Планета марс

Поиски жизни

Несмотря на очевидное отличие Марса от Земли, долгое время он считался реальным кандидатом на звание обитаемой планеты. До начала космической эры ученые, наблюдавшие красноватую поверхность этого космического тела в телескоп, периодически обнаруживали признаки жизни, которые вскоре, правда, находили более прозаическое объяснение.

Со временем были четко определены условия, при которых вне Земли могли появиться хотя бы простейшие организмы. В их число входят определенные температурные параметры и наличие воды. Многие исследования Красной планеты ставили своей целью обнаружить, сложился ли там подходящий климат, и по возможности найти следы жизни.

Атмосфера Марса

По своему составу атмосфера Марса очень похожа на атмосферу Венеры, одной из наименее гостеприимных атмосфер во всей Солнечной системе. Основным компонентом в обеих средах является двуокись углерода (95% для Марса, 97% для Венеры), но есть большое отличие – парниковый эффект на Марсе отсутствует, поэтому температура на планете не превышает 20°C, в отличие от 480°С на поверхности Венеры. Такая огромная разница связана с разной плотностью атмосфер этих планет. При сопоставимой плотности,  атмосфера Венеры чрезвычайно толстая, тогда как Марс обладает довольно тонким атмосферным слоем. Проще говоря, если бы толщина атмосферы Марса была более значительна, то он напоминал бы Венеру.

Кроме того Марс обладает очень разреженной атмосферой, —  атмосферное давление составляет лишь около 1% от давления на Земле. Это эквивалентно давлению в 35 километров над поверхностью Земли.

Одним из самых первых направлений в исследовании марсианской атмосферы является ее влияние на присутствие воды на поверхности. Не смотря на то, что полярные шапки содержат воду в твердом состоянии, а воздух содержит водяной пар, образующийся в результате морозов и низкого давления, сегодня все исследования указывают на то, что «слабая» атмосфера Марса не способствует существованию воды в жидком состоянии на поверхности планеты.

Тем не менее, полагаясь на последние данные марсианских миссий, ученые уверены, что вода в жидком виде на Марсе существует и находится она на один метр ниже поверхности планеты.

Вода на Марсе: предположение / wikipedia.org

Однако не смотря на тонкий атмосферный слой Марс обладает достаточно приемлемыми по земным меркам погодными условиями. Наиболее экстремальными формами этой погоды являются ветра, пыльные бури, морозы и туманы. Как результат такой погодной деятельности в некоторых районах Красной планеты были замечены значительные следы эрозии.

Еще одним интересным пунктом о марсианской атмосфере можно указать то, что как утверждает сразу несколько современных научных исследований, в далеком прошлом она была достаточно плотной для существования на поверхности планеты океанов из воды в жидком состоянии. Однако, согласно тем же исследованиям, атмосфера Марса была резко изменена. Ведущей версией такого изменения на данный момент является гипотеза о столкновении планеты с другим достаточно объемным космическим телом, что привело потере Марсом большей части своей атмосферы.

Температура на Марсе днем и ночью

Марсианские сутки всего на 40 минут дольше земных. При этом температура днем и ночью может колебаться от +8 днем до -120 ночью.

Год на красной планете длится в два раза дольше земного, но при этом также делится на 4 сезона. Каждое время года здесь отличается своим температурным режимом.

  • Летом почва прогревается до 20 0С, но ночью сразу же опускается до -60. На экваторе этот показатель характеризуется +27 0С до полудня, опускается до -50 к вечеру.
  • Осенью дневная температура колеблется в районе 2-3 градусов, опускаясь ночью до 68-73 ниже нуля. Это средние показатели, тогда как минимальная температура осенью достигает -83. На экваторе в это время года зарегистрирован максимум в +8 градусов.
  • Зимой показатели меняются. Днем температура колеблется от -1 до 6 градусов, хотя на экваторе иногда можно зарегистрировать температуру в +8. К вечеру земля начинает промерзать, и ночные температуры колеблются от -76 до -88 градусов. Минимальная температура ночью в районе полюсов находится на отметке -123.
  • Весна не радует земными оттепелями. Это один из самых холодных сезонов на красной планете. Средняя температура днем -16, тогда как ночью опускается до -87. С другой стороны, это время отличается не столь резкими перепадами температур, поэтому весну можно назвать самым предсказуемым временем года.

