циклів замкнутого типу орієнтованих використання марсіанських ресурсів. За деякими міркуваннями частина колоній в першу чергу розмістяться в низинних частинах Марса поблизу екваторіальної зони. Розробка з корисними копалинами вестиметься, безпосередньо поруч із колонією. Надалі ці низини можуть стати марсіанськими морями. Однак на дні морів усі корисні копалини на той час вже будуть здобуті. Щоправда, у віддаленій перспективі доведеться залишити і раніше побудовані колонії. Враховуючи, що до того моменту, коли відбудеться заповнення низин водою, може пройти не одна сотня або навіть тисяча років, то ця обставина навряд чи відіграватиме якусь роль.
Після етапу первинної розвідки та заселення Марса можна буде зайнятися його тераформуванням. Це тривалий етап, і весь цей час на Марсі існуватимуть колонії першого типу.
4. Перспективи тераформації
Якщо здійснити перший етап тераформації, то на Марсі можуть з'явитися колонії вже другого типу. Тиск атмосфери та температура на поверхні стане вищою, а це якісно змінить навколишній світ. У небі з'являться густіші хмари, іноді зможе йти дощ, частіше йтиме сніг, з'являться тимчасові водоймища, струмки, річки та джерела.
Як тільки особливі рослини зможуть рости у зовнішньому середовищі, на Марсі активно висаджуватимуть специфічні «марсіанські» рослини. Спочатку це можуть бути специфічні мохи або лишайники, що приробляють СО 2 з атмосфери під дію сонячного світла в кисень і органічні речовини, активно використовуючи в цьому процесі мінерали марсіанського грунту. Згодом з'являться і складніші види організмів, які заселять цілі простори подібно до альпійських лук або тундрових полів.
На Землі для складних рослин потрібні комахи, отже, можуть з'являтися й особливі форми марсіанських комах. Щільність майбутньої марсіанської атмосфери може дозволити таким комахам навіть літати. Можлива і поява штучно створених методами генної інженерії тварин, здатних жити в атмосфері Марса. Все це різноманіття біологічного світу необхідне для створення повноцінної саморегулюючої біосфери.
Поступово почне змінюватись склад атмосфери. Концентрація вуглекислоти зменшуватиметься, але з'явиться більше вільного кисню. Зросте середня температура та тиск. На поверхні Марса з'являться відкриті водоймища, можливо моря та океани. Люди зможуть працювати на поверхні без герметичних скафандрів, проте їм доведеться подібно до аквалангістів використовувати спеціальні дихальні прилади. У цей період на Марсі буде створено біосферу в масштабах усієї планети.
Нарешті покладено наступ і третього етапу, коли Марс перетвориться на молодшого «брата» Землі. Люди зможуть жити на поверхні без жодних приладів для дихання. Щільність атмосфери буде такою самою, як на плоскогір'ях Мексики в горах Перу або Гімалаїв. І навколишні пейзажі багато в чому схожі на умови високогір'я на Землі. На відміну від високогір'я Землі на Марсі зростатимуть альпійські луки з високими травами стійкі до вітрів на пагорбах, а в низинах високі дерева на Марсі менші за силу тяжіння. Проте до цього етапу ще дуже далеко.
З огляду на все вище сказане очікується, що з вищих інтересів розвитку земної цивілізації, Об'єднані нації можуть розпочати процес тераформуванняпланети Марс вже по завершенні першого етапу його розвідки.
Для успішної тераформації Марса потрібно вирішити низку складних проблем. Перша та найголовніша проблема. Нині на Марсі надто низький тиск. Середній тиск на поверхні Марса прийнято 6 мбар (600 Па) чи 4.6 мм. рт.ст. Максимальний тиск у глибоких депресіях мабуть близько 10 мбар. Для існування земних форм життя це дуже низький тиск.
5. Навіщо піднімати тиск на Марсі?
Причини підвищення тиску дуже суттєві. За такого низького тиску, який зараз існує на Марсі, вода не може перебувати в рідкому стані. Це означає, що життя земного типу, засноване на водному розчині біологічно активних речовин у клітинах, зможе існувати на Марсі. Вода в клітинах просто закипатиме. Звичайно, можна створити такі форми живого, які зможуть жити і в таких умовах, але є інші причини. Тому перше завдання тераформації досягти, тиску при якому вода, не закипаючи, перебуватиме на поверхні Марса в рідкому стані.
Інша важлива причина – потреба створення для людини якомога комфортніших умов проживання. Розряджена атмосфера на Марсі створює більше проблем, ніж вакуум на Місяці. Насамперед це пов'язано з великою кількістю пилу і більшою можливістю для пилу переноситься, і потрапляти туди, куди не потрібно в умовах розрядженої атмосфери. Пил виводитиме з ладу механізми, скафандри тощо. Якщо на Марсі збільшити тиск там можна буде розсадити рослини, які зв'яжуть пил, випадатимуть опади, а в грунті зберігатиметься волога (влітку) або лежатиме сніг (взимку), що обмежить пилові ефекти. Наявність вологи призведе до ущільнення ґрунту, буде здуватися тонкий, тонкий поверхневий шар. При більш високій щільності атмосфери ослабнуть і самі запорошені бурі.
Крім того, більша кількість парникових газів підніме середню температуру, стане тепліше, що важливо для виробничої діяльності та виживання. Велика щільність атмосфери зменшить віддачу тепла з поверхні у нічний час та збільшить нічні температури, та знизить загальний перепад температур. Велика щільність атмосфери послабить рівень радіоактивного опромінення на поверхні планети та рівень ультрафіолету.
Нарешті, є ще одна причина. Вона пов'язана із виживанням людей в аварійних ситуаціях. Аварійна ситуація насамперед пов'язана з розгерметизацією скафандрів чи житлових обсягів. За нинішнього низького тиску для ліквідації аварії люди мають від кількох секунд до кількох хвилин. Все це не може не стримувати колонізацію. Тому першою метою тераформації має бути створення таких умов, коли людина зможе обходитися на Марсі без скафандра, тільки з дихальним приладом або навіть як віддалена кінцева мета створити умови для дихання марсіанським повітрям.
6. Межі життя
Живе земного типу може існувати лише у певних діапазонах фізичних параметрів.
«Умови придатності для проживання флори та фауни» за Мак Кею
|
Параметр |
Значення |
Пояснення |
||
|
Середня температура |
0 - 30 °C |
Середня температура поверхні повинна становити близько 15 °C |
||
|
Флора |
||||
|
Середній атмосферний тиск |
> 10 кПа (>75Hg) |
Основними компонентами атмосфери повинні бути: водяна пара, О 2 , N 2 , CO 2 |
||
|
Парціальний тиск O 2 |
> 0,1 кПа (>0.75Hg) |
Дихання рослин |
||
|
Парціальний тиск CO2 |
> 15 Па , (>0.1 Hg) |
Нижня межа для умови протікання реакції фотосинтезу; немає однозначної верхньої межі |
||
|
Парціальний тиск N 2 |
> 0,1-1 кПа, (>0.7 - 7.7Hg) |
Азотфіксація |
||
|
Пара ( t= 15 ° C) |
<1 .7 кПа (< 12.8 Hg ) |
Тиск насичувальної пари Н 2 Про при 15°C. |
||
|
Мінімальна атмосфера |
0.75О 2 +0.1СО 2 +0.7 N 2 +12 H 2 O + 62буфер = 75 (Hg) 1%О2+1% N 2 +0.1% CO 2 +16%Н 2 Про+82%буфер |
|||
|
Безвуглекислотнаатмосфера Марса |
60% N 2 + 36% Ar + 2% O 2 +2% (решта) |
|||
|
Фауна |
||||
|
Середній атмосферний тиск |
> 5 кПа , (>37,6Hg) < 500 кПа , (<5 ат.) |
Вказані мінімальне та максимальні тиску |
||
|
Парціальний тиск O 2 |
> 25 кПа, (>188Hg) |
|||
|
Парціальний тиск CO2 |
< 10 кПа , (<75Hg) |
Обмеження вмісту CO 2 для уникнення інтоксикації |
||
|
Парціальний тиск N 2 |
> 30 кПа, (> 225 Hg) |
Буферне |
||
У рядку 6 дана надбавка тиску яку дасть водяна пара при температурі 15ºС в замкнутому приміщенні. У рядку 7 наведено склад мінімальної атмосфери, яка годиться для дихання рослинами. Як буфер може бути використання азот, аргон або метан.
