Итоги недавних исследований Марса

7 декабря 2016 - Украина

Итоги недавних исследований Марса

В ноябре прошлого года американские астрономы выступили со страниц журнала «Science» сразу с несколькими статьями, в которых подводились итоги недавних исследований Марса. В частности, там было подробно рассказано о том, как соседняя с нами планета постепенно утратила большую часть своей воздушной оболочки. В последнее время Марс регулярно становится объектом внимания ученых. В Главной теме февральского номера мы поведали о поисках воды на этой планете, а теперь знакомим вас с краткими итогами наблюдений, которые еще раз заставят задуматься о том чудесном стечении обстоятельств, сохранившем жизнь на планете Земля.

 

На протяжении последних двух десятилетий Марс неизменно находится под нашим наблюдением. К нему прилетают космические зонды, вокруг него кружат искусственные спутники планеты, по его просторам упорно передвигаются марсоходы. Тем не менее, многое в истории Марса остается для нас непонятным. Так было и с судьбой марсианской атмосферы.

 

Ученые терялись в догадках, пытаясь объяснить, почему Марс окружен такой разреженной атмосферой. Ведь ее давление в сотню раз меньше, чем давление воздушной оболочки Земли.

 

В далеком прошлом атмосфера Марса была, очевидно, намного плотнее, чем теперь. Иначе бы вода очень быстро испарялась с поверхности планеты, и здесь никогда бы не текли реки.

 

А ведь ученые уже доказали, что более четырех миллиардов лет назад Марс изобиловал водой - он весь был покрыт реками и озерами.

 

По одной гипотезе, природа Марса разительно изменилась после столкновения с очень крупным астероидом. Произошел сильный разогрев атмосферы. Часть газообразной оболочки превратилась в плазму и была навсегда выброшена в космос.

 

А может быть, Марс некогда окружала целая череда спутников, а не только та парочка - Фобос и Деймос, -что сопровождает его и сегодня? Постепенно все они, один за другим, рухнули на поверхность планеты. Журнал «Знание - сила» писал в феврале 2004 года: «Если бы они были сброшены на Землю, все живое на ней было бы уничтожено, атмосфера стала бы разреженной и негодной для дыхания, а гибель растений привела бы к дальнейшему исчезновению кислорода... Нескольких миллионов лет было достаточно, чтобы Марс превратился в безжизненную пустыню с замерзшими морями и реками, засыпанными красным магнитным песком».

 

Еше по одной гипотезе, отвергнутой в середине 2000-х годов со страниц журнала «Science», за многие миллионы лет атмосферу Марса смели частицы солнечного ветра. Однако наблюдения за солнечным ветром, проведенные тогда зондом «Марс Экспресс», показали, что этого не могло произойти.

 

Возможно, что большая часть воздушной оболочки Марса улетучилась около четырех миллиардов лет назад, когда на планете началась эпоха бурной вулканической активности.

 

Так что же все-таки стало с марсианской атмосферой?

 

Марсианский зонд

Осенью 2014 года к Красной планете прибыл очередной зонд - MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution). Само его название свидетельствует, что зонд занялся исследованием атмосферы Марса. В его задачу входила и разгадка той давней планетарной катастрофы. Сведения, собранные им уже за первый год работы, позволили многое понять в той истории. И не только в ней...

 

Бури на Красной планете

 

Наблюдая за Марсом, астрономы давно обратили внимание на странный феномен. Высоко над поверхностью Красной планеты, на расстоянии от 200 до 1000 километров от нее, плывут громадные облака и мощные клубы пыли. Этому тоже невозможно было найти объяснение. Ученые не могли назвать ни один-единственный физический процесс, вследствие которого крохотные частицы пыли размером до 20 микрометров могли бы подняться на такую большую высоту.

 

Известно, что на Марсе часто бушуют бури, перенося огромные массы песка и пыли, выстилающие поверхность планеты. Они начинаются исподволь. Лишь недавно ярко светило Солнце. Мирно покоились сыпучие гряды. Но вот постепенно на холмы и долины ложится мгла. Всюду растекаются мрачные тени. Небо становится ржавым от пыли. По нему быстро бегут бурые облака. Солнечные лучи не пробиваются сквозь них, вязнут в их толще. Резко холодает. Возникают огромные перепады температуры. Это лишь усиливает бурю. Порой пылевая завеса окутывает Марс на несколько месяцев. Она простирается от полюса до полюса.

 

Однако, какие бы бури ни проносились над Красной планетой, они бушуют только на ее равнинах. Даже в самые непогожие дни, когда в воздух поднимается около миллиарда тонн пыли, вершины крупнейших вулканов Марса, - а их высота десятки километров,- пребывают в покое. Небо над ними тем не менее остается ясным и чистым.

