Плотность атмосферы Марса даже близко не напоминает земную. Она настолько разряженная, что составляет всего 1 % от воздушной оболочки, привычной человеку. Такой слабый защитный слой легко пропускает ультрафиолетовые лучи и не может удерживать тепло на поверхности Красной планеты.
Оглавление
Доказанные сведения
Знаний и инструментов астрономов уже в 19 веке было достаточно, чтобы с большой точностью определить наличие и состав атмосферы соседней планеты. Ученым давно известно, что воздушное вещество вокруг поверхности небесного тела представляет собой на 95 % углекислый газ СО2. Практически однородный состав атмосферы Марса постоянно наполняется пылевыми бурями. Красный цвет планеты объясняется наличием огромного количества мелких частиц окиси железа, что говорит о бывшем присутствии какого-то количества кислорода. Во второй половине 20-го века у исследователей появилась возможность изучать почву и воздушную оболочку Марса с помощью специальных космических зондов. Они становятся все более совершенными и передают на Землю все более обширные сведения. Благодаря замерам, стало известно, что бури из ржавого песка могут распространяться сразу на половину планеты, поднимая температуру в зоне покрытия.
Из каких слоев состоит атмосфера Марса?
Высадившись на Красной планете, человек не сможет дышать не только из-за низкой плотности воздуха, но также по причине высокой концентрации смертельного углекислого газа. Однако послойный состав атмосферы Марса заслуживает особого внимания. Известно четыре основных газообразных сферы, следующих одна за другой от планетарной поверхности. За самым нижним слоем, содержащим большое количество мелкой рыжей пыли, находятся средний и верхний. Они нагреваются от солнечной энергии и какое-то время сохраняют повышенную температуру. На расстоянии 200 км от почвенной поверхности все завершается экзосферой планеты, внешняя граница которой имеет весьма расплывчатые пределы. Распределение тепла по атмосферным слоям по своему принципу сходно с соседними космическими телами.
Состав атмосферы
На Красной планете сложился особый химический состав газообразной оболочки. Самое большое количество занимают в ней: двуокись углерода (95,32 %), азот в чистом виде (2,7 %) и газ аргон (1,6 %). Совсем немного присутствуют в марсианском воздухе такие химические вещества, как кислород (0,13 %), оксид углерода (0,07 %), водные пары (0,03 %) и окись азота (0,001 %).
Содержание метана
Сравнительно новые исследования добавили в химический состав Марса заметное количество газа метана, который добывают на земле для хозяйственных и промышленных нужд. Там его пропорции выглядят, как 30 единиц к миллиарду. Газ периодически появляется в разных местах планеты, где, по всей видимости, имеются его месторождения. Примерный подсчет метановых выбросов составляет около 270 тонн в течение года. Природный газ не может долго сохраняться в разряженной атмосфере и полностью разрушается за полгода. Периодичность и большие объемы вещества говорят о том, что его источники скрыты верхним слоем почвы, но выбрасываются наружу из-за вулканической деятельности. Свет закатного Солнца окрашивает частицы метана в голубые тона.
Содержание углекислого газа в атмосфере
Отсутствие магнитного поля и тектонического движения плит повлияло на постоянное извержение большого количества углекислых соединений из внутренних слоев планеты. Если когда-то ее окружали более легкие газы, то ничто не препятствовало их удалению посредством солнечного ветра. Оксиды углерода активно выделяются также через многочисленные вулканические образования, которые видны на поверхности планеты. Некоторые из них, подобно самой крупной горе в Солнечной системе Олимп, получили названия. Их происхождение связано с непрерывными извержениями, происходящими в течение миллионов лет.
Погода на Марсе
Если представить себе, что Марс представляет собой человеческое существо, то его характер можно было бы охарактеризовать, как злой и непостоянный. Причем оба эти эпитета сильно сглажены, так как погода на планете может меняться не только каждые сутки, но и в течение 1-го часа. Несмотря на низкую плотность атмосферы Марса, непредсказуемые повороты в прогнозе часто зависят от местного климата и резких температурных перепадов.
Температура
Самые высокие показания градусника, до +20 по Цельсию, были зафиксированы в районе экватора, причем только в дневное время суток. После захода Солнца тепло быстро уходит в космос, а около температура на поверхности почвы составляет -90 градусов. Таким образом, каждый марсианский день разница нагрева в разное время суток может быть в пределах 100 — 120 градусов. Самые низкие показатели, до -140 градусов, относятся к зимнему времени года. На северном полюсе планеты имеется временные ледяные покровы, толщиной около 1 метра, которые тают в летнее время. Зато южный полюс постоянно покрыт 8-ми метровой шапкой сухого жесткого льда.
Облака
Из-за крайне незначительного содержания водяных паров в газообразной оболочке планеты, дождей там не бывает, что исключает наличие облаков в обычном понимании. Однако изредка образовываются небольшие и плоские снежные облака, которые роняют на планету скудные замерзшие осадки. Космический зонд Curiosity заснял передвижение марсианских тучек, которые больше напоминают тонкие слои пара, выпускаемые чайником. На самом деле, некоторая часть из того небольшого количества водяных частиц, которые есть в атмосфере, может превращаться в парообразное состояние и скапливаться в реденьких облачках. Она испаряется во время максимальных дневных температур, но холод в верхних слоях сразу превращает ее в снег, малый процент которого попадет обратно на поверхность Красной планеты.
