Марсианский грунт

Публикации на русском языке

  • И. Филенков. Фантастика и путешествия. Том 4 (антология). — М.: Молодая гвардия, 1965. — Т. 4. — 400 с. — (Библиотека фантастики и путешествий в пяти томах. Приложение к журналу «Сельская молодёжь»). — 45 000 экз.
  • Станислав Лем, Артур Кларк, Роберт Шекли. Фантастика. Книга 3. — Юнисам, 1991. — 368 с. — (Фантастика). — 200 000 экз. — ISBN 5-86986-064-4.
  • Артур Кларк. Пески Марса. — СПб.: Северо-Запад, 1993. — 607 с. — (Science Fiction (зарубежные авторы)). — 100 000 экз. — ISBN 5-8352-0111-7.
  • Артур Кларк. Миры Артура Кларка. Пески Марса. — Рига: Полярис, 1998. — 384 с. — (Миры Артура Кларка). — 7000 экз. — ISBN 5-88132-356-4.
  • Артур Кларк. Пески Марса. — М., СПб.: Эксмо, Домино, 2009. — 480 с. — (Звезды фантастики). — 3100 экз. — ISBN 978-5-699-32299-2.
  • Артур Кларк. Пески Марса. — М., СПб.: Эксмо, Домино, 2009. — 688 с. — (Весь Кларк). — 5000 экз. — ISBN 978-5-699-38932-2.
  • Артур Кларк. Пески Марса. — М.: Эксмо, 2010. — 288 с. — (Фантастика & фэнтези: The Best of). — 5000 экз. — ISBN 978-5-699-42829-8.

Мантия, ядро и извержения вулканов на Марсе

Несмотря на наличие гигантских вулканов на поверхности, в наши дни — Марс это холодная и давно мертвая планета. По данным исследовательского зонда «Марс-Экспресс», гигант Олимп последний раз извергался 2 миллиона лет назад — и хотя с точки зрения геологии, это произошло не так уж и давно, в настоящее время никаких предпосылок к последующему пробуждению, на данный момент нет.

Мантия под марсианской корой находится в состоянии покоя. Она состоит в основном из кремния, кислорода, железа и магния и, вероятно, имеет консистенцию шоколадной пасты. Толщина марсианской мантии по расчетам ученых составляет от 5400 до 7200 километров.

Ядро Марса скорее всего твердое, состоящее из железа, никеля и серы. Его оценочный диаметр составляет 3000-4000 километров. Ядро неподвижно, и как следствие, у Марса отсутствует непрерывное магнитное поле. Именно отсутствие магнитного поля — главная причина того, что Марс мертв и почти не поддается колонизации, вопреки заверениям фантастов. Магнитное поле — «подушка безопасности» для планеты, и не имея такой «подушки», поверхность Марса совершенно беззащитна перед солнечной радиацией.

Необходимо отметить, что в далеком прошлом планеты, магнитное поле Марса было очень даже заметным и успешно справлялось с ролью «щита» от опасного излучения. Если на Марсе и была когда-то жизнь, то было это именно в те времена. Теоретически, возможность того, что какие-то формы жизни сумели найти способ укрыться от радиации, не исключена, однако несмотря на все поиски в прошлом или настоящем Марса, признаков хоть какой-то органики пока найдено не было.

На Марсе слишком холодно для жидкой воды, чтобы существовать в течение любого промежутка времени, но имеет на поверхности можно предположить, что после воды текли на Марсе. Сегодня, вода существует в виде льда в почве, и в листах льда в полярных ледяных шапок. Средняя температура воздуха составит около минус 80 градусов по Фаренгейту (минус 60 ° С), хотя они могут варьироваться от минус 195 градусов по Фаренгейту (минус 125 градусов по Цельсию) в районе полюса зимой до 70 градусов F (20 градусов C) в полдень в районе экватора.

Гора Олимп — крупнейший вулкан Марса. на его вершине (27 км), состав атмосферы и её давление почти ничем не отличаются от открытого космоса

Камешки-то оказались слегка ржавыми

За месяц пребывания на Марсе «Патфайндеру»
и «Соджорнеру» удалось-таки углядеть и
измерить кое-что полезное и интересное.
Уже первые цветные фотографии, полученные на
Земле, показали, что окрестности Станции
им.Сагана выдержаны в красных тонах. Обычно такой
цвет породе придают железистые минералы

На
них-то и было сосредоточено внимание
исследователей при изучении окрестностей
спектральным методом. Вообще-то существует два больших класса
железистых минералов

Минералы из камней
вулканического происхождения, например
пироксен, имеют более плоский спектр и отражают
мало солнечных лучей. Ферритные минералы,
которые образуются в результате выветривания,
отражают свет в красной области спектра, а
поглощают в синей, что и придает им ярко-красный
цвет. Если правильно сфотографировать
окрестности, поработать с полученными
изображениями компьютерными методами,
отнормировать спектр на некое среднее значение,
то эффекты выявятся лучше (рис.5) и можно получить
интересные данные.

Обычная фотография
окрестностей Станции им.Сагана (а) и то же
изображение в условных цветах, нормированное на
среднее значение спектра наносов из продуктов
выветривания (б)

Вот как расшифровывается рис.б,  где приведено
изображение, полученное в условных цветах:
наносы (розовый цвет) имеют всюду примерно
одинаковую окраску — видимо, состоят из частиц
близкого состава и размера. Камни темно-серые,
значит, на самом деле, они темнее и менее красные,
чем наносы, что предполагает меньшую степень
выветривания. Типичный грунт имеет зеленый
условный цвет, то есть его спектр отражения
представляет собой нечто среднее между
спектрами камней и наносов — грунт состоит из
продуктов выветривания и маленьких частиц того
же материала, что и камни. Есть еще два типа
минералов, существенно отличающиеся по своим
характеристикам от камней и песка. Розоватые и
беловатые линзы и корки на некоторых камнях
(синий условный цвет) ярче в синем цвете и темнее
в ближнем инфракрасном, чем наносы. Спектр этих
участков сильно отличается от спектра
железистых минералов.
Что касается химического состава, то подробнее
всего «Соджорнер» проанализировал его для
камней Барнакл Билл и Йоги. Оказалось, что оба
имеют вулканическое происхождение. По земной
классификации Барнакл Билл входит в группу
базальтовых андезитов. С Йоги история сложнее:
этот камень покрыт слоем грунта, удалить который
«Соджорнер» не смог из-за отсутствия нужных
приспособлений. Поэтому из измеренного спектра
вычли составляющую, которая соответствует
расчетной толщине слоя грунта, и получили, что
Йоги сам по себе — типичный базальт, с учетом же
грунта — андезит. Сложены эти камни, вероятно, из
таких минералов, как ортопироксен
(железо-магниевый силикат), полевой шпат
(алюмосиликаты натрия, калия и кальция), кварц
(диоксид кремния), и некоторого количества
магнетита, ильменита, сульфида железа и фосфата
кальция.
Если сравнивать состав марсианских камней и
грунта с земными, то окажется, что они
существенно различаются. Главное — содержат
очень много, чуть ли не в два раза больше, окислов
железа

Химический состав
марсианских и земных пород. Содержание оксида
кремния в марсианских породах — 40—50 весовых %, в
земных — 50—60 весовых %

И это первые попавшиеся камни и грунт.
Неудивительно, что планета кажется красной как
издалека, так и при ближайшем рассмотрении. Она
просто ржавая! Причем ржавая вся — вплоть до
мелкой пыли, взвешенной в атмосфере: на
«Патфайндере» был установлен блок из пяти
цилиндрических магнитов разной мощности, и
концентрические круги из осевших частиц
магнитной пыли появились на самом мощном из них
уже на 6-й день после посадки, к 13-му они стали
весьма отчетливыми, а к 26-му круги появились
около еще двух магнитов.

Исследования на Земле

Небольшая кучка ОАО MARS-1А имитирующей почвы

Исследования на Земле в настоящее время ограничиваются использованием марсианских почвы имитаторов , которые на основе анализа из различного Марса космического корабля . Это земной материал , который используется для моделирования химических и механических свойств марсианского реголита для исследований, экспериментов и прототип тестирования деятельности , связанной с марсианской почвой , такими как смягчение пыли транспортного оборудования, передовые системы жизнеобеспечения и на месте использование ресурсов .

Ряд Марс возвращения образца миссий планируется, что позволило бы фактический марсианский грунт должен быть возвращен на Землю для более глубокого анализа , чем это возможно на месте на поверхности Марса . Это позволит еще более точные имитаторов. Первая из этих задач является многопрофильным частью миссии начинающаяся с Марса 2020 спускаемого аппарата. Это будет собирать образцы в течение длительного периода. Второй спускаемый аппарат будет собирать образцы и вернуть их на Землю .

Галерея

Image:PIA08440-Марсов песок Фрагмента jpg|Martian Вулканической породы духа Ровера и валуны, сфотографированные Исследованием Марса НАСА Дух Ровера (13 апреля 2006).

Image:PIA17062-MarsCuriosityRover-HottahRockOutcrop-20120915 .jpg | обнажение горных пород «Hottah» на Марсе – древний streambed, рассматриваемый Любопытством (12 сентября 2012) (3D) (крупный план).

Image:PIA16193-MarsCuriosityRover-ScoffmarkInSand-2011004 .jpg | песок «Rocknest» на Марсе – scoffmark сделанный марсоходом Любопытства (MAHLI, 4 октября 2012).

Image:PIA16452-MarsCuriosityRover-Rocknest3Rock-20121005 .jpg | скала «Rocknest 3» на Марсе – как рассматривается MastCam на Любопытстве (5 октября 2012).

Image:PIA18590-MarsCuriosityRover-HiddenValleyTracks-20140804 .jpg|Tracks марсохода Любопытства в песках «» (4 августа 2014).

Image:MarsCuriosityRover-HiddenValley-WheelCloseup-20140806 .jpg|Wheel марсохода Любопытства, частично погруженного в песок в Скрытой Долине (6 августа 2014).

Атмосферная пыль

Пыль дьявола на Марс ( MGS ).

черти пыли вызывают скручивание темных следов на поверхности Марса.

Serpent Dust Devil Марса ( MRO ).

Тромбы в Маринер ( MRO ).

Пылевые бури на Марсе

.

25 ноября 2012

18 ноября 2012

Места расположения Opportunity и Curiosity марсохода отмечены ( MRO ).

Точно так же размер пыль будет оседать из тонкой марсианской атмосферы раньше , чем на Земле. Например, пыль приостановлена в 2001 году глобальных пылевых бурь на Марсе осталась только в марсианской атмосфере в течение 0,6 лет, в то время как пыль от Mt. Pinatubo ушло около 2 лет , чтобы осесть. Однако при нынешних марсианских условиях, массовые движения , связанные , как правило , гораздо меньше , чем на Земле. Даже 2001 глобальные пылевые бури на Марсе перемещается только эквивалент очень тонким слоем пыли — около 3 мкм , если хранение равномерной толщины между 58 ° северной и южной части экватора. Осаждение пыли на два участках ровера продолжилось со скоростью примерно от толщины зерна каждых 100 золей .

Разница в концентрации пыли в атмосфере Земли и Марса , что связано с одним из ключевых факторов. На Земле, пыль , которая оставляет атмосферную суспензию , как правило , получает агрегированную в более крупные частицы под действие влаги в почве или получает подвешенную в океанических водах. Это помогает то, что большая часть поверхности Земли покрыта жидкой водой. Ни один процесс происходит на Марсе, в результате чего осажденной пыли доступна для суспензии обратно в атмосферу Марса. В самом деле, состав марсианской атмосферной пыли — очень похож на поверхность , пыли — как это было отмечено в Mars Global Surveyor Thermal эмиссионного спектрометром , может быть объемно преобладают композиты плагиоклазового полевого шпата и цеолит , которые могут быть механически полученными из марсианских базальтовых пород без химического изменения , Наблюдения за марсоходы магнитных ловушек пыли показывают , что около 45% элементарного железа в атмосферной пыли максимально (3+) окисляются и что почти половина существует в титаномагнетите, как согласуется с механическим выводом пыли с водным изменением ограничивается лишь тонкие пленки воды. В совокупности эти наблюдения подтверждают отсутствие процессов агрегации пыли воды с приводом на Марсе. Кроме того, ветер активность доминирует над поверхностью Марса в настоящее время , и обильные дюнные поля Марса могут легко дать частицы в атмосферные суспензии через эффекты , такие как более крупные зерна мелких частиц представлять в разбивке через столкновение.

