Химический состав атмосферы марса


Планета Марс

Как и у любой крупной планеты, у Марса есть атмосфера. Она состоит из газообразного вещества, которое планета удерживает за счет притяжения. Впрочем, воздух на Марсе сильно отличается от земного.

Общие сведения об атмосфере Марса

Атмосфера у Марса значительно тоньше, чем у Земли. Ее высота равна 11 км, что составляет примерно 9-10% от земной. Это вызвано слабой силой притяжения на планете, неспособной удержать более широкий слой газа. Малая толщина и плотность атмосферы вызывает такие воздушные явления, каких нельзя застать на Земле.

Химически атмосфера состоит в основном из углекислого газа.

Плотность атмосферы также очень мала: более чем в 61 раз меньше средней плотности на Земле.

Из-за своих свойств атмосфера постоянно подвергается воздействию солнечного ветра, теряя вещество и рассеиваясь быстрее, чем на других планетах. Этот процесс называется диссипацией. Это связано с тем, что у планеты Марс нет магнитного поля.

Структура атмосферы


Даже будучи тонкой, марсианская атмосфера неоднородна и имеет слоистую структуру. Ее строение выглядит так:

● Ниже всех слоев находится тропосфера. Она занимает все пространство от поверхности до 20-30 км. Температура здесь равномерно уменьшается по мере подъема. Верхняя граница тропосферы не фиксирована, и изменяет свое положение на протяжении года.

● Выше находится стратомезосфера. Температура в этой части примерно одинакова и равна –133 °C. Она продолжается вплоть до высоты в 100 км над поверхностью, где вместе с ней заканчивается вся нижняя атмосфера.

● Все, что расположено выше (до границы, где начинается космос) называется верхней атмосферой. Другое название этого слоя – термосфера, а его средняя температура – от 200 до 350 К.

● Внутри нее выделяется ионосфера, для которой, как видно из названия, характерен высокий уровень ионизации, возникающий из-за солнечного излучения. Она начинается примерно там же, где и вся верхняя часть и имеет протяженность примерно в 400 км.

● На высоте около 230 км термосфера заканчивается. Ее последний слой называется экобаза.

● Далее начинается экзосфера.

● Не принадлежащей ни к нижней, ни к верхней атмосфере определяют хемосферу, в которой происходят химические реакции, инициируемые светом. Из-за отсутствия у Марса какого-либо аналога земного Озонового слоя, этот слой начинается на уровне поверхности. А заканчивается он на высоте в 120 км.


Итак, поверхность Марса покрыта достаточно тонкой и разреженной атмосферой, которая, впрочем, имеет относительно сложную структуру. Всего атмосфера Марса состоит из семи слоев, однако это число в разных источниках может меняться, так как ученые еще не пришли к согласию относительно природы некоторых слоев.

Не стоит думать, что слоистая структура указывает на статичность. Атмосфера Марса также склонна к изменениям, как и земная: в ней присутствует и общая циркуляция, и частные перемещения потоков воздуха.

Состав атмосферы

Химический состав атмосферы Марса сильно отличается от земного. Воздух на Марсе состоит из следующих газов:

● Основу атмосферы планеты Марс составляет углекислый газ. Он занимает примерно 95% от её объёма. Это единственный тяжелый газ, который способна удержать планета.

● Большую часть углекислого газа составляет CO2, однако долю от него занимает и оксид углерода CO. Эта доля необычно мала и заставляет ученых строить теории о том, почему CO не накапливается.

● Азот N2. Он составляет очень малую часть атмосферы – всего 2,7%. Однако задержаться в атмосфере он может только в виде двойной молекулы. Излучение Солнца постоянно расщепляет атмосферный азот на атомы, после чего он рассеивается.

● Аргон занимает 1,6% и представлен в основном тяжелым изотопом аргон-40.


● Кислород на Марсе также есть, но содержится в основном в верхней атмосфере и появляется при разложении других веществ, откуда затем переходит и в нижние слои. Из-за этого на высоте примерно 110 км и выше содержится в 3-4 раза больше O2, нежели ниже этого уровня. Дышать им нельзя.

● Озон – наиболее неопределенный газ в марсианской атмосфере. Его содержание зависит от температуры воздуха, а значит от времени года, широты и полушария.

● Метан на Марсе, несмотря на малое содержание в атмосфере, – один из самых загадочных газов планеты. Он может иметь несколько источников, но наиболее актуальных два: влияние температур (например, в вулканах) и переработка веществ бактериями и жвачными животными, после чего образуется бактериальный метан. Последний представляет особый интерес для астробиологии – именно его ищут на потенциально населенных планетах, чтобы доказать что на них есть жизнь. На что может указывать метан, появляющийся на Марсе всплесками – неизвестно.

● Органические соединения, такие как H2CO, HCl и SO2, тоже есть в составе атмосферы Марса. Они могут прояснить вопрос, о котором говорилось выше, так как их наличие говорит об отсутствии вулканической активности – а значит и термогенного метана.

● Вода. Пусть ее содержание в несколько сотен раз меньше чем в самых сухих районах Земли, она все же присутствует.

● Стоит также упомянуть, что атмосфера Марса наполнена мельчайшими пылевыми частицами (преимущественно — оксид железа). Они делают атмосферу красновато-оранжевой со стороны, и они же отвечают за цвета неба, обратные земным: дневные небеса на Марсе желто-коричневые, на закате и рассвете они становятся розовыми, а вокруг Солнца – голубыми.

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.

Парниковый эффект

Речь о парниковом эффекте на Марсе всегда заходит в контексте обсуждения когда-то существовавшей на нем жидкой воды.
этом уже говорят “реки” на поверхности, но этого ученым оказалось недостаточно, и они решили найти то, что позволило жидкой H2O появиться.
Когда Марс был молодой планетой, вулканы на нем были крайне активны. Каждый вулканический взрыв на Марсе выделял углекислый газ и метан, который разлагался под действием солнечных лучей, производя водород и создавая “водородный парниковый эффект”. В какой-то момент концентрация последнего газа увеличилась настолько, что позволила существование озер, рек и даже целых океанов воды. Однако со временем атмосфера планеты истончилась и больше не смогла обеспечивать условия, в которых вода оставалась бы жидкой. Сейчас на Марсе можно найти только водяной пар или лед. Переход из одного агрегатного состояния в другое происходит при помощи сублимации, минуя жидкую стадию. Это можно назвать уникальной особенностью в истории атмосферы Марса, так как подобного не происходило пока что ни на одной другой планете. Впрочем, это только научная теория.

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.

Пылевые смерчи


Пылевые бури, регулярно происходящие на Марсе – особенность этой планеты. Их причина – бури на Марсе, скорость ветра в которых достигает 100 км/ч. Воздух собирает висящую в атмосфере пыль на высоту до 50 км. Это порождает на Марсе те самые пылевые бури. Чаще всего они возникают в полярных регионах и бушуют на протяжении 1,5 – 3 месяцев. Похожим образом на Марсе возникают и песчаные бури. Отличие лишь в том, что на этот раз в воздух поднимаются более крупные частицы, осевшие на поверхность – песок.

Впрочем, если на Марсе есть ветер, то должны быть и опасные воздушные явления, которые он вызывает. К примеру, смерчи. Они, так же как и бури, поднимают в воздух песок и пыль, но простираются на сотни метров в ширину и километры в высоту и представляются куда более опасными (даже несмотря на то, что их скорость втрое ниже, чем у бурь – только 30 км/ч). Из-за все той же малой плотности атмосферы смерчи на Марсе больше похожи на торнадо. Второе их название – пылевые дьяволы. С орбиты видно, как они оставляют черные вихрящиеся следы на светло-песчаной поверхности.

Радиация

Радиация на Марсе представляет для людей не меньшую опасность чем пыль или низкое давление. Причины тому две: слабость и разреженность атмосферы и отсутствие магнитосферы у планеты Марс. Воздушная часть не способна защитить его поверхность от радиационного космического излучения. Именно поэтому за несколько дней, проведенных на планете без защиты, космонавт получит годовую дозу облучения.