Як видно з наведеної таблиці для рослин, необхідно тиск вище 75 мм. рт. ст., для тварин понад 37.6 мм. рт. ст. (Нижня межа за яким настає летальний кінець). Але для дихання тваринам необхідно значно вищий тиск кисню. Для рослин потрібний тиск кисню вище 0.75 мм рт. ст., тоді як тварин понад 188 мм. рт. ст.
Якщо розглядати атмосферу необхідну лише рослин (рядок 7), то виявляється, що одержати такий склад нескладно. Достатньо видалити з нинішньої атмосфери Марсе СО 2 та необхідний обсяг отриманого газу стиснути до необхідного тиску 75 мм. рт.ст. В результаті таке марсіанське повітря на 96% складатиметься з азоту та аргону і міститиме 2% кисню. У таке повітря необхідно додати не менше 0.01% СО 2 і нагріти до 15ºС, а парціальний тиск водяної пари встановиться само собою залежно від режиму поливу. Так виходить " безвуглекислотнаатмосфера, яка цілком підходить для рослин в оранжереях.
Для проживання тварин і людей необхідно збагачувати безвуглекислотниймарсіанське повітря киснем. До парціального тиску хоча б 188 мм. рт.ст. Одночасно потрібно підняти і парціальний тиск азоту та аргону, щоб довести співвідношення кисню та буферних газів приблизно до співвідношення у земній атмосфері. Із завданням насичення повітря киснем впораються рослини або водорості на кшталт хлорели. Надалі можна замкнути штучну біосферу. Необхідно тільки точно дотриматися пропорції між числом тварин і біомасою рослин. Але все це можливе лише у замкнутих приміщеннях або в умовах існування колоній першого типу.
7. Виживання при зниженому тиску
Для колоністів буде актуальною проблема розгерметизації приміщень та насамперед скафандрів. При розгерметизації за умов низького зовнішнього тиску основна небезпека пов'язані з ударної декомпресією у разі серйозного ушкодження скафандра. При диханні чистим киснем усередині скафандра тиск буде не нижче 188 мм рт.ст. А у разі дихання газовою сумішшю ще й вище.
Досліди щодо декомпресії проводилися на тваринах. Ось як їх описує астронавт Мітчел. "Протягом 1 сек тиск у барокамері, де знаходилися тварини, знижували з 180 мм рт. ст. до менш ніж 2 мм рт. ст. При такому низькому тиску собаки знаходилися протягом 5-10 сек, а шимпанзе - до 150 сек." І собаки і шимпанзе через 9-12 с. після початку декомпресії впадали в шоковий стан. 120-180 с. декомпресії наступала смерть, то у всіх шимпанзе після декомпресії протягом 150 с. судинна система функціонувала ще досить добре, щоб відновити нормальний кров'яний тиск.
Декілька шимпанзе піддали декомпресії в атмосфері чистого кисню, тиск у барокамері знижувався протягом 0,8 сек з 179 до 2 мм рт.ст., тварин витримували при цьому низькому тиску 210 сек. Після рекомпресії, що проводилася поступово, шимпанзе одужували і були здатні виконувати складні завдання, яким їх раніше навчили. Повторні експерименти незмінно давали самі результати. Це свідчить про те, що людина теж здатна переносити екстремально низький тиск краще, ніж ми припускаємо. Цілком ймовірно, що космонавта, який знаходиться за межами космічного корабля, можна буде врятувати, якщо його скафандр несподівано отримає пошкодження і в ньому внаслідок витоку почне різко знижуватися тиск повітря або кисню».
На Марсі зараз тиск 4.6 мм рт.ст. Це вдвічі більше, ніж описаних дослідах, але цього все одно мало. При різкому падінні тиску у скафандрі в людини на Марсі залишається лише 10 - 15 с. до непритомності. Однак своєчасна допомога, надана товаришами протягом 1 – 3 хвилин, здатна врятувати людину. Для цього потрібна швидка рекомпресія до тиску хоча б 200 мм рт.ст.
В умовах низького тиску або вакууму на початку настає гіпоксія, пов'язана з нестачею кисню та людина за 10 с. втрачає свідомість. Нирцювальник під водою використовує запас кисню в легенях, тут же такої можливості немає. Так як людина у вакуумі повинна видихнути повітря з легень, щоб запобігти розриву внутрішніх тканин.
Наступний небезпечний процес пов'язаний із кипінням рідин у першу чергу крові, кровотік практично припиняється. Настає фібриляція серця і людина може вже в цей момент померти від зупинки серця. Після зупинки серця реанімація вже практично неможлива, оскільки зупинка серця відбувається через незворотні виміри в системі кровообігу. Через виділення газів у внутрішніх органах тіло роздмухується. Частково це роздування можна компенсувати спеціальним костюмом, його використовують пілоти стратосферних літаків. Однак у пілота на висоті 15 км є лише 10 с. щоб ухвалити рішення на різке зниження висоти.
В одному з польотів при розгерметизації рукавички на висоті 12 км, випробувач підйом на повітряній кулі досяг висоти в 30 км (10 мм рт.ст). Його рука роздулася вдвічі в порівнянні зі звичайним станом, проте він зміг завершити експеримент успішно, а після повернення на землю рука повернулася в норму за кілька годин. Справа в тому, що судини та капіляри мають гнучкість, яка компенсує падіння зовнішнього тиску.
Під час польоту Шаттла STS -37 мало місце ушкодження рукавички одного з астронавтів. Однак наддувши скафандра, і ущільнення через притиск долоні до пошкодженого місця не призвели до вибухової декомпресії. Астронавт, будучи в стані збудження від виходу у відкритий космос, навіть не помітив, що в нього пробита рукавичка. Він відбувся дрібницею подряпиною.
Тому при аварії скафандра головна загроза полягає в тому, що людині через витік повітря нема чим дихати, перестає постачатися киснем мозок, а не від низького тиску. Для того, щоб уникнути розриву тканин у легенях, людина в момент аварії в умовах Марса пов'язаної з вибуховою декомпресією має максимально видихнути повітря і затримати дихання з порожніми легенями. Надовго буде зробити важко, тому що інстинктивно людину долатиме бажання вдихнути. Але вдихати повітря Марса небезпечно. Надлишок вуглекислоти може призвести до отруєння організму. Хоча з розрядженої атмосфери мабуть не вдасться вдихнути значну кількість вуглекислого газу. Людина знепритомніє раніше, ніж атмосфера Марса наповнить пошкоджений скафандр. Зупинка дихання запобігатиме подальшому проникненню марсіанського повітря в організм потерпілого.
Тому за наявності зовнішнього тиску в кілька десятків мм. рт.ст всі ці проблеми будуть суттєво ослаблені. У цьому випадку для компенсації падіння тиску та роздуття кровоносної системи можна застосувати спеціальний компенсуючий костюм, подібний до тих, що застосовувалися в висотній авіації. Наявність компенсуючого костюма та кисневої маски уможливить виживання людини навіть із пошкодженим скафандром. Тут вже велику небезпеку може представляти переохолодження або отруєння 2 при наявності поганого прилягання маски до обличчя і підсмоктування газу ззовні. У цьому випадку вже не йдеться про секунди до фатального результату, що зробить багато аварійних випадків менш небезпечними.
8. Можливість та масштаб реконструкції атмосфери
Наскільки потрібно підняти тиск на Марсі, щоб людина могла обходитися без скафандра?
Тут є два варіанти.
1. Дихання через кисневу маску.
2. Безпосереднє дихання марсіанським повітрям.
Як критерій можна взяти наступний фактор. Рідини в організмі знаходяться при температурі 37 º С. Кипіння води при температурі 40 º Свідповідає тиск 55 мм рт.ст., що Землі відповідає висоті 18 км. Таким чином, тиск навколишнього середовища в будь-якому випадку не нижче 55 мм рт.ст.
Слід розрізняти два випадки. Випадок перебування в умовах марсіанської атмосфери, поза житловими приміщеннями без скафандра та випадок перебування в оранжереях та підсобних приміщеннях, де атмосфера відрізняється від стандартної. Ці випадки відрізняються лише складом атмосфери, оскільки у спеціальних приміщеннях вона буде штучною.
Перебування при зниженому тиску передбачає здійснення рухів та роботи, а чи не просто виживання. Під час сходження альпіністів на вершину відбувається важка робота. Найбільша висота, де люди активно працювали Землі відповідає висоті 8.8 км (Еверест). Альпіністи на такій висоті можуть обходитися без кисневої маски, але важка робота та тривале перебування на такій висоті потребує обов'язкового застосування кисневої маски. Вижити на такій висоті можна лише здійснюючи мінімум рухів. Таким чином, людина може жити при тиску на відповідній висоті близько 9 км. На такій висоті тиск повітря всього 230 мм рт.ст. або у 3 рази менше, ніж на рівнині. Мабуть, трохи більш ніж утричі менше і вміст кисню. Приймемо парціальний тиск кисню на висоті 9 км 55 мм рт.ст.
Отже, якби атмосфера Марса складалася з чистого кисню досить було тиску 55 мм рт.ст. За такого тиску вода вже не закипає при температурі людського тіла і кисню має вистачити для простої підтримки життєвих функцій. Однак мінімальним вважається тиск чистого кисню близько 180 мм рт. ст. Чисто кисневу атмосферу на Марсі можна створити лише у замкнутому обсязі житлового приміщення чи скафандра.
Як показано вище для оранжерей, достатньо буде створити штучну атмосферу з тиском в 75 і більше мм. рт.ст. і мінімальним вмістом СО 2 що дозволить працювати в таких умовах без скафандра, а тільки з кисневою маскою. Зрозуміло, що ця мінімальна вимога для життя рослин.
Створення великих площ оранжерів чи краще назвати їх теплицями вимагатиме великих обсягів капітального будівництва. Оскільки чисельність колонії пов'язана із загальною потрібною площею теплиці (оранжереї), а це визначає обсяг будівельних робіт, що у свою чергу пов'язано із складом атмосфери та внутрішнім тиском. Більш детально про це розказано в розділі про будівництво на Марсі.
Припустимо за допомогою рослин вдасться підняти вміст кисню в атмосфері Марса до парціального тиску, що перевищує 55 мм рт.ст. Очевидно, що з чистого кисню навіть при низькому тиску атмосфера складатися не може. Висока концентрація кисню не просто небезпечна, вона і не можлива, тому що кисень неминуче зв'язуватиметься в результаті хімічних реакцій. Для обмеження цього процесу потрібний буферний газ. Роль такого буферного газу Землі виконує азот. В умовах Марса таким буферним газом може бути той самий азот та аргон. Як буферний газ у невеликих кількостях в атмосфері може міститися і метан.
Створити парціальний тиск кисню в атмосфері Марса вище 55 мм рт. ст. це лише одна частина завдання тераформації. Інша проблема - наявність СО 2 . Відомо, що перевищення 4% 2 у повітрі призводить до отруєння людей і тварин. Тому в ідеальному випадку СО 2 в атмосфері Марса не повинно перевищувати 4%. Тому головна проблема остаточного етапу тераформації навіть не проблема створення кисневої атмосфери, а проблема зв'язування надлишку вуглекислоти та наповнення атмосфери замість вуглекислоти буферним газом.
В даний час в атмосфері Марса міститься 95% СО2, але навіть якщо з усієї вуглекислоти виділити кисень, його буде мало, всього 3 мм рт.ст., А необхідно як мінімум> 55 мм рт.ст. Отже, для забезпечення мінімуму по кисню потрібно виділити з полярних шапок, звільнити з оксидів або доставити ззовні більш ніж десятикратний обсяг газів у порівнянні з тим, що нині перебуває в атмосфері Марса. Потім це газ містить багато 2 потрібно переробити і очистити. Це вже робота для рослин, розрахована на сотні років.
Але цього мало. Потрібно десь взяти буферний газ, оскільки своїх запасів азоту чи аргону на Марсі вкрай мало.
На землі великі обсяги СО 2 з атмосфери розчиняє океан. Для Марса цей шлях не є ефективним. Газів і так мало. Розчинення СО 2 у марсіанському океані призведе лише до зниження загального тиску. Зниження тиску та вмісту СО 2 призведе до зменшення парникового ефекту, почнеться новий льодовиковий період. Все знову замерзне. Щоправда, розчинений у водоймах СО 2 водорості можуть переробити в кисень, як це вони роблять на Землі. Наявність пари води в атмосфері підтримає парниковий ефект, але більше пари в атмосфері з'явиться, тільки якщо середня температура буде вищою. Виходить замкнене коло або інакше система, що саморегулюється.
Підводячи підсумки, можна зробити висновки. На Марсі теоретично можна створити умови для життя там земних рослин, а можливо і деяких комах. Для цього потрібно підняти тиск до 75 мм. рт.ст. (приблизно в 15 разів) і температуру трохи вище за нуль. Такий тиск дозволить і людині у спеціальному костюмі та кисневій масці деякий час, а можливо, і тривалий час перебувати на Марсі без скафандра. На Землі такий тиск відповідає висоті 16 км.
Однак це можливо при досить великих запасах вуглекислоти, що замерзла, яку слід випарувати в результаті техногенної діяльності. Якщо вуглекислоти недостатньо, то на Марс доведеться доставляти ззовні гази, що зробить тераформацію дуже тривалим і дуже складним завданням.
Як альтернатива – створення специфічних рослин чи мікроорганізмів здатних виживати в марсіанських умовах і здатних поступово перетворювати атмосферу та ґрунт у потрібному для подальшої тераформації напрямі.
Зрозуміло, при доставці на Марс необхідних мас газів можна створити атмосферу будь-якого складу, але це титанічна робота.
Грубо оцінимо необхідний мінімум для виживання людей без дихальних приладів на Марсі. Нехай парціальний тиск кисню хоча б 55 мм рт.ст. Тиск буферного газу в два – три рази більший або 150 мм. рт.ст. Нехай це суміш азот, аргон і може бути метан.
Усього приблизно тиск такої атмосфери приблизно 200 мм рт.ст., що дуже близько до тиску на Евересті. Всю вуглекислоту зв'язали рослини і залишкова концентрація 2 нехай не більше 1-2%.
Приблизний склад: 25% - Про 2, 30% - азот, 40% - аргон, 2% - метан та 2% - СО 2 . Напевно, таким повітрям можна дихати. Співвідношення буферних газів може бути іншим.
Зараз сумарний обсяг газів в атмосфері Марса забезпечує тиск 4.6 мм рт.ст. або майже в 40 разів менше. Інакше, для створення атмосфери на Марс, що підходить для виживання (не проживання!), треба випарувати з полярних шапок або привести ззовні приблизно 40 обсягів нинішньої атмосфери. Оцінка груба, оскільки тиск залежить від температури і при вищій температурі потрібний обсяг буде меншим. Приблизно 30 обсягів.
Проте обсяги величезні. Тому повна тераформація Марса – справа дуже і дуже віддаленого майбутнього.
Більш реально тільки підвищення тиску і температури вище критичного тиску, що відповідає потрійній точці води.
9. Роль води у регулюванні клімату на Марсі
В цілому зв'язок між станом води та умовами на планетах земної групи ілюструє наведена тут діаграма стану води. Нагадаю, оскільки вода може існувати у трьох фазах (лід, вода, пара), а температури плавлення та кипіння води залежать від тиску, то графік стану води має вигляд дворогої кривої. При температурах нижче 0 º С(ліва частина графіка) вода знаходиться у вигляді льоду або пари. При температурі вище 0 º С(права частина графіка) вода знаходиться або у рідкому стані або у вигляді пари. Тільки за тиску вище 610 па (4.58 мм рт.ст.) вода може існувати в рідкому вигляді. Тому точка, де вода може одночасно існувати та у всіх трьох фазах має координати ( р= 610.6 Па;t= +0.01С).
На графіку жирними лініями, помаранчева – Марс, синя – Земля, для Венери червоним квадратом зазначено нинішні умови на планетах земної групи. Прямокутник під лінією показує діапазон тисків та температур з урахуванням рельєфу планети. На Марсі існують вищі гори, а западини Землі заповнені океаном, тому висоті прямокутників різна. На Венері умови слабко залежать від висоти і широти планети, тому представлені маленьким квадратом. Кінцеві стани післятерраформації для Венери та Марса показані стрілками.
Збіг помаранчевої смужки з нижньою стороною прямокутника якраз і означають, що наприкінці тераформації умови на Марсі мають відповідати умовам Землі високо у горах. На Венері швидше за все і температура і тиск буде вищим, ніж на Землі, тому кінцевий стан показаний вище.
10. Інженерія атмосфери Марса
Для Венери потрібно зменшити тиск і відповідно щільність атмосфери, що можна зробити лише одним способом – прибрати більшу частину атмосферних газів. Видалити гази з атмосфери Венери можна або розсіявши їх у світовому просторі, що дуже марнотратно, або зв'язавши їх з породами в нелеткі хімічні сполуки. Тераформація Венери розглянута окремо і тут Венера згадана для порівняння, і з огляду на те, що на деяких етапах тераформація Марса та Венери можуть йти паралельно.
У терафомації Марса інша проблема. Тут треба навпаки збільшити кількість газів у атмосфері. Зробити це можна двома способами. Або розтопити льоди і звільнити гази з ґрунту, або доставити колосальні обсяги газів з інших планет. Здавалося б розтопити криги простіше. Але є проблема. Ми ще не знаємо повного обсягу льоду та не знаємо його складу. Якщо лід на Марсі переважно складається з водяного льоду, то наповнити атмосферу не буде чим. Водяна пара не наповнить атмосферу. Тоді доведеться доставляти гази ззовні.
Часто пропонують бомбардувати Марс кометами. Однак це не може кардинально вирішити проблему. Принаймні комет пролітаючих у внутрішній частині Сонячної системи не так і багато. Не відомо, скільки астероїдів у поясі астероїдів складаються з льоду.
Чи можна на це розраховувати? Переганяти комети з пояса Койпера? Поки що за нинішнього рівня розвитку техніки це виглядає надто фантастично. Але проблема в іншому. Водяна крига не може підняти тиск на планеті. Тут потрібні інші гази, такі як вуглекислий газ, метан, аргон, азот, аміак, етан, ацетилен.
Нині середня температура Землі +15 º С, а середня температура Марса -53 º С. Середній тиск на Марсі трохи нижче або дуже близький до тиску потрійної точки. Тому на Марсі не може існувати вода у рідкому вигляді, а лише у вигляді льоду чи пари. Хоча в глибоких западинах тиск може бути трохи вище за потрійну точку до 1000 Па і там вода може при плюсових температурах перебувати у вигляді рідини. В даний час утворення значних обсягів рідкої води може реалізуватися швидше випадково, наприклад, при витіканні підземних вод або як результат танення вічної мерзлоти.
Близькість тиску на Марсі до потрійної точки води побічно вказує на те, що полярні шапки складаються здебільшого з води. Тим більше, що при існуючому на Марсі тиску навіть на полюсах температура дещо не досягає температури замерзання вуглекислоти. Звідси випливає, що здебільшого шапки Марса складаються з льоду. Для майбутніх колоністів Марса це приємна новина. Але для заповнення атмосфери потрібно виділити багато газів. Тому питання кількості замерзлої вуглекислоти в полярних шапках є ключовим для подальшої долі планети. Якщо в твердому вигляді на Марсі є достатні запаси вуглекислоти, то розігрів планети в результаті техногенної діяльності може підняти тиск вище тиску відповідного потрійної точки, тоді на Марсі можливе танення льодовиків, поява водойм з водою і врешті-решт існування життя земного типу на поверхні планети. А якщо ні, то розігрів полярних шапок не збільшить тиску на планеті. Оскільки вода легко зазнає фазового переходу, особливо якщо цьому сприяє температура зовнішнього середовища (близько 0 º С), то підняти вміст води в атмосфері і таким чином збільшити тиск неможливо.
Тому вся надія подальшої тераформації Марса може бути пов'язана з наявністю у складі полярних шапок достатньої кількості замерзлої вуглекислоти.
Звичайно, можна припустити, що в далекі часи, коли тиск на Марсі був вищим, вуглекислота замерзала при вищій температурі. Допускається, що тиск на Марсі міг досягати 1 - 3 земних атмосфер. Наприклад, при нормальному тиску вуглекислота замерзає за температури -56.6 º С. До такої температури охолоджується полюс Землі, а на Марсі було ще холодніше. Враховуючи, що основним компонентом атмосфери є саме СО 2 , слід припустити, що СО 2 упереміш з Н 2 Про утворює полярні шапки Марса. Вуглекислота на відміну води випаровується і замерзає з меншими витратами енергії. Але в суміші із звичайним льодом такий процес сильно уповільнюється. Тому в глибині полярні шапки можуть містити значну кількість вуглекислоти.
У якийсь момент тиск на Марсі знизився настільки, що вимерзання вуглекислоти припинився. Стан атмосфери стабілізувався. Залишився лише процес втрати атмосфери внаслідок втікання молекул у космос. За мільйони років Марс втратив значну частину своєї атмосфери, зокрема, всі легкі гази та азот.
11. Розігрів полярних шапок
Першим етапом тераформації стане розігрів полярних шапок. Найпростіше і очевидне рішення використовуватиме цілей сонячну енергію,відбивається орбітальним дзеркалом. Для цього попереднього нагріву пропонується і два інші методи: скидання кількох астероїдів, що містять аміак, виробництво парникових газів на марсіанських заводах.
Орбітальне дзеркало . Для розігріву полярних шапок потрібно відобразити за допомогою гігантського дзеркала частину сонячної енергії на направити її в область полярних шапок. Сонячна постійна - сумарний потік сонячного випромінювання, що проходить за одиницю часу через одиничний майданчик, орієнтований перпендикулярно до потоку, на відстані однієї астрономічної одиниці від Сонця поза земною атмосферою. За даними позаатмосферних вимірювань сонячна стала становить 1367 Вт/м². Сонячна постійна на орбіті Марса становить 43% сонячної постійної на орбіті Землі. Це не мало і становить приблизно 0.58 кв. на кожному квадратному метрі.
На Марсі, як і Землі, взимку одному з полюсів настає полярна ніч. Влітку сонце піднімається вище, кут падіння променів більше й у районі полярної шапки поверхню нагрівається, і шапка частково тане. Однак гази, що випаровуються, переносяться в протилежну півкулю, де в цей час панує зима, і знову конденсуються. Тому для вирішення завдань тераформації актуальнішим є підігрів саме зимової півкулі.
Не позбавлено змила і прогрів поверхні Марса у полярних районах, оскільки під шаром піску може бути вічна мерзлота. Однак такий розігрів вічної мерзлоти за допомогою концентрації сонячних променів буде малоефективним.
Розташувавши дзеркало з протилежного боку щодо сонця якраз і можна спрямовувати сонячні промені в район полярної шапки, де саме настає зима. Проблему представляє те, що дзеркало має обертатися орбітою навколо планети. Деякі вчені пропонують знайти дзеркала щодо стабільну точку. Як така точка пропонується розмістити дзеркало на відстані 214 тис км. з поверхні Марса.Тут сила тяжіння буде врівноважена силою тиску сонячного світла. Основний висновок авторів цієї ідеї такий, що потрібно підняти температуру приблизно на 4 градуси, тоді почне танути полярна шапка, нагрівання планети звільнить газ адсорбований у реголіті і все разом це підніме тиск до 500 – 1000 мбар. Оптимістично, чи не так, враховуючи, що зараз тиск всього 6-10 мбар.
12. Створення примітивної біосфери
Наступним етапом після підйому тиску хоча б удвічі-тричі буде заселення Марса живими організмами. Напевно можна виявити земні мікроорганізми здатні вижити в умовах Марса або вивести такі методами генної інженерії. Певним підтвердженням такої можливості стали нещодавно виявлені на Землі на глибині 200 м мікроорганізми - метаногени, що живляться воднем і дихають вуглекислим газом. Спеціально проведений ученими експеримент довів, що подібні мікроорганізми могли б вижити і в суворих марсіанських умовах.
Якби тиск на Марсі перевершував нинішній у кілька разів, там могли б існувати прості організми на кшталт водоростей чи лишайників. Однак це повинні бути рослини, які здатні протистояти ультрафіолетовому випромінюванню. Ультрафіолетове випромінювання можна поглинути зовнішньою "корою" на основі вуглецевої органіки або на основі неорганічних матеріалів кремній-кальцієвий-алюміній-киснево-вуглецевийоболонкою на кшталт те, що з урахуванням кальциту створюють корали чи молюски. Важливо, що при тиску вище за потрійну точку на Марсі вже в багатьох місцях випадатиме роса, яку зможуть поглинати рослини. Крім того рослини можуть поглинати вологу навіть з атмосфери, так чинять деякі рослини, що виживають у земних пустелях. Однак життя на основі води на Марсі ще довго буде неможливим. Оскільки вода може замерзнути всередині організму. Однак цю проблему можна подолати, якщо рослини будуть використовувати для метаболізму не воду як таку, а деякі розчини типу антифризу, які не замерзатимуть при негативних температурах.
Існує також можливість виживання на Марсі живих істот, що не використовують воду. Серед земних комах є такі види молі, які містять у своєму організмі воду.
Однак основні завдання, які вирішуватиметься за допомогою марсіанських рослин, будуть наступні. Перетворення атмосфери та насичення її киснем, перетворення ґрунту в ґрунт, зв'язування ґрунту. Сильні курні бурі виникають на Марсі через те, що в умовах низької тяжкості дрібний пил легко піднімається в атмосферу. Якби ґрунт був трохи вологий, а на ґрунті росли б рослини, видування пилу в атмосферу зменшилося б у рази. Нагадаю, що при запорошених бурях поверхня сильно остигає, тому для майбутнього Марса пилові бурі явище негативне.
Далі буде.
| Вуглекислий газ | 95,32 % |
| Азот | 2,7 % |
| Аргон | 1,6 % |
| Кисень | 0,13 % |
| Чадний газ | 0,07 % |
| Водяна пара | 0,03 % |
| Оксид азоту(II) | 0,013 % |
| Неон | 0,00025 % |
| Криптон | 0,00003 % |
| Ксенон | 0,000008 % |
| Озон | 0,000003 % |
| Формальдегід | 0,0000013 % |
Атмосфера Марсу- газова оболонка, що оточує планету Марс. Істотно відрізняється від земної атмосфери як за хімічним складом, і за фізичними параметрами. Тиск у поверхні становить 0,7-1,155 кПа (1/110 від земного, або земному на висоті понад тридцять кілометрів від поверхні Землі). Орієнтовна товщина атмосфери - 110 км. Орієнтовна маса атмосфери 2,5·10 16 кг. Марс має дуже слабке магнітне поле (порівняно з земним), і в результаті сонячний вітер викликає дисипацію атмосферних газів у космос зі швидкістю 300±200 тонн на день (залежно від поточної сонячної активності та відстані від Сонця). 
Хімічний склад
4 мільярди років тому атмосфера Марса містила кількість кисню, що можна порівняти з його часткою на юній Землі.
Температурні коливання
Оскільки атмосфера Марса сильно розріджена, вона погано згладжує добові коливання температури поверхні. Температура на екваторі коливається від +30 ° C вдень до -80 ° C вночі. На полюсах температура може зменшуватися до -143°C. Однак добові коливання температури не такі значні, як на безатмосферних Місяці та Меркурії. Низька щільність не заважає атмосфері формувати масштабні курні бурі та смерчі, вітри, тумани, хмари, впливати на клімат та поверхню планети.
Перші вимірювання температури Марса за допомогою термометра, вміщеного у фокусі телескопа-рефлектора, проводилися ще на початку 1920-х років. Вимірювання В. Лампланда в 1922 дали середню температуру поверхні Марса 245 (-28 ° C), Е. Петтіт і С. Нікольсон в 1924 отримали 260 K (-13 ° C). Нижче значення отримали в 1960 У.Сінтон і Дж.Стронг: 230 K (-43 ° C).
Річний цикл
Маса атмосфери протягом року сильно змінюється через конденсацію в полярних шапках великих об'ємів вуглекислого газу в зимовий час і випаровування - влітку.
Будь-яка планета відрізняється від інших поряд ознак. Люди порівнюють інші, знайдені планети з тією, яку вони добре, але не ідеально, знають – це планета Земля. Адже це логічно, на нашій планеті змогло з'явитися життя, а це означає, що якщо шукати планету, схожу на нашу, то там теж буде можливо знайти життя. Через ці порівняння у планет і з'являються свої відмінні риси. Наприклад, у Сатурна є прекрасні кільця, через які Сатурн називають найкрасивішою планетою Сонячної системи. Юпітер - найбільша планета в Сонячній системі і ця особливість Юпітера. Тож які особливості у Марса? Про це ця стаття.
