Чи є в атмосфері марсу кисень. Наса пропонує відновити атмосферу марсу за допомогою магнітного щита

Знайомство з будь-якою планетою починається з її атмосфери. Вона огортає космічне тілоі захищає його від зовнішніх впливів. Якщо атмосфера сильно розріджена, то такий захист надзвичайно слабкий, а якщо він щільний, то планета знаходиться в ній як у коконі – прикладом тут може служити Земля. Однак такий приклад у Сонячній системі одиничний і не поширюється на інші планети земної групи.

Тому атмосфера Марса (червона планета) надзвичайно розріджена. Її приблизна товщина вбирається у 110 км, а щільність проти земної атмосферою дорівнює лише 1%. На додаток до цього у червоної планети надзвичайно слабке і нестійке магнітне поле. Як наслідок, сонячний вітер вторгається на Марс і розсіює атмосферні гази. Внаслідок цього за добу планета втрачає від 200 до 300 тонн газів. Все залежить від сонячної активностіі від відстані до світила.

Звідси не важко зрозуміти, чому атмосферний тиск дуже низький. На рівні моря воно менше земного у 160 разів. На вулканічних вершинах воно становить 1 мм рт. ст. А в глибоких западинах його величина сягає 6 мм рт. ст. Середня величинана поверхні дорівнює 46 мм рт. ст. Такий тиск фіксується в земній атмосфері на висоті 30 км від поверхні Землі. З такими величинами вода не може в рідкому станібути присутнім на червоній планеті.

В атмосфері Марса Вуглекислий газміститься 95%. Тобто можна говорити, що він займає панівне становище. На другому місці знаходиться азот. Його налічується майже 2,7%. Третє місце посідає аргон – 1,6%. А кисень знаходиться на четвертому місці – 0,16%. Є також у невеликій кількості чадний газ, водяна пара, неон, криптон, ксенон, озон.

Склад атмосфери такий, що дихати на Марсі людям неможливо. Пересуватися планетою можна лише у скафандрі. У той самий час слід зазначити, що це гази хімічно інертні і серед них немає жодного отруйного. Якби тиск на поверхні був хоча б 260 мм рт. ст., то нею можна було б пересуватися без скафандра у звичайному одязі, маючи лише дихальний апарат.

Деякі фахівці вважають, що кілька мільярдів років тому атмосфера Марса була значно щільніше великим змістомкисню. На поверхні були річки та озера з води. На це вказують численні природні утворення, що нагадують висохлі русла річок. Вік їх оцінюється приблизно 4 млрд. років.

Через високу розрідженість атмосфери температура на червоній планеті характеризується високою нестійкістю. Спостерігаються різкі добові коливання, і навіть висока температурна різниця залежно від широт. Середня температура дорівнює -53 градуси за Цельсієм.. Влітку на екваторі середня температура становить 0 градусів за Цельсієм. У той же час вона може вагатися в денний часвід +30 до -60 вночі. А на полюсах спостерігаються температурні рекорди. Там температура може падати до -150 градусів за Цельсієм.

Незважаючи на низьку густину, в атмосфері Марса часто спостерігаються вітри, смерчі, бурі. Швидкість вітру сягає 400 км/год. Вона піднімає рожевий марсіанський пил, і той закриває поверхню планети від цікавих поглядів людей.

Треба сказати, що хоча марсіанська атмосфера і слабка, але в неї вистачає сил протистояти метеоритам. Непрохані гостіз космосу, падаючи на поверхню, частково згоряють, а тому на Марсі не так вже й багато кратерів. Дрібні метеорити згоряють в атмосфері повністю і не завдають сусідові Землі жодної шкоди.

