Новости Портала

10 узлов, которые облегчат жизнь Фитиль европейской войны уже подожжен… «Южмаш»: конец космической легенды Украины Получены новые цветные фотографии Плутона Девушки Октоберфеста Россия снова агрессор Нападение выдр NASA сегодня раскроет секреты Марса: вода или что-то другое? Затмение суперлуния Почему наша Вселенная оказалась «идеально настроенной» для жизни? Выдра разводит лохов в зоопарке На Марсе обнаружена текучая…

Подробнее

NASA опубликовало невероятное количество фотографий программы «Аполлон»

Национальное управление по воздухоплаванию и исследованию космического пространства опубликовало на Flickr более девяти тысяч снимков, сделанных в рамках программы «Аполлон». Цель проекта, который был принят в 1961 году и завершен в 1975 году – изучение Луны и высадка человека на ее поверхность. Так, за всю историю человечества было осуществлено шесть высадок на спутник. «Аполлон-7» Первые…

Подробнее

«Каньон» на Хароне, спутнике Плутона представляет собой гигантский разлом коры

Несколько дней назад зонд NASA New Horizons отправил на Землю красочные фотографии Харона, самого большого спутника Плутона. Сейчас ученые получили очередную порцию снимков, при изучении который стало возможным изучить непростую историю Харона — а она у планетоида действительно сложная. В общем-то, давно известно о том, что Харон, если сравнивать размеры спутника и основной планеты или…

Подробнее

Вода на Марсе: найдётся ли чужая жизнь в токсичных ручейках?

Когда на этой неделя появились новости о том, что на Марсе течет жидкая вода, мир буквально сошел с ума и заболел Красной планетой в очередной раз. Существование воды (в жидком состоянии) было подтверждено учеными NASA, она течет на поверхности планеты, превращая пустынный мир в настоящий оазис. По крайней мере об этом можно было подумать, читая…

Подробнее

Кого мы победили в 1945 году

В наступлении на Советский Союз ранним утром 22 июня 1941 года были задействованы немецкие формирования: 153 дивизии, 600000 моторизованных единиц, 3580 танков, 7184 орудия, 2740 самолетов; 12 дивизий и 10 бригад Румынии, 18 фин­ских дивизий; 3 венгерских бригады; две с половиной словацких; позже присоеди­нились 3 итальянских бригады и испанская «Голубая дивизия». Кроме венгров, румын, финнов,…

Подробнее

Подборка анекдотов 16+

— Ах ты шавка ментовская! — Подсудимый, перестаньте оскорблять овчарку. На свадьбе дочери прокурора, гости, укравшие туфлю, получили по восемь лет с конфискацией имущества. Если тебе никто не пишет, не задумывался ли ты о том, что ты полковник? За каждым Великим Мужчиной в истории стоит Великая Женщина и говорит ему, что он ни хрена не…

Подробнее

Россия готовит новый орбитальный телескоп для изучения экзопланет

Российская орбитальная обсерватория получившая название «Звездный патруль» выйдет на орбиту к 2022 году — сообщает ТАСС. Она займется подробным изучением экзопланет, различных явлений в космосе и общего мониторинга объектов, представляющих опасность для Земли. Подготовкой «Звездного патруля» занимается Институт космических исследований РАН. Диаметр зеркала главного телескопа составит более полутора метров. Для Института космических исследований это не…

Подробнее

Креатив и рестораны: 10 необычных заведений со всего мира

В нашем блоге мы рассказывали о том, как рестораны автоматизируют свою работу с помощью специальных систем (например, Jowi), заботятся о комфорте посетителей с помощью правильного света и звука, а также используют психологические трюки для повышения среднего чека. Еще одним способом продвижения ресторана может являться и дизайн в самом широком смысле этого слова. Заведения уделяют внимание…

Подробнее

Нужно ли Марсу магнитное поле?

1
Продолжаем рубрику «Прикладное терраформирование». В предыдущем выпуске мы оценили марсианские запасы углекислотного льда, и человеческие возможности по его преобразованию в атмосферу. Сегодня поговорим о том есть ли какой-либо смысл наполнять атмосферу Марса в условиях отсутствия магнитного поля.

Тема магнитного поля всплывает практически во всех обсуждениях, когда заходит речь о преобразовании Марса в землеподобную планету. Многие еще с уроков природоведения, и стараниями многочисленных научно-популярных фильмов и публикаций, твердо заучили как истину: магнитное поле Земли защищает нас от солнечной радиации, а атмосферу от выдувания солнечным ветром. Причем это «выдувание» многими воспринимается буквально — как механический процесс выноса газов атмосферы потоками солнечной плазмы.

