Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат

Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат

Круговорот воды на Марсе: работа над ошибками.

А.В.Родин. Институт галлактических исследовательских работ РАН.

Марсианская эпопея конца уходящего столетия полна настолько противоречивых событий, что, наверняка, оставит о для себя славу эры бурного декаданса в галлактической науке. Неспециалисту может показаться странноватым, с каким упорством научное общество отстаивало идею исследования Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат Марса перед правительствами, общественностью и промышленными гигантами огромнейших держав мира, и с каким оптимизмом переносило одну за одной следовавшие беды. Из 6 автоматических межпланетных зондов, запущенных к Марсу в течение 90-х годов, только два выполнили поставленные задачки: посадочный Pathfinder («Первопроходец») и орбитальный Mars Global Surveyor («Марсианский глобальный патруль»), хотя и Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат у их не все прошло гладко. Благодаря высочайшему профессионализму собственной команды, «Патруль» был практически вытянут «за уши» (поточнее – за солнечные панели) на рабочую картирующую орбиту и удачно работает до настоящего времени. Итог – терабайты телевизионных картинок, детальная лазерная локация поверхности Марса прибором МОЛА и миллионы инфракрасных спектров, приобретенных спектрометром термического излучения ТЭС Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат. Все это почти во всем изменило наши представления о планетке и обещает много увлекательного в дальнейшем, при более кропотливом анализе. Пока же компакт-диски с данными продолжают загромождать книжные полки в кабинетах большинства ученых–«марсиан», и самое время использовать этот маленький тайм-аут и попробовать сконструировать, что нового Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат мы узнали и от каких обычных представлений придется отрешиться. Остановимся на самой, наверняка, интригующей дилемме марсианской климатологии – дилемме воды.

Рис. 1. Марс, хотя и припоминает пустыню, обладает сложным гидрологическим циклом. На этом снимке, приобретенном группой наблюдателей НАСА на Хаббловском телескопе, видна Северная полярная шапка и глобальная система туч, опоясывающая тропики Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат планетки во время прохождения афелия. В средних широтах приметны волновые атмосферные структуры, подобные тем, что порождают циклоны и антициклоны на Земле.

Есть ли жизнь на Марсе, нет ли – науке как и раньше непонятно. Зато отлично понятно, что на Марсе нет важного условия для существования жизни в узнаваемых нам развитых формах Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат – на поверхности планетки нет водянистой воды. Причина этого – давление марсианского воздуха, на 95% состоящего из углекислого газа, которое составляет в среднем всего 0.006 земной атмосферы, т.е. несколько меньше тройной точки воды. Это значит, что при современных критериях не Марсе не могут существовать открытые водоемы, и вода на планетке Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат содержится или в толще грунта в виде нескончаемой мерзлоты, или в виде открытых льдов и снега и, в конце концов, в очень маленьком количестве - в газообразном виде в атмосфере. Водоем, если б он существовал, неизбежно бы промерз, медлительно испаряясь под воздействием солнечного излучения. Таких замерзших водоемов на Марсе нет, единственный узнаваемый резервуар Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат водяного льда – это северная полярная шапка (южная состоит в главном из замерзшей углекислоты, почему – об этом незначительно позднее).

По последним оценкам, емкость северной полярной шапки составляет примерно 1.2 млн. км3 льда при средней толщине 1.03 км [5]. Это около половины ледяного купола Гренландии, либо 4% от припасов воды в антарктическом леднике. Атмосферные припасы Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат воды и совсем ничтожны. В таковой прохладной атмосфере, как марсианская, где деньком температура изредка доходит до 300K, а ночкой опускается ниже 170K, удержать сколько-либо приметное количество водяного пара нереально. Если все находящиеся в столбе воздуха пары воды осадить, получится микроскопичная пленка шириной всего несколько 10-ов микрон. Еще Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат один-два микрона осажденной воды содержится в облаках. Казалось бы, всякие дискуссии о гидрологии при таком положении вещей теряют смысл. Но это очень поверхностный, утилитарный вгляд. По сути «круговорот воды», хотя и совершенно не таковой, о котором нам ведали в школе, полностью вероятен и с таковой слабенькой атмосферой Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат, как марсианская. И энтузиазм к нему не случаен. Невзирая на всю свою экзотику, Марс – это самая близкая к Земле по главным климатическим характеристикам планетка Галлактики. Конкретно тут, на этом природном полигоне, в критериях, очень приближенных к боевым, отрабатывалась климатическая система, схожая той, что отдала кров всему живому на Земле Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат. Разобраться в деталях марсианского климата – означает поглубже осознать наш свой, еще на шаг продвинуться в попытке найти нужные и, гипотетически, достаточные условия развития биосферы, что является, наверняка, единственно вероятной на сей день постановкой трудности происхождения жизни.

