Пригоден ли Марс для жизни человека, какая температура на Красной планете, как ученые смогли получить там кислород и другие интересные факты об атмосфере Марса

Человечество всегда интересовалась красной планетой. Близость к Земле и развитие астрономических технологий дали возможность своими глазами наблюдать за происходящими событиями: изменением цвета планеты, пыльными бурями, снежными полюсами. Из чего состоит атмосфера Марса и что на нее влияет, вы узнаете из этой статьи.

Пригоден ли Марс для жизни человека, какая температура на красной планете, как ученым удалось получить там кислород и другие интересные факты об атмосфере Марса

Общие сведения

Количество воздуха на Марсе в 100 раз меньше, чем на Земле и в обычном понимании его не существует. Солнечные ветры уносят часть атмосферы. Причиной этого является отсутствие собственного магнитного поля. По своему составу и параметрам марсианский воздух близок к воздуху на Венере.

Из каких слоев состоит атмосфера Марса

Атмосфера на Марсе состоит из двух основных компонентов: верхней атмосферы и нижней атмосферы.

Верхние слои атмосферы состоят из следующих слоев:

  • термосфера — простирается на высоте от 100 км до 200 км. Команда относительно стабильна. Средняя температура увеличивается с высотой, затем значения остаются постоянными: от -70 °С до -190 °С;
  • экзосфера — лежит выше 200 км и граничит с космическим пространством. Характеризуется высокой ионизацией.

Составные слои нижней атмосферы:

  • тропосфера — это первый слой Марса толщиной 20-30 км. Верхняя кромка неустойчива и претерпевает сезонные изменения. Температура снижается по мере ее повышения;
  • стратомезосфера — начинается на высоте 100 км. Имеется поврежденное озоновое кольцо (50 — 60 км от поверхности). Температурные показатели стабильны: -130°С.

Состав атмосферы

Воздух на Марсе сильно отличается от воздуха на Земле.

  1. Основным компонентом является углекислый газ. Содержание достигает 95%. Источник пополнения – вулканические выбросы. Тяжелая газовая смесь удерживается силой притяжения.
  2. Азот, которого в атмосфере Земли около 80%, на Марсе не превышает 3%. Он удерживается в воздухе марсианской гравитацией, но излучение разделяет молекулы, которые испаряются по отдельности.
  3. Кислород на Марсе образуется после реакции углекислого газа и воды в верхних слоях атмосферы, а затем перемещается в нижние слои. Концентрация О2 непригодна для дыхания живых организмов и составляет всего 0,13%.
  4. Замкнутое озоновое кольцо практически отсутствует.

Пригоден ли Марс для жизни человека, какая температура на красной планете, как ученым удалось получить там кислород и другие интересные факты об атмосфере Марса

Сравнительный состав атмосфер Венеры, Земли и Марса

Содержание метана в атмосфере

Самый загадочный газ на Красной планете. Метан действует как индикатор присутствия живых организмов.

Астробиологи зафиксировали не только наличие метана в составе оболочки Марса, но и регулярные извержения. Максимальная концентрация достигает 20 частей на миллиард по сравнению со среднепочвенными значениями — 1800 частей на миллиард.

Пригоден ли Марс для жизни человека, какая температура на красной планете, как ученым удалось получить там кислород и другие интересные факты об атмосфере Марса

Не исключена версия вулканического происхождения. Газ просачивается на поверхность через поры в почве.

Погода на Марсе

Многочисленные научные эксперименты доказали, что на планете есть свой климат, а значит, и погода.

Температура

Спертая атмосфера не удерживает тепло. Выявлены суточные и сезонные колебания температуры.

среднегодовая: -70°С. Днем экваториальная зона прогревается до +25°С, ночью грунт охлаждается до -90°С.

Зимой крышки шатунов промерзают до -150°С.

Облака

Марс — космическая пустыня. Суммарная концентрация водяного пара соответствует земному испарению с площади 1,3 км3.

Пригоден ли Марс для жизни человека, какая температура на красной планете, как ученым удалось получить там кислород и другие интересные факты об атмосфере Марса

Основное расположение облаков — экваториальная линия, более теплая. Наблюдать за ними можно круглый год. Сезоны образования облаков – лето и весна, в период таяния ледяного панциря. Облака парят на высоте до 60 км от поверхности. Никогда не идет дождь, но бывает туман.

Пыль

Планету преследуют постоянные пыльные бури. Причиной образования смерчей является разный нагрев почвы и перемешивание воздуха.

Оптический индекс атмосферы равен 0,9. Это означает, что только 40% солнечного света достигает поверхности, 60% лучей не пробиваются сквозь пыль.