Марсианские частицы атмосферной пыли , как правило , 3 мкм в диаметре

Важно отметить , что в то время как атмосфера Марса тоньше, Марс также имеет более низкое гравитационное ускорение, поэтому размер частиц , которые будут оставаться в виде суспензии , не может быть оценен с атмосферной только толщиной. Электростатические и ван — дер — ваальсовы силы , действующие между мелкими частицами ввести дополнительные сложности в расчетах

Строгое моделирование всех соответствующих переменных предполагает , что частицы диаметром 3 мкм может оставаться в суспензии до бесконечности в большинстве скоростей ветра, в то время как частицы такого размера , как диаметр 20 мкм можно ввести суспензию из состояния покоя при поверхностной ветровой турбулентности как низко как 2 мс -1 или остаться в суспензии на 0,8 мс -1 .

В июле 2018 года, исследователи сообщили , что крупнейший источник пыли на планету Марсе происходит от формирования Медузы ямок .

токсичность

Марсианский грунт токсичен, из — за относительно высоких концентраций перхлората соединений , содержащих хлор . Элементарный хлор впервые был обнаружен в ходе локальных исследований по марсоходу Соджорнер , и был подтвержден Spirit , Opportunity и Curiosity . Одиссей Марс орбитальный аппарат был также обнаружен перхлораты по всей поверхности планеты.

НАСА Феникс шлюпка впервые обнаружено на основе хлор соединения , такие как перхлорат кальция . Уровни , обнаруженные в марсианской почве составляют около 0,5%, что уровень , который считается токсичным для человека. Эти соединения также являются токсичными для растений. 2013 наземное исследование показало , что аналогичный уровень концентрации в том , что на Марсе (0,5 г на литр) , вызванные:

  • значительное снижение содержания хлорофилла в листьях растений,
  • снижение окислительной способности корней растений
  • уменьшение размера завода и выше и под землей
  • накопление концентрированных перхлоратов в листьях

В докладе отмечается, что один из видов растений изученных, казался устойчивой к перхлоратам и может быть использовано, чтобы помочь устранить токсины в своей среде, хотя сами растения будет в конечном итоге, содержащий высокую концентрацию перхлоратов в результате. Существует доказательство того, что некоторые бактериальные формы жизни способны преодолеть перхлораты и даже жить от них. Тем не менее, добавили эффект высоких уровней УФ, достигающий поверхности Марса разрушает молекулярные связи, создавая еще более опасные химические вещества, которые в лабораторных испытаниях на Земле были показаны более летальными для бактерий, чем в одиночку перхлораты.

опасность пыли

Потенциальная опасность для здоровья человека тонкой марсианской пыли уже давно признана НАСА . В исследовании 2002 предупреждало о потенциальной угрозе, и было проведено исследование с использованием наиболее распространенными силикатов найденных на Марсе: оливин , пироксен и полевой шпат . Было установлено , что пыль реагирует с небольшим количеством воды для получения высокой реакционной способностью молекул, которые также получены в ходе добычи кварца и известно, производят заболевания легких у шахтеров на Земле, в том числе рака (исследование также отметил , что лунной пыли может быть хуже) ,

Исходя из этого, начиная с 2005 Mars Exploration Program Analysis Group НАСА (MEPAG) была цель , чтобы определить возможные токсические эффекты пыли на организм человека. В 2010 году группа отметила , что , хотя Phoenix спускаемый аппарат и марсоходы Spirit и Opportunity способствовали к ответу на этот вопрос, ни один из инструментов не было подходящим для измерения конкретных канцерогенных веществ , которые вызывают озабоченность. 2020 Марс Марсоход является астробиология миссия , которая также будет проводить измерения , чтобы помочь дизайнеров будущей человеческой экспедиции понимают любые опасности , связанной марсианской пыли. Он использует следующие связанные документы:

  • МЕДА , набор атмосферных датчиков , которые измеряют различные вещи , в том числе излучения, а также размер и форма пыли.
  • PIXL , рентгеновский флуоресцентный спектрометр для определения малоразмерного элементного состава марсианских поверхности материалов.
  • SHERLOC , ультрафиолетовый Раман — спектрометр , который использует мелкомасштабные изображения и ультрафиолетовый (УФ) лазер для определения мелкомасштабных минералогии

Эта миссия может также первая часть образца возвращения миссии на Марс , собирая образцы , которые он оставит для потенциального будущего миссии , которая будет собирать кэшированные образцы для их транспортировки на Землю. Любые вопросы о токсичности пыли , которые еще не дан ответ на месте , то можно решать в лабораториях на Земле.

Марс в романе

Рельеф Марса

На Марсе отсутствуют крупные горы, есть лишь небольшие холмы и возвышенности. Кроме огромных пустынь, на поверхности планеты остались следы высохших морей и рек, а полюса покрывают полярные шапки. Эта картина серьёзно противоречит современным данным, достаточно вспомнить, что самая высокая гора в Солнечной системе находится на Марсе.

Климат

Климат на Марсе холодный и сухой, днём температура может подняться выше точки замерзания, однако ночью температура может упасть до −100°С, а в полярных регионах — до −150°С. Атмосферное давление несколько ниже земного, однако выше, чем известно по современным данным — вода закипает при 60°С. Из погодных явлений на Марсе изредка бывают сильные песчаные бури, представляющие опасность для воздушного транспорта.

Флора и фауна

На планете, несмотря на суровые климатические условия, осталась достаточно развитая экосистема с более благоприятных времён, когда на поверхности Марса было много открытой воды, а атмосфера более насыщена кислородом. Растительность покрывает незначительную часть поверхности, при этом растения не обладают хлорофиллом, так как в атмосфере практически отсутствует кислород для фотосинтеза. Вместо этого они перерабатывают различные оксиды, которых много в марсианском песке (в основном окисел железа), чтобы получить необходимый кислород. Растительность хорошо реагирует на уровень освещённости и когда наступает ночь многие растения сворачиваются для защиты от холода в маленькие тугие комки.

Отдельно следует выделить один из видов описанных растений — оxyfera. Требует высокий уровень освещённости и поэтому произрастает преимущественно на экваторе. Это тонкие коричневые растения с растущими вверх прямо от грунта длинными извилистыми листьями, которые покрыты округлыми наростами, содержащие добываемый растениями кислород из почвы. Повёрнутая к Солнцу сторона листьев более тёмная, чем теневая, что помогает сохранять тепло.

Именно эти растения обусловили возможность существования животной жизни на Марсе. Первые марсианские обитатели были случайно обнаружены благодаря Мартину Гибсону. Они представляют собой сумчатых животных, похожих на толстых кенгуру, способные менять окраску кожи, но не ради мимикрии, как это делают некоторые земные животные, а для эффективной терморегуляции. Питаются oxyfera, от которых получают кислород. Не агрессивны, взрослые особи вообще практически не реагируют на присутствие человека. Степень разумности марсианских обитателей точно не установлена, однако они достаточно хорошо поддаются обучению простым действиям.

Население колонии

Крупнейшим поселением колонистов на Марсе является Порт-Лоуэлл, названый в честь Персиваля Лоуэлла. К моменту прибытия Гибсона на планету городу было не менее 10 лет. Из менее крупных поселений упоминается ещё Порт-Скиапарелли (Джованни Скиапарелли — первооткрыватель марсианских каналов) с населением чуть меньше тысячи человек, возникший на месте первой высадки земных колонистов за несколько лет до основания Порта-Лоуэлла.

Поселения на Марсе представляют собой группу связанных куполов диаметром до пятисот метров, под которыми создаётся нормальная земная атмосфера, достаточно насыщенная кислородом (7 куполов в Порт-Лоуэлле, 2 в Порт-Скиапарелли). Большинство построек под куполом — металлические двухэтажные дома, похожие с виду на бараки.

Возрастной состав населения Марса характерен тем, что практически полностью отсутствуют подростки, так как в колонисты не допускаются люди моложе 21 года, а возраст колонии немногим более 10 лет. Благодаря такой структуре рождаемость в марсианской колонии самая высокая в Солнечной системе.

Теории появления диоксида железа

Окислы железа — это обыкновенная ржавчина, образующаяся в результате окисления металла из-за воздействия на него воды и кислорода воздуха. Сегодня на Марсе нет никаких условий для ее образования: вода здесь существует лишь в виде льдов на полярных шапках, а содержание кислорода в атмосфере — менее 0,15%.


Диоксиды железа  — соединения железа с кислородом. Credit: china.org.ru

Ученые выдвигают 4 версии появления на поверхности планеты диоксида железа и других окислов:

  1. Это продукт извержения древних вулканов. В марсианском ядре и сейчас содержится до 85% железистых соединений в расплавленном виде.
  2. Они появились здесь в результате бомбардировки Марса метеоритами, которые падали на его поверхность, разрушались, выделяя содержащую оксиды железа красную пыль, а она равномерно распространилась местными бурями по всей планете.
  3. На местное железо долгое время оказывал воздействие кислород воздуха, содержавшийся когда-то в атмосфере в больших количествах, а позже испарившийся.
  4. На Красной планете на ранних стадиях ее развития была вода, способствовавшая окислению горных пород в теплом климате до того, как он стал излишне жарким.

Какой настоящий цвет Марса

Марс считали равномерно красным до появления телескопов. Позже астрономическая техника позволила подробно рассмотреть оттенок этого космического объекта: в разные периоды он бывает от розового до коричневого. Это зависит, например, от состояния атмосферы, силы ветра, поднимающего в воздух ржавую пыль.

Получить точное представление об оттенке марсианской поверхности позволили снимки, сделанные межпланетными исследовательскими зондами, а позже марсоходами. Преобладающий цвет местного грунта красный, но общая картина может меняться в зависимости от:

  • наличия на участке других минералов;
  • погодных условий;
  • сезона года;
  • времени суток.

Иногда даже снимок одного и того же участка отличается по цветовой гамме. На фото, выполненных в естественных цветах, можно увидеть ярко-красную, бордовую, светло-коричневую и даже синеватую панорамы. Кое-где она прерывается белыми участками: в этих местах расположены ледники. А некоторые зоны на поверхности кажутся почти черными. И все же из-за преобладания железистых веществ, имеющих кровавый оттенок, на небе Марс выглядит как равномерно красное тело.

Снимки, сделанные непосредственно с поверхности Марса с помощью камер марсоходов, свидетельствуют, что красный здесь не только грунт, но и небо: такой оттенок атмосфере придает все та же ржавая пыль, поднятая ветром в воздух.

Марс под пыльной коркой

Красная пыль, покрывающая поверхность Марса, очень мелкая и напоминает скорее не песок, а тальк.  Под слоем пыли, Марсианская кора толщиной до 50 километров, состоит в основном из вулканических базальтовых пород. Почва Марса неоднородна и имеет в своем составе питательные вещества, такие как натрий, калий, хлор и магний.

Хотя состав коры Марса и Земли весьма похож, между нашими планетами есть одно весьма важное отличие — вся поверхность Марса представляет собой единое целое, каменный монолит, без намека на привычные нам тектонические плиты. По этой причине естественный пейзаж Марса довольно однообразен и представляет собой почти сплошную каменистую равнину

Так как марсианская кора не двигается, магма может выходить из глубин планеты только по одним и тем же случайно образовавшимся проломам и каналам в коре. Отсюда и гигантские вулканы, подобные горе Олимп, которые встречаются в нашей Солнечной системе только на Марсе. Миллионы лет эти огнедышащие горы были единственной возможностью Марса «выпустить пар» из недр, отсюда и их циклопические размеры (Олимп имеет 27 км в высоту!).

Вулканы Марса — одно из «чудес» солнечной системы. Они такие огромные потому, что расплавленной породе удается найти выход на поверхность планеты, только в нескольких точках

Ссылка на основную публикацию