Климат Марса суров. Днем и ночью нередки пылевые ураганы, которые вносят дополнительный разлад. На специальных радарах это явление выглядит как хаотично перемещающееся тепловое облако. Энергия от поверхности быстро рассеивается, потом поднимается новая и так до бесконечности. Пыльные бури длятся в течение двух месяцев, что мешает становлению стабильного фона. Порядка 10-13 процентов тепла, которое производит ядро планеты, разносится ураганами по всей поверхности.

Бури образуются в результате большого разрыва температуру грунта и на возвышенностях. Частицы песка задерживают на себе солнечные лучи, ограждая поверхность от дополнительного тепла. В итоге еще как минимум 20 процентов энергии просто не долетает до грунта.

Ученые выделяют оазисы, где скачки температур не столь велики, как в остальных местах. В озере Феникса и землях Ноя диапазон колебаний находится в пределах от +22 до -53, что действительно мягче, чем на равнинах планеты. Эти оазисы расположены недалеко от полюсов и представляют собой впадины глубиной по нескольку километров. Благодаря этому, с одной стороны воздух в них более густой, а с другой накапливаются снежные массы, которые выступают в роли теплоизолятора и способствуют сохранению тепла.

Особенно выделяется равнина Эллада. Этот оазис представляет собой самую глубокую впадину, образовавшуюся в прошлом от огромного астероида. Давление на дне в девять раз выше, чем в других частях планеты, соответственно и температурные перепады ниже.

Отметка термометра во впадине не поднимается выше нуля, но и редко опускается ниже – 50 0С. В сравнении с остальными участками отличие меньше почти в два раза. Благодаря пониженному содержанию, зимой во впадине образуется иней – замерзшие частицы CO2, напоминающие густой туман. Именно из-за него астрономы и обнаружили в 18 веке Элладу.

Температура на Марсе днем и ночью

Итак, Марс это безжизненная и холодная планета, из-за тонкой атмосферы напрочь лишенная шанса когда-нибудь “согреться”. Однако какая температура обычно наблюдается в марсианских условиях?

Средняя температура на Марсе составляет что-то около минус 60 градусов по Цельсию. Чтобы вы понимали насколько это холодно, то вот и пища к размышлению: на Земле средняя температура составляет +14,8 градусов, так что да, на Марсе весьма и весьма “прохладно”. Зимой, в районе полюсов, температура на Марсе может опускаться до -125 градусов по Цельсию независимо от времени суток. Летним днем, вблизи экватора, на планете относительно тепло: до +20 градусов, однако ночью столбик термометра снова упадет до -73. Ничего не скажешь – условия просто экстремальные!

С падением температуры, частички двуокиси углерода в атмосфере Марса замерзают и выпадают в виде инея, покрывая поверхность и скалы планеты подобно снегу. Марсианский “снег” мало напоминает земной, ведь его снежинки по размерам не превышают размеров клеток-эритроцитов в человеческой крови. Скорее такой “снег” напоминает разряженный туман, оседающий на поверхность планеты по мере замерзания. Впрочем, как только настанет марсианское утро, и атмосфера планеты начнет прогреваться, углекислый газ вновь превратится в летучее соединение, и снова покроет всё вокруг белым туманом, пока не испарится полностью.

Ледяные шапки Марса в хороший телескоп видны даже с земли

Post Scriptum

Отметим некоторые моменты, которые в статье подробно не расписывали, но они важны. У Марса нет стабильного магнитного поля, а атмосфера очень разреженная. Это значит, что марсианская поверхность не защищена от вредоносного излучения.

Атмосфера Марса очень тонкая, основные ее компоненты:

— 95,97% углекислый газ;

— 1,93% аргон;

— 1,89% азот;

— 0,146% кислород;

— менее 0,1% — это оксид углерода, оксид азота, оксид водорода, ксенон и другие газы.