 

Откуда же высоко над поверхностью Марса взялась пыль? Расчеты убеждают, что самые страшные марсианские бури не способны поднять клубы пыли на высоту более 150 километров. Может быть, она поднимается с поверхности спутников Марса - Фобоса и Деймоса - и перетекает в атмосферу Красной планеты, взбаламучивая ее?

 

Компьютерная модель показала, что в таком случае пыль, взлетевшая со спутников, должна в виде кольца облегать Марс по экватору. Однако клубы пыли растекаются над Марсом почти равномерно, обволакивая его на большой высоте сплошной пеленой.

 

Но если пыль поднимается не с поверхности Марса или его спутников, значит, она прилетает к нему... откуда-то из космоса, из межпланетного пространства. На это указывают и размеры пылинок, и характер их распределения, и скорость движения пылинок-порядка 18 километров в секунду. По расчетам ученых из Колорадского университета, которые использовали сведения, собранные зондом MAVEN, каждую секунду в атмосферу Марса проникает от 100 граммов до трех килограммов межпланетной пыли.

 

Кто зажигает полярное сияние?

 

Зонд MAVEN помог решить и еше одну загадку Марса. Почти все северное полушарие планеты бывает освещено сполохами полярного сияния. У нас на Земле его можно увидеть обычно лишь в полярных областях. Недаром эти географические координаты запечатлены даже в его названиях: «северное сияние», «полярное сияние». Почему же на Марсе из локального феномена оно превратилось в заурядное, повсеместное явление?

 

Чтобы понять это, вспомним, кто «зажигает» полярное сияние на Земле. Заботится об этом само Солнце. Все дело в том, что оно не только излучает электромагнитные волны, например, свет, но и испускает потоки заряженных частиц, прежде всего, протоны и электроны. Эти потоки, мчащиеся со скоростью от 300 до 1800 километров в секунду, и называют солнечным ветром. За пять миллиардов лет жизни Солнце потеряло вместе с солнечным ветром примерно одну десятитысячную часть своего вещества.

 

Подлетая к Земле, крупицы солнечного ветра проносятся вдоль силовых линий ее магнитного поля. Эти округлые линии направлены с севера на юг (именно благодаря им мы можем ориентироваться в пространстве при помощи компаса). Конечно, на больших высотах солнечный ветер заметно деформирует это магнитное поле. Оно сплющено с той стороны Земли, что обращена к Солнцу, а с противоположной стороны - вытянуто наподобие хвоста кометы.

 

И все же магнитное поле надежно защищает нашу планету от солнечного ветра. Большинство его крупиц, столкнувшись с магнитным полем, отклоняются и огибают планету. Лишь отдельные частицы, захваченные им, снуют по спиралям между его силовыми линиями, перемещаясь от одного полюса к другому.

 

Механизм возникновения сполохов

 

Близ полярных областей эти крупицы проникают в верхние слои атмосферы. Здесь они заставляют частички воздуха светиться подобно тому, как электронный луч вызывает свечение телеэкрана. Так возникает полярное сияние. Оно бывает окрашено в разные цвета и принимает разную форму; встречаются сполохи в виде лучей и дуг, полос, развевающихся световых завес или отдельных искр.

 

Как выяснили опять же ученые из Колорадского университета (руководитель - Ник Шнейдер), механизм возникновения сполохов на Марсе схож с земным. Они появляются там, где интенсивные потоки солнечного ветра достигают Красной планеты. Когда в декабре 2014 года зонд MAVEN зарегистрировал, что на северное полушарие Марса обрушился необычайно мощный порыв солнечного ветра, полярное сияние освещало небосвод над этой частью Марса в течение пяти суток подряд. Наиболее ярким оно было на высоте примерно 70 километров над поверхностью планеты. Ни на одной другой известной нам планете вспышки полярного сияния не наблюдались так близко к ее поверхности.

 

Магнитное поле Земли защищает нашу планету от солнечного ветра. А вот Марс магнитным полем почти не защищен. Зонд «Марс Глобал Сервейор», стартовавший 7 ноября 1996 года, обнаружил лишь в некоторых районах Красной планеты локальные магнитные поля - реликты существовавшего когда-то магнитного поля Марса. Не встречая препятствий, частицы солнечного ветра легко проникают в атмосферу Красной планеты, и потому рассеянное (диффузное) полярное сияние можно увидеть на Марсе практически повсюду.

