Внутреннее строение Марса
При марсотрясениях возникают сейсмические волны. Если говорить по-простому, это колебания, которые проходят через разные слои внутренностей Марса. В зависимости от толщины, плотности и других характеристик этих слоев скорость и другие свойства сейсмических волн меняются. И именно на основе наблюдений за этим изменениями ученые смогли построить предположения, какие размеры и характеристики имеют ядро, мантия и кора планеты Марс
Важно отметить, что изначально ученые не до конца верили, что такой метод сработает по отношению к Красной планете. Дело в том, что у нее нет глобального магнитного поля — это могло указывать на то, что ядро Марса уже давно остыло и стало твердым
Но сомнения были напрасными.
Как и у нашей планеты, у Марса есть кора, мантия и ядро
В ходе изучения собранных аппаратом InSight данных ученые смогли выяснить, что толщина марсианской коры составляет от 24 до 72 километров. Для сравнения, толщина земной коры даже на континентах не превышает 40 километров. Мантия Марса уходит глубоко на 500 километров, что тоже удивительно — земная литосфера (включает в себя мантию) имеет толщину всего лишь 100 километров. Марсианское ядро тоже стало для ученых большим сюрпризом. Оказалось, что его радиус равен 1 830 километрам и оказался жидким — версия о потухшем ядре оказалась ошибочной.
Схематичное изображение строения Марса
История изучения Марса
Биография планеты обладает очень древними истоками. Это позволило исследователям сделать вывод, что ее история началась приблизительно 3-3,5 тысячи лет назад. С того момента до шестнадцатого века ученые сделали много открытий.
После появления телескопа удалось более детально изучить Марс. Первым это сделал Галилео Галилей. Через полвека итальянский ученый Франческо Фонтана изобразил Марс. Это случилось в 1659 году. Его эскиз обладал сферической формой и имел внутри черное пятно.
Через год итальянский астроном Жан Доминик Кассини добавил к изображению 2 полюса. Они были похожи на белые шапки, которые находились друг напротив друга. В 1888 году Джованни Скиапарелли, которые учился в Российской школе астрономии, назвал несколько водных бассейнов. Это были море Афродиты, Киммерийское, Адриатическое. Также он обозначил Озеро Солнца, Лунное и Феникс.
Более детально Марс начали изучать в конце девятнадцатого и начале двадцатого веков. Именно тогда появились первые карты, на которых описывались особенности поверхности планеты. Начиная с 1969 года, был организован планетный патруль из 7 обсерваторий.
Открытие Марса стало важным достижением в истории развития астрономии. Это произошло еще в древние времена. С того момента было проведено еще немало значимых исследований.
Будущее миссии InSight
В очередной раз отмечу, что аппарат InSight поработал всего лишь около 3 лет и уже помог ученым сделать такие важные для науки открытия. Но во время работы этот аппарат много раз сталкивался с различными проблемами. Одна из самых серьезных произошла в начале марта 2019 года, когда буровая установка HP3 застряла на глубине 30 сантиметров. Сообщалось, что она наткнулась на камень или слипшийся песок, из-за чего инструмент было трудно вызволить из марсианского грунта. Чтобы спасти аппарат, предпринимались разные действия, вплоть до использования роботизированной руки.
В марте 2019 года буровая установка InSight застряла в марсианском грунте
Это была большая проблема, но не самая серьезная. Ведь в апреле 2021 года аппарат InSight перестал получать необходимую для работы энергию, потому что его панели для улавливания солнечных лучей оказались под плотным слоем песка. Никакого инструмента для очистки солнечных панелей нет, потому что обычно они очищались естественным образом под воздействием ветра. Но аппарат InSight располагается на равнине Элизий, где очень редко гуляют ветра. На данный момент миссия InSight находится под угрозой завершения, но надежда на починку еще есть. Подробнее об этой неприятности я рассказывал в этом материале.
Когда и кем был открыт Марс
Тихо Браге
Открытие было совершено астрономами древнего Египта. Дата, когда впервые упоминалось о Марсе, был 1534 год и тому есть документальные подтверждения. Но тогда еще не было никаких измерительных приборов или телескопов, при помощи которых можно было вести полноценные исследования. По этой причине все сводилось к простым наблюдениям и перемещениям за небесным телом. Интерес науки к планете не угасал и с появлением первых приборов человеку наконец-то удалось увидеть поверхность планеты.
По прошествии некоторого времени, датский ученый Тихо Браге с помощью измерительного прибора секстанта, определил, что скорость движения Марса отличается от других. Это открытие было сделано в 16 веке.
Иоганн Кеплер
На смену датскому астроному Тихо Браге пришел Иоганн Кеплер — немецкий математик, астроном, механик, оптик, первооткрыватель законов движения планет Солнечной системы.
Он продолжил дальнейшее исследование красной планеты. В начале 17 века, ученый пришел к выводу, что орбита Марса по форме напоминает эллипс.
Асаф Холл
Наблюдения астрономов во второй половине 17 века, позволили им разглядеть основные черты поверхности и определить за какой период времени планета Марс совершает вращение вокруг собственной оси. Скорость вращения составляет 24ч 40мин.
1704 год был знаменателен тем, что был увиден снег и лед на полярном круге планеты. Первые карты датированы 1837 годом.
Более плотным изучением ученые занялись с открытием спутников Марса – Фобоса и Деймоса. Открытием обязаны американскому астроному – Асафу Холлу.
На Марсе есть жидкая вода
На диаграмме показаны термодинамические условия существования льда, пара и воды на Марсе.
Маленький кружок в верхней части диаграммы соответствует давлению 6,1 мбар и температуре 0°С. Слева показана соответствующая глубина под поверхностью планеты. Вертикальными линиями указаны среднегодовые температуры для широт 30 и 70°N. Условия существования воды в жидком виде на поверхности Марса отражает небольшая треугольная часть диаграммы, выделенная тёмно-синим цветом.
Таким образом опровергается «запрет по давлению» — широко распространённое мнение, что вода вообще не может присутствовать в жидком виде на поверхности Марса! Оказывается, «запрет» не носит абсолютного характера, поэтому некоторые геологические образования на поверхности планеты имеют природу, связанную с водой.
Долина Нанеди — одно из многочисленных геологических свидетельств богатой водой древней истории Марса (NASA / MSSS / Release MOC2-73 Nanedi).
Одиночные ключи грунтовых вод выходят на поверхность, устремившись вниз по морозному склону Марса. Если температура поверхностного слоя днём составляет в зависимости от широты от -60 до 10°С, поток, спускаясь по склону, будет впитываться в сухой морозный грунт. На снимке видно, как марсианская река, сужаясь, пропадает.
Сужающиеся по склону овраги встречаются и на Земле в районах пустынь и связаны с непосредственным впитыванием воды сухим тёплым грунтом. Более близким аналогом могут быть потоки от гейзеров, бьющих в кальдере вулкана Эребус в Антарктиде.
В холодное время года даже вне полярных шапок на поверхности может образовываться светлый иней. Аппарат «Феникс» зафиксировал снегопад, однако снежинки испарялись, не достигая поверхности.
Ускорение свободного падения на Марсе почти втрое меньше земного.
Элементный состав поверхностного слоя грунта, определённый по данным посадочных аппаратов, неодинаков в разных местах. Основная составляющая почвы — кремнезём (20—25%), содержащий примесь гидратов оксидов железа (до 15 %), придающих почве красноватый цвет. Имеются значительные примеси соединений серы, кальция, алюминия, магния, натрия (единицы процентов для каждого).
Радиологические особенности Марса
Характерной чертой марсианской атмосферы является преобладающее присутствие там двух изотопов инертных газов: ксенона-129 и аргона-40
Высокая концентрация ксенона-129 в марсианской атмосфере, большое количество урана и тория на поверхности красной планеты по сравнению с ее метеоритами (на что вначале обратили внимание наши учёные, а теперь подтвердила спектрограмма гамма-лучей с космического корабля Mars Odyssey) означают, что там происходили масштабные радиологические события, в результате которых возникло большое количество изотопов, а поверхность оказалась покрытой тонким слоем радиоактивного мусора, некоторые элементы которого намного радиоактивнее марсианских горных пород под поверхностью. Если абстрагироваться от ядерной войны марсианских цивилизаций, эти явления можно объяснить протеканием термоядерной реакции в недрах планеты, прерванной столкновением с крупным космическим телом и последующим выбросом продуктов распада на поверхность
Как ученые обнаружили ее
Марс открыли примерно в 1500 году до нашей эры. Именно тогда небо и звезды интересовали египтян и представляли собой часть их повседневной жизни. В тот период исследователи космоса нашли звезду, которая меняла расположение на небе. Планету удалось отыскать без дополнительных оптических устройств. Это один из 5 объектов, которые распознаются невооруженным глазом.
Вавилонским астрономам удалось придумать арифметические способы определения планеты и оценки ее перемещения. Астрономы Древней Греции сумели создать точную геоцентрическую модель, где Земля является центральной частью Вселенной. Однако такое размещение не позволяло понять, почему Марс во время противостояния резко останавливается и меняет свое движение, а потом возвращается на исходный курс. Это стало понятным после того, как в 250 году до нашей эры стали обсуждать гелиоцентрическую концепцию. Но эту позицию на длительный период времени забыли.
Точное время открытия Марса не установлено. При этом можно предполагать, что это произошло очень давно. Это случилось, когда человек мог следить за перемещением звезд на небосводе.
В 1543 году Николай Коперник возродил гелиоцентрическую модель. Она говорила о том, что Солнце представляет собой центральную часть небесного пространства, относительно которой перемещаются планеты. Церковь осудила исследователя за его учение. Однако многим астрономам эта теория понравилась.
Работы Тихо Браге о наблюдении за Марсом через 22 года после его смерти оказались в руках Иоганна Кеплера. Он стал автором по-настоящему революционного открытия. Кеплер говорил о том, что все планеты перемещаются по круговой орбите по отношению к Солнцу.
История изучения планеты систематически пополняется новой информацией. Большое значение в этом вопросе имело создание и совершенствование оптических устройств. В 1659 году голландский астроном Христиан Гюйгенс сделал ряд открытий при помощи телескопа. Он внимательно изучил планету и увидел на ее поверхности темное пятно. Это было горное плато, которое получило название Большой Сирт.
Впоследствии Ричард Энтони Проктор при помощи телескопа составил карту планеты. Он сумел определить разницу в полушариях Марса. Его северная часть является гладкой, а рельеф создают низменные равнины. При этом на южном полушарии находится много кратеров. К тому же для него характерна грубая и толстая поверхность. В 1867 году Ричард Проктор открыл нулевой меридиан Марса, который используется и сегодня.
До катастрофы Марс был похож на современную Землю
До столкновения внутренняя структура Марса была аналогична Земной. Процесс дегазации водорода происходил плавно, горячие недра поддерживали в расплавленном состоянии металлическое внешнее ядро, которое формировало магнитное поле планеты.
Марс обладал достаточно плотной атмосферой, похожей на допотопную Земную, с температурой у поверхности доходившей до 50 °C и давлением свыше 1.5 атмосфер.
Команда ученых из Лос-Аламосской национальной лаборатории (США) объявила об обнаружении марсоходом Curiosity в расщелинах в песчанике в области Кимберли кратера Гейл оксидов марганца в марсианских горных породах. По мнению ученых, это может свидетельствовать о высоком уровне содержания кислорода в древней атмосфере Красной планеты.
Считаю, что марсианская вода, как и земная, образовалась из соединения водорода из недр планеты и атмосферного кислорода, что в свою очередь говорит о наличии аэробной формы жизни и фотосинтеза!
Свидетельство тому — три метеорита марсианского происхождения, найденные на Земле: ALH 84001, Накла и Шерготти, в которых были обнаружены образования, схожие с окаменелыми останками микроорганизмов.
История зарождения планеты
Согласно предполагаемой версии, своим происхождением Марс обязан столкновению с астероидом. После рождения, он находился под постоянным «обстрелом» астероидов и комет. Отпечатки таких баталий очень хорошо видно на южном полушарии Марса. Там можно разглядеть в огромном количестве бассейны и кратеры.