Фото: NASA / марсоход Curiosity

Как видите, газовая оболочка Марса для той формы жизни, что нам известна, не пригодна.

На сентябрь 2021 года на марсианской орбите находится 8 космических зондов:

— Mars Odyssey;

— Mars Express;

— Mars Reconnaissance Orbiter;

— MAVEN;

— Mars Orbiter Mission;

— ExoMars Trace Gas Orbiter;

— Hope;

— Tianwen-1.

На поверхности находится 6 роботов:

— Curiosity;

— Perseverance;

— посадочный аппарат InSight;

— беспилотный вертолет Ingenuity;

— посадочный модуль Tianwen-1;

— марсоход Zhurong.

Материал с нашего канала.

Читайте нас в соцсетях: , , Telegram

Смотрите нас на youtube. Следите за всем новым и интересным из мира науки на нашей страничке в Google Новости, читайте наши материалы, не опубликованные на сайте

Какая температура на Марсе

Первые наблюдения за красной планетой начались еще в 18 веке. Тогда это были просто наблюдения, которые не могли ничего сказать о температуре Марсе. Но уже в 20 годах прошлого века ученые помещали термометр в фокус телескопа-рефлектора, тем самым определяя температуру поверхности. На тот момент показатели у разных ученых разнились: от -28 градусов до -60. Ученые обладали разным оборудованием с разной погрешностью измерений, но столь большой разброс только подогрева научный интерес.

В 50 годы накопилось достаточно информации, стали известны факты о положительных температурах на экваторе. В 1956 году группой американских ученых были проведены исследования, которые подтверждали низкие температуры на полюсах.

Наибольшую ценность представляли наблюдения во время Великого противостояния, то есть момента максимального сближения Марса и Земли. Позднее с развитием научного прогресса спустя несколько неудачных попыток запуска марсоходов удалось получить первые снимки полюсов красной планеты. Это позволило подтвердить температуру на полюсах в -125 градусов Цельсия. Наука не стоит на месте и год от года совершаются новые открытия.

При этом на экваторе термометр показывает привычные 18 0С. Вполне достаточно для выращивания растений и основания колоний, но есть весьма емкая проблема. Давление в нем достигает величины 0,6 кПа, что очень мало. Для сравнения: одна атмосфера равняется примерно 100 кПа, а это в 110 раз больше озвученного значения. Из-за этого воздушное пространство разряжено, в таком случае на небольших разницах высот в 1,5-2 метра возникает разница в несколько десятков делений термометра. В жару верх грунта может прогреваться до 27 0С, но на небольшой возвышенности быстро падает до нуля.

В 2004 году на планету приземлился один из марсоходов исследовательской миссий НАСА. Аппарат назывался «Спирит». Устройство действовало на планете до января 2009 и в числе прочих данных, были получены новые сведения о температуре на поверхности.

Это на 5 градусов больше предыдущего значения, что свидетельствует о возможном потеплении.

Исторически зафиксированные изменения

Европейское космическое агентство обозначило несколько периодов марсианской геологической истории. Более 4,5 млрд лет назад существовала Филлоциановая эра. В атмосфере находилось достаточно воды, а вулканическая активность провоцировала потепление. Это привело к выбросу большого объема серы, повышению кислотности в окружающей среде.

В Гесперийскую эру (3,5-2,5 млрд лет назад) северная часть Марса была покрыта океаном, а в низких широтах находилось большое количество водоемов и рек. Температура прогревалась до 50 градусов по Цельсию. Считается, что в это время климат был максимально приближен к земному. Вода исчезла с наступлением Амазонийской эры. Остатки влаги представлены в виде полярных шапок.

Есть мнение, что в древности планета обладала магнитным полем, которое защищало атмосферу. После его исчезновения солнечный ветер истончил защитный слой, что привело к исчезновению воды и резкому ухудшению погодных условий.

Общие сведения

У Марса есть своя атмосфера, но она составляет всего 1% от земной. Как и у Венеры, состоит преимущественно из углекислого газа, но опять же, намного тоньше. Относительно плотный слой составляет 100 км (для сравнения у Земли  500 – 1000 км по разным оценкам). Из-за этого отсутствует защита от солнечной радиации, а температурный режим практически не регулируется. Воздуха на Марсе в привычном нам понимании нет.

Учёные установили точный состав:

  • Двуокись углерода – 96%.
  • Аргон – 2,1%.
  • Азот – 1,9%.

Содержание опасного для жизни углекислого газа в 23 раза больше, чем на Земле. Однако в небольшом количестве имеется водяной пар. Долгое время учёные задавались вопросом, есть ли кислород на Марсе. Сейчас известно, что его концентрация минимальна в виде примесей.

В 2003 году обнаружен метан. Открытие подстегнуло интерес к Красной планете, многие страны запустили программы исследования, которые привели к разговорам о полётах и колонизации.

Из-за маленькой плотности температурный режим не регулируется, поэтому перепады составляют в среднем 100С. В дневное время устанавливаются достаточно комфортные условия +30С, а ночью температура поверхности падает до -80С. Давление составляет 0,6 кПа (1/170 от земного показателя). На нашей планете подобные условия встречаются на высоте 35 км. Это главная опасность для человека без защиты – его убьёт не температура или газы, а давление.

У поверхности постоянно присутствует пыль. Из-за маленькой силы тяжести облака поднимаются до 50 км. Сильные перепады температуры приводят к появлению ветров с порывами до 100 м/с, поэтому пылевые бури на Марсе обычное дело. Серьезной угрозы они не представляют из-за маленькой концентрации частиц в воздушных массах.

Атмосфера и температура планеты Марс

Красная планета располагает тонким атмосферным слоем, который представлен углекислым газом (96%), аргоном (1.93%), азотом (1.89%) и примесями кислорода с водой. В ней много пыли, размер которой достигает 1.5 микрометра. Давление – 0.4-0.87 кПа.

Большое расстояние от Солнца к планете и тонкая атмосфера привели к тому, что температура Марса низкая. Она скачет между -46°C до -143°C зимой и может прогреваться до 35°C летом на полюсах и в полдень на экваториальной линии.

Марс отличается активностью пылевых бурь, которые способны имитировать мини-торнадо. Они образуются благодаря солнечному нагреву, где более теплые воздушные потоки поднимаются и формируют бури, простирающиеся на тысячи километров.

При анализе в атмосфере также нашли следы метана с концентрацией 30 частичек на миллион. Значит, он освобождался из конкретных территорий. Исследования показывают, что планета способна создавать в год до 270 тонн метана. Он достигает атмосферного слоя и сохраняется 0.6-4 лет до полного разрушения. Даже небольшое наличие говорит о том, что на планете скрывается газовый источник.

Среди предположений намекали на вулканическую активность, падение комет или наличие микроорганизмов под поверхностью. Метан может создаваться и в небиологическом процессе – серпентинизация. В нем присутствует вода, углекислый газ и минеральный оливин.

В 2012 году провели несколько вычислений по метану при помощи ровера Curiosity. Если первый анализ показал определенное количество метана в атмосфере, то второй показал 0. А вот в 2014 году ровер натолкнулся на 10-кратный всплеск, что говорит о локализированном выбросе.

Также спутники зафиксировали наличие аммиака, но его срок разложения намного короче. Возможный источник – вулканическая активность.

Вычисление гравитации Марса

Для определения марсианской гравитации исследователи использовали теорию Ньютона: гравитация выступает пропорциональной массе. Мы сталкиваемся со сферическим телом, поэтому гравитация будет обратно пропорциональная квадрату радиуса. Ниже представлена карта гравитации Марса.

Гравитационная карта Марса

Пропорции выражаются формулой g = m/r2, где g – поверхностная гравитация (кратная земной = 9.8 м/с²), m – масса (кратная земной = 5.976 · 1024 кг), а r – радиус (кратный земному = 6371 км).