Вопрос о том, куда делась марсианская вода, задавался еще в докосмическую эру, когда на базе Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат наземных инфракрасных наблюдений В.И.Морозом была оценена мощность водозапасов северной полярной шапки [1]. Вправду, если Марс формировался в критериях, близких к другим планеткам земной группы, из одного газопылевого диска, то и количество летучих, в том числе и воды, на их должно быть схожим. Более того, Марс, как Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат планетка, пограничная с зоной гигантов, был должен бы быть даже несколько обогащен летучими по сопоставлению с Землей, зона формирования которой была теплее марсианской. Те же суждения приводят к выводу, что и та часть гидросферы, которая была привнесена при ударах кометных тел на стадии насыщенной бомбардировки, для Марса должна быть по Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат очень мере более массивна, чем для Земли. Известные механизмы утрат летучих, такие как взрывной парниковый эффект, по всей вероятности приведший к фактически полной потере воды Венерой, требуют огромных потоков солнечного излучения и на Марсе не реализуются. Где же тогда марсианские океаны?

Еще более вопросов появилось после анализа изображений Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат марсианской поверхности, приобретенных аппаратом «Маринер-9» и позже 2-мя «Викингами» в 70-х годах. Рельеф планетки оказался испещерен сетью каньонов, напоминающих высохшие русла рек, а в устьях широких равнин были обнаружены структуры осадочного происхождения, подобные шельфам и островам в дельтах рек. Открывшаяся картина по сути настолько фантастична, что просто не могла не Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат породить в первый раз высказанную Дж. Поллаком и сотрудниками догадку о том, что около 3.5 млрд годов назад на Марсе было «тепло и сыро», была уплотненная атмосфера-парник, текли реки и неистовствовали океаны [2]. В течение 80-х и 90-х годов догадка «теплого сырого ранешнего Марса» была очевидно господствующей. Она Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат, но, добивалась разъяснения, а что все-таки вышло потом, какая климатическая трагедия поняла планетку, превратив ее в прохладную, фактически безводную и безвоздушную пустыню?

Рис. 3. Античные равнины Марса покрывает сеть каналов, напоминающих высохшие русла рек. Но по количественным чертам эти русла очень отличаются от земных. Снимок НАСА по данным «Викинга»

Очень роскошное решение Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат указал Р.Кан [3], увязав процессы диссипации воды и углекислого газа, основной составляющей атмосферы. Как мы уже упоминали, атмосферное давление на Марсе близко к тройной точке воды. Пока оно превосходило этот уровень, представил Кан, работал один из узнаваемых в геохимии циклов – карбонатно-силикатный, довольно активный на Земле Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат в текущее время. Он заключается в том, что углекислый газ растворяется в каплях туч, с осадками переносится в грунт и там участвует в цепочке реакций, приводя в конечном счете к отложению карбонатов в осадочных породах. В итоге тектонических процессов карбонаты дрейфуют в мантию, где при относительно маленьких температурах (около 900К Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат) опять распадаются, а высвободившийся углекислый газ попадает назад в атмосферу с вулканическими выбросами. Понятно, но, что тектоника на Марсе никогда не была настолько интенсивна, как на Земле, а единственный признак вулканической активности – огромные щитовые вулканы в области Фарсиды, потухшие около млрд годов назад. Может быть, источник углекислоты был в Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат некий момент перекрыт, а сток продолжал работать до того времени, пока шли дождики и была водянистая вода – другими словами пока атмосферное давление не свалилось до современного уровня. Но при всей собственной теоретической красе догадка Кана сталкивается с трудностями экспериментального харатера. Если карбонаты продолжали скапливаться в течении долгого времени, аккумулируя Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат и атмосферу и гидросферу, они и на данный момент должны находиться в марсианских породах. Но ни один опыт наличия карбонатов на Марсе пока не показал. Хотя предлагались и предлагаются бессчетные суждения о том, что под действием солнечного уф-излучения верхний слой пород подвергается хим модификации, типичному «загару», скрывающему спектральные Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат детали карбонатов, отсутствие прямого их детектирования стало первым чувствительным ударом не только лишь по определенной модели диссипации атмосферы, да и по всей картине «теплого сырого Марса» в целом.