Терраформирование


Несмотря на все это, люди по-прежнему мечтают подчинить себе Марс и даже сделать его обитаемым. Атмосфера Марса – одно из главных препятствий на этом пути. Однако терраформирование Марса предлагают провести не только обеспечив его кислородом и плотной атмосферой, но и создав при этом крупный источник космического топлива. Предлагается химически разлагать углекислый газ на кислород и CO, которым можно будет обеспечивать колонию и заправлять транспорт, чтобы наладить связь с Землей.

Источник: oplanetah.ru

Общие сведения

У Марса есть своя атмосфера, но она составляет всего 1% от земной. Как и у Венеры, состоит преимущественно из углекислого газа, но опять же, намного тоньше. Относительно плотный слой составляет 100 км (для сравнения у Земли  500 — 1000 км по разным оценкам). Из-за этого отсутствует защита от солнечной радиации, а температурный режим практически не регулируется. Воздуха на Марсе в привычном нам понимании нет.

Учёные установили точный состав:

  • Двуокись углерода — 96%.
  • Аргон — 2,1%.
  • Азот — 1,9%.

Содержание опасного для жизни углекислого газа в 23 раза больше, чем на Земле. Однако в небольшом количестве имеется водяной пар. Долгое время учёные задавались вопросом, есть ли кислород на Марсе. Сейчас известно, что его концентрация минимальна в виде примесей.


В 2003 году обнаружен метан. Открытие подстегнуло интерес к Красной планете, многие страны запустили программы исследования, которые привели к разговорам о полётах и колонизации.

Из-за маленькой плотности температурный режим не регулируется, поэтому перепады составляют в среднем 1000С. В дневное время устанавливаются достаточно комфортные условия +300С, а ночью температура поверхности падает до -800С. Давление составляет 0,6 кПа (1/110 от земного показателя). На нашей планете подобные условия встречаются на высоте 35 км. Это главная опасность для человека без защиты — его убьёт не температура или газы, а давление.

У поверхности постоянно присутствует пыль. Из-за маленькой силы тяжести облака поднимаются до 50 км. Сильные перепады температуры приводят к появлению ветров с порывами до 100 м/с, поэтому пылевые бури на Марсе обычное дело. Серьезной угрозы они не представляют из-за маленькой концентрации частиц в воздушных массах.

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 -2000С). 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 -1330С. На Земле здесь содержится озон, защищающий от космического излучения. На Марсе он скапливается на высоте 50-60 км и далее практически отсутствует.

Состав атмосферы

Земная атмосфера состоит из азота (78%) и кислорода (20%), в небольших количествах присутствует аргон, углекислый газ, метан и т.д. Такие условия считаются оптимальными для возникновения жизни. Состав воздуха на Марсе существенно отличается. Основным элементом марсианской атмосферы является углекислый газ — порядка 95%. На азот приходится 3%, а на аргон 1,6%. Общее количество кислорода — не более 0,14%.


Такой состав сформировался из-за слабого притяжения Красной планеты. Наиболее устойчивым оказался тяжёлый углекислый газ, который постоянно пополняется в результате вулканической активности. Лёгкие газы рассеиваются в космосе, вследствие низкой силы притяжения и отсутствия магнитного поля. Азот удерживается гравитацией в виде двухатомной молекулы, но расщепляется под воздействием радиации, и виде одиночных атомов улетает в космос.

С кислородом схожая ситуация, но в верхних слоях он вступает в реакцию с углеродом и водородом. Однако учёные до конца не понимают особенности реакций. По расчётам количество угарного газа СО должно быть больше, но в итоге он окисляется до углекислого СО2 и опускается к поверхности. Отдельно молекулярный кислород О2 появляется только после химического распада углекислого газа и воды в верхних слоях под воздействием фотонов. Он относится к неконденсирующимся на Марсе веществам.

Учёные полагают, что миллионы лет назад количество кислорода было сопоставимо с земным — 15-20%. Пока неизвестно точно, почему условия изменились. Однако отдельные атомы не так активно улетучиваются, и из-за большего веса он даже накапливается. В некоторой степени наблюдается обратный процесс.

Остальные важные элементы:

  • Озон — практически отсутствует, имеется одна область скопления в 30-60 км от поверхности.
  • Вода — содержание в 100-200 раз меньше, чем в самом засушливом регионе Земли.
  • Метан — наблюдаются выбросы неизвестной природы, и пока наиболее обсуждаемое вещество для Марса.

Метан на Земле относится к биогенным веществам, поэтому потенциально может быть связан с органикой. Природа появления и быстрого разрушения пока не объяснена, поэтому ученые ищут ответы на эти вопросы.

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 40-500С, 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.

Источник: MarsPlaneta.ru

Марсианский климат

Атмосферное давление

Атмосфера Красной планеты более разряжена, чем атмосфера Земли.

Ее среднее давление около поверхности составляет 0,6 кПа, то есть меньше земного в 160 раз.

В течение одного сезона и суток давление атмосферы меняется. Сезонные перепады давления составляют 4 – 8,7 мбар. Разряженность атмосферы непосредственно влияет на формирование в целом холодного климата на Марсе. Планета быстро нагревается и быстро остывает.

Газовая оболочка Марса состоит в основном из углекислого газа (95%), на 3% из азота и на 1,6% из аргона. Доли кислорода и водяных паров – менее 1%.

Ученые считают, что такое высокое содержание паров углекислоты связано с вулканической деятельностью. Из-за отсутствия тектонического движения вулканическая магма в течение нескольких миллионов лет извергалась на поверхность с выделением углекислого газа.

Состав атмосферы Марса (фото из открытых источников)

Пылевые бури и смерчи

На Марсе постоянно присутствуют частицы пыли, состоящие из оксида железа и имеющие размер 1,5 мкм.

Из-за низкой гравитации пылевые облака поднимаются до 50 метров в высоту.

В результате перепада температур на Красной планете дуют ветра, скорость которых достигает 100 м/с. Особенно часто они наблюдаются в южном полушарии в конце весеннего периода — начале летнего, что связано с большой разницей температур между полушариями.

Образуются пылевые бури, которые иногда охватывают всю планету. Их продолжительность может составлять до 100 суток.

Общий вес пыли, переносимой в течение периода пылевых бурь, может составлять 108 — 109 т, то есть равняется общему весу пыли с марсианской поверхности.

Огромная пылевая буря возникла в сентябре 1971 и длилась до января 1972 года. Масса пылевых частиц составляла 7,8*10-50 – 1,66*10-3 г/см2.

Пылевые бури хорошо видны на фотографиях с орбитальных аппаратов. Но при съемке с поверхности они малозаметны и фиксируются только по резкому скачку давления, температуры и небольшому затемнению неба.

Суточные вариации температур способствуют образованию пылевых смерчей. Скорость воздушных поток при этом может достигать 30 м/с.

Смерчи на Марсе больше напоминают торнадо из-за большой степени разряженности атмосферы.

Пылевые частицы поднимаются ветром вверх на несколько километров, а диаметр пылевого облака составляет сотни километров. Пылевые смерчи — одна из проблем, с которой столкнутся космонавты прибыв на планету.

Облака и осадки

В атмосфере Марса содержание паров H2O составляет менее 0,001%. При низких температуре и давлении воздух становится более насыщенным парами воды.

На высоте 10-20 км пар собирается в облака. Их часто можно наблюдать на снимках экватора, где они появляются в течение всего года. В более высоких атмосферных слоях (выше 20 км) облака образуются из испарившегося углекислого газа. В результате этого процесса облака образуются и на низких уровнях (менее 10 км) на полюсах в зимний период.

Конденсационное происхождение имеют также туманы, которые часто можно наблюдать над низкими участками марсианской поверхности – на дне кратеров, над долинами и каньонами холодной ночью.