Механизм по зарождению молодых поверхностей за счет движения тектонических плит, так как это бывает на нашей земной поверхности, на Марсе не работает. Красная звезда не имеет горных пород как у Земли. Все горные образования имеют вулканическое происхождение. Есть очень высокие до 27 км и молодые. Такому большому росту способствует меньшая сила тяжести и отсутствие движения плит. Именно из-за того, что перемещения земной коры не происходит, горы остаются в первозданном состоянии и не разрушаются.
Также на планете Марс есть разнообразные долины, по некоторым предположениям это иссохшие реки. Ученые подразумевают, что раньше планета имела более высокое атмосферное давление. Благодаря такому фактору на ней было возможно существование водных ресурсов, а имея низкое атмосферное давление, вода не может сохраняться. Она моментально испаряется. Рассматривая составленные карты, находишь долины, напоминающие русло реки. Многие из них превышают в размерах Амазонку.
Где же марсиане?
Будем надеется, что разумные формы жизни перед катастрофой перебрались на соседнюю планету. В таком случае, это событие должно было оставить след в земной мифологии. Те, кто не смогли эвакуироваться, вполне могли укрыться под поверхностью Марса.
11 августа 1999 года американская беспилотная станция «MarsGlobal» передала на Землю удивительные снимки. В районе равнины Ацедалия были найдены объекты, которые эксперты назвали «Страной туннелей» или марсианскими «Стеклянными червями».
Диаметр «туннелей» порой составляет 300 метров, а длина до 40 км. Концы труб уходят в скалу или под землю. Трубы искривляются под ландшафт, стыкуются иногда под прямыми углами.
Получается, что процессы водородной дегазации в разной степени присущи не только Земле, но и Марсу, и многим космическим телам нашей вселенной. Детальное изучение и сравнение различных стадий и случаев процесса неизбежно приведёт к переосмыслению образования нашей Солнечной системы и пересмотру физики и истории развития планет и их спутников!
Катастрофическая водородная дегазация Марса
В момент столкновения, затронувшего ядро планеты, возникли условия для быстрого истечения магмы и газов на внешнюю поверхность. Образовав четыре крупнейших вулкана Солнечной системы и нагорье Фарсида.
Резкая дегазация ядра Марса привела к остыванию недр и нарушению циркуляции расплавленного металла во внешнем ядре планеты, а следовательно, и к значительному уменьшению магнитного поля.
Магнитосфера Марса
Сейчас магнитное поле Марса крайне неустойчиво, в различных точках планеты его напряжённость может отличаться от 1,5 до 2 раз, а магнитные полюса не совпадают с физическими. Это говорит о том, что железное ядро Марса находится в сравнительной неподвижности по отношению к его коре, то есть механизм планетарного динамо, ответственный за магнитное поле Земли, на Марсе не работает.
История изучения
Биография планеты Марс имеет очень древние истоки и на основе этого ученые пришли к выводу, что история Марса началась примерно 3-3,5 тысячи лет назад. С того времени и до 16 века было сделано не мало открытий.
С появлением телескопа, Галилео Галилей был первым, кто посмотрел через него на Марс. Это было в 1610 году
Галилео Галилей
Спустя полвека, а именно в 1659 году, итальянец Франческо Фонтана изобразил планету рассматривая его в телескопический прибор. Набросок напоминал сферическую форму с располагавшимся внутри пятном черного цвета.
Уже спустя год итальянским астрономом Жаном Домиником Кассини, было добавлено к рисунку два полюса. Они напоминали две белые шапки, располагавшиеся друг напротив друга, на черной окружности.
Джованни Скиапарелли
Джованни Скиапарелли, проходивший обучение в Российской школе астрономии, в 1888 году дал названия некоторым водным бассейнам:
- Море Афродиты;
- Эритрейское;
- Адриатическое;
- Киммерийское;
- Озеро Солнца;
- Лунное;
- Феникс.
Вплотную исследованиями с применением телескопического оборудования, начали заниматься уже в конце 19 – середине 20 веков. Именно в эти периоды были созданы первые карты с подробным описанием поверхностных особенностей планеты. Хотя после совершенных полетов зондов к Марсу, карты оказались наполовину не верными.
