Дата: 16-08-21 10:18

КОСМОС: Терраформирование Марса пока откладывается


Credit: Daein Ballard

Практически все небесные тела в нашей Солнечной системе окружены газовыми оболочками.

Многолетние наблюдения за атмосферами как нашей Земли, так и планет Венера и Марс, изучение геологических отложений, построение математических моделей говорят нам что атмосферы эволюционируют на геологических масштабах времени. Геологический масштаб времени — это примерно 4,5 миллиарда лет. И те первоначальные атмосферы, когда Солнце было молодой звездой, значительно отличаются от наблюдаемых в настоящее время.

Считается что изначально, на всех трех планетах были примерно схожие условия, вплоть до существования океанов воды. С точки зрения астрономии три планеты земной группы родились практически одной точке пространства. И эволюция планет и их атмосфер, за 4,5 миллиарда лет дала интересные результаты — Венеру, с горячей, плотной атмосферой, нашу Землю, где сохранилась возможность существования жидкой воды и холодную, разреженную атмосферу Марса.

Читайте также: Что мешает водяному пару разрушать озон на Марсе?

Понятно, что процессы формирование и эволюции атмосфер, это довольно сложный и многокомпонентный процесс, зависящий от множества факторов.

Рассмотрим один из них – диссипацию или рассеяние (от лат. dissipatio) газов из атмосфер планет.

Процессы потери атмосферы, диссипации, характеризуются как термальные и нетермальные в зависимости от физико-химических явлений, происходящих в атмосфере.

Диссипация атмосфер — это ускользание газов из атмосфер космических тел, вызванное беспорядочным (тепловым) движением атомов и молекул. При рассеянии атмосферы, молекулы газов должны преодолеть тяготение космического тела. Молекулы нижних плотных слоев атмосферы даже при наличии достаточной скорости не могут её покинуть из-за многочисленных столкновений друг с другом, меняющих направление и скорость их движения. Во внешних сильно разреженных слоях атмосферы столкновения атомов и молекул редки, и те из них, которые обладают скоростью, превышающей вторую космическую скорость (скорость ускользания), покидают атмосферу. Так же из-за частного случая распределения Больцмана (барометрическая формула) происходит распределение частиц газа в атмосфере так, что с удалением от поверхности, в верхних слоях атмосферы преобладают газы с малой молекулярной массой.

Именно поэтому диссипация водорода из атмосферы, например Земли, происходит быстрее и большем объеме чем диссипация гелия. Конечно, процессы конвекции, турбулентности и диффузии приводят к перемешиванию газов в атмосферах, но в целом барометрическая формула при этом остается применимой.


Credit: NASA\NASA’s Goddard Space Flight Center

18 ноября 2013 года18 ноября 2013 года на орбиту Красной Планеты была отправлена автоматическая межпланетная станция MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN – “Эволюция атмосферы и летучих веществ на Марсе”), которая является частью проекта Mars Scout — космической программы NASA по изучению Марса

Первые результаты миссии MAVEN показали, что спорадические явления на Солнце, солнечная активность в форме корональных выбросов массы, вспышки — все это очень существенно влияет на состояние атмосферы Марса. Атмосфера Марса подвержена воздействию ультрафиолетового излучения с Солнца, происходит нагрев атмосферы, формируются тепловые горячие частицы, которые поднимаются в верхние слои атмосферы и могут убегать из атмосферы.


Credit: NASA/Univ. of Colorado

Но почему же у Венеры и нашей Земли, несмотря на близость к Солнцу атмосферы сохраняются?
Фактически и у Земли, и у Венеры так же наблюдается рассеяние атмосферы, но их доля потери по сравнению с Марсом мала.

Существует распространённое и ошибочное мнение о весомости фактора влияния солнечного ветра на процессы диссипации атмосфер планет.

Да несомненно солнечный ветер это один из важных факторов, но существенную же роль в противостоянии к нему играет гравитация — Марс по массе в 10 раз меньше, чем Земля, и сила притяжения на его поверхности меньше земной примерно в три раза, поэтому солнечный ветер в марсианских условиях может более эффективно передавать кинетическую энергию частицам марсианской атмосферы что позволяет им покинуть его газовую оболочку. Если бы масса Земли и Венеры была бы равна марсианской – то скорее всего условия что на Земле что на Венере были подобны Марсу.

Можно сравнить хим. состав Марса и Венеры. И там и там основным газом является СО2 95,32% и 96,5% соответственно. Но именно масса Венеры, несмотря на то что она находится значительно ближе к Солнцу позволяет ей удерживать свою атмосферу в отличии от менее массивного Марса.

В итоге чем больше масса планеты, тем выше скорость ускользания и меньше вероятность диссипации атмосферы что позволяет, например планетам гигантам сохранять свою водородно-гелиевую атмосферу.

Так же надо отметить, что у Земли, с ее азотисто-кислородной атмосферой немаловажно присутствие магнитного поля, которое так же как и гравитация защищает атмосферу Земли от солнечного ветра. Солнечный ветер, по сути являющийся ионизированной плазмой, отклоняется магнитосферой, так как заряженные частицы движутся вдоль магнитного поля. Таким образом, магнитосфера препятствует диссипации атмосферы планеты за исключением зон вдоль открытых силовых линий у магнитных полюсов. Земная магнитосфера отклоняет солнечный ветер от планеты с эффективным радиусом порядка 10 радиусов Земли.

В последнее время в различных источниках появляются всевозможные высказывания, рассуждения на тему колонизации Марса. Публикуются всевозможные варианты создания плотной атмосферы, ее нагрев, изменения химического состава и создания таких условий что бы будущие колонисты Марса могли бы дышать этой атмосферой или пользоваться не сложными дыхательными аппаратами. Возможно ли это? По моему скромному мнению, не претендующему на объективность в ближайшей, да и в дальней перспективе – нет. Все эти прожекты о взрывах ядерных зарядов на полюсах, создании искусственной магнитосферы и прочее, весьма незначительны. Марсу для терраформирования категорически не хватает массы.

Да, наверное, можно создать заводы для выбросов в атмосферу Марса парниковых газов, выработки кислорода, но все это будет уносится в космическое пространство.

До тех пор пока человечество не придумает как повысить силу притяжения на поверхности Красной планеты уравняв его с земным – терраформирование Марса откладывается.

Используемые источники и литература:

Миссия MAVEN на сайте NASA www.nasa.gov/mission_pages/maven
“Диссипация атмосфер” Надёжин Д. К.
“Физика космоса: Маленькая энциклопедия” под редакцией Сюняева Р. А.
“Химия атмосферы” МакИвен М., Филлипс Л.
“Строение атмосферы Венеры от поверхности до 100 км высоты” Засова Л. В., Мороз В. И., Линкин В. М., Хатунцев И. В., Майоров Б. C.

Алексей Кудря


Источник информации: Журнал "Все о космосе"

Поделиться ссылкой:  
 Tweet



Перепечатка материалов разрешается только при наличии гиперссылки на www.aviation.com.ua
Перепечатка, копирование, воспроизведение или иное использование материалов, в которых содержится ссылка на агентства УНИАН, Iнтерфакс-Україна, строго запрещено.
Позиция администрации может не совпадать с мнениями авторов, публикующих статьи.