Иногда в атмосфере Красной планеты возникают метели. Одну из таких марсоход «Феникс» наблюдал в 2008 году в приполярной области. Эта метель представляла собой виргу – осадки, которые испаряются, не достигнув до поверхности планеты.

Скорость падения частиц была незначительной. Возможная причина возникновения метелей была определена в ходе компьютерного моделирования в 2017 году.

Ученые установили, что после заката на средних широтах, где смена дня и ночи происходит регулярно, облака резко остывают, что может приводить к сильным метелям. При этом скорость движения частиц достигает 10 м/с.

В связи с низкой облачностью и сильными ветрами исследователи допускают возможность выпадения снега на Марсе.

Он уже выпадал на поверхность планеты ранее. Зимой 1979 года «Викинг-2» зафиксировал тонкий снежный покров, пролежавший несколько месяцев.

Времена года

На Марсе есть сменяющие друг друга времена года. Сходство проявляется и в их количестве (на Красной планете их также четыре), и в последовательности — лето, осень, зима, весна.

Смена сезонов на Красной планете происходит по причине наклона на 25° оси вращения к плоскости орбиты.

Продолжительность сезонов в противоположных полушариях разная.

Зима длится дольше и холоднее в южном полушарии, чем северном.

Лето в северном полушарии прохладное и долгое, тогда как в южном – оно короткое, но более теплое. Это происходит из-за большой «сжатости» орбиты.

В фазе перигелия поверхность планеты получает примерно в 1,5 раза больше тепла, чем при нахождении в афелии. Поэтому ледяная шапка на северном полюсе в зимний период разрастается на одну треть расстояния до экватора, а на южном – наполовину.

В результате смены сезонов на Марсе происходит круговорот углекислого газа.

Когда на полюс приходит лето, его ледяная шапка тает и углекислый газ испаряется в атмосферу. Потоками ветра он переносится к другому полюсу и вновь замерзает. В результате круговорота CO2 и разных размеров шапок давление атмосферы на планете меняется по мере движения по орбите.

Зимой, когда 30% атмосферного углекислого газа замерзает, давление в зонах полярных шапок заметно снижается.

Температура на Марсе днем и ночью

Температура на Красной планете намного ниже, чем на Земле. Среднее значение этого показателя на Марсе — — 63° по Цельсию.

Сильно разряженная атмосфера не способствует сглаживанию суточных изменений температурного режима. При относительно мягких климатических условиях летом на дневной половине Марса температура составляет +20°C.

При этом на экваторе устанавливается самая высокая температура – воздух прогревается до +27°C.

Марсоходом «Спирит был зафиксирована максимальная температура в +35°C.

Однако, если лето на Марсе по температуре довольно благоприятное и напоминает земное, то зима на Красной планете чрезвычайно холодная и не может сравниться даже с сибирской.

В зимний период ночью температура может составлять -80 — -125°C. При этом на полюсах она падает еще ниже – до -140°C.

Суточные температурные колебания на Марсе не так значительны, как на Меркурии и Луне, которые практически не имеют атмосферы. В районах земли Ноя и «озера» Феникс температура летом меняется от -53°C до +22°C, зимой – -43°C до -103°C.

Оценивая положительные и отрицательные температуры в комплексе, можно сделать вывод, что Марс – очень холодная планета.

Нигде на Земле нет таких мест с экстремальными температурными условиями. В этом плане на некоторых участках поверхности Марса зимней ночью значительно холоднее, чем в Антарктиде.

Причины низких температур

Хотя летом температура на Марсе похожа на летнюю температуру на Земле, средние ее показатели сравнительно ниже, что связано со следующими факторами:

• Расстояние
Марс находится дальше от Солнца, и получает меньше солнечного излучения, чем Земля.

• Грунт
Низкая теплопроводность грунта не способствует сохранению попавшего на поверхность солнечного тепла;

• Атмосфера
Толщина и плотность атмосферы Марса меньше, чем у Земли. Исходя из этого, газообразная оболочка не удерживает тепло от нагретой поверхности.

Как менялась температура на Марсе

Марсоходы и космические зонды периодически фотографируют участки марсианской поверхности с явно заметными признаками эрозии.

Ученые предполагают, что это указывает на наличие воды на Марсе в далеком прошлом.

Если это так, то раньше на планете не было таких низких температур, климат был влажным, шли дожди.

Но согласно исследованиям климат Марса остается неизменным в течение последних 3 миллиардов лет.

Некоторые ученые высказывают версию, согласно которой остывание планеты началось 4 миллиарда лет назад.

Участки с эрозией не исчезли, так как нет тектонического движения плит или водных бассейнов.

В 2008 году специалисты исследовательского центра им. К. Сагана сделали вывод, что за последние 10 лет климат Марса стал более теплым.

НАСА, основываясь на результатах проведенного анализа изменений альбедо (диффузная отражательная способность поверхности) разных частей планеты, подтвердило эту теорию.

В мае 2016 года в журнале Science была опубликована статья с новыми доказательствами потепления климата Марса, сделанными на основе анализа данных Mars Reconnaissance Orbiter. По мнению авторов, потепление на Марсе началось давно, возможно, 370 тыс. лет назад.

Источник: zen.yandex.ru

Из чего состоит атмосфера Марса?

Ныне климат Марса суров и отвергает даже возможность обитания здесь живых существ. Марсианская погода формируется множеством факторов, среди которых цикличный рост и таяние ледяных шапок, водяные пары в атмосфере и сезонные пылевых бури. Порой, гигантские пылевые бури охватывают сразу всю планету и могут длиться месяцами, окрашивая небо в густой красный цвет.

Атмосфера Марса примерно в 100 раз тоньше, чем у Земли, а на 95 процентов состоит углекислого газа. Точный состав марсианской атмосферы таков:

  • Углекислый газ: 95,32 %
  • Азот: 2,7 %
  • Аргон: 1,6 %
  • Кислород: 0,13 %
  • Окись углерода: 0,08 %

Кроме того, в незначительных количествах встречаются: вода, оксиды азота, неон, тяжелый водород, криптон и ксенон.

Как возникла атмосфера Марса? Так же, как и на Земле — в результате дегазации — выхода газов из недр планеты. Однако сила тяжести на Марсе значительно меньше, чем на Земле, поэтому большая часть газов улетучивается в мировое пространство, и лишь незначительная их часть способна удержаться вокруг планеты.

Что случилось с атмосферой Марса в прошлом?

На заре существования Солнечной системы, то есть 4,5-3,5 миллиарда лет назад, Марс обладал достаточно плотной атмосферой, благодаря чему на его поверхности вода могла находится  в жидком виде. Орбитальные фотографии показывают контуры обширных речных долин, очертания древнего океана на поверхности красной планеты, а марсоходы уже не однократно находили образцы химических соединений, которые доказывают нам, что глаза не врут – все эти привычные человеческому глазу детали рельефа на Марсе, сформировались в таких же условиях, как и на Земле.

Вода на Марсе была без сомнений, вопросов здесь нет. Вопрос только в том, почему она в итоге исчезла?

Основная теория на этот счет выглядит примерно так: когда-то давно у Марса было планетарное магнитное поле, эффективно отражающее солнечную радиацию, однако со временем оно начало слабеть и около 3,5 млрд. лет назад практически сошло на нет (отдельные локальные очаги магнитного поля, причем по мощности вполне сравнимого с земным, есть на Марсе и сейчас). Так как размеры Марса почти вдвое меньше земных, его гравитация значительно слабее, чем у нашей планеты. Сочетание этих двух факторов (потеря магнитного поля и слабая гравитация) привели к тому. что солнечный ветер стал “выбивать” легкие молекулы из атмосферы планеты, постепенно истончая её. Так, в считанные миллионы лет, Марс оказался в роли яблока, с которого ножом аккуратно срезали кожицу.

Ослабевшее магнитное поле уже не могло эффективно “гасить” космическую радиацию, и солнце из источника жизни превратилось для Марса в убийцу. А истонченная атмосфера не могла уже удерживать тепло, поэтому температура на поверхности планеты упала до среднего значения в -60 градусов по Цельсию, лишь летним днем на экваторе, достигая +20 градусов.

Хотя атмосфера Марса сейчас примерно в 100 раз тоньше земной, она все еще достаточно толстая, чтобы на красной планете активно проистекали процессы погодообразования, выпадали осадки, возникали тучи и ветры.

Радиация, пыльные бури и другие особенности Марса

Радиация у поверхности планеты представляет опасность, однако по данным НАСА, полученным из сбора анализов марсоходом “Curiosity”, следует, что даже за 500-дневный период прибывания на Марсе (+360 дней в пути), астронавты (с учетом защитного снаряжения) получили бы “дозу” радиации равную 1 зиверту (~100 рентген). Эта доза опасна, однако безусловно не убьет взрослого человека “на месте”. Считается, что полученный 1 зиверт облучения, на 5% увеличивает риск астронавта на развитие рака. По мнению ученых, ради науки можно пойти и на большие лишения, тем более, первый шаг на Марс, даже если он и сулит проблемы со здоровьем в будущем… Это определенно шаг в бессмертие!

На поверхности Марса, сезонно, бушуют сотни  пылевых дьяволов (торнадо) поднимающие в атмосферу пыль из железных окислов (ржавчину, по простому) которая обильно покрывает марсианские пустоши. Марсианская пыль очень мелкая, что в сочетании с малой силой тяжести приводит к тому, что в атмосфере всегда присутствует её значительно количество, достигающее особенно больших концентраций осенью и зимой в северном, и весной и летом – в южном полушариях планеты.

Пылевые бури на Марсе – крупнейшие в солнечной системе, способные покрывать всю поверхность планеты и порой идти месяцами. Основные сезоны пылевых бурь на Марсе – весна и лето.

Механизм таких мощных погодных явлений изучены не до конца, но с большой долей вероятности объясняется следующей теорией: когда большое число частичек пыли поднимается в атмосферу, это приводит к её резкому прогреву на большую высоту. Теплые массы газов устремляются в сторону холодных областей планеты, порождая ветер. Марсианская пыль, как уже отмечалось, очень легкая, поэтому сильный ветер поднимает в верх ещё больше пыли, что в свою очередь ещё сильнее нагревает атмосферу и порождает ещё более сильные ветры, которые в свою очередь поднимают ещё больше пыли… ну и так далее!

Дождей на Марсе нет, да и откуда им взяться на морозе в -60 градусов? А вот снег иногда идет. Правда состоит такой снег не из воды, а из кристалликов углекислого газа, да и по свойствам больше напоминает туман, а не снег (слишком малы “снежинки”), однако будьте уверены – это самый настоящий снег! Просто с местной спецификой.

Вообще, “снег” идет почти по всей территории Марса, причем процесс этот цикличный – ночью углекислый газ замерзает и превращается в кристаллы, выпадая на поверхность, а днем оттаивает и снова возвращается в атмосферу. Однако на северном и южном полюсах планеты, в зимний период, царит мороз до -125 градусов, поэтому единожды выпав в виде кристаллов, газ уже не испаряется, и лежит пластом до весны. Учитывая размер снежных шапок Марса, надо ли говорить, что зимой концентрация углекислого газа в атмосфере падает на десятки процентов? Атмосфера становится ещё более разреженной, и как следствие задерживает ещё меньше тепла… Марс погружается в зиму.

Спустя несколько месяцев, планета оказывается ближе к солнцу, начинается процесс активного таяния снеговых шапок, атмосфера насыщается углекислым газом, становится плотнее, и тогда наступает настоящее марсианское лето!

Южная шапка Марса не истаивает полностью даже в самые “жаркие” годы, а вот северная полярная шапка летом может растаять совсем, обнажая под толщей “сухого льда” (углекислого) настоящий водяной лед.

Источник: starcatalog.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.