Владислав Іванов

Марс, як і Венера – землеподібні планети. Вони мають дуже багато спільного, але є й відмінності. Вчені не втрачають надії знайти життя на Марсі, а також терраформувати цього родича Землі, хай і в далекому майбутньому. Для Червоної планети це завдання виглядає простішим, ніж для Венери. На жаль, Марс має дуже слабке магнітне поле, що ускладнює ситуацію. Справа в тому, що через майже повну відсутність магнітного полясонячний вітер дуже сильно сильний впливна атмосферу планети. Він викликає дисипацію атмосферних газів, Так що за добу в космос йде близько 300 тонн атмосферних газів.

На думку фахівців, саме сонячний вітер спричинив розсіювання близько 90% марсіанської атмосфери протягом мільярдів років. В результаті тиск біля поверхні Марса становить 0,7-1,155 кПа (1/110 від земного, такий тиск на Землі можна побачити, піднявшись на висоту в тридцять кілометрів від поверхні).

Атмосфера на Марсі складається переважно з вуглекислого газу (95%) з невеликими домішками азоту, аргону, кисню та деяких інших газів. На жаль, тиск і склад атмосфери на Червоній планеті унеможливлюють дихання земних живих організмів на Червоній планеті. Ймовірно, деякі мікроскопічні організми і зможуть вижити, але вони не зможуть почуватися в таких умовах комфортно.

Склад атмосфери – не така вже й проблема. Якби атмосферний тиск на Марсі становив би половину чи третину від земного, то колоністи чи марсонавти змогли б перебувати в визначений часдіб та року на поверхні планети без скафандрів, використовуючи лише апарат для дихання. Найкомфортніше на Марсі відчули б себе і багато земних організмів.

У НАСА вважають, що підвищити тиск атмосфери на сусіді Землі можна, якщо захистити Марс від сонячного вітру. Такий захист забезпечує магнітне поле. На Землі воно існує завдяки так званому механізму гідродинамічного динамо. У рідкому ядрі планети постійно циркулюють потоки електропровідної речовини (розплавленого заліза), завдяки чому збуджуються електричні струмиякі створюють магнітні поля. Внутрішні потоки в ядрі землі асиметричні, що зумовлює посилення магнітного поля. Магнітосфера Землі надійно захищає атмосферу від видування сонячним вітром.

Диполь за розрахунками авторів проекту створення магнітного щита для Марса генеруватиме досить сильне магнітне поле, яке не допустить до планети сонячний вітер

На жаль для людини, на Марсі (і Венері) немає постійного потужного магнітного поля, фіксуються лише слабкі сліди. Завдяки Mars Global Surveyor вдалося виявити магнітна речовинапід корою Марса. У НАСА вважають, що ці аномалії утворилися під впливом колись магнітного ядраі зберегли магнітні властивостінавіть після того, як сама планета втратила своє поле.

Де взяти магнітний щит

Директор наукового відділуНАСА Джим Грін вважає, що природне магнітне поле Марса відновити не можна, принаймні зараз чи навіть у дуже віддаленому майбутньому людству це не під силу. А ось створити штучне поле можна. Щоправда, не на самому Марсі, а поряд із ним. Виступаючи з доповіддю «Майбутнє довкілляМарса для досліджень та науки» на заході Planetary Science Vision 2050 Workshop, Грін запропонував створити магнітний щит. Цей щит, Mars L1, за задумом авторів проекту, закриє Марс від сонячного вітру і планета почне відновлювати свою атмосферу. Розташувати щит планується між Марсом та Сонцем, де він був би на стабільній орбіті. Створити поле планується за допомогою величезного диполя або двох рівних і протилежно заряджених магнітів.

На схемі НАСА показано, як магнітний щит захищатиме Марс від впливу сонячного вітру.

Автори ідеї створили кілька симуляційних моделей, кожна з яких показала, що після запуску магнітного щита тиск на Марсі досягне половини земного. Зокрема, вуглекислий газ на полюсах Марса випаровуватиметься, переходячи в газ із твердої фази. З часом проявить себе парниковий ефектНа Марсі почне тепліти, лід, який знаходиться близько до поверхні планети в багатьох її місцях, розтане і планета покриється водою. Вважається, що такі умови існували на Марсі близько 3,5 млрд. років тому.