Пригоден ли Марс для жизни человека, какая температура на красной планете, как ученым удалось получить там кислород и другие интересные факты об атмосфере Марса

Российские и французские исследователи выделили две фракции взвешенных частиц:

  • частицы льда со средним размером 1,2 мкм и пыли 0,65 мкм;
  • песчаные аэрозоли зерен радиусом в несколько десятых и сотых долей микрометра.

Космический ветер поднимает пылевое облако на высоту до 20-30 км и перемещает его со скоростью 40-50 км/ч. Плотность микрочастиц меняется с высотой.

Парниковый эффект

Ученые склонны считать, что в своей «молодости» планета имела воздухозащитный слой. Водород выделился из вулканических пород. Существовавшая атмосфера сохранила тепло и нагрела землю до такого состояния, что лед превратился в жидкую форму. Возможно, это были реки и моря. Красивая гипотеза имеет множество сторонников и противников. Споры о причинах исчезновения воздушной оболочки не окончены. Также доказано наличие молекул воды в составе грунта в бывших руслах.

Атмосферное давление

Меньше земного в 100-160 раз и зависит от высот рельефа. Найти человека без скафандра невозможно.

Есть районы с таким низким давлением, что вода закипит при нормальной температуре тела 36,8°C.

Радиация, пылевые бури и другие особенности атмосферы Марса

Активные исследования радиационной обстановки Красной планеты начались в 2000 году.

Результатом исследования стал вывод: уровень радиации превышает количество внутри космической станции в 2,5 раза.

Марс подвергается воздействию радиации из двух основных источников:

  • солнечный ветер, пронизывающий тонкую экранирующую атмосферу. Наблюдается потемнение металла на марсоходах, корпусе МКС и разрушение солнечных батарей;
  • галактические космические лучи от сверхновых Млечного Пути и, возможно, других галактик, которые движутся со скоростью, близкой к скорости света, и обладают большой энергией. Это влечет за собой технические сложности экранирования.

Скорость ветра на Марсе может достигать 100 км/ч. Такой вихрь отрывает от почвы более крупные частицы. Так образуются песчаные и пыльные бури. Красный фон пылевым завесам придает повышенная концентрация оксида железа в почве. Буря может бушевать 1,5-3 месяца. Закрученный столб фракций достигает в ширину сотен метров и поднимается на километры. Развивает скорость до 30 км/ч и обладает большой разрушительной силой.

Пригоден ли Марс для жизни человека, какая температура на красной планете, как ученым удалось получить там кислород и другие интересные факты об атмосфере Марса

Глобальная песчаная буря на Марсе
Снимок сделан космическим телескопом Хаббл

Интересное явление было запечатлено в 1979 году во время экспедиции НАСА марсохода «Викинг-2». В районе базирования подразделения выпал тонкий слой снега. Это длилось 1,5 месяца.

Что случилось с атмосферой Марса в прошлом

Климат на Марсе изменился за 4 миллиарда лет. Считается, что условия были близки к земным. На планете были реки и океаны. Это означало, что существовала атмосфера, способная удерживать тепло и поглощать космическое излучение.

Пригоден ли Марс для жизни человека, какая температура на красной планете, как ученым удалось получить там кислород и другие интересные факты об атмосфере Марса

Но случилось то, что случилось. И мы видим Марс пустынным и замерзшим. Небольшой пояс облаков указывает на низкий процент твердой воды.

Древняя атмосфера Марса

С большой долей вероятности можно утверждать, что в древности атмосфера планеты была насыщена кислородом. Концентрация была достаточной для образования жидкой воды.

Гипотезу подтверждает ряд фотографий с орбит исследовательских станций. Видимые запасы льда на полюсах, характерные очертания каналов и дна не могут быть результатом современных атмосферных процессов. Расчеты показали, что такие условия могут существовать при содержании кислорода в воздухе не менее 15-20%.

Причины истощения атмосферы

Смоделированные версии эволюции планеты предполагают, что Марс «процветал» 2,5–3 миллиарда лет назад».

Площадь плавающего океана была сравнима с нашим полярным океаном. Температурные показатели находились в пределах: 35-50°С.

Возможные причины потери воздуха.

  1. Марс почти в 2 раза меньше Земли в диаметре, поэтому обладает меньшей гравитационной силой.
  2. Слабая гравитация не могла создать собственное магнитное поле.
  3. Солнечный ветер способствовал ослаблению магнитных полюсов, и безудержная атмосфера постепенно испарялась в космос.

Пригоден ли Марс для жизни человека, какая температура на красной планете, как ученым удалось получить там кислород и другие интересные факты об атмосфере Марса

Визуальное сравнение того, как более сильное магнитное поле Земли защищает атмосферу, магнитное поле Марса слабее, поэтому атмосфера постепенно разрушалась солнечным ветром

По подсчетам ученых, Марс потерял 66% всего запаса воздуха.