Сейчас также проводятся исследования и наблюдения за Марсом, используя для этого современную технику. Телескопы, космические аппараты, которые осматривают поверхность планеты используя электромагнитные волны – существенно облегчают работу. Дальнейшее развитие в сфере исследования, предполагает посещение планеты Марс при помощи управляемых космических аппаратов.
Начиная с 1969 года, из 7 обсерваторий, которые расположены примерно на экваторе и на равных расстояниях друг от друга, был создан планетный патруль. Его целью является – наблюдение за атмосферными явлениями и деталями поверхности планет. Также они ведут непрерывную фото съемку.
Майданакская обсерватория
История появления планеты
Есть версия, что Марс обязан своим происхождением столкновению с астероидом. Когда он появился, то повергался постоянным атакам комет и астероидов. Следы этих процессов отчетливо заметны на южном полушарии планеты. Там присутствует много кратеров и бассейнов.
Для Марса не характерен механизм зарождения молодых поверхностей за счет перемещения тектонических плит, как это бывает на Земле. На красной планете отсутствуют горные породы. Все они отличаются вулканическим происхождением. При этом есть высокие размером до 27 километров и более молодые. Столь значительному росту способствует меньшая сила тяжести. Также тут отсутствует перемещение плит. Поскольку земная кора не движется, горы остаются в исходном виде и не разрушаются.
Также Марс имеет различные долины. По ряду предположений, они представляют собой высохшие реки. Ученые считают, что ранее для планеты было характерно более высокое атмосферное давление. Это делало возможным существование водных ресурсов. Из-за низкого атмосферного давления вода не сохраняется, а сразу испаряется. Если рассмотреть карты, которые были составлены, можно увидеть долины, которые похожи на речное русло. Многие из них превышают по размерам Амазонку.
Водные ресурсы Марса
Выброс большого количества водорода из недр существенно сократил количество кислорода в атмосфере, что привело к увеличению уровня Марсианского океана, заполнившего северную часть планеты.
Изучение снимков Марса, полученных американскими орбитальными летательными аппаратами Viking Orbiter 1 и Viking Orbiter 2 в 1976-1980 гг. и Global Surveyor Orbiter в 1997-2003 гг., позволило некоторым исследователям, среди которых T.J. Parker, J.W. Head, H. Hiesinger, B.K. Lucchitta, М. Иванов, М. Креславский, выдвинуть предположение о существовании в прошлом в северной половине Марса океана или нескольких сообщающихся морей. На большом протяжении марсианской поверхности (границе равнины Амазония и поднятия Ликус, границе равнины Ацидалия и Аравии и в других местах) различимы контуры древней береговой линии. Темная однородная область на севере — равнина Ацидалия — представляет собой дно древнего океана объёмом до 15—17 млн км³ и глубиной 0,7—1 км; расположенная южнее более светлая и пестрая область — Аравийская равнина — древнюю прибрежную низменность. На ней видны высохшие русла марсианских рек и заливов.
После катастрофы постепенно недра планеты остыли, магнитное поле сократилось, вода на поверхности замёрзла и покрылась песком. Лишь в редких случаях положительных температур (до +20 градусов Цельсия) в экваториальных областях наблюдаются русла рек.
Русло марсианской реки, наши дни
Эффект рикошета
Американские ученые провели моделирование «эффекта рикошета» ударом небольшого, но быстрого тела по более крупному.
На стенде NASA Ames Vertical Gun Range стеклянную дробинку разогнали до скорости около 7 км/с (в 10 раз быстрее пули, но в 2 раза медленнее среднего астероида). Дробинка ударяла прозрачную акриловую сферу и ученые изучали повреждения.
Аналогичный эффект не однократно запечатлен на физической карте Марса:
Очевидно, удар космического тела диаметром более ста километров образовал кратер Эллада глубиной 9 км и диаметром около 2000 км. Импакт существенно повлиял на внутрипланетные процессы Марса, вызвав рикошетные образования с другой стороны планеты в виде вулканического нагорья Фарсида.
Аналогичное образование в меньшем масштабе — кратер Аргир, который противопоставлен вулканическому нагорью Элизий.