Звичайно, це проект не сьогоднішнього дняАле, можливо, в наступному столітті люди зможуть реалізувати цю ідею і терраформувати Марс, створивши собі другий будинок.

Атмосфера Марсу, Як і атмосфера Венери, в основному складається з вуглекислого газу, хоч і істотно тонше. Після виявлення метану 2003 р. дослідження атмосфери відновилися з великим азартом. Наявність метану опосередковано може вказувати на наявність життя на Марсі, хоча більша ймовірність, що це сліди вулканічної або гідротермальної активності планети.

Атмосфера на 96% складається з двоокису вуглецю, 2.1% з аргону та 1.9% з азоту. Також були знайдені сліди кисню, метану, монооксиду і двоокису вуглецю, і невелика кількість водяної пари у вигляді холодних хмар. Концентрація вуглекислого газу на Марсі у 23 рази перевищує земний показник. Це унеможливлює існування будь-якого життя на Марсі. Принаймні того життя, до якого ми всі звикли на рідній землі.

Склад атмосфери Марса.

Склад атмосфери, а так само її маса сильно коливається протягом марсіанського року. Взимку більша частинавуглекислого газу конденсується в полярних шапках, тому атмосфера стає більш розрядженою. Влітку ця частина випаровується, і щільність атмосфери збільшується.

Але і взимку, і влітку щільність атмосфери не така велика, щоб згладжувати температурні коливання. Протягом одного марсіанського дня стрибки температури перевищують 100 o C. Вдень вона піднімається до +30 o C, а вночі опускається до -80 o C. На полюсах мінімальна температураопускається ще нижче, -150 o C.

Атмосферний тискна Марсі складає 600 Па. Для порівняння Землі атмосферний тиск становить 101 Па, але в Венері величезні 9.3 МПа. На вулкані Олімп, самій високою точкоюна Марсі, атмосферний тиск становить жалюгідні 30 Па. А в найглибшій точці планети, в рівнині Еллада, сягає 1155 Па.

Спостереження марсоходу "Mars Exploration Rover" з поверхні Марса показали, що незважаючи на розрядженість атмосфери, повітря досить запилене. Марсіанське небо постійно пофарбовані з світло-коричневий і помаранчевий колір. Зважені частки піску та пилу піднімаються на висоту 1.5 км. над поверхнею планети і через низького тискуосідають досить довго.

Історія атмосфери

Вчені вважають, що атмосфера Марса змінювалася протягом життя планети. Є докази, що на планеті були величезні океани кілька мільярдів років тому. Але в даний час вода може існувати лише у вигляді пари або льоду. По-перше, атмосферний тиск здатний "утримувати" воду в рідкому стані тільки в самих низьких точкахпланети. А по-друге, середня температура на поверхні становить -63 o C, тому вода може існувати лише у твердому стані.

Проте на початку своєї історії Марс мав більш сприятливі умови. На початку 2013 р. було оголошено, що атмосфера Марса була багата на кисень близько 4 мільярдів років тому (). Серед можливих причинвиснаження кисню в атмосфері називають такі:

1. Поступове руйнування атмосфери сонячним вітром.
2. Зіткнення з величезним метеоритом чи кометою, що мало катастрофічні наслідки для Марса.
3. Низька гравітація Марса, яка дозволяє утримати атмосферу.

Потенціал для використання людьми

Як людина може використовувати атмосферу Марса? Це питання задається все частіше, оскільки колонізація Марса зараз уже не виглядає нездійсненною фантастичною мрією. Так, питань поки що більше, ніж відповідей. Але й вирішувати питання потрібно по одному, а не одразу.