 

Воровство космических масштабов

 

Наблюдения за солнечным ветром позволили еще одной группе ученых из Колорадского университета (руководитель - Брюс Якоски) уверенно вернуться к отвергнутой ранее гипотезе. Всякий раз при мощной солнечной буре, как засвидетельствовал зонд MAVEN, ионосфера Марса теряет какое-то количество вещества - в среднем примерно 100 граммов в секунду. Оно улетучивается в открытый космос.

 

Казалось бы, немного... Но Якоски пояснил суть происходящего с научной убедительностью Шерлока Холмса: «Если постоянно уворовывать из кассы по паре монеток, то со временем там недосчитаются громадной суммы денег».

 

Это и произошло с атмосферой Марса. Расчет был неумолим. Сотни граммов помножились на секунды, плавно перетекли в миллиарды лет, соединились в бессчетные кубические километры и тонны. Вся эта высшая математика астрономии и породила Марс в его нынешнем виде: планету земного типа, но с куцей, раздерганной донельзя воздушной оболочкой.

 

Марс - это дом без крыши

 

Если сравнить атмосферу Земли с крышей дома, то Марс - это дом, перекрытый вместо кровельного железа... сеткой гамака. Весь остальной материал с этой крыши улетучился и продолжает исчезать в глубинах космоса, изгоняемый солнечным ветром.

 

Так, во время мощных вспышек на Солнце зонд наблюдал, как в атмосферу Марса проникали громадные магнитные языки, вытягивавшиеся порой на 5000 километров. Словно ненасытные насосы, они выкачивали из атмосферы электрически заряженные молекулы, например, ионы углекислого газа и кислорода.

 

Все остальное, что могло произойти, уже успели обдумать авторы всех прежних гипотез, посвященных атмосфере Марса. Все остальное и произошло.

 

По всей видимости, в ранний период истории нашей планетной системы молодое Солнце проявляло необычайно высокую активность. Мощные вспышки следовали одна за другой. Очевидно, они и смели большую часть атмосферы Марса. Лишили Красную планету всякой надежды на жизнь. Выжгли, убили ее.

 

Растеряв свою воздушную оболочку, Марс превратился из планеты, где жизнь могла процветать, в планету, враждебную жизни. Вода в реках, озерах, морях испарилась. Климат Марса стал необычайно суровым. Теперь Марс - это ледяная пустыня, где, в лучшем случае, могут ненадолго появляться ручейки соленой воды.

 

Судьбы Земли и Марса решительно разошлись. Солнце их разделило, развело.

 

В марте 2006 года, более 10 лет назад, автоматическая межпланетная станция НАСА «Mars Reconnaissance Orbiter» (MRO) достигла Марса с камерой «HiRISE» на борту. «HiRISE» - самая мощная камера, когда-либо отправленная к другой планете. Обладая способностью показать объекты размером от 23 сантиметров, она позволяет делать впечатляюще подробные снимки поверхности Марса, разрешение которых заметно превышает разрешение спутниковых снимков Земли, доступных в сервисах GoogleMaps и Яндекс.Карты. Вот почему снимки, которые делает камера «HiRISE», дают нам возможность принимать сложнейшие научно-технические вызовы, связанные с изучением Красной планеты. И один из таких вызовов - программа «ЭкзоМарс».

 

«ЭкзоМарс»

 

«ЭкзоМарс»

Его целью является изучение Марса, в особенности, поиск ответа на вопрос, есть ли на нем жизнь и могла ли она возникнуть там в прошлом. Реализовать программу планируется в два этапа, в 2016 и 2020 году. Старт космического аппарата в рамках первого этапа программы успешно состоялся 14 марта с космодрома Байконур. Целью «ЭкзоМарс-2016» было вывести аппарат «Trace Gas Orbiter» (TGO) на орбиту вокруг Марса и посадить на поверхность Красной планеты спускаемый модуль «Скиапарелли», основной задачей которого была отработка технологии входа в атмосферу, спуска и посадки. 19 октября TGO был выведен на расчетную орбиту и сейчас функционирует в штатном режиме, но во время посадки «Скиапарелли» тормозные двигатели отключились раньше запланированного срока. Снимок, подтверждающий крушение зонда, позже был сделан с помощью камеры «HiRISE».

 

На данный момент программа «ЭкзоМарс» еще только набирает обороты: ожидается, что в 2020 году на Марс впервые совершит посадку ровер, оснащенный двухметровым буром для более глубокого исследования поверхности планеты. Связь с ровером будет поддерживаться через зонд TGO, выведенный на орбиту в октябре. Но давайте обратимся к тому, что уже стало историей в деле освоения космоса человеком.