Очередной аргумент против теплого палеоклимата пришел совместно с прототипом марсианского вещества. Нареченные по географии первых 3-х образцов, отысканных поблизости местечек Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат Шерготти, Накла и Шассиньи, SNC-метеориты, осколки марсианского материала, выбитые из родительской планетки ударом метеороида и после долгого блуждания в межпланетном пространстве выпавшие на Землю, являются пока единственными эталонами, доступными для анализа in vitro. Анализ воды, связанной в кристаллических решетках минералов SNC-метеоритов, свидетельствует о том, что марсианский палеоклимат Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат был быстрее похож на современный, ежели на «сырой и теплый». Постепенное скопление колебаний в закоренелой уже догадке привело к тому, что в публикациях все почаще стала звучать другие точки зрения на палеоклимат, в том числе и на происхождение каньонов [4, 5]. Вот их главные аргументы:

Марсианские русла очень глубочайшие и очень прямые Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат, чтоб быть руслами рек в нашем обычном осознании. Вправду, равнина Ниргал имеет глубину около километра. Хотя она и меандрирована, равнинные реки на Земле куда более зигзагообразны, и это при практически в три раза более сильной гравитации. Другие равнины по количественным чертам (включая и такие характеристики, как фрактальная размерность сети притоков Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат) значительно отличаются от земных рек, но при всем этом довольно близки к равнинам ледников. Может быть, конкретно ледники несут ответственность за формирование сети каньонов [5]. С другой стороны, отысканные в марсианских породах гематиты [6] свидетельствуют о гидротермальной активности, при этом в относительно недавнюю эру. В толще нескончаемой мерзлоты могут создаваться достаточно большие Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат, шириной 30-100 м и поперечником до 10 км, линзы водянистой воды, подогреваемой локальной тектоникой. В неких случаях линза может перегреться и закипеть, тогда и вытесниние объема воды, сопоставимого с объемом кометы – более 1015 г – на поверхность приводит к образованию чертовского селевого потока, образующего глубочайший каньон. Значимым тут будет то, что течет уже Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат не водянистая вода, а смесь грязищи, льда и пара, при этом течет только эпизодически. Как таковой механизм может разъяснить реальный марсианский рельеф, совсем ответить сумеют только детальные численные расчеты.

Пока готовилась эта статья, появился пресс-релиз НАСА, торжественно сообщающий, что в конце концов найдены бесспорные подтверждения водянистой воды Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат на Марсе. В ущелье Кандор обнаружены террасы, которые могли появиться в итоге долгих осадочных процессов на деньке старого водоема. Правда, создатели здесь же оговариваются, что это не единственно вероятная интерпретация, в принципе, такие террасы могли появиться и в итоге «сухого» атмосферного выветривания. Но пейзаж, вне сомнения, впечатляет:

Рис. 4. Последнее подтверждение Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат теплого палеоклимата: древнейшие донные отложения.

Рис. 5. Свидетельства современной активности грунтовых вод в равнине Ноах (a), и на склонах каньона Ниргал (b,c).

И, в конце концов, не так давно были найдены совершенно короткоживущие, менее нескольких 10-ов лет, структуры, похожие на следы просачивающейся из-под корки нескончаемой мерзлоты водянистой Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат воды. Типично, что все такие «родники» обнаружены на северных склонах глубочайших каньонов, где атмосферное давление хоть быстро, но позволяет сохранить воду от мгновенного прохладного вскипания. Очевидно, такая смелая интерпретация, основанная только на изображениях, встречает достаточно жесткую критику. В редакционной статье нашего журнальчика читатель может ознакомится с точкой зрения астрофизика-релятивиста Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат. Будучи геофизиком-планетчиком и «марсианином», я не берусь интерпретировать эти катинки тем либо другим образом. Наверняка, сделать это хорошо может только тот, кто с геологическим молотком в руках прошел не одну сотку км по марсианским дюнам. Будут это астронавты либо автоматические марсоходы - в любом случае решать последующему поколению Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат. Нам же остается надеяться на самый надежный дистанционный способ - инфракрасную спектроскопию. Если ТЭС уверенно покажет юные отложения минералов, соответствующих для открