L'atmosfera di Marte: la composizione chimica, le condizioni meteorologiche e il clima del passato. Atmosfera di Marte: il mistero del quarto pianeta
Oggi, non solo gli scrittori di fantascienza nelle loro storie, ma anche veri scienziati, uomini d'affari e politici parlano di voli su Marte e della sua possibile colonizzazione. Sonde e rover hanno dato risposte sulle caratteristiche della geologia. Tuttavia, per le missioni con equipaggio, si dovrebbe scoprire se Marte ha un'atmosfera e qual è la sua struttura.
informazioni generali
Marte ha la sua atmosfera, ma è solo l'1% di quella terrestre. Come Venere, è prevalentemente anidride carbonica, ma ancora una volta molto più sottile. Lo strato relativamente denso è di 100 km (per confronto, la Terra ha 500-1000 km, secondo varie stime). Per questo motivo, non c'è protezione dalla radiazione solare e il regime di temperatura non è praticamente regolato. Non c'è aria su Marte nel solito senso.
Gli scienziati hanno stabilito la composizione esatta:
- Anidride carbonica - 96%.
- Argon - 2,1%.
- Azoto - 1,9%.
Il metano è stato scoperto nel 2003. La scoperta ha stimolato l'interesse per il Pianeta Rosso, con molti paesi che hanno avviato programmi di esplorazione che hanno portato a parlare di fuga e colonizzazione.
A causa della bassa densità, il regime di temperatura non è regolato, quindi le differenze sono in media di 100 0 C. Durante il giorno si stabiliscono condizioni abbastanza confortevoli di +30 0 C e di notte la temperatura superficiale scende a -80 0 C. La pressione è di 0,6 kPa (1/110 dall'indicatore di terra). Sul nostro pianeta, condizioni simili si trovano a un'altitudine di 35 km. Questo è il pericolo principale per una persona senza protezione: non verrà ucciso dalla temperatura o dai gas, ma dalla pressione.
C'è sempre polvere sulla superficie. A causa della bassa gravità, le nuvole si alzano fino a 50 km. Forti cali di temperatura portano alla comparsa di venti con raffiche fino a 100 m / s, quindi le tempeste di polvere su Marte sono comuni. Non rappresentano una seria minaccia a causa della piccola concentrazione di particelle nelle masse d'aria.
Quali sono gli strati dell'atmosfera di Marte?
La forza di gravità è inferiore a quella terrestre, quindi l'atmosfera di Marte non è così chiaramente suddivisa in strati in termini di densità e pressione. La composizione omogenea si conserva fino alla soglia degli 11 km, poi l'atmosfera comincia a separarsi in strati. Oltre i 100 km la densità scende ai valori minimi.
- Troposfera - fino a 20 km.
- Stratomesosfera - fino a 100 km.
- Termosfera - fino a 200 km.
- Ionosfera - fino a 500 km.
Nell'alta atmosfera ci sono gas leggeri: idrogeno, carbonio. L'ossigeno si accumula in questi strati. Singole particelle di idrogeno atomico si propagano su una distanza fino a 20.000 km, formando una corona di idrogeno. Non c'è una netta separazione tra le regioni estreme e lo spazio esterno.
atmosfera superiore
A un segno di oltre 20-30 km si trova la termosfera, le regioni superiori. La composizione rimane stabile fino a quota 200 km. C'è un alto contenuto di ossigeno atomico. La temperatura è piuttosto bassa - fino a 200-300 K (da -70 a -200 0 C). Segue la ionosfera, in cui gli ioni reagiscono con elementi neutri.
atmosfera inferiore
A seconda della stagione, il confine di questo strato cambia e questa zona è chiamata tropopausa. Più avanti si estende la stratomesosfera, la cui temperatura media è di -133 0 C. Sulla Terra qui è contenuto l'ozono, che protegge dalle radiazioni cosmiche. Su Marte si accumula ad un'altitudine di 50-60 km e poi è praticamente assente.
Composizione dell'atmosfera
L'atmosfera terrestre è costituita da azoto (78%) e ossigeno (20%), argon, anidride carbonica, metano, ecc. sono presenti in piccole quantità. Tali condizioni sono considerate ottimali per l'emergere della vita. La composizione dell'aria su Marte è molto diversa. L'elemento principale dell'atmosfera marziana è l'anidride carbonica - circa il 95%. L'azoto rappresenta il 3% e l'argon l'1,6%. La quantità totale di ossigeno non è superiore allo 0,14%.
Questa composizione si è formata a causa della debole attrazione del Pianeta Rosso. Il più stabile era l'anidride carbonica pesante, che viene costantemente reintegrata a causa dell'attività vulcanica. I gas leggeri si dissipano nello spazio a causa della bassa gravità e dell'assenza di un campo magnetico. L'azoto è trattenuto dalla gravità come una molecola biatomica, ma si divide sotto l'influenza della radiazione e sotto forma di singoli atomi vola nello spazio.
La situazione è simile con l'ossigeno, ma negli strati superiori reagisce con carbonio e idrogeno. Tuttavia, gli scienziati non comprendono appieno le caratteristiche delle reazioni. Secondo i calcoli, la quantità di monossido di carbonio CO dovrebbe essere maggiore, ma alla fine si ossida in anidride carbonica CO2 e affonda in superficie. Separatamente, l'ossigeno molecolare O2 appare solo dopo la decomposizione chimica dell'anidride carbonica e dell'acqua negli strati superiori sotto l'influenza dei fotoni. Si riferisce a sostanze non condensabili su Marte.
Gli scienziati ritengono che milioni di anni fa la quantità di ossigeno fosse paragonabile a quella terrestre - 15-20%. Non si sa ancora esattamente perché le condizioni siano cambiate. Tuttavia, i singoli atomi non si volatilizzano così attivamente e, a causa del peso maggiore, si accumulano persino. In una certa misura, si osserva il processo inverso.
Altri elementi importanti:
- L'ozono è praticamente assente, c'è un'area di accumulo a 30-60 km dalla superficie.
- Il contenuto d'acqua è 100-200 volte inferiore rispetto alla regione più arida della Terra.
- Metano: si osservano emissioni di natura sconosciuta e finora la sostanza più discussa per Marte.
Il metano sulla Terra appartiene alle sostanze biogeniche, pertanto, può potenzialmente essere associato alla materia organica. La natura dell'aspetto e della rapida distruzione non è stata ancora spiegata, quindi gli scienziati stanno cercando risposte a queste domande.
Cosa è successo all'atmosfera di Marte in passato?
Nel corso dei milioni di anni di esistenza del pianeta, l'atmosfera cambia nella composizione e nella struttura. Come risultato della ricerca, sono emerse prove che in passato esistevano oceani liquidi in superficie. Tuttavia, ora l'acqua rimane in piccole quantità sotto forma di vapore o ghiaccio.
Ragioni per la scomparsa del fluido:
- La bassa pressione atmosferica non è in grado di mantenere l'acqua allo stato liquido per lungo tempo, come accade sulla Terra.
- La gravità non è abbastanza forte da trattenere le nuvole di vapore.
- A causa dell'assenza di un campo magnetico, la materia viene trasportata nello spazio dalle particelle del vento solare.
- Con significative fluttuazioni di temperatura, l'acqua può essere immagazzinata solo allo stato solido.
In altre parole, l'atmosfera marziana non è abbastanza densa da contenere l'acqua allo stato liquido, e la piccola forza di gravità non è in grado di trattenere idrogeno e ossigeno.
Secondo gli esperti, le condizioni favorevoli alla vita sul Pianeta Rosso potrebbero essersi formate circa 4 miliardi di anni fa. Forse c'era vita in quel momento.
Le seguenti cause di distruzione sono chiamate:
- Mancanza di protezione dalle radiazioni solari e progressivo impoverimento dell'atmosfera nel corso di milioni di anni.
- Una collisione con un meteorite o un altro corpo cosmico che ha distrutto istantaneamente l'atmosfera.
La prima ragione è attualmente più probabile, dal momento che non sono state ancora trovate tracce di una catastrofe globale. Conclusioni simili sono state tratte grazie allo studio della stazione autonoma Curiosity. Il rover ha stabilito l'esatta composizione dell'aria.
L'antica atmosfera di Marte conteneva molto ossigeno
Oggi, gli scienziati hanno pochi dubbi sul fatto che ci fosse acqua sul Pianeta Rosso. Su numerose vedute dei contorni degli oceani. Le osservazioni visive sono supportate da studi specifici. I rover hanno prelevato campioni di suolo nelle valli degli ex mari e fiumi e la composizione chimica ha confermato le ipotesi iniziali.
Nelle condizioni attuali, qualsiasi acqua liquida sulla superficie del pianeta evaporerà istantaneamente perché la pressione è troppo bassa. Tuttavia, se nei tempi antichi c'erano oceani e laghi, allora le condizioni erano diverse. Uno dei presupposti è una diversa composizione con una frazione di ossigeno dell'ordine del 15-20%, nonché una maggiore proporzione di azoto e argon. In questa forma, Marte diventa quasi identico al nostro pianeta natale, con acqua liquida, ossigeno e azoto.
Altri scienziati suggeriscono l'esistenza di un vero e proprio campo magnetico in grado di proteggere dal vento solare. Il suo potere è paragonabile a quello della terra, e questo è un altro fattore che parla a favore della presenza di condizioni per l'origine e lo sviluppo della vita.
Cause dell'esaurimento dell'atmosfera
Il picco di sviluppo cade nell'era esperiana (3,5-2,5 miliardi di anni fa). Nella pianura c'era un oceano salato di dimensioni paragonabili all'Oceano Artico. La temperatura superficiale raggiungeva i 40-50°C e la pressione era di circa 1 atm. C'è un'alta probabilità dell'esistenza di organismi viventi in quel periodo. Tuttavia, il periodo di "prosperità" non è stato abbastanza lungo perché sorgesse una vita complessa e ancora più intelligente.
Uno dei motivi principali è la piccola dimensione del pianeta. Marte è più piccolo della Terra, quindi la gravità e il campo magnetico sono più deboli. Di conseguenza, il vento solare ha attivamente eliminato le particelle e ha letteralmente tagliato il guscio strato dopo strato. La composizione dell'atmosfera ha iniziato a cambiare oltre 1 miliardo di anni, dopodiché il cambiamento climatico è diventato catastrofico. La diminuzione della pressione ha portato all'evaporazione del liquido e alle cadute di temperatura.
Le principali caratteristiche di Marte
© Vladimir Kalanov,
sito web"Sapere è potere".
Atmosfera di Marte
La composizione e altri parametri dell'atmosfera marziana sono stati determinati in modo abbastanza accurato ormai. L'atmosfera di Marte è composta da anidride carbonica (96%), azoto (2,7%) e argon (1,6%). L'ossigeno è presente in quantità trascurabili (0,13%). Il vapore acqueo si presenta come tracce (0,03%). La pressione sulla superficie è solo 0,006 (sei millesimi) della pressione sulla superficie terrestre. Le nuvole marziane sono costituite da vapore acqueo e anidride carbonica e assomigliano a dei cirri sopra la Terra.
Il colore del cielo marziano è rossastro per la presenza di polvere nell'aria. L'aria estremamente rarefatta non trasferisce bene il calore, quindi c'è una grande differenza di temperatura in diverse parti del pianeta.
Nonostante la rarefazione dell'atmosfera, i suoi strati inferiori rappresentano un ostacolo piuttosto serio per i veicoli spaziali. Quindi, i gusci protettivi conici dei veicoli di discesa "Marinaio-9"(1971) durante il passaggio dell'atmosfera marziana dai suoi strati più alti ad una distanza di 5 km dalla superficie del pianeta, si sono riscaldati ad una temperatura di 1500 °C. La ionosfera marziana si estende da 110 a 130 km sopra la superficie del pianeta.
Sul movimento di Marte
Marte può essere visto dalla Terra ad occhio nudo. La sua magnitudine stellare apparente raggiunge i -2,9 m (al suo avvicinamento più vicino alla Terra), seconda solo a Venere, alla Luna e al Sole per luminosità, ma la maggior parte delle volte Giove è più luminoso di Marte per un osservatore terrestre. Marte si muove attorno al Sole in un'orbita ellittica, allontanandosi poi dalla stella a 249,1 milioni di km, quindi avvicinandosi ad essa fino a una distanza di 206,7 milioni di km.
Se osservi attentamente il movimento di Marte, puoi vedere che durante l'anno la direzione del suo movimento nel cielo cambia. A proposito, gli antichi osservatori lo hanno notato. Ad un certo punto, sembra che Marte si stia muovendo nella direzione opposta. Ma questo movimento è evidente solo dalla Terra. Marte, ovviamente, non può compiere alcun movimento inverso nella sua orbita. E la visibilità del movimento inverso viene creata perché l'orbita di Marte è esterna rispetto all'orbita della Terra e la velocità media di movimento in orbita attorno al Sole è maggiore per la Terra (29,79 km / s) che per Marte (24,1 km / s). Nel momento in cui la Terra inizia a superare Marte nel suo movimento attorno al Sole, e sembra che Marte abbia iniziato il moto inverso o, come lo chiamano gli astronomi, retrogrado. Il diagramma del movimento inverso (retrogrado) illustra bene questo fenomeno.
Le principali caratteristiche di Marte
| Nome dei parametri | Indicatori quantitativi |
| Distanza media dal sole | 227,9 milioni di km |
| Distanza minima dal sole | 206,7 milioni di km |
| Distanza massima dal sole | 249,1 milioni di km |
| Diametro dell'equatore | 6786 km (Marte è grande quasi la metà della Terra - il suo diametro equatoriale è ~ 53% di quello terrestre) |
| Velocità orbitale media attorno al Sole | 24,1 km/sec |
| Periodo di rotazione attorno al proprio asse (periodo di rotazione equatoriale siderale) | 24 ore 37 minuti 22,6 secondi |
| Periodo di rivoluzione intorno al sole | 687 giorni |
| Satelliti naturali conosciuti | 2 |
| Massa (Terra = 1) | 0,108 (6,418 × 10 23 kg) |
| Volume (Terra = 1) | 0,15 |
| Densità media | 3,9 g/cm³ |
| Temperatura superficiale media | meno 50°C (la differenza di temperatura va da -153°C al polo in inverno e fino a +20°C all'equatore a mezzogiorno) |
| Inclinazione dell'asse | 25°11" |
| Inclinazione orbitale rispetto all'eclittica | 1°9" |
| Pressione superficiale (Terra = 1) | 0,006 |
| Composizione dell'atmosfera | CO 2 - 96%, N - 2,7%, Ar - 1,6%, O 2 - 0,13%, H 2 O (vapori) - 0,03% |
| Accelerazione di caduta libera all'equatore | 3,711 m/s² (0,378 Terra) |
| velocità parabolica | 5,0 km/s (per la Terra 11,2 km/s) |
La tabella mostra con quale elevata precisione vengono determinati i parametri principali del pianeta Marte. Ciò non sorprende se si tiene presente che i più moderni metodi scientifici e attrezzature di alta precisione sono ora utilizzati per le osservazioni e le ricerche astronomiche. Ma con un sentimento completamente diverso, trattiamo tali fatti dalla storia della scienza, quando gli scienziati dei secoli passati, che spesso non avevano a disposizione strumenti astronomici, ad eccezione dei più semplici telescopi con un piccolo aumento (massimo 15-20 volte ), fece accurati calcoli astronomici e scoprì persino le leggi del moto dei corpi celesti.
Ad esempio, ricordiamo che l'astronomo italiano Giandomenico Cassini già nel 1666 (!) determinò il tempo di rotazione del pianeta Marte attorno al proprio asse. I suoi calcoli hanno dato un risultato di 24 ore e 40 minuti. Confronta questo risultato con il periodo di rotazione di Marte attorno al suo asse, determinato con l'ausilio di moderni mezzi tecnici (24 ore 37 minuti 23 secondi). I nostri commenti sono necessari qui?
O un esempio del genere. all'inizio del XVII secolo scoprì le leggi del moto planetario, non avendo né strumenti astronomici precisi né un apparato matematico per calcolare le aree di figure geometriche come un'ellisse e un ovale. Soffrendo di un difetto visivo, ha effettuato le misurazioni astronomiche più accurate.
Tali esempi mostrano la grande importanza dell'attività e dell'entusiasmo nella scienza, così come la devozione alla causa che una persona serve.
©Vladimir Kalanov,
"Sapere è potere"
Cari visitatori!
Il tuo lavoro è disabilitato javascript. Attiva gli script nel browser e vedrai la piena funzionalità del sito!Atmosfera di Marte, come l'atmosfera di Venere, è composta principalmente da anidride carbonica, anche se molto più sottile. Dopo la scoperta del metano nel 2003, la ricerca atmosferica è ripresa con grande entusiasmo. La presenza di metano può indicare indirettamente la presenza di vita su Marte, anche se è più probabile che si tratti di tracce di attività vulcanica o idrotermale sul pianeta.
L'atmosfera è composta per il 96% da anidride carbonica, per il 2,1% da argon e per l'1,9% da azoto. Sono state trovate anche tracce di ossigeno, metano, monossido di carbonio e anidride carbonica e una piccola quantità di vapore acqueo sotto forma di nuvole fredde. La concentrazione di anidride carbonica su Marte è 23 volte superiore a quella sulla Terra. Ciò rende impossibile l'esistenza di qualsiasi forma di vita su Marte. Almeno la vita a cui siamo tutti abituati sulla nostra Terra natale.
La composizione dell'atmosfera di Marte.
La composizione dell'atmosfera, così come la sua massa, oscilla notevolmente durante l'anno marziano. In inverno, la maggior parte dell'anidride carbonica si condensa nelle calotte polari, quindi l'atmosfera diventa più rarefatta. In estate questa parte evapora e la densità dell'atmosfera aumenta.
Ma sia in inverno che in estate, la densità dell'atmosfera non è così elevata da attenuare le fluttuazioni di temperatura. Durante un giorno marziano, gli sbalzi di temperatura superano i 100 o C. Durante il giorno sale a +30 o C e di notte scende a -80 o C. Ai poli, la temperatura minima scende ancora più in basso, a -150 o C .
La pressione atmosferica su Marte è di 600 Pa. Per fare un confronto, sulla Terra la pressione atmosferica è di 101 Pa e su Venere di ben 9,3 MPa. Sul Monte Olimpo, il punto più alto di Marte, la pressione atmosferica è di ben 30 Pa. E nel punto più profondo del pianeta, nella pianura di Hellas, raggiunge i 1155 Pa.
Le osservazioni del Mars Exploration Rover dalla superficie di Marte hanno mostrato che, nonostante l'atmosfera rarefatta, l'aria è piuttosto polverosa. Il cielo marziano è permanentemente colorato di marrone chiaro e arancione. Le particelle sospese di sabbia e polvere raggiungono un'altezza di 1,5 km. sopra la superficie del pianeta ea causa della bassa pressione, si depositano per un tempo piuttosto lungo.
Storia dell'atmosfera
Gli scienziati ritengono che l'atmosfera di Marte sia cambiata durante la vita del pianeta. Ci sono prove che il pianeta avesse enormi oceani diversi miliardi di anni fa. Ma al momento l'acqua può esistere solo sotto forma di vapore o ghiaccio. Innanzitutto, la pressione atmosferica è in grado di "mantenere" l'acqua allo stato liquido solo nei punti più bassi del pianeta. E in secondo luogo, la temperatura media sulla superficie è di -63 o C, quindi l'acqua può esistere solo allo stato solido.
Tuttavia, all'inizio della sua storia, Marte aveva condizioni più favorevoli. All'inizio del 2013 è stato annunciato che l'atmosfera di Marte era ricca di ossigeno circa 4 miliardi di anni fa (). Tra le possibili cause di esaurimento dell'ossigeno nell'atmosfera ci sono le seguenti:
- Graduale distruzione dell'atmosfera da parte del vento solare.
- Collisione con un enorme meteorite o cometa, che ha avuto conseguenze disastrose per Marte.
- La bassa gravità di Marte, che non consente di trattenere l'atmosfera.
Potenziale per uso umano
Come può una persona usare l'atmosfera di Marte? Questa domanda viene posta sempre più spesso, poiché la colonizzazione di Marte non sembra più un sogno fantastico impossibile. Sì, ci sono ancora più domande che risposte. Ma i problemi devono essere affrontati uno alla volta, non tutti in una volta.
L'anidride carbonica dell'atmosfera di Marte può essere utilizzata per creare carburante per missili per un volo di ritorno sulla Terra. Ci sono diversi usi per un volume così ricco di CO 2 , uno di questi è il processo Sabatier. Questo processo chimico è la reazione dell'anidride carbonica con l'idrogeno su un catalizzatore di nichel. Questa reazione produce ossigeno e metano.
La reazione Sabatier è già stata "provata" dagli scienziati della NASA per elaborare l'anidride carbonica alla Stazione Spaziale Internazionale, lasciata dopo che gli astronauti hanno respirato. Pertanto, su Marte, potremmo non aver bisogno di ossigeno nell'atmosfera: lo produrremo noi stessi.
Dottore in Scienze Geologiche e Mineralogiche, Prof. A. PORTNOV
"Se c'è vita su Marte, se c'è vita su Marte - la scienza non lo sa" - questo non è solo un aforisma di successo del popolare film commedia "Carnival Night", che è ampiamente entrato nel nostro linguaggio colloquiale ed è diventato un ambulante scherzo. La cosa principale qui è che questa frase per molto tempo ha riflesso il nostro attuale livello di conoscenza dell'esistenza della vita sul Pianeta Rosso. E solo ora, negli ultimi anni, quando sono state raccolte ed elaborate le ultime osservazioni scientifiche, studi, fatti, tutto questo ci permette di dire: "C'era vita su Marte!"
Perché Marte è rosso?
Marte è stato chiamato il "Pianeta Rosso" da tempo immemorabile. Un disco rosso vivo sospeso nel cielo notturno durante gli anni delle Grandi Controversie, quando questo pianeta è il più vicino possibile alla Terra, ha sempre suscitato una certa inquietudine nelle persone. Non è un caso che anche i babilonesi, e poi gli antichi greci e gli antichi romani, associassero il pianeta Marte al dio della guerra, Ares o Marte, e credessero che il tempo dei Grandi Confronti fosse associato alle guerre più crudeli. Questo segno cupo, stranamente, a volte si avvera nel nostro tempo: ad esempio, la Grande opposizione di Marte nel 1940-1941 coincise con i primi anni della seconda guerra mondiale.
Ma perché Marte è rosso? Da dove viene questo colore del sangue? Stranamente, la somiglianza del colore del pianeta e del sangue è dovuta allo stesso motivo: l'abbondanza di ossido di ferro. Gli ossidi di ferro colorano l'emoglobina del sangue; gli ossidi ferrici, combinati con sabbia e polvere, ricoprono la superficie di Marte. Le stazioni spaziali sovietiche e americane che hanno effettuato atterraggi morbidi nei deserti marziani hanno trasmesso alla Terra immagini a colori di pianure rocciose ricoperte di sabbia ferruginosa rossa. Sebbene l'atmosfera marziana sia molto rarefatta (la sua densità corrisponde all'atmosfera della Terra a un'altitudine di 30 chilometri), le tempeste di polvere qui sono insolitamente forti. A volte capita che a causa della polvere gli astronomi non possano vedere la superficie di questo pianeta per mesi.
Le stazioni americane hanno trasmesso informazioni sulla composizione chimica del suolo e del substrato roccioso marziano: su Marte predominano rocce profonde e scure - andesiti e basalti con un alto contenuto di ossido di ferro (circa il 10 percento), che fa parte dei silicati; queste rocce sono ricoperte di terra, un prodotto dell'erosione di rocce profonde. Il contenuto di zolfo e ossidi di ferro aumenta notevolmente nel terreno, fino al 20 percento. Ciò indica che il suolo marziano rosso è costituito da ossidi e idrossidi di ferro con una miscela di argille ferruginose e solfati di calcio e magnesio. Sulla Terra anche suoli di questo tipo sono abbastanza comuni. Si chiamano croste di alterazione di colore rosso. Si formano in un clima caldo, un'abbondanza di acqua e ossigeno libero nell'atmosfera.
Con ogni probabilità, su Marte si sono formate croste di alterazione di colore rosso in condizioni simili. Marte è rosso perché la sua superficie è ricoperta da un potente strato di "ruggine" che corrode le rocce scure e profonde. Qui ci si può solo meravigliare dell'intuizione degli alchimisti medievali, che fecero del segno astronomico di Marte il simbolo del ferro.
Ma in generale, la "ruggine" - una pellicola di ossido sulla superficie del pianeta - è il fenomeno più raro nel sistema solare. Esiste solo sulla Terra e su Marte. Sul resto dei pianeti e sulle numerose grandi lune dei pianeti, anche quelle che si ritiene contengano acqua (sotto forma di ghiaccio), le rocce sottostanti rimangono invariate per quasi miliardi di anni.
Le sabbie rosse di Marte, dissipate dagli uragani, sono particelle della crosta erosa di rocce profonde. Sulla Terra, ai nostri giorni, tale polvere è maledetta dai conducenti su strade sterrate in Africa e in India. E in epoche passate, quando il nostro pianeta aveva un clima serra, le cortecce di colore rosso, come i licheni, coprivano la superficie di tutti i continenti. Pertanto, sabbie e argille di colore rosso si trovano in depositi di tutte le epoche geologiche. La massa totale dei fiori rossi della Terra è molto grande.
Le croste di colore rosso sono generate dalla vita
Le croste di agenti atmosferici di colore rosso sulla Terra sono sorte molto tempo fa, ma solo dopo che l'ossigeno libero è apparso nell'atmosfera. Si stima che le piante verdi producano quasi istantaneamente tutto l'ossigeno nell'atmosfera terrestre (1200 trilioni di tonnellate) secondo gli standard geologici - in 3700 anni! Ma se la vegetazione terrestre muore, l'ossigeno libero scomparirà molto rapidamente: si combinerà nuovamente con la materia organica, diventerà parte dell'anidride carbonica e ossiderà anche il ferro nelle rocce. L'atmosfera di Marte ora contiene solo lo 0,1% di ossigeno, ma il 95% di anidride carbonica; il resto è azoto e argon. Per la trasformazione di Marte nel "Pianeta Rosso" l'attuale quantità di ossigeno nella sua atmosfera chiaramente non sarebbe sufficiente. Di conseguenza, la "ruggine" in quantità così grandi non è apparsa lì adesso, ma molto prima.
Proviamo a calcolare quanto ossigeno libero doveva essere rimosso dall'atmosfera di Marte per la formazione dei rossi marziani? La superficie di Marte è il 28 percento della superficie della Terra. Per la formazione di una crosta di alterazione con uno spessore totale di 1 chilometro, sono state rimosse dall'atmosfera di Marte circa 5.000 trilioni di tonnellate di ossigeno libero. Ciò suggerisce che una volta non c'era meno ossigeno libero nell'atmosfera di Marte che sulla Terra. Quindi c'era vita!
Fiumi ghiacciati di Marte
C'era molta acqua su Marte. Ciò è evidenziato dalle fotografie dei veicoli spaziali di un'estesa rete fluviale e di grandiose valli fluviali, simili al famoso Colorado Canyon negli Stati Uniti. I mari e i laghi ghiacciati di Marte sono ora probabilmente sepolti nelle sabbie rosse. Sembra che Marte, insieme alla Terra, abbia vissuto l'epoca delle Grandi Ere Glaciali. Sulla Terra, l'ultima grandiosa glaciazione si è conclusa solo 12-13 mila anni fa. E ora viviamo in un'era di riscaldamento globale. Le foto di Marte mostrano che anche molti chilometri di permafrost si stanno sciogliendo lì. Ciò è evidenziato da gigantesche frane di fusione del suolo rosso lungo i pendii delle valli fluviali. Poiché il clima di Marte è molto più freddo di quello della Terra, lascia l'era dell'ultima glaciazione molto più tardi di noi.
Quindi, l'effetto combinato di acqua e ossigeno nell'atmosfera, e anche un clima più caldo di adesso, potrebbe portare al fatto che Marte era coperto da uno strato così potente di "ruggine", e ora è visibile come un "occhio rosso " per molte centinaia di milioni di chilometri. E un'altra condizione: questa "ruggine" potrebbe sorgere solo se una volta ci fosse una vegetazione lussureggiante sul "Pianeta Rosso".
Ci sono prove che fosse così? Gli americani hanno scoperto un meteorite nel ghiaccio dell'Antartide, abbandonato da una terribile esplosione dalla superficie di Marte. Qualcosa di simile ai resti di batteri primitivi è stato conservato in questa pietra. La loro età è di circa tre miliardi di anni. Il guscio di ghiaccio dell'Antartide iniziò a formarsi solo 16 milioni di anni fa. Ma non si sa per quanto tempo un frammento di roccia marziana abbia ruotato nello spazio prima di cadere sulla Terra. Forti esplosioni su Marte, secondo molti esperti, si sono verificate non molto tempo fa - 30-35 milioni di anni fa.
La storia dello sviluppo della vita sulla Terra mostra che in soli 200 milioni di anni le primitive alghe blu-verdi del Precambriano si trasformarono in possenti foreste del periodo Carbonifero. Ciò significa che su Marte c'era tempo più che sufficiente per lo sviluppo di forme di vita complesse (da quei batteri primitivi impressi sulla pietra alle lussureggianti foreste impenetrabili).
Ecco perché alla domanda: "C'è vita su Marte? .." - Penso che dovremmo rispondere: "C'era vita su Marte!" Ora, a quanto pare, è praticamente assente, perché il contenuto di ossigeno nell'atmosfera marziana è trascurabile.
Cosa potrebbe distruggere la vita su questo pianeta? È improbabile che ciò sia accaduto a causa delle Grandi glaciazioni. La storia della Terra mostra in modo abbastanza convincente che la vita riesce ancora ad adattarsi alle glaciazioni. Molto probabilmente, la vita sul "Pianeta Rosso" è stata distrutta dall'impatto di asteroidi giganti. E la prova di questi impatti è l'ossido di ferro magnetico rosso, che costituisce più della metà degli ossidi di ferro nei fiori rossi di Marte.
Maghemite su Marte e sulla Terra
Un'analisi delle sabbie rosse di Marte ha rivelato una caratteristica sorprendente: sono magnetiche! I fiori rossi della Terra, avendo la stessa composizione chimica, sono amagnetici. Questa netta differenza nelle proprietà fisiche è spiegata dal fatto che l'ossido di ferro, l'ematite minerale (dal greco "hematos" - sangue) con una miscela di limonite (idrossido di ferro), agisce come "colorante" nei fiori rossi terrestri, e su Marte, il colorante principale è il minerale maghemite. È un ossido di ferro magnetico rosso avente la struttura della magnetite minerale magnetica.
L'ematite e la limonite sono minerali di ferro diffusi sulla Terra, mentre la maghemite è rara tra le rocce terrestri. A volte si forma durante l'ossidazione della magnetite. La maghemite è un minerale instabile, se riscaldato sopra i 220 ° C perde le sue proprietà magnetiche e si trasforma in ematite.
L'industria moderna produce grandi quantità di maghemite sintetico - ossido di ferro magnetico. Viene utilizzato, ad esempio, come supporto sonoro nei nastri. Il colore bruno-rossastro dei nastri è dovuto alla miscela della polvere più fine di ossido di ferro magnetico, che si ottiene calcinando l'idrossido di ferro (un analogo della limonite minerale) a 800-1000 ° C. Tale ossido di ferro magnetico è stabile e non perde le sue proprietà magnetiche dopo ripetute calcinazioni.
La maghemite era considerata un minerale raro sulla Terra fino a quando i geologi non scoprirono che il territorio della Yakutia era letteralmente ricoperto da un'enorme quantità di ossido di ferro magnetico. Questa scoperta inaspettata è stata fatta dal nostro team geologico quando la ricerca di tubi di kimberlite diamantati ha rivelato molte "false anomalie". Erano molto simili ai tubi di kimberlite, ma differivano per una maggiore concentrazione di ossido di ferro magnetico. Era una pesante sabbia rosso-marrone che, dopo la calcinazione, rimaneva magnetica, come la sua controparte sintetica. L'ho descritta come una nuova varietà minerale e l'ho chiamata "maghemite stabile". Ma sono sorte molte domande: perché differisce nelle proprietà dalla maghemite "ordinaria", perché è simile all'ossido di ferro magnetico sintetico, perché ce n'è così tanto in Yakutia, ma non tra i numerosi fiori rossi di antichi depositi o nel cintura equatoriale della Terra? .. Non significa forse che un potente flusso di energia una volta bruciava la superficie del nord-est della Siberia?
Vedo la risposta nella sensazionale scoperta di un gigantesco cratere di meteorite nel bacino del fiume siberiano Popigay. Il diametro del cratere Popigai è di 130 km, ea sud-est sono presenti anche tracce di altre "ferite stellari", anch'esse notevoli - decine di chilometri di diametro. Questa terribile catastrofe è avvenuta circa 35 milioni di anni fa. Forse ha determinato il confine di due epoche geologiche: l'Eocene e l'Oligocene, al confine del quale gli archeologi trovano tracce di un brusco cambiamento nei tipi di vita.
L'energia dell'impatto cosmico era davvero mostruosa. Il diametro dell'asteroide è di 8-10 km, la massa è di circa tre trilioni di tonnellate, la velocità è di 20-30 km/s. Ha perforato l'atmosfera come un proiettile attraverso un foglio di carta. L'energia dell'impatto ha fuso 4-5 mila chilometri cubi di rocce, mescolando insieme basalti, graniti, rocce sedimentarie. In un raggio di diverse migliaia di chilometri, tutta la vita morì, l'acqua di fiumi e laghi evaporò e la superficie della Terra fu calcinata dalla fiamma cosmica.
Il fatto che la temperatura e la pressione al momento dell'impatto fossero mostruose è evidenziato da minerali speciali che ora si trovano nelle rocce del cratere Popigay. Potrebbero sorgere solo a pressioni "soprannaturali" di centinaia di migliaia di atmosfere. Queste sono pesanti modifiche di silice - coesite e stishovite, nonché una modifica esagonale di diamante - lonsdaleite. Il cratere Popigai è il deposito di diamanti più grande del mondo, ma non cubico, come nei tubi di kimberlite, ma esagonale. Sfortunatamente, la qualità di questi cristalli è così bassa che non possono essere utilizzati nemmeno nella tecnologia. E, infine, un altro risultato di una potente calcinazione. Le croste di limonite di colore rosso che sono venute in superficie hanno ricevuto una tale bruciatura che gli idrossidi di ferro si sono trasformati in ossido di ferro magnetico rosso - maghemite stabile.
La scoperta in Yakutia di enormi quantità di ossido di ferro magnetico rosso è la chiave per svelare il magnetismo delle croste di colore rosso su Marte. Dopotutto, ci sono più di cento crateri di meteoriti su questo pianeta, ognuno dei quali è più grande di Popigai e quelli più piccoli non possono essere contati.
Marte "colpito duramente" dai bombardamenti di meteoriti. Inoltre, molti crateri sono relativamente giovani. Poiché la superficie di Marte è quasi quattro volte più piccola di quella terrestre, è chiaro che è stata sottoposta a una potente calcinazione, un'ustione cosmica, durante la quale le croste ferruginose degli agenti atmosferici sono state magnetizzate. Il contenuto di maghemite nel suolo di Marte è del 5-8%. L'attuale atmosfera rarefatta di questo pianeta può anche essere spiegata da un attacco di asteroidi: gas ad alta temperatura si sono trasformati in plasma e sono stati espulsi per sempre nello spazio. L'ossigeno nell'atmosfera di Marte sembra essere un relitto: è un minuscolo residuo dell'ossigeno generato dalla vita distrutta dagli asteroidi.
La terza luna di Marte?
Perché gli asteroidi hanno attaccato così violentemente il Pianeta Rosso? È solo perché è più vicino di altri alla "cintura di asteroidi" - i frammenti del misterioso pianeta Phaeton, che potrebbero essere esistiti una volta in questa orbita? Gli astronomi suggeriscono che le lune di Marte, Phobos e Deimos, una volta furono catturate dal campo gravitazionale del pianeta dalla fascia degli asteroidi.
Phobos ruota attorno a Marte in un'orbita circolare a una distanza di soli 5920 km dalla superficie del pianeta. Per un giorno marziano (24 ore e 37 minuti), riesce a fare il giro del pianeta tre volte. Secondo alcuni calcoli, Phobos si è quasi avvicinato al cosiddetto "limite di Roche", cioè alla distanza critica alla quale le forze gravitazionali fanno a pezzi il satellite. Phobos ha la forma di una patata. La sua lunghezza è di 27 km, larghezza - 19 km. Il crollo e la caduta di frammenti di una "patata" così gigante causerà terribili colpi a Marte e una nuova calcinazione della sua superficie. Il resto dell'atmosfera, ovviamente, verrà strappato via e andrà nello spazio sotto forma di un flusso di plasma caldo.
Nasce l'idea che Marte abbia già sperimentato qualcosa di simile in passato. È possibile che avesse almeno un altro compagno. Il nome migliore sarebbe Thanatos - Morte. Thanatos ha attraversato il limite di Roche, davanti all'ormai morente Phobos. Potrebbe benissimo essere che siano stati questi detriti a distruggere tutta la vita su Marte. Hanno cancellato la vita vegetale dalla superficie di Marte, distrutto la densa atmosfera di ossigeno. Quando sono caduti, la crosta rossa di Marte è stata magnetizzata.
I prossimi milioni di anni si rivelarono sufficienti perché Marte si trasformasse in un deserto senza vita con mari ghiacciati e fiumi ricoperti di sabbia magnetica rossa. Cataclismi simili o minori non sono affatto un miracolo nel mondo dei pianeti. Qualcuno sulla Terra ora ricorda che sul sito del gigantesco deserto del Sahara, solo 6mila anni fa, scorrevano fiumi profondi, le foreste frusciavano e la vita era in pieno svolgimento? ..
Letteratura
Portnov A. M., Fedotkin A. F. Minerali argillosi e maghemite come causa di anomalie geofisiche aeree-interferenza. Esplorazione e protezione delle risorse minerarie. "Nedra" n. 4, 1986.
Portnov A. M., Korovushkin V. V., Yakubovskaya N. Yu Maghemite stabile nella crosta esposta agli agenti atmosferici della Yakutia. Rapporto Accademia delle Scienze dell'URSS, Vol. 295, 1987.
Portnov A. M. Fiori rossi magnetici - un indicatore di un attacco di asteroidi. Atti delle università. Serie geologiche. N. 6, 1998.
Caratteristiche: L'atmosfera di Marte è più sottile dell'atmosfera della Terra. Nella composizione, ricorda l'atmosfera di Venere ed è composta per il 95% da anidride carbonica. Circa il 4% è rappresentato da azoto e argon. L'ossigeno e il vapore acqueo nell'atmosfera marziana sono inferiori all'1% (vedi composizione esatta). La pressione media dell'atmosfera a livello della superficie è di circa 6,1 mbar. Questo è 15.000 volte inferiore rispetto a Venere e 160 volte inferiore rispetto alla superficie della Terra. Nelle depressioni più profonde la pressione raggiunge i 10 mbar.
La temperatura media su Marte è molto più bassa che sulla Terra - circa -40 ° C. Nelle condizioni più favorevoli in estate nella metà diurna del pianeta, l'aria si riscalda fino a 20 ° C - una temperatura abbastanza accettabile per gli abitanti della Terra. Ma in una notte d'inverno il gelo può arrivare fino a -125 ° C. A temperature invernali anche l'anidride carbonica gela, trasformandosi in ghiaccio secco. Tali forti sbalzi di temperatura sono causati dal fatto che l'atmosfera rarefatta di Marte non è in grado di trattenere il calore per lungo tempo. Le prime misurazioni della temperatura di Marte mediante un termometro posto al fuoco di un telescopio riflettore furono effettuate già all'inizio degli anni '20. Le misurazioni di W. Lampland nel 1922 diedero una temperatura superficiale media di Marte di -28°C, E. Pettit e S. Nicholson nel 1924 ottennero -13°C. Un valore inferiore è stato ottenuto nel 1960. W. Sinton e J. Strong: -43°C. Successivamente, negli anni '50 e '60. Numerose misurazioni della temperatura sono state accumulate e riassunte in vari punti della superficie di Marte, in diverse stagioni e ore del giorno. Da queste misurazioni ne consegue che durante il giorno all'equatore la temperatura può arrivare fino a +27°C, ma al mattino può raggiungere i -50°C.
Esistono oasi di temperatura anche su Marte, nelle zone del "lago" Fenice (Altopiano del Sole) e della terra di Noè, la differenza di temperatura va da -53°C a +22°C in estate e da -103°C a -43°C in inverno. Quindi, Marte è un mondo molto freddo, ma il clima non è molto più rigido che in Antartide. Quando le prime fotografie della superficie di Marte scattate dal Viking furono trasmesse sulla Terra, gli scienziati furono molto sorpresi di vedere che il cielo marziano non era nero, come previsto, ma rosa. Si è scoperto che la polvere sospesa nell'aria assorbe il 40% della luce solare in arrivo, creando un effetto cromatico.
Tempeste di polvere: I venti sono una delle manifestazioni della differenza di temperatura. Sulla superficie del pianeta soffiano spesso forti venti, la cui velocità raggiunge i 100 m/s. La bassa gravità consente anche alle correnti d'aria rarefatte di sollevare enormi nuvole di polvere. A volte aree piuttosto vaste su Marte sono coperte da grandiose tempeste di sabbia. Molto spesso si verificano vicino alle calotte polari. Una tempesta di sabbia globale su Marte ha impedito di fotografare la superficie dalla sonda Mariner 9. Ha imperversato dal settembre 1971 al gennaio 1972, sollevando circa un miliardo di tonnellate di polvere nell'atmosfera a un'altitudine di oltre 10 km. Le tempeste di polvere si verificano più spesso durante i periodi di grande opposizione, quando l'estate nell'emisfero australe coincide con il passaggio di Marte attraverso il perielio. La durata delle tempeste può raggiungere i 50-100 giorni. (In precedenza, il cambiamento di colore della superficie era spiegato dalla crescita delle piante marziane).