Земное магнитное поле, в таких картинах, рисуют героическим защитником, который встает щитом на пути злых потоков огненного ветра, посылаемого Солнцем.
2
Однако современные космические исследования дают все больше оснований пересматривать эту картину в сторону усложнения процессов взаимодействия гелиосферы и геосферы. Более честные схемы уже указывают, что магнитосфера не спасает от утечки атмосферы с полюсов, а скорее даже способствует.
3
Начнем по порядку. Для начала следует разобраться в причинах потери атмосферы планетами.

Диссипация (рассеяние) атмосфер в космос имеет термическое и нетермическое происхождение. Термических механизмов два: т.н. Джинс, и гидродинамический. Первый — это нагрев молекул атмосферы солнечным светом. Как известно температура — это интенсивность движения атомов и молекул. Если вокруг нагретой молекулы много соседей, она передает им свою энергию движения и замедляется. Если же поблизости молекул и атомов не окажется, а приток энергии не прекратится, то в какой-то момент молекула нагреется до такого состояния, что она, как настоящий космический корабль, покинет пределы атмосферы набрав вторую космическую скорость. Примерно это и происходит в верхних слоях атмосфер — т.н. «термосфере». И чем ближе к Солнцу планета, тем сильнее воздействие этого фактора. Но тут многое зависит от массы планеты. Например водород и гелий с легкостью покидают пределы атмосферы Венеры, а вот более массивные молекулы СО2 удерживаются достаточно сильной гравитацией планеты. На Земле, кстати, то же самое происходит, только с меньшей интенсивностью, но 250 тонн водорода и 4 тонны гелия навсегда прощаются с нами каждые сутки.

Сходный с термическим процесс — фотохимический, когда под воздействием ультрафиолетовых лучей молекулы распадаются на отдельные атомы, например вода разделяется на водород и кислород, что способствует улетучиванию водорода.

Марс находится дальше от Солнца поэтому атмосфера получает меньше света, но и масса планеты ниже, поэтому он ежесуточно теряет по разным данным от 1 до 100 тонн атмосферы — в основном углекислого газа.
3-1
Но мы же помним, что у Марса нет магнитного поля! Доберемся и до него, а пока рассмотрим еще один тепловой способ потери атмосферы — гидростатический.

Если нагрев атмосферы планеты достаточно интенсивный, и если есть какие-нибудь дополнительные источники тепла внизу, то более тяжелые молекулы газа могут увлекаться потоками легких частиц, нагреваться и набирать ту же вторую космическую, чтобы уже никогда не вернуться на планету. Вероятно, именно по этой причине достаточно вулканически активный и массивный спутник Юпитера Ио не имеет сколь-нибудь существенной атмосферы — ее постоянно выдувает мощными извержениями вулканов.
4
Есть еще один путь избавиться от атмосферы, который отчасти схож с предыдущим гидростатическим — импактный. Мы все знаем как выглядят мощные взрывы — столб дыма вздымается в небеса, превращаясь в гриб. Если взрыв будет достаточной силы, то этот столб поднимется до космоса, где в разреженной атмосфере разогретые молекулы смогут разогнаться достаточно, чтобы улететь навсегда. Для планет с относительно сильным гравитационным полем и плотной атмосферой вроде Земли и Венеры этот фактор может быть незначительным, а вот для Марса потери могут быть куда существеннее, да и досталось ему, кажется, больше чем Земле — астероидный пояс-то рядом. Этот фактор играет против тех, кто предлагает обрушить на Марс астероид или комету побольше — надо еще посчитать останется ли что-нибудь после взрыва.
5
Насколько существенную роль в потере атмосферы Марса сыграл импактный механизм пока сказать сложно. Можно провести лишь приблизительные расчеты, но даже грубые прикидки мне не встречались. Однако, не стоит забывать, что Марс сильнее всего пострадал, так же как и Луна и Земля в период Поздней тяжелой бомбардировки, примерно 3,8 млрд лет назад. Но в те годы на Марсе была еще плотная атмосфера, т.к. текли реки.