Марсианская масса – 6.4171 х 1023 кг, что в 0.107 раза больше нашей. Средний радиус – 3389.5 км = 0.532 земного. Математически: 0.107/0.532² = 0.376.

Мы не знаем, что случится с человеком, если его окунуть в подобные условия на длительный срок. Но изучение воздействия микрогравитации показывает потерю мышечной массы, плотности костей, удары по органам и снижение зрения.

Прежде чем отправляться на планету, мы должны детально изучить ее гравитацию, иначе колония обречена на гибель.

Художественное видение марсианского астронавта

Уже есть проекты, которые занимаются этим моментом. Так Марс-1 разрабатывает программы по улучшению мускулатуры. Пребывание на МКС дольше 4-6 месяц показывает потерю мышечной массы на 15%.

Но марсианская займет намного больше времени на сам полет, где корабль атакуется космическими лучами, и пребывание на планете, где также нет защитного магнитного слоя. Экипажные миссии 2030-х гг. все ближе, поэтому мы должны поставить решение этих вопросов в приоритет. Теперь вы знаете, как выглядит гравитация на Марсе.

  • Интересные факты о Марсе;
  • Колонизация Марса;
  • Марс и Земля;
  • Есть ли жизнь на Марсе;
  • Терраформирование Марса
  • Когда мы отправим людей на Марс?
  • Сравнение Марса и Земли
  • Как Земля выглядит с Марса?
  • Что такое марсианское проклятие?
  • Когда открыли Марс?

Положение и движение Марса

  • Орбита Марса;
  • Сезоны на Марсе
  • Как далеко Марс от Солнца?
  • Сближение Марса
  • Как далеко находится Марс?
  • Сколько лететь до Марса;
  • День на Марсе;
  • Год на Марсе;

Строение Марса

  • Размеры Марса;
  • Кольца Марса;
  • Состав Марса;
  • Атмосфера Марса;
  • Воздух на Марсе;
  • Масса Марса;

Поверхность Марса

  • Поверхность Марса;
  • Лед на Марсе
  • Радиация на Марсе
  • Вода на Марсе;
  • Температура на Марсе;
  • Гравитация на Марсе;
  • Цвет Марса;
  • Почему Марс красный;
  • Насколько холодный Марс;
  • Вулканы на Марсе;
  • Вулкан Олимп;
  • Долина Маринер;
  • Лицо на Марсе;
  • Пирамида на Марсе;

Вода на Марсе

Ученые считают, что вода на Марсе есть, большая ее часть находится в приповерхностных слоях и, скорее, в виде льда, небольшое ее количество, возможно, есть в атмосфере в виде пара. Очень много льда может быть сосредоточено в полярных шапках. Например, по оценкам специалистов, если бы растаял лед южной полярной шапки, то он бы покрыл поверхность Марса слоем воды в 11 метров.

Статья по теме: Есть ли жизнь на Марсе — вопрос, на который ученые уже нашли ответ?

В 2008 году орбитальный зонд NASA Mars Reconnaissance Orbiter обнаружил на Марсе область вечной мерзлоты, которая находится недалеко от полюсов. Спустя семь лет специалисты NASA объявили, что темные полосы, которые появляются и исчезают на поверхности Марса при смене сезонов, могут образовываться на месте периодических потоков соленой воды. Правда, чуть позже, открытие американских ученых некоторые научные деятели поставили под сомнение и заявили, что эти полосы могут вовсе не иметь никакого отношения к жидкой воде.

Фото: NASA / Темные полосы на Марсе, которые, как считают ученые, могут образовываться на месте периодических потоков соленой воды

В 2016 году американцы сделали очередное открытие. Исследователи заявили, что под равниной Утопия они нашли замерзшее подземное озеро, и в случае, если бы это озеро растаяло, объем воды в нем был бы равноценен объему воды озера Верхнее в США — крупнейшего по площади пресному водоема мира.