Diavoli di polvere: I diavoli di polvere sono un altro esempio di processi legati alla temperatura su Marte. Tali tornado sono manifestazioni molto frequenti su Marte. Sollevano la polvere nell'atmosfera e sorgono a causa delle differenze di temperatura. Motivo: durante il giorno la superficie di Marte si riscalda abbastanza (a volte a temperature positive), ma ad un'altezza fino a 2 metri dalla superficie l'atmosfera rimane altrettanto fredda. Una tale caduta provoca instabilità, sollevando polvere nell'aria: si formano diavoli di polvere.
Vapore acqueo: C'è pochissimo vapore acqueo nell'atmosfera marziana, ma a bassa pressione e temperatura è in uno stato vicino alla saturazione e spesso si raccoglie nelle nuvole. Le nuvole marziane sono piuttosto inespressive rispetto a quelle sulla Terra. Solo i più grandi sono visibili attraverso un telescopio, ma le osservazioni dalla navicella spaziale hanno dimostrato che su Marte ci sono nuvole di un'ampia varietà di forme e tipi: cirri, ondulati, sottovento (vicino a grandi montagne e sotto le pendici di grandi crateri, in luoghi protetti dal vento). Sopra le pianure - canyon, valli - e in fondo ai crateri nelle ore fredde della giornata ci sono spesso nebbie. Nell'inverno del 1979, un sottile strato di neve cadde nell'area di atterraggio del Viking-2, che rimase per diversi mesi.
Le stagioni: Al momento è noto che di tutti i pianeti del sistema solare, Marte è il più simile alla Terra. Si è formato circa 4,5 miliardi di anni fa. L'asse di rotazione di Marte è inclinato rispetto al suo piano orbitale di circa 23,9 °, che è paragonabile all'inclinazione dell'asse terrestre, che è di 23,4 °, e quindi lì, come sulla Terra, c'è un cambio di stagioni. I cambiamenti stagionali sono più pronunciati nelle regioni polari. In inverno, le calotte polari occupano un'area significativa. Il confine della calotta polare settentrionale può allontanarsi dal polo di un terzo della distanza dall'equatore e il confine della calotta meridionale supera la metà di questa distanza. Questa differenza è dovuta al fatto che nell'emisfero settentrionale l'inverno si verifica quando Marte attraversa il perielio della sua orbita, e nell'emisfero meridionale quando passa attraverso l'afelio. Per questo motivo, gli inverni nell'emisfero meridionale sono più freddi che in quello settentrionale. E la durata di ciascuna delle quattro stagioni marziane varia a seconda della sua distanza dal Sole. Pertanto, nell'emisfero settentrionale marziano, gli inverni sono brevi e relativamente "moderati" e le estati sono lunghe, ma fresche. Al sud, al contrario, le estati sono brevi e relativamente calde, e gli inverni lunghi e freddi.
Con l'inizio della primavera, la calotta polare inizia a "rimpicciolirsi", lasciando dietro di sé isole di ghiaccio che scompaiono gradualmente. Allo stesso tempo, una cosiddetta onda di oscuramento si propaga dai poli all'equatore. Le teorie moderne lo spiegano con il fatto che i venti primaverili trasportano grandi masse di terreno lungo i meridiani con diverse proprietà riflettenti.
Apparentemente, nessuno dei cappucci scompare completamente. Prima dell'inizio dell'esplorazione di Marte con l'aiuto di sonde interplanetarie, si presumeva che le sue regioni polari fossero ricoperte di acqua ghiacciata. Misurazioni moderne più accurate del suolo e dello spazio hanno anche trovato anidride carbonica congelata nella composizione del ghiaccio marziano. In estate evapora ed entra nell'atmosfera. I venti lo portano alla calotta polare opposta, dove gela di nuovo. Questo ciclo di anidride carbonica e le diverse dimensioni delle calotte polari spiegano la variabilità della pressione dell'atmosfera marziana.
Un giorno marziano, chiamato sol, dura 24,6 ore e il suo anno è sol 669.
Influenza del clima: I primi tentativi di trovare prove dirette nel suolo marziano della presenza della base della vita - acqua liquida ed elementi come azoto e zolfo - non hanno avuto successo. Un esperimento esobiologico condotto su Marte nel 1976 dopo l'atterraggio sulla sua superficie dalla stazione interplanetaria americana Viking che trasportava a bordo un laboratorio biologico automatico (ABL) non ha fornito prove dell'esistenza della vita. L'assenza di molecole organiche sulla superficie studiata potrebbe essere causata dall'intensa radiazione ultravioletta del Sole, poiché Marte non ha uno strato protettivo di ozono, e dalla composizione ossidante del suolo. Pertanto, lo strato superiore della superficie marziana (spesso circa pochi centimetri) è sterile, sebbene si presuma che le condizioni che esistevano miliardi di anni fa siano state preservate negli strati più profondi e sotterranei. Una certa conferma di queste ipotesi è stata recentemente scoperta sulla Terra a una profondità di 200 m di microrganismi - metanogeni che si nutrono di idrogeno e respirano anidride carbonica. Un esperimento appositamente condotto da scienziati ha dimostrato che tali microrganismi potrebbero sopravvivere nelle dure condizioni marziane. L'ipotesi di un Marte antico più caldo con corpi idrici aperti - fiumi, laghi e forse mari, oltre che con un'atmosfera più densa - è stata discussa per più di due decenni, poiché sarebbe molto difficile. Affinché l'acqua liquida esista su Marte, la sua atmosfera dovrebbe essere molto diversa da quella attuale.
Clima marziano variabile Il Marte moderno è un mondo molto inospitale. L'atmosfera rarefatta, inadatta anche alla respirazione, terribili tempeste di polvere, mancanza d'acqua e improvvisi sbalzi di temperatura durante il giorno e l'anno: tutto ciò indica che non sarà così facile popolare Marte. Ma una volta i fiumi scorrevano su di esso. Questo significa che Marte ha avuto un clima diverso in passato? |
Caricamento...