Двоокис вуглецю з атмосфери Марса можна використовувати для створення ракетного паливадля зворотного польоту Землю. Є кілька варіантів використання такого багатого обсягу CO 2 , один із них - процес Сабатье. Цей хімічний процесє реакцією двооксиду вуглецю з воднем при нікелевому каталізаторі. В результаті цієї реакції виходить кисень та метан.

Реакція Сабатьє вже "приміряється" вченими з НАСА для переробки вуглекислого газу на Міжнародній космічної станції, що залишився після дихання космонавтів Тому на Марсі нам, можливо, і не знадобиться кисень в атмосфері – ми його зробимо самі.

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, навколишня планетаМарс. Істотно відрізняється від земної атмосфери як по хімічного складу, так і по фізичним параметрам. 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. Зразкова масаатмосфери 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 температуруповерхні 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 зимовий часта випаровування – у літнє.

Марс, четверта за віддаленістю від Сонця планета, вже довгий часє об'єктом пильної увагисвітової науки. Ця планета дуже схожа на Землю за одним, маленьким, але доленосним винятком - атмосфера Марса становить не більше одного відсотка від обсягу земної атмосфери. Газова оболонка будь-якої планети є визначальним фактором, що її формує зовнішній виглядта умови на поверхні. Відомо, що всі тверді світи Сонячна системасформувалися приблизно за однакових умов з відривом 240 млн. кілометрів від Сонця. Якщо умови формування Землі та Марса були практично однаковими, то чому зараз ці планети настільки різні?

Вся річ у розмірах - Марс, сформований з того самого матеріалу, що й Земля, мав колись рідке та гаряче металеве ядро, як і наша планета. Доказ - безліч згаслих вулканівАле «червона планета» набагато менше Землі. А значить, і остигала вона швидше. Коли рідке ядро ​​остаточно захололо і затверділо, завершився процес конвекції, а разом з ним зник і магнітний щит планети - магнітосфера. Внаслідок чого планета залишилася беззахисною перед згубною енергією Сонця, і атмосфера Марса була практично повністю віднесена сонячним вітром (гігантським потоком радіоактивних іонізованих частинок). «Червона планета» перетворилася на неживу сумну пустелю.

Зараз атмосфера на Марсі є тонкою розрядженою газовою оболонкою, не здатною протистояти проникненню вбивчої, яка випалює поверхню планети. Теплова релаксація Марса на кілька порядків менша, ніж аналогічний показник, наприклад, Венери, чия атмосфера набагато щільніша. Атмосфера Марса, що має дуже мале значення теплоємності, формує більш різко виражені середньодобові показники швидкості вітру.

Склад атмосфери Марсу характеризується дуже високим вмістом (95%). Також атмосфера містить азот (близько 2,7%), аргон (приблизно 1,6%) та незначну кількість кисню (не більше 0,13%). Атмосферний тиск Марса у 160 разів перевищує аналогічний показник у поверхні планети. На відміну від земної атмосфери, газова оболонка тут має яскраво виражений мінливий характер, зумовлений тим, що полярні шапкипланети, що містять велика кількістьвуглекислого газу, тануть та намерзають протягом одного річного циклу.

За даними, отриманими з дослідницького космічного апарату"Mars Express", атмосфера Марса містить деяку кількість метану. Особливість цього газу полягає у його швидкому розкладанні. Це означає, що десь на планеті має бути джерело поповнення метану. Варіанту тут може бути всього два - або геологічна активність, сліди якої поки що не виявлені, або життєдіяльність мікроорганізмів, що здатне перевернути наше уявлення про наявність осередків життя в Сонячній системі.

Характерним ефектом марсіанської атмосфери є пилові бурі, які можуть вирувати місяцями. Це щільне повітряне покривало планети складається переважно з вуглекислоти з незначними вкрапленнями кисню та водяної пари. Такий затяжний ефект зумовлений вкрай низькою гравітацією Марса, що дозволяє навіть надрозрядженій атмосфері піднімати з поверхні і тривалий час утримувати мільярди тонн пилу.