В 2018 году вышел доклад международной группы ученых, которая сообщила об открытии с помощью радара MARSIS первого известного постоянного водоема на Красной планете. Речь шла о подледном озере, обнаруженном подо льдом Южной полярной шапки на глубине 1,5 км. Ширина этого озера может составлять 20 км, предполагается, что водоем заполняет жидкая вода. Исследования, проведенные радаром MARSIS, показывают, что жидкая вода в озере могла появиться из-за высоких концентраций в ней перхлоратов, которые способствуют таянию замерзшей воды.

На снимке ниже запечатлен марсианский кратер Королев. В 2018 году орбитальный аппарат Mars Express выяснил, что в кратере может содержаться 2200 км³ водяного льда — примерно столько, сколько воды содержится в канадском Большом Медвежьем озере.


Фото: ESA / Кратер Королев, содержащий 2200 кубических километров льда

Что касается наличия жидкой воды на поверхности планеты, то в таком виде там она существовать не может. Причина — низкие температуры и низкое атмосферное давление: оно составляет 1/170 от земного. Когда подповерхностный марсианский лед оказывается на поверхности, из-за низкого давления он сразу испаряется — переходит в газообразное состояние, минуя жидкое.

Колебания температуры днем и ночью

Для каждого времени года характерна своя температура Марса днем и ночью:

  • летом в одном и том же месте поверхность прогревается до 20°С в дневное время, опускается ниже -55°С в ночной период;
  • осенью температуры в течение светового дня достигают 5-8°С, в темное время падают до -83°С;
  • в зимний период днем показатели составляют от -1°С до 6°С (на экваторе — до 8°С), ночью грунт промерзает до -87°С, а в области полюсов регистрируют -123°С;
  • весна — это некомфортный, но предсказуемый сезон: днем почва прогревается до -16°С, в ночное время она остывает до -87°С.

Зима на планете Марс. Credit: donetsk.kp.ru.

Времена года в каждом из полушарий длятся по-разному. В северном наблюдаются короткие и относительно теплые зимы, а лето длительное и прохладное. В южном зимы более холодные и долгие, однако летний период краткий и теплый. Это объясняется траекторией вращения планеты. Во время наступления зимы в северном полушарии Марс проходит через перигелий орбиты (ближайшее расстояние к Солнцу), а когда в южном — через афелий (максимальное удаление).

Ученые нашли оазисы, где колебания температур менее выражены. Они находятся на плато Солнца (в области озера Феникс) и на земле Ноя. Здесь поверхность прогревается в летнее время до 22°С днем и остывает до -53°С ночью. Зимой показатели составляют -43°С в световой период и -103°С, когда область планеты закрыта от Солнца.

Разлад в марсианскую атмосферу вносят пылевые ураганы, которые могут образовываться в любое время суток. На радарах землян природное явление регистрируется как тепловое облако, энергия которого быстро рассеивается. Ураганы длятся по два месяца, разносят по поверхности планеты до 13% тепла.

С приходом ночи атмосфера планеты может генерировать внезапные снежные бури, нагоняемые мощными ветрами. Исследования аппарата «Феникс» опровергли мнение, что снежинки оседают на поверхность планеты медленно, в безветренных условиях. Выяснилось, что процесс идет скоротечно, во время резкого высвобождения тепла из марсианской атмосферы. Объем выпадающих осадков при этом невелик.

Космический аппарат «Феникс». Credit: howlingpixel.com.

Марсианский снег — частички двуокиси углерода. Он напоминает разреженный туман, оседающий на поверхность. С наступлением нового дня углекислый газ нагревается и снова поднимается на поверхность. Окутывая почву туманом, он постепенно испаряется.

Поиски жизни

Несмотря на очевидное отличие Марса от Земли, долгое время он считался реальным кандидатом на звание обитаемой планеты. До начала космической эры ученые, наблюдавшие красноватую поверхность этого космического тела в телескоп, периодически обнаруживали признаки жизни, которые вскоре, правда, находили более прозаическое объяснение.

Со временем были четко определены условия, при которых вне Земли могли появиться хотя бы простейшие организмы. В их число входят определенные температурные параметры и наличие воды. Многие исследования Красной планеты ставили своей целью обнаружить, сложился ли там подходящий климат, и по возможности найти следы жизни.