Интересно, что есть версия о глобальной внешней катастрофе — столкновении с огромным метеоритом, существенно повлиявшим на исчезновение атмосферы. Но исследования, направленные на подтверждение гипотезы, не обнаружили следов вселенской катастрофы.

Как можно получить кислород на Марсе

Мечты о колонизации Красной планеты давно тревожили человечество. Сделано много научных и художественных тезисов и фильмов. Но только реальные полеты марсохода и проведенные исследования атмосферы и поверхности Марса дали предварительные ответы на волнующие вопросы. Самым важным из длинного списка является то, как вы дышите.

По результатам космических экспериментов исследователи не только выдвинули теоретические предположения, но и разработали научную и практическую базу.

Бактерии для создания кислорода

Какой биологический организм выживет в сложных условиях на Марсе. Что может помочь древней планете?

Оказывается, на Земле существуют не менее древние природные механизмы. И есть гипотеза, что именно они способствовали возникновению не только кислорода, но и дальнейшей жизни. Речь идет о сине-зеленых водорослях — цианобактериях. Под воздействием солнечного света они производят кислород в качестве побочного продукта. Форма существования водорослей – живые колонии.

Теория была подтверждена практикой в ​​лабораториях Германии. Но в условиях Марса бактерии погибнут из-за низкого атмосферного давления.

Эксперименты проводились в Берне в рамках проекта Atmos. Биологическая масса размещалась внутри камер, в которых были воссозданы близкие к марсианским условия, включая химический состав почвы.

При 1/10 земного давления сине-зеленые бактерии процветали и производили кислород. Для этого необходимы: углекислый газ, азот и вода. Все компоненты присутствуют на Красной планете, а это значит, что исследования имеют практическую направленность.

Но внешне безобидные микроорганизмы могут нанести вред здоровью человека. Контакт с кожей может вызвать раздражение и зуд. Нахождение внутри желудочно-кишечного тракта вызывает сильное отравление, нарушение функции печени и лихорадку.

Британские ученые также проводят эксперименты по воссозданию кислорода. На основе Земли на Марс. Изучено, что в почве содержится 1% вещества перхлората — сильно окисленной формы хлора. Соль, которая также встречается на Земле, чрезвычайно токсична для человека. В рамках исследования были культивированы бактерии, которые с солевым составом помещались в биореактор. В результате реакции удалось получить молекулы кислорода, хлора и боковых белков.

Эксперимент moxie

В рамках исследовательской программы НАСА с марта 2020 года проводится эксперимент по возможности извлечения кислорода из газовых смесей в марсианской атмосфере. Проект получил название MOXIE. Он представлен роботом размером с тостер, наполненным различными программами.

После двухмесячного пребывания на Марсе и подготовительных мероприятий впервые было получено 5,4 г внеземного кислорода. Небольшой объем может обеспечить дыхание одного человека в течение 10 минут в условиях МКС. Производительность экспериментальной установки: 6 г/ч.

Пригоден ли Марс для жизни человека, какая температура на красной планете, как ученым удалось получить там кислород и другие интересные факты об атмосфере Марса

Источник: nasa.gov

Марсианский воздух засасывается насосом. Затем он проходит в специальную камеру. Электрохимический процесс разделяет молекулы кислорода и углекислого газа. Отработанные продукты реакции вновь заполняют марсианскую атмосферу.

Для успешного результата необходима температура +800° С. Важные детали конструкции выполнены из жаропрочных сплавов, а сам робот Perseverance покрыт золотым напылением. Также необходима защита от солнца.

Плазменная технология для производства кислорода

Лиссабонский университет предложил использовать в качестве сырьевого ресурса углекислый газ, практически единственный на Марсе.

Найден метод, разделяющий формулу СО2 на отдельные элементы – использование низкотемпературных плазменных технологий.

Если через углекислый газ пропустить ток, то разделение будет легче в марсианских условиях, чем на Земле. Для получения кислорода предлагаемым способом необходима низкая температура окружающей среды: -63°С.

Такая плазменная установка на Марсе исключит дополнительные элементы — дорогостоящее вакуумное оборудование, мощные насосы. Теоретические расчеты показывают, что для производства 8—16 кг кислорода за мартовский день (24 ч 37 мин 23 сек) потребуется от 150 до 200 Вт.

Кроме того, побочный продукт разложения, окись углерода, можно использовать в качестве ракетного топлива. Это даст космическим полетам автономность.

Человечество настойчиво и последовательно готовится к полетам человека на Марс. Благодаря научным исследованиям мечты о работе и жизни на красной планете приближаются и обретают форму.

Оцените статью
kuzyeti.ru
Добавить комментарий

Adblock
detector