 

Одиннадцатого апреля 2013 года на сайте аэрокосмического агентства НАСА появилось сообщение о том, что, с большой вероятностью, стало известно расположение советского спускаемого аппарата автоматической межпланетной станции (АМС) «Марс-3» программы «Марс». Подходящий по параметрам объект был обнаружен российскими энтузиастами по инициативе Виталия Егорова путем кропотливого анализа снимков поверхности Красной планеты.

 

«Марс-3»

 

Спускаемый аппарат АМС «Марс-3» второго декабря 1972 года совершил первую в истории человечества успешную посадку на поверхность Марса. Успешную - то есть аппаратом была начата радиопередача данных на Землю. Но, по неизвестным причинам, передача данных прекратилась через 14,5 секунды. Вместе с потерей связи с аппаратом на многие десятки лет была потеряна возможность определить его местонахождение.

 

И вот в 2007 году камерой «HiRISE», находящейся на борту аппарата MRO, был сделан снимок области 6 на 20 километров, на котором был найден объект шириной всего в 1,5 метра. Снимок, на котором был найден первый аппарат, осуществивший мягкую посадку на Марс.

 

Эта история - история о том, как обычный пользователь интернета смог найти доказательства наших былых успехов в освоении космоса, - произошла, в том числе, благодаря политике открытости информации, которой придерживается НАСА. При этом информация, получаемая НАСА в ходе исследований, не только общедоступна, но и, как правило, представлена в интересной и увлекательной форме.

 

Фотографии, которые делает «HiRISE»

Фотографии, которые делает «HiRISE», - особый случай. 

 

Впервые материалы о действующей миссии НАСА предоставляются агентством на русском языке. Это происходит благодаря волонтерскому движению «The BeautifulMars Project»: его участники переводят информацию о проекте с английского на другие языки. В результате, на официальном сайте миссии (www.uahirise.org) вы можете выбрать один из 27 языков, чтобы узнать, что изображено на снимках «HiRISE» и многое другое о том, что происходило и происходит на поверхности Марса. Любой, кто на достаточном уровне владеет письменным английским языком (с подробностями можно ознакомиться на сайте), может сообщить о своем желании помочь проекту, перейдя по ссылке www.uahirise.org/contact/

 

Автор этой статьи уже принял участие в «The BeautifulMars Project». Ему, как и многим другим русскоязычным волонтерам, было предложено перевести некоторое количество коротких комментариев к фотографиям поверхности Марса, сделанным камерой «HiRISE». Один из координаторов «The BeautifulMars Project», Ари Эспиноса из Аризонского университета, так отзывается о русском сегменте проекта: «Мы всегда рады новым волонтерам, которые хотят помочь нашему проекту. Мы очень гордимся нашими русскоязычными участниками и хотим, чтобы они знали об этом».

 

Слоистые холмы и вытянутые горные цепи, песчаные дюны, расслоившаяся порода в пределах кратера

Снимки поверхности Марса, сделанные камерой «HiRISE». Слоистые холмы и вытянутые горные цепи, песчаные дюны, расслоившаяся порода в пределах кратера.

 

Прибор ФРЕНД (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector) предназначен для картографирования потоков нейтронов с поверхности Марса.

Прибор ФРЕНД (Fine Resolution Epithermal Neutron Detector) предназначен для картографирования потоков нейтронов с поверхности Марса.

 



Похожие записи:

НАСА запускає до Марса новий зонд
НАСА запускає до Марса новий зонд
В разделе: Наука и технологии
У ніч на вівторок НАСА запустить до Марса новий зонд під назвою Maven. До планети його доставить ракета Atlas V. 
На Марсі виявлені величезні льодовики
На Марсі виявлені величезні льодовики
В разделе: Интересное
Вчені з'ясували, що в середніх широтах Марса залягають величезні льодовики, припорошені шаром пилу. Запасеного в них льоду вистачає, щоб покрити рівним шаром усю поверхню цієї планети
Разрушение Марса
Разрушение Марса
В разделе: Наука и технологии
Европейсний зонд Mars Express прислал фотографии области Марса, на которой отчетливо видно, как ветер разрушает его поверхность. 
Лишайники зможуть заселити Марс
Лишайники зможуть заселити Марс
В разделе: Наука и технологии
 Експеримент показав, що антарктичні лишайники здатні нормально рости в умовах Марса. Вони без проблем освоять тріщини в марсіанських породах.
Рейтинг: 0 Голосов: 0 627 просмотров
Комментарии (0)

Нет комментариев. Ваш будет первым!

 

Новини України