Марс, як і багато планет Сонячної системи, має супутники. Всього у Марса є два супутники - Фобос і Деймос. Супутники одержали свої назви від греків. Фобос і Деймос були синами Ареса (Марса) і завжди були поруч із батьком, як і ці два супутники завжди поруч із Марсом. У перекладі “Фобос” означає “страх”, а “Деймос” – “жах”.
Фобос це супутник, орбіта якого знаходиться дуже близько до планети. Це найближчий супутник до планети у всій Сонячній системі. Відстань від поверхні Марса до Фобоса складає 9380 км. Супутник звертається навколо Марса із частотою 7 годин 40 хвилин. Виходить, що Фобос встигає здійснити три з невеликими обертами навколо Марса, поки сам Марс зробить один оберт навколо своєї осі.
Деймос це найменший супутник у Сонячній системі. Розміри супутника дорівнюють 15х12, 4х10, 8 км. А відстань від супутника до поверхні планети дорівнює 23450 тисяч км. Період обігу Деймоса навколо Марса складає 30 годин 20 хвилин, це трохи більше, ніж час, який витрачає планета для оберту навколо осі. Якщо ви будете на Марсі, то Фобос сходитиме на заході і заходитиме на сході, при цьому роблячи три обороти за добу, а Деймос, навпаки, сходить на сході і заходить на заході, при цьому роблячи лише один оборот навколо планети.
Особливості Марса та її Атмосфери
Однією з головних особливостей Марса є те, що було створено. Атмосфера на Марсі дуже цікава. Зараз атмосфера на Марсі дуже розряджена, мабуть, що у майбутньому Марс зовсім втратить свою атмосферу. Особливості атмосфери Марса в тому, що колись Марс мав таку ж атмосферу і повітря, як і на нашій рідній планеті. Але під час еволюції Червона планета втратила майже всю свою атмосферу. Зараз тиск атмосфери Червоної планети становить лише 1% від тиску нашої планети. Особливості атмосфери Марса також те, що навіть при втричі меншій силі тяжіння планети щодо Землі, Марс може піднімати величезні пилові бурі, піднімаю в повітря тонни піску і ґрунту. Пилові бурі вже не раз зіпсували нерви нашим астрономам, так як пилові бурі бувають дуже широкими, то спостереження із Землі за Марсом стає неможливим. Іноді такі бурі можуть тривати місяцями, що дуже псує процес вивчення планети. Але дослідження планети Марс у цьому не зупиняється. На поверхні Марса є роботи, які припиняють процес вивчення планети.
Атмосферні особливості планети Марс так само й у тому, що припущення вчених про колір марсіанського неба були спростовані. Вчені вважали, що небо на Марсі має бути чорним, але знімки, зроблені космічною станцією планети, спростували цю теорію. Небо на Марсі зовсім не чорне, воно рожеве, завдяки частинкам піску та пилу, що знаходяться у повітрі та поглинають 40% сонячного світла, завдяки цьому й створюється ефект рожевого неба на Марсі.
Особливості температури Марса
Вимірювання температури Марса почалися відносно давно. Все почалося з вимірів Лампланда у 1922 році. Тоді виміри говорили про те, що середня температура на Марсі дорівнює -28 º С. Пізніше, в 50-х і 60-х роках були накопичені деякі знання про температурний режим планети, які проводилися з 20-х по 60-і роки. З цих вимірів виходить, що вдень на екваторі планети температура може сягати +27º C, але вже до вечора вона впаде до нуля, а до ранку стає -50º С. Температура на полюсах коливається від +10º С, під час полярного дня, і до дуже низьких температур під час полярної ночі.
Особливості рельєфу Марсу
Поверхня Марса, як та інших планет, які мають атмосферу, поранена різними кратерами від падінь космічних об'єктів. Кратери бувають невеликих розмірів (5 км. у діаметрі) і великі (від 50 і до 70 км. у діаметрі). Через відсутність своєї атмосфери, Марс зазнавав метеоритних дощів. Але поверхня планети містить не лише кратери. Раніше люди вважали, що на Марсі ніколи не було води, але спостереження за поверхнею планети говорять про інше. Поверхня Марса має канали і навіть невеликі заглиблення, що нагадують водяні родовища. Це говорить про те, що на Марсі була вода, але з багатьох причин вона зникла. Нині вже важко сказати, що треба зробити, щоб вода на Марсі знову з'явилася і ми могли б спостерігати за воскресінням планети.
На Червоній планеті також є і вулкани. Найбільш відомий вулкан – Олімп. Цей вулкан відомий усім, хто цікавиться Марсом. Цей вулкан - найбільша височина не тільки на Марсі, але і в Сонячній системі, це ще одна особливість цієї планети. Якщо стояти біля підніжжя вулкана Олімп, то неможливо буде побачити край цього вулкана. Цей вулкан такий великий, що його краї йдуть за обрій і здається, що Олімп нескінченний.
Особливості Магнітного поля Марса
Це, мабуть, остання цікава риса цієї планети. Магнітне поле це захисник планети, який відштовхує всі електричні заряди, що рухаються у бік планети та відштовхує їх із початкової траєкторії. Магнітне поле залежить від ядра планети. Ядро на Марсі майже нерухоме і, отже, магнітне поле планети дуже слабке. Дія Магнітного поля дуже цікава, вона не глобальна, як на нашій планеті, а має зони, в яких вона активніша, а в інших зонах її може зовсім не бути.
Таким чином, планета, яка нам здається такою звичайною, має цілий набір своїх особливостей, деякі з них є провідними в нашій Сонячній системі. Марс не така проста планета, як вам може здатися на перший погляд.
Загальна помилка, яка зазвичай робить оцінки кліматичних умов конкретної планети, - плутати тиск із щільністю. Хоча з теоретичної точки зору ми всі знаємо різницю між тиском і щільністю, насправді він береться для порівняння атмосферного тиску на землі з атмосферним тиском даної планети без запобіжних заходів.
У будь-якій земній лабораторії, де гравітація приблизно така ж, ця обережність не потрібна і часто використовує тиск як «синонім» щільність. Деякі явища обробляються безпечно з точки зору вартості «тиску/температури», як наприклад фаси діаграм (або Діаграма станів), де насправді було б більш правильно було б говорити про «коефіцієнт щільності та температури» або «під тиском/температури», в іншому випадку ми не розуміємо присутність рідкої води без гравітації (і потім невагомості) в космічних апаратах на орбіті в космосі!
Насправді, технічно атмосферний тиск становить «вагу», яка надає певну кількість газу над нашими головами на все, що знаходиться під. Однак реальна проблема полягає в тому, що вага обумовлена не тільки щільністю, але й очевидно тяжкості. Якщо ми наприклад зменшення тяжкості Землі 1/3, Очевидно, що така ж кількість газу, що вище за нас буде мати одну третину своєї початкової ваги, Незважаючи на кількість газу залишається точно те ж саме. Так, то, порівняно кліматичні умови між двома планетами більш правильно говорити до щільності, а не тиск.
Ми дуже добре розуміємо цей принцип шляхом аналізу функціонування Торрічеллі барометр, Перший документ, який вимірюється землі атмосферний тиск. Якщо ми заповнимо закритий Тюбе ртуті на одній стороні і безліч вертикально з відкритим кінцем зануреної в бак, наповнений ртуттю також, Ви помітите формування вакуумної камери у верхній частині соломи. Торрічеллі фактично зазначив, що зовнішній тиск, відсутній в соломі, Це було для підтримки стовпця ртуті високої приблизно 76 см. Шляхом розрахунку продукт питомої ртуті, прискорення сили тяжкості Землі та висота колони ртуті можна обчислити вагу вище атмосфери.
З Вікіпедії за адресою: http:/// Вікі/Tubo_di_Torricelli it.wikipedia.org
Ця система є блискучою для свого часу, проте сильні обмеження при застосуванні в «Земляні». Насправді, як справжній гравітації в двох з трьох факторів формули, Будь-яка різниця в гравітації виробляє квадратичні різниця у відповідь барометр, потім, один і той же стовпець повітря, на планеті з 1/3 оригінальні гравітації, буде виробляти, для барометр, Торрічеллі під тиском 1/9 вихідне значення.
Зрозуміло, крім інструментальних артефактів, факт залишається фактом: той же стовпець повітря буде мати вагу пропорційні тяжкості, планети на яких час від часу ми матимемо це так просто барометричний тиск не є абсолютним показником щільності!
Цей ефект систематично ігнорується у аналізі атмосфери Марса. Ми говоримо легко тиску в гПа та угоди безпосередньо з землі, повністю ігноруючи тиск гПа, що гравітація на Марсі про 1/3 що землі (для точності 38%). Ті ж помилки ви зробили, коли ви подивитеся на фаси діаграм води, щоб продемонструвати, що на Марсі вода не може існувати в рідкій формі. Зокрема, потрійної точки води, на землі 6.1 гПа, але на Марсі, де гравітація це 38% що землі, Якщо ви робите в hPa, було б абсолютно 6.1 але для 2.318 гПа (хоча барометр, ознаменує Торрічеллі 0.88 гПа). Цей аналіз, однак, це завжди, на мій погляд обманним шляхом, систематично уникати, Відновлення позначення в ті ж значення землі. А вказівка 5-7 ГПА для марсіанської атмосферного тиску явно не зазначені у вигляді земної гравітації або Марс.
Насправді 7 hPa на Марсі повинна мати густину газу на землі буде вимірювання про 18.4 гПа. Це абсолютно уникнути в усіх сучасних дослідженнях, скажімо, в другій половині 60 років, в той час як раніше суворо вказано, що тиск був один десятий від землі, але з щільністю 1/3. З суто наукової точки зору було розглянуто реальну вагу стовпа повітря, що призводить як 1/3 його фактична вага на землі, але що насправді щільність була порівнянна з 1/3 землі. Як прийти до останніх досліджень існує ця різниця?
Можливо тому, що це простіше міркувати про неможливість зберегти рідкої фази води?
Є інші ключі для цієї тези: Кожна атмосфера насправді виробляє розсіювання світла (розсіяння) переважно в синьому, що навіть у випадку Марс можуть легко аналізуватися. Хоча атмосфера Марса купу пилу, щоб зробити його червонуватий, поділ синій компонент кольору панорамного зображення Марса, Ви можете отримати уявлення про щільність атмосфери Марса. Якщо ми порівняємо земне небо знімки, зроблені різних висотах, та був з різним ступенем щільності, Ми розуміємо, що номінальний розмір, у якому маємо знайти 7 гПа, тобто. 35.000 м, небо є повністю чорний, Сальво ярмарок горизонт смуга, де насправді ми досі бачимо у шарах нашої атмосфери.
Зліва: Зйомка марсіанського пейзажу, зроблені зондом слідопиту 22 червня 1999 року. Джерело: http://photojournal.JPL. nasa.gov/catalog/PIA01546 право: Синій канал креслення поруч; Зверніть увагу, інтенсивність піднебіння!
Ліворуч: Сідней - місто Південно-Східної Австралії, столиця Нового Південного Уельсу, на 6 m. Право: Синій канал креслення поруч.
Зліва: Сідней, але завжди під час піщаної бурі. Право: Синій канал креслення поруч; як ви можете бачити, Підвісні пилу зменшити яскравість неба, а не збільшити його, Всупереч тому, що затверджується у випадку НАСА Mars!
Очевидно, що фотографії марсіанського неба, відфільтровані синя смуга, набагато яскравіше, майже порівнянна з зображень, знятих на горі Еверест, трохи менше ніж 9.000 m, де дивитися, якщо атмосферний тиск становить 1/3 нормальний рівень моря тиск.
Ще одним свідченням серйозних користь марсіанської щільності атмосфери вище, ніж оголошені, була надана феномен пил Девілс. Ці міні Торнадо здатні підняти піску стовпців до декількох кілометрів; Але як це можливо?
НАСА сам намагався імітувати їх, у вакуумній камері, Імітація марсіанського тиску 7 гПа, і вони не змогли моделювати явища, якщо не піднімає тиск щонайменше 11 разів! Початковий тиск, навіть при використанні дуже потужного вентилятора, не міг зняти що-небудь!
Насправді, 7 ГПа, дійсно просто, враховуючи той факт, що крім височіє над рівнем моря знижується швидко відразу для дробових значень; але тоді всі явища спостерігаються поблизу гори Олімп, що це означає 17 км висоти, Як можна буде?
Це відомо з телескопічних спостережень, Марс має дуже активну атмосферу, особливо щодо формування хмар і туманів, не тільки піщаних бур. Спостереження Марса в телескоп дійсно, вставляючи синій світлофільтр, Ви можете виділити всі ці атмосферні явища далеко не незначною. Вранці та ввечері туман, орографічні хмари, у телескоп із середньою потужністю ЗМІ завжди спостерігалися полярні хмари. Будь-яка людина може приміром, з звичайної графічної програми, окремі три червоні рівні, Грін, синій колір зображення Марса і перевірити як це працює. Образ, відповідний червоний канал надасть нам гарна Топографічна карта в той час як синій канал покаже полярних крижаних шапок і хмар. Крім того, у зображення, отримані з космічного телескопа, Ви помітили синій кордону, викликаних атмосфери, що потім з'являється синій та червоний не, як показано на місці зображення.
Типові зображення Марса прийняті космічний телескоп Хаббла. Джерело: http://Science.NASA.gov/Science-News/Science-at-NASA/1999/ast23apr99_1/
Червоний канал (ліворуч), Зелений канал (Центр) та синій канал (право); Зверніть увагу, екваторіальна хмара.
Ще один цікавий момент – аналіз полярних родовищ; Перехрестя висотних даних і gravitometrici, Це було неможливо визначити, що полярні родовища різняться сезонно приблизно 1.5 метрів на Північний полюс і 2.5 метрів на Південному полюсі, з середньою щільністю населення в той час максимальна висота приблизно 0.5 г/см 3 .
При цьому щільність, 1 мм снігу CO 2 виробляє тиск 0.04903325 гПа; Тепер, навіть якщо припустити найбільш оптимістичний марсіанського тиску, наведені вище 18.4 гПа, ігноруючи той факт, що CO 2 становить 95% і не 100% атмосфера Марса, Якщо ми всі condensassimo атмосфери на землі буде отримати шар товщиною 37.5 см!
З іншого боку, 1.5 футів снігу вуглекислого газу із щільністю 0.5 g/см 3 робить тиск 73.5 ГПа та 2.5 метрів замість 122.6 гПа!
Час еволюція поверхні атмосферний тиск, записано два Вікінг Ландерс 1 і 2 (Вікінг Ландер 1 Він приземлився в Хріса космізм в 22.48° n, 49.97° Західної довготи, 1.5 Км нижче середнього рівня. Вікінг Ландер 2° 7n 7N 7n 4n7 у 7° 7. , 225.74° Західної довготи, 3 км нижче середнього рівня), протягом перших трьох років марсіанської місії: 1й рік (точки), 2й рік (суцільна лінія) та 3 роки (пунктирна лінія) укладаються в тому ж графі. Джерело Тілман і гість (1987) (Дивіться також Тілман 1989).