Пыль
Резкие температурные изменения оказывают воздействие на частое перемещение пылевых частиц, которые настолько малы и невесомы, что приходят в движение даже от совсем слабого ветра. Вызванные скачкообразным климатом, бури из пыли закрывают нижний слой атмосферы, сохраняя тепло, оставленное Солнцем. Мелкий песок оседает на солнечные батареи исследовательских межпланетных аппаратов, и ученым приходится ждать возобновления работы, пока более сильный ветер не сдует их с гладкой поверхности. По этим причинам, энергетические блоки новых марсоходов делают на основе термоядерных генераторов, которым не приходится дожидаться зарядки от солнечного света.
Парниковый эффект
Фотографии, сделанные космическими аппаратами, показали несомненные следы водных потоков. Они свидетельствуют, что когда-то на Марсе были реки, а планета жила в окружении теплой и влажной атмосферы. Предположительно, сначала климат был похожим на земной, а природным механизмом, сохраняющим влажное тепло, мог стать парниковый эффект. Многие ученые сходятся во мнении, что прошлое Красной планеты было намного более «мокрым». Содержание других газов, кроме углекислого, в атмосфере Марса, вероятно, смогло бы оказать сбалансированное действие, так как одни пылевые бури не сохраняют тепло надолго.
Атмосферное давление
К непостоянным явлениям относится и давление на Марс, которое меняется, по мере смен времен года. Около четверти от всего запаса двуокиси углерода замерзает на полюсах в зимнее время, когда на них попадает мало солнечного тепла. Летом лед начинает таять, наполняя разряженный газ в оболочке планеты, что увеличивает его плотность и соответственно давление.
Радиация атмосферы Марса
Отсутствие защиты от ультрафиолетовых лучей способствует высокому уровню радиации на Красной планете. По имеющимся замерам, он в сотни раз превышает допустимый для существования живых организмов. Излучение, несущее высокую энергию, легко проникает даже сквозь каменную породу, не оставляя шансов органическим молекулам.
Пылевые смерчи
Представить себе пылевой смерч, можно по видео записям или личным наблюдениям, находясь в пустыне или голой степи. В таких местностях небольшие пылевые вихри возникают внезапно, по невидимым человеку причинам. Однако земная атмосфера достаточно плотна, чтобы частицы почвы, поднятые в воздух, встречали сопротивление и постепенно теряли силу начального импульса. Разряженная оболочка Марса не может сдерживать мощные торнадо, поднимающиеся на высоту нескольких километров и имеющие ненамного меньшие размеры поперечника. Поднятая вверх пыль, с большой примесью окиси железа, придает планете характерный кроваво-красный оттенок.
Возникновение
Марсианские торнадо получаются по схожим причинам, что и земные. В пустынях обычно бывает большой перепад ночных и дневных температур, что для соседней планеты является повсеместной особенностью. Встреча противоположных по температуре воздушных потоков приводит в движение все, что встречается на пути, а низкая плотность атмосферы не препятствует разрастанию пылевого смерча любой величины.
Формирование бурь
Скорость возникновения песчаной бури настолько высока, что человек может оказаться прямо перед ней в течение нескольких минут. Направленное движение ветра способно поднять на большую высоту огромные массы пыли из частиц окиси железа. Трение металлических элементов внутри смерча, со скоростью 30 метров в секунду, способствует получению электрических разрядов. Движение газов превращает неживую почву в сильный и энергетически заряженный организм. Пока непонятно, какую угрозу они могут представлять для астронавтов.
Что случилось с атмосферой Марса в прошлом?
Изучая многие изменения на своей планете и других космических телах, земные ученые пытаются моделировать ситуации, при которых атмосфера соседнего Марса могла претерпеть катастрофические потери.
Древняя атмосфера Марса
Общие выводы говорят о том, что превращение более плотной когда-то марсианской атмосферы в разряженную произошло из-за воздействия солнечной радиации. Новые исследования добавляют, что этому способствовало беспрепятственное растворение более 65 % газа аргона из воздуха Красной планеты в космическом пространстве. Многие свидетельства на поверхности подтверждают, что древний Марс был больше похож на Землю, в ее сегодняшнем виде.
Причины истощения атмосферы
Планеты могут частично лишиться своей воздушной оболочки по многим причинам. Среди них – слишком сильный импульс родительской звезды, нарушение обычного хода химических реакций, блокировка газов в каменных породах, которое сопровождается вулканическим взрывом и нарушением глобального климата. Одна или несколько из них превратили Марс в безжизненную пустыню.
Как можно получить кислород на Марсе?
Ученые из Вашингтонского университета создали установку, которая может превращать водород и кислород из льда, состав которого аналогичен марсианскому. В качестве катализатора химического процесса они использовали окись свинца-рутения. Способ оказался намного эффективнее получения кислорода из двуокиси углерода методом электролиза, который был предложен раньше.
Будущие исследования
Специалисты в сфере астрономии и космических технологий приложили много труда, чтобы получить достаточно много данных о физических и химических особенностях соседней планеты. По ее поверхности уже прошло несколько исследовательских летательных аппаратов, которые на месте делали химические анализы проб грунта и воздуха. Управляемые механизмы посылали на землю многочисленные фотографии. Однако для осуществления полета и высадки людей на Марс, всех этих знаний все еще недостаточно. Ветер обнажает все новые следы на поверхности Красной планеты, которым пока нет объяснения, а обеспечивать себя всем необходимым для поддержания жизни, во время прогулки по Марсу, людям придется самостоятельно.
