| |||||||||||||
| Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы! |
|
Исследование Солнечной Системы - Марс
| |||||
 Марс |
|||||
Теория эволюции |
Страница:
История Марса, Вода на Марсе, Лед на Марсе;
|
Физик Винсент Чеврир (Vincent Chevrier) из Арканзасского университета провел термодинамический расчет образования глинистых отложений на Марсе и пришел к выводу, что углекислого газа в атмосфере планеты было недостаточно для создания "парникового эффекта". Таким образом, несмотря на многочисленные признаки существования в прошлом - и, возможно, в настоящем, - жидкой воды на Марсе, остается неясным, что именно привело к повышению температуры на планете и таянию льда. Д-р Чеврир базировал свои термодинамические вычисления на составе глинистых минералов, обнаруженных в обнажениях древнейших пластов, возраст которых составляет приблизительно от 4,5 до 4 млрд. лет. Для образования глины необходима жидкая вода - доказательством этому служат процессы, происходящие на Земле. Обнаружение на Марсе каналов, напоминающих русла рек, и ледяных полярных шапок указывает на то, что некогда жидкая вода существовала на поверхности планеты. При расчетах использовались уравнения термодинамики, чтобы определить изменение соотношения между силикатами и глинами и экстраполировать исторические условия их формирования. Также была учтена информация о текущем составе минералов и атмосферных условиях и возможность присутствия в прошлом воды на Красной планете. Для формирования глины вода должна находиться в жидком состоянии достаточно долгое время. Чтобы атмосфера могла удерживать тепло Солнца, в ее составе должно содержаться определенное количество "парникового газа". Самым распространенным парниковым газом является углекислый газ. Однако результаты вычислений д-ра Чеврира показывают, что углекислого газа в атмосфере было недостаточно для существенного повышения температуры. Кроме того, если бы его было достаточно, то это привело бы к образованию еще одного минерала - карбоната - в дополнение к глинам. Но наличие карбонатов на Марсе пока не выявлено.
"Результаты оказались неожиданными, - комментирует д-р Чеврир. - В данный момент у меня нет для них однозначного объяснения". Возможно, в действительности, углекислого газа было намного больше, чем показывают расчеты, и карбонаты существовали на Красной планете, но были разрушены кислотной средой на последующих стадиях развития Марса. Возможно также, что углекислый газ никогда не существовал в необходимом количестве, и парниковый эффект был обусловлен каким-либо другим газом, например, диоксидом серы, который не оставляет никаких долговременных следов, или метаном, который не вступает в реакции с образованием минералов. Существует и третья гипотеза, предполагающая наличие неизвестного на данный момент фактора, обеспечившего достаточное давление и температуру для формирования глины. Какая из них верна, станет ясно уже в скором будущем. Аппарат Европейского Космического Агентства Mars Espress завершил минералогическое картографирование поверхности Марса. Как сообщает официальный сайт ЕКА, на основании полученных данных стало ясно, что большие объемы открытой воды могли существовать на планете только очень давно. Приблизительно полмиллиарда лет назад вода либо ушла под поверхность Марса, либо испарилась в космос. Картографирование велось на протяжении марсианского года (687 земных дней) при помощи инструмента OMEGA (Observatoire pour la Mineralogie, l` Eau, les Glaces ot l`Activite). Спектрометр способен работать в видимом и инфракрасном диапазонах с разрешением 100 метров. За эти 687 дней исследование охватило 90% поверхности Марса. Анализ полученных данных показал, что геологическая история Марса подразделяется на три эры. Ученые назвали эти эры по латинским наименованиям преобладающих в это время минералов. Первая эра, Phyllocian, или Филлоциановая, продолжалась между 4,5 и 4,2 миллиардов лет назад. Она характеризуется образованием глинистых листовых силикатов (филосиликатов), для чего требовалась щелочная окружающая среда, богатая водой. После глобального изменения марсианского климата, вызванного предположительно вулканической активностью, началась новая эра - Theiikian, продолжавшаяся от 4,2 до 3,8 миллиардов лет назад. В атмосферу поступало большое количество серы. Окружающая среда стала очень кислой, а вода, вступая в соединение с серой, образовывала сульфаты. Около 3,5 млрд. лет назад началась третья эра - Siderikan. Воды на Марсе не осталось, она сохранилась лишь в виде двух снеговых шапок на полюсах Красной планеты. Сформировались железные окиси, которые не гидратируются. Именно эти окиси ответственны за красный цвет поверхности планеты, подтвердили исследователи во главе с профессором Жан-Пьером из Института астрофизики в Орсэ (Франция). Команда ученых также установила наиболее перспективные области для поиска следов жизни на Марсе: Terra Meridiani, Arabia Terra, Marwith Vallis, Syrtis Major и Nili Fossae. Именно в этих местах могут располагаться глинистые породы, сохранившие отпечатки былой жизни. Mars Express уже совершил достаточно много открытий на Марсе. Так, например, совсем недавно он обнаружил резервуары со льдом под полярными шапками Марса, а также своеобразных скрытых кратеров. Диаметр некоторых достигает 470 километров, однако только один из кратеров явно заметен невооруженным глазом. Ни одна из планет Солнечной системы не привлекает столько внимания ученых как Марс, тем не менее прошлое, да и настоящее красной планеты таит ещё много загадок. Ученые считают, что в прошлом не только поверхность Марса выглядела иначе, но также форма и ориентация полюсов планеты в пространстве были другими. Вычислить, где находились экватор и полюса сотни миллионов лет назад, удалось Джафару Аркани-Хамеду (Jafar Arkani-Hamed ) из канадского университет Мак-Гилла. Пять гиганстких кратеров - след? Исследователь обратил внимание на цепочку из пяти гигантских кратеров, лежащих на одной дуге большого круга. Эти пять ударных кратнров имеют имена - Аргир, Эллада, Исида, Тавмасия, Утопия (Argyre, Hellas, Isidis, Thaumasia, Utopia). Большой круг, который они описывают на марсианской поверхности имеет центр в широте - 30 и долготе 175. Сопоставимый возраст и особенности расположения позволили допустить, что все они образовались одновременно в результате одного катаклизма. По мнению ученого, его причиной были распад и падение фрагментов крупного астероида, который двигался вокруг Солнца по той же орбите, что и Марс. Некоторое время астероид обращался вокруг Марса как спутник, а затем разрушился под действием сил гравитации планеты. В предположении, что орбита астероида и экватор планеты лежали в одной плоскости, Аркани-Хамед смог рассчитать "старое" направление оси планеты и соответствующие ей полюса. Анализ показал, что астероид имел от 800 до 1000 километров в диаметре и, следовательно, был существенно больше того, стоклновение с которым, согласно распространенной версии, вызвало гибель динозавров на Земле. В результате этого мощного столкновения полюса сместились приблизительно на 90 градусов и оказались вблизи бывшего зкватора. Расположение и форма Марса претерпевали достаточно быстрые и сильные изменения. Это продолжалось и позже - за счет различных внутренних процессов. В числе последних называют вулканическую активность и взаимные смещения литосферных плит. На Земле кратеры от древних столкновений плохо заметны из-за геологических процессов с участием ветра, воды и растительности, стерших их формы. В последнее время появились результаты, указывающие, что около 3,5 миллиарда лет назад Земля столкнулась с астероидом диаметром около 50 километров. О столкновении свидетельствуют обнаруженные в Южной Африке и Австралии слои толщиной 20-30 сантиметров, состоящие из миниатюрных сферических частиц. Такие шарики обычно образуются из расплавленного материала метеоритов. Например, метеорит, упавший 65 миллионов лет назад, с которым связывают вымирание динозавров, дал такие же отложения, но толщиной только около двух сантиметров. Таким образом астероид упавший на Марс был очень внушительных размеров, по размерам с ним могли бы сравниться лишь наиболее крупные объекты из современного пояса астероидов. Судя по глубине и профилю кратера Эллада, материал ударившего по Марсу "снаряда" имел большую плотность. Конечно, он не был из урана или вольфрама, но плотность железа тоже не мала. Если использовать теорию, методы расчетов и программы, разработанные для задач проникания снарядов, то измеренный профиль кратера Эллада позволит с их помощью восстановить параметры удара, нанесенного этим астероидом по Марсу. Ударная волна добежала до противоположного полушария, а сферическая форма планеты сфокусировала ее симметрично кратеру Эллада. При отражении от свободной поверхности планеты возникли силы планетарных масштабов, стремящиеся вырвать небольшой участок коры планеты наружу. Им и стал "антикратер" с вулканом Олимпус. Конечно, это упрощенная схема. Сейсмология Земли показывает, что ее жидкое ядро непрозрачно для продольных волн: рефракция выталкивает их за пределы ядра. Марс геофизически похож на Землю, и подобное должно быть характерно для его ядра тоже. Однако никто еще не пытался проверить, как такое ограничение будет работать при прохождении через ядро Земли очень мощных ударных волн. Считается, что у Марса жидкого ядра нет, однако новейшие исследования приливных деформаций поверхности Марса ставят это под сомнение. Существуют особенности тектоники плит на Марсе, которые вносят дополнительные детали в задачу о распространении и отражениях ударной волны при образовании кратера Эллада.
Одну шестую поверности Марса покрывает возвышенная область Tharsis, которая в среднем имеет высоту на 8 км больше. В результате того что Марс не имеет идеальной сферической формы с равномерным распределением массы его полюса постоянно смещаются. Равнина Хеллас располагается недалеко от южной полярной области - бассейн шириной около 2000 - 3000 километров, который, вероятнее, возник в результате столкновения с астероидом. В глубину кратер сужается до 1500 км. С учетом экваториального диаметра Марса, составляющего 6788 км, это достаточно крупное образование на поверхности п ланеты. Кратер окружен выбросами породы, делающими его похожим на воронку от взрыва. В целом на севере Марса много гладких низменностей, а для юга характерен сложный горный рельеф. Современная планетология выделяет в истории образования Солнечной системы эпоху катастрофической метеоритной бомбардировки Земли, Луны и Марса ориентировочно 4,1-3,8 миллиарда лет назад. Следы столкновений тех времен видны, на поверхности Луны в виде гигантских округлых "морей" и крупных кольцевых кратеров. В них наблюдаются аномалии увеличения силы тяжести (так называемые масконы), свидетельствующие о большей плотности пород под ними. Название Hellas, также иногда переводят не как "Эллада", а как "Адский", от "hell" - ад. Так как столкновение, вызвавшее столь катастрофические последствия для Марса, не иначе как "адом" назвать нельзя. Есть теория, что крупный астероид, образовавший бассейн ударного происхождения Хеллас, и обеспечил вулканообразование на Марсе. Как раз на противоположной стороне от Хелласа находится группа наиболее крупных вулканов планеты. По той же причине произошли и многочисленные разломы коры, в частности, вследствии этого образовалась глубокая долина Маринера. Одновременно, столь глобальные столкновения повлияли на плотность атмосферы и общий климат на Марсе. По расчетам, до этого события, давление атмосферы могло быть до 300 мбар. Сейчас - максимум 10 мбар в глубоких местах. Тогда на Марсе могла быть открытая вода и даже реки впадающие в достаточно крупные моря, особенно в северных низменных областях. Правда "океан" северного полушария должен был находится в районе экватора, поскольку нынешние северные области были экваториальными. Мощное столкновение осколков крупного астероида должно было происходить по касательной под таким углом чтобы постепенно вызвать разворот полюсов почти на 90 градусов. Это также должно было увеличить эксцентриситет марсианской орбиты. В результате столь радикального смещения полярных и экваториальных зон за относительно небольшой промежуток времени Марс лишился почти всех запасов воды на поверхности превратившись в безводную пустыню. Свидетельством этого могут быть реликтовые остатки древних полярных шапок в виде темных областей в экваториальных широтах. Некоторые из них могут содержать запасы льда, скрытые в недрах Марса и в наши дни. В случае подтверждения теория Аркани-Хамеда может оказать огромное влияние на дальнейшие научные миссии. В древности после исчезновения жидкой воды с поверхности (если она, конечно, была на Красной планете) основным ее источником стали полярные шапки. И если залежи льда еще остались под поверхностью Красной планеты, то теперь искать их нужно в экваториальной области, отмечает ученый.
| ||||||||||||
 |
|
|