Розглянемо також, що, якщо маса сезонного сухого льоду була схожа між двома півкулями не повинна викликати сезонні варіації глобального атмосферного тиску, так як розпад полярної шапки завжди буде компенсуватися конденсацією на підлозі в іншій півкулі.
Але ми знаємо, що ущільнення марсіанської орбіти створює різниця майже 20 ° C середня температура двох півкуль, з вершини до 30 ° C користь Широта-30 ° ~. Майте на увазі, що 7 ГПа CO 2 ICES-123 ° c (~ 150° K), Хоча на 18.4 гПа (правильне значення для гравітації Марса) ЛЬДОВ до ~-116 ° C (~ 157° K).
Порівняння даних, зібраних місією Марінер 9 протягом весни бореальних (Ls = 43 - 54 °). Показано суцільною лінією на графіку вище за температуру (в Кельвінах) виявлено експеримент IRIS. Штрих пунктирні криві показують місцеві вітри (в m s-1) як випливає з теплового балансу вітру (Поллак і. 1981). Середній графік показує температуру моделювання (K) за той же сезон., У той час як нижній граф представляє моделювання вітрів (в ms-1). Джерело: «Метеорологічної мінливості та річного поверхневого тиску циклу на Марсі» Фредерік Hourdin, Ле Ван Фу, Франсуа забути, Olivier Talagrand (1993)
За даними Марінер 9 тільки на Південному полюсі ми знаходимо необхідних погодних умов, Хоча згідно з ушкодженням глобального наймача (MGS), пов'язані з землею, можлива присутність в обох півкулях.
Мінімальні температури в градусах Цельсія грунту Марса, взяті з теплових спектрометрів (TES) на борту Mars Global Surveyor (MGS). У горизонтальній та вертикальній ширині довгота сонця (Ls). Синя частина таблиці наведена мінімальна температура, середньорічний максимум і завжди з посиланням на щоденні мінімальні температури.
Потім, Підбиття підсумків, атмосфера, як видається, досягти мінімальної температури-123 ° C нуля-132 ° C; Я наголошую, що в-132 ° 2 не повинен перевищувати тиск 1.4 ГПа без льоду!
Граф тиску пари двоокису вуглецю; серед інших утиліт цього графа можна визначити максимальний тиск СО2 може досягати до конденсації (в даному випадку на льоду) при даній температурі.
Але повернемося до сезонної полярної депозити; як ми вже бачили принаймні на ніч на широті 60°, як здається, існують умови для формування сухого льоду, але те, що справді відбувається під час полярної ночі?
Почнемо з двох абсолютно різних станів: конденсат від поверхні для охолодження маси повітря або «холодні».
Для першого випадку, Припустимо, що температура грунту опускається нижче заморожування межу двоокису вуглецю; грунт почне покривати шаром льоду дедалі більше, до теплової ізоляції, викликаної льоду, сам буде досить зупинити процес. У випадку сухого льоду, будучи хорошим утеплювачем, він просто дуже мало, тому саме це явище не є достатньо ефективним для того, щоб виправдати льодових накопичень, що спостерігаються! Як доказ цього, на Північний полюс та Південний полюс належить запис-132 ° C, де мінімум становить-130 ° C (За словами TES MGS). Я також цікавлю як надійне виявлення-132 ° c з марсіанської орбіти і спектроскопічних шлях, тому що при цій температурі сам грунт повинен бути завуальованим від процесу конденсації!
У другому випадку, якщо повітряна маса (в даному випадку CO 2 майже чиста) досягає точки роси, як тільки температура падає, його тиск не перевищує межу, встановлену «тиск пара» для цього газу при цій температурі, викликає негайне землі конденсації маси будь-який надлишок газу! Насправді, ефективність цього процесу справді драматичного; Якщо ми повинні були імітувати аналогічний захід на Марсі, нам також потрібно буде враховувати низку подій, які створять.
Ми знижуємо температуру Південного полюса, наприклад, до -130 ° C, початковий тиск 7 гПа; тиск прибуття має бути ~ 2 ГПа, викликаючи опади снігу сухого льоду ~ 50 см завтовшки (0.1 ГР/см 2) Якщо стискається в 0.5 ГР/см 2 матч ~ 10 см завтовшки. Звичайно такий перепад тиску буде оперативно повітря з прилеглих районів, з ефектом від нижньої (ланцюжка) тиск і температура із сусідніх районів, але конденсації внесок всіх у снігу. Сам процес також прагне зробити теплової енергії (потім підвищення температури) в той же, але якщо температура залишається на рівні-130 ° C, процес конденсації зупиниться тільки тоді, коли всі планети досягне рівноваги тиск 2 гПа!
Це невелике моделювання використовується для розуміння взаємозв'язку між мінімальних температур і зміни атмосферного тиску, пояснення чому мінімальна температура та тиск пов'язані. З представлених графіків атмосферного тиску, записані два вікінги Ландерс ми знаємо, що для вікінгів 1 тиск змінюється від мінімального 6.8 гПа і максимум 9.0 гПа, середнє значення 7.9 . Для вікінгів 2 Допустимі значення – від 7.4 HPA на 10.1 гПа в середньому 8.75 гПа. Ми також знаємо, що VL 1 Він приземлився 1.5 км і VL 2 3 км, обидва під середній рівень Марса. Враховуючи, що середній рівень Марс 6.1 гПа (відбувається з потрійної точки води!), Якщо ми маємо масштаб значень, зазначених вище середнє значення 6.1 гПа, Потім обидва варіюються від менше 5.2 ± 0.05 ГПа і максимум 7 ± 0.05 гПа. Тоді як мінімальне значення 5.2 ГПа, низька температура, ми отримуємо ~-125 ° C (~ 148 ° K), вже у явні розбіжності з вашими даними. Тепер, в той час як падіння тиску від 7 HPA на 5.2 Осаджують HPA товщиною 18,4 см (0.1 ГР/см 2) Якщо стискається в 0.5 ГР/см 2 матч ~ 3.7 см товщиною, і що поверхня Південної полярної шапці ~ 1/ 20 Загальна поверхня Марса (певно наближаючись за замовчуванням!), 3.7 см X 20 = 74 см, Це набагато менше значення в межах полярних відкладень виявлено!
Тому існує очевидна суперечність між теплових даних і даних про погоду, якщо один не підтримує інші! Така низька температура спричинить сильний тиск коливання (навіть між днем і вночі!) або навіть нижчий загальний тиск! З іншого боку, проте 7 абсолютно недостатньо для обліку такого явища, як пил Девілз номінальне HPA, яри, поширення світла небес або величини перехідних полярних родовищ, які ви пояснили краще набагато вище за атмосферний тиск 7 гПа.
Поки що були розглянуті лише аспекти, пов'язані з двоокисом вуглецю, вважається одним з основних компонентів атмосфери (~95%); Але якщо ми введемо навіть вода в цьому аналізі, позначення 7 ГПа стає абсолютно безглуздим!
Наприклад, сліди, залишені потік рідкої води (побачити кратер Ньютон) де вода повинна тільки бути пара держави, з урахуванням дуже низького тиску та температури до близько 27 ° C!
У такій ситуації можна сміливо сказати, що тиск (у наземних умовах) не може бути меншим, ніж 35 гПа!