Marsa atmosfēra: sastāvs, klimats un laika apstākļi

Plāna Marsa atmosfēra mūsdienās galvenokārt sastāv no oglekļa dioksīda, kā attēlots šajā māksliniekā

Plāna Marsa atmosfēra mūsdienās galvenokārt sastāv no oglekļa dioksīda, kā parādīts šī mākslinieka ilustrācijā. (Attēla kredīts: NASA)



Marss ir planēta, kas parāda klimata pārmaiņas plašā mērogā. Lai gan Marsa atmosfēra agrāk bija pietiekami bieza, lai ūdens tektu pa virsmu, mūsdienās šis ūdens ir vai nu trūcīgs, vai vispār nav. Mūsdienu atmosfēra ir arī pārāk plāna, lai viegli atbalstītu dzīvi, kādu mēs to zinām, lai gan dzīvība varēja pastāvēt senā pagātnē.



Marsa klimatu izraisa dažādi faktori, tostarp ledus cepures, ūdens tvaiki un putekļu vētras. Reizēm milzu putekļu vētras var pārklāt visu planētu un ilgt mēnešus, padarot debesis miglainas un sarkanas.

No kā sastāv Marsa atmosfēra?

Marsa atmosfēra ir aptuveni 100 reizes plānāka nekā Zemes atmosfēra, un tajā ir 95 procenti oglekļa dioksīda. Šeit ir sniegts tā sastāva sadalījums saskaņā ar a NASA faktu lapa :

  • Oglekļa dioksīds: 95,32 procenti
  • Slāpeklis: 2,7 procenti
  • Argons: 1,6 procenti
  • Skābeklis: 0,13 procenti
  • Oglekļa monoksīds: 0,08 procenti
  • Arī nelielos daudzumos: ūdens, slāpekļa oksīds, neons, ūdeņradis-deitērijs-skābeklis, kriptons un ksenons

Klimats un laika apstākļi



Savas vēstures sākumā (īpaši periodos, kas vecāki par 3,5 miljardiem gadu) Marsam bija pietiekami bieza atmosfēra, lai uz tās virsmas tektu ūdens. Orbitālajos attēlos redzami plaši upju līdzenumi un iespējamās okeāna robežas, savukārt vairāki Marsa braucēji ir atraduši pierādījumus par ūdenī samitrinātām klintīm (piemēram, hematītu vai mālu). Tomēr vēl joprojām slikti saprotamu iemeslu dēļ Marsa atmosfēra atšķaidījās.

Vadošā teorija ir tāda, ka Marsa gaismas gravitācija kopā ar globālā magnētiskā lauka trūkumu atstāja atmosfēru neaizsargātu pret saules vēja spiedienu, pastāvīgu daļiņu plūsmu, kas nāk no saules. Miljoniem gadu laikā saules spiediens no atmosfēras atņēma vieglākas molekulas, to atšķaidot. Šo procesu pēta NASA misija MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution). Citi pētnieki izvirza hipotēzi, ka, iespējams, neliela ķermeņa milzīgs trieciens būtu atņēmis atmosfēru.

Mazā Marsa atmosfēra un tā lielāks attālums no saules nozīmē, ka Marss ir daudz vēsāks nekā Zeme. Vidējā temperatūra ir aptuveni mīnus 80 grādi pēc Fārenheita (mīnus 60 grādi pēc Celsija), lai gan tas var mainīties no mīnus 195 F (mīnus 125 C) pie poliem ziemas laikā līdz pat ērtai 70 F (20 C) pusdienlaikā pie ekvatora.



Arī Marsa atmosfēra ir aptuveni 100 reizes plānāka nekā Zemes atmosfēra, taču tā joprojām ir pietiekami bieza, lai atbalstītu laika apstākļus, mākoņus un vēju. Pie tās virsmas ir arī starojums, taču ar to nevajadzētu pietikt, lai apturētu Marsa izpēti; Curiosity rover analīze atklāja, ka viena misija uz Marsu ir salīdzināma ar radiācijas vadlīnijas Eiropas Kosmosa aģentūras astronautiem, lai gan tas pārsniedz NASA.

Milzu putekļu velni regulāri uzsit oksidētos dzelzs putekļus, kas pārklāj Marsa virsmu. Putekļi ir arī pastāvīga atmosfēras sastāvdaļa, un to daudzums ir lielāks ziemeļu rudenī un ziemā, bet mazāks - ziemeļu pavasarī un vasarā. Marsa putekļu vētras ir lielākais Saules sistēmā , kas spēj aptvert visu planētu un ilgt mēnešus. Tie parasti notiek pavasarī vai vasarā.

Viena teorija par to, kāpēc putekļu vētras uz Marsa var izaugt tik lielas, sākas ar gaisā esošām putekļu daļiņām, kas absorbē saules gaismu, sasildot Marsa atmosfēru to tuvumā. Siltās gaisa kabatas plūst uz vēsākiem reģioniem, radot vēju. Spēcīgs vējš no zemes paceļ vairāk putekļu, kas savukārt sasilda atmosfēru, paaugstinot vēju un uzberot vairāk putekļu. 2015. gada pētījums arī liecināja, ka Marsa impulss, ko ietekmē citas planētas, rada putekļu vētras, kas riņķo pa planētām, kad šis impulss ir vislielākais putekļu vētras sezonas sākumā.



Brīžiem pat snieg uz Marsa . Tiek uzskatīts, ka Marsa sniegpārslas, kas izgatavotas no oglekļa dioksīda, nevis ūdens, ir ļoti mazas daļiņas, kas rada miglas efektu, nevis parādās kā krītošs sniegs. Marsa ziemeļu un dienvidu polāros reģionus klāj ledus, liela daļa no tā ir izgatavota no oglekļa dioksīda, nevis ūdens.

Šodien NASA saka, ka sezonālās izmaiņas ir saistītas ar vaska augšanu un samazināšanos oglekļa dioksīda ledus cepures , putekļi pārvietojas atmosfērā un ūdens tvaiki pārvietojas starp virsmu un atmosfēru. (Lielākā daļa ūdens nāk no ziemeļu ūdens ledus vāciņa, kas Marsa vasarā ir pakļauts un sublimējas, kad no vāciņa iztvaiko oglekļa dioksīds.)

'Ziemas laikā polāro reģionu temperatūra ir pietiekami auksta CO2[oglekļa dioksīds] atmosfērā, lai uz virsmas kondensētos ledū. CO2pēc tam pavasarī un vasarā sublimē ledus cepuri, atgriežoties atmosfērā, ”paziņoja NASA.

'Ziemeļu puslodē CO2vasarā ledus cepure pilnībā izzūd, atklājot lielu daudzgadīgu H2Ak ledus cepure. Dienvidu puslodes vasarā neliels CO2pārklāta ledus cepure izdzīvo; šī daudzgadīgā ledus cepure ir novirzīta no dienvidu pola. Šis CO cikls2iekļūšana ledū un no tās uz virsmas maina atmosfēras masu par desmitiem procentu Marsa gada laikā. ”

Kopš 2017. gada vairākas orbitālās misijas uzrauga ilgtermiņa klimata izmaiņas uz Marsa, tostarp:

  • ExoMars Trace Gas Orbiter (Eiropas Kosmosa aģentūra vai EKA)
  • MAVEN (NASA)
  • Mars Express (ESA)
  • Marsa Odiseja (NASA)
  • Marsa orbītas misija vai Mangalyaan (Indijas Pētniecības kosmosa organizācija)
  • Marsa izlūkošanas orbiters (NASA)

Pašreizējās virsmas misijas ietver NASA ceļveži Curiosity un Opportunity. Turpmākajos gados ir plānotas citas virszemes misijas, tostarp NASA Mars 2020 un ExoMars roveris no EKA.

Dzīves iespēja

Marss kādreiz varēja būt dzīvība. Daži pieņēmumi, ka dzīvība tur varētu pastāvēt arī šodien. Vairāki pētnieki pat ir spekulējuši par to dzīvība uz Zemes varēja iesēt Marsu , vai tas dzīvība uz Marsa iesētās Zemes . Vikingu desantnieki slavenā veidā meklēja dzīvību uz Marsa septiņdesmito gadu beigās, bet nāca klajā tukši. Mūsdienās daži no šiem rezultātiem joprojām ir pretrunīgi, īpaši tādi, kuros augsnes paraugs tika uzkarsēts un pēc tam pārbaudīts, vai tajā nav organisko vielu. Lai gan Vikings neatrada organiskos savienojumus, citiem pētniekiem ir alternatīvi paskaidrojumi par tā neveiksmi (piemēram, instrumenti nav jutīgi, lai atklātu dzīvību.)

Okeāni, iespējams, agrāk bija pārklājuši Marsa virsmu, nodrošinot vidi dzīvības attīstībai. Lai gan sarkanā planēta šodien ir auksts tuksnesis, pētnieki norāda, ka zem zemes var atrasties šķidrs ūdens, kas ir potenciāls patvērums jebkurai dzīvībai, kas tur vēl varētu pastāvēt. Vairāki pētījumi ir parādījuši, ka zem virsmas ir bagātīgs ūdens ledus.

Iezīme, ko sauc par atkārtotām slīpuma līnijām (RSL), dažreiz sastopama Marsa nogāzēs. 2015. gadā pētnieki paziņoja, ka šo īpašību iekšienē ir atrasti hidratēti sāļi, kas liek domāt, ka RSL ir sava veida sārmains ūdens - vide, kas varētu būt viesmīlīga dažām ekstrēmas dzīves formām. Tomēr vairāk pētījumu 2016. un 2017. gadā radīja šaubas par šo teoriju. Viens pētījums liecināja, ka ūdens var rasties Marsa atmosfērā, bet citi apgalvo, ka RSL ir saistīts ar sausas smiltis .

NASA ceļvedis Curiosity šobrīd meklē apdzīvojamu vidi savas misijas laikā uz Marsu, kas sākās 2012. gadā. Paredzams, ka NASA roveris 2020 sasniegs šo pakāpi, kas ietvers kešatmiņā saglabāto potenciālo paraugu saglabāšanu ar biosignatūrām, lai tos varētu izgūt nākotnē. EKA ExoMars misijas ietvaros plāno arī savu biosignatu medību roveri. Izaicinājums ir tāds, ka šie roveri, lai arī ir jaudīgi, nevar pārvadāt tāda paša veida sarežģītu laboratorijas aprīkojumu, ko parasti izmanto uz Zemes, lai atrastu dzīvības pazīmes vecos iežu paraugos. Turklāt pat Zemes paraugiem ir grūti izturēt dzīvības pārbaudi, jo ģeoloģiskie paraksti var maskēties kā dzīvība; senās dzīves atklājumi Grenlandē un Kvebekā, Kanādā, piemēram, 2016. un 2017. gadā, ir pretrunīgi.

Papildu ziņojumi: Elizabeth Howell, demokratija.eu līdzautors.