Важный момент: на все вышеперечисленные факторы магнитное поле не влияет никаким образом. Поэтому Земле, через пару миллиардов лет грозит судьба Марса и Венеры — полное улетучивание водорода, т.е. превращение в пустыню. Тут могла быть реклама SPA-салона или приморского курорта — наслаждайтесь жидкой водой пока есть такая возможность.
6
Может атмосфера истончаться и не покидая планету. Такое проиcходит когда атмосферные газы вступают в химическое или физическое взаимодействие с поверхностью. Углерод и кислород может эффективно связываться вступая в реакции с горными породами. Считается, что если выпустить весь углерод Земли, который сейчас связан в залежах углеводородов и карбонатных пород, то наша атмосфера не будет сильно отличаться от венерианской. Поэтому надо сказать спасибо миллионам лет эволюции микроорганизмов, которые превратили нашу Землю в цветущий сад. Водород и кислород может эффективно выводиться из атмосферы путем превращения в воду и формирования океанов или ледников, и чем дальше от Солнца тем больше всяких газов может превращаться в лед.

Теперь вернемся к солнечному ветру и магнитному полю. Солнечный ветер — это поток заряженных частиц — электронов, протонов и альфа-частиц. Частицы имеют разную скорость и про медленные (скоростью 300-500 км/с) частицы говорят » медленный солнечный ветер», быстрые (600-800 км/с) — “быстрый солнечный ветер”, а про высокоскоростные (900 км/с и выше) — «солнечная радиация». Солнце излучает и массу других «радиаций»: ультрафиолетовую, рентгеновскую, нейтронную, вплоть до гамма, но мы сейчас поговорим про ту, которая имеет электрический заряд и на которую оказывает воздействие магнитное поле.

Итак, солнечные частицы несутся от Солнца в сторону Земли. На расстоянии примерно 10 радиусов Земли на них начинает оказывать воздействие наше магнитное поле и отклонять их. Чем меньше энергия частиц, тем эффективнее они отклоняются магнитным полем. На месте этой встречи формируется ударная волна. В результате, какие-то частицы проскакивают через магнитные линии, но отклонившись пролетают мимо Земли, какие-то поглощаются атмосферой, но подавляющее большинство выстраиваются вдоль магнитных линий и вливаются в имеющиеся торовые потоки заряженных частиц вокруг Земли, которые называются «радиационные пояса». Ура, планета спасена, магнитное поле сделало свое героическое дело… Но, что это? Почему красным и зеленым светом загорелись наши полюса?

Полярные сияния — прекрасное зрелище, пока не задумаешься о физике процессов, которые там происходят. А происходит следующее: магнитные линии не только захватывают солнечные частицы, но и часть их направляют к полюсам. Вновь прибывшие частицы, дополнительно разгоняются магнитным полем и обрушиваются в земную атмосферу. Они выбивают электроны у нейтральных атомов и молекул, те становятся заряженными и светятся от негодования. Заряженные ионы формируют электрическое поле, которое начинает работать как ускоритель и разгоняет ионы (молекулы потерявшие электрон), что они набирают вторую космическую скорость и покидают планету. Именно так происходит процесс электромагнитной диссипации, от которой, якобы нас спасает магнитное поле. Помните про улетающий с Земли водород и гелий? Добавьте сюда еще и кислород, который слишком тяжел для термической диссипации, и улетает с Земли только благодаря такому «доброму» и «заботливому» магнитному полю. Пока не известен объем потери кислорода от каждой красивой ночи в приполярье, но сам факт уже доказан европейскими спутниками Cluster.

Что же будет, если удару потоков солнечного ветра подвергнется планета не имеющая магнитного поля? Здесь будет все драматичнее — солнечные частицы беспрепятственно приблизятся к планете на расстояние в полтора ее диаметра, и примутся бомбардировать верхние слои ее атмосферы. Молекулы газов начнут терять электроны, приобретать заряд и… этим же зарядом отталкивать потоки солнечного ветра. Т.е. тут тоже сформируется ударная волна, как и с магнитным полем, которая не подпустит ближе основную массу солнечных частиц. Именно благодаря такому эффекту Венера не растеряла свою невероятно плотную атмосферу находясь намного ближе к Солнцу чем Земля или Марс.
8
Пока ученые не могут сказать насколько существенный вклад электромагнитной диссипации в деградацию марсианской атмосферы. Для того чтобы ответить на этот вопрос на Марс послан спутник MAVEN. Пока же о потере марсианской атмосферы известно несколько фактов:

    • сейчас в сутки теряется менее 1 тонны атмосферы — это узнал космический аппарат Mars Express, но измерения проводили в солнечный минимум;
    • с момента формирования планеты до сегодняшнего дня Марс потерял из атмосферы столько водорода, сколько могло содержаться в океане глубиной 110 метров, покрывавшем всю планету — это узнали астрономы Европейской южной обсерватории, проанализировав изменение соотношения легкого и тяжелого изотопа водорода в атмосфере Марса;
    • во всех известных льдах Марса содержится воды, которая заполнила бы планету примерно на 25 метров
    • под воздействием солнечного ветра Марс может терять кислород в 100 раз интенсивнее чем показал Mars Express — такие данные вышли по результатам моделирования, однако многие оспаривают достоверность этих результатов. При этом, даже если Марс терял 100 тонн кислорода ежесуточно в течение 3,5 млрд лет, то потеря была бы эквивалентна потере 10 метров воды в условном океане по всей планете.
    • углекислого газа, связанного с известными карбонатами в грунте Марса, хватило бы, чтобы увеличить плотность нынешней атмосферы примерно в 3 раза, а чтобы Марсу набрать плотность атмосферы сравнимой с земной, то таких запасов надо в 30 раз больше.

Получается на сегодня ученые только догадываются о механизмах, которые привели к потере 1/3 всей атмосферы Марса, и не знают куда делось еще 2/3. Неизвестно сколько в эту потерю внесли механизмы электромагнитной (солнечный ветер), гидростатической (мощные извержения супервулканов) и импактной (падения астероидов) диссипации. При этом вклад солнечного ветра в истощение атмосферы сейчас изучается и в ближайшие годы будет более конкретный ответ на этот вопрос, а вулканы и астероиды, к настоящему времени можно исключить из существенных факторов деградации атмосферы Марса.

Подведем итоги: пример Венеры показывает, что солнечный ветер не является решающим фактором улетучивания атмосферы. Для Марса его воздействие примерно в четыре раза менее интенсивно. Часть факторов, которые могли привести к потере атмосферы Марса в прошлом, на сегодня не являются существенными: падения астероидов и мощные вулканические извержения. Тепловое излучение Солнца, из-за удаленного расположения Марса, тоже не является решающим фактором диссипации, по крайней мере сейчас, когда легких водорода и гелия в атмосфере практически не осталось. Поэтому все, что нам осталось сделать ради превращения Марса в цветущий сад — это дождаться результатов спутника MAVEN и найти несколько миллиардов эксаджоуэлей энергии, чтобы магическим образом наполнить атмосферу Марса неизвестно где добытым газом. А какую магию тут можно применить мы поговорим в следующем выпуске «Прикладного терраформирования». Не переключайтесь.

Источник

Подробнее

Зачем бомбить Марс?

В прошлую пятницу американский промышленник Илон Маск, в эфире вечернего юмористического шоу поделился мыслью, что ядерная бомбардировка марсианских полюсов могла бы превратить Красную сухую и холодную планету в более комфортную для человека. Идею бросились обсуждать чуть ли не все мировые и российские СМИ, но почти никто не попытался взглянуть на ситуацию в контексте современных научных…

Подробнее

Пять шагов к колонизации Марса

Похоже на то, что довольно много людей хочет покинуть Землю. Что примечательно, Марс становится все более и более горячей темой для обсуждения, как с успехами и развитием SpaceX, так и в целом с актуализацией темы колонизации другой планеты. Кто, если не Марс? В связи с Красной планетой разрабатываются самые любопытные темы и сценарии, от строительства…

Подробнее

10 самых странных обитателей Марианской впадины

Марианский желоб – самая глубокая впадина на Земле. Там и по сей день продолжают открывать неизвестных науке существ – последняя такая находка была сделана в декабре прошлого года. Представляем вашему вниманию десятку самых необычных обитателей этого места. Гримпотевтис Когда мы думаем об осьминогах, то представляем себе крупную голову с восемью щупальцами. Но гримпотевтис принадлежит к…

Подробнее

На Марсе обнаружена текучая жидкая вода

Ученые заявили об открытии летних потоков воды, стекающих со скал и стен кратера, на Марсе. Представьте, что вы открываете шкаф, а там — Нарния. Примерно о таком же по значимости открытии заявило агентство NASA. «Следуй за водой», — этот девиз давно стал важнейшим для NASA. Осталось обнаружить на Марсе жизнь. Жидкая вода стекает по стенам…

Подробнее

Почему наша Вселенная оказалась «идеально настроенной» для жизни?

Человеку Вселенная может показаться очень неприветливым местом. В вакууме космоса вы быстро задохнетесь, а на поверхности звезды вас изжарит дотла. Насколько мы знаем, вся жизнь прикована к узкой полоске атмосферы, окружающей скалистую планету, которую мы населяем. И пока происхождение жизни на Земле остается загадкой, вместе с ними есть и другие серьезные вопросы без ответов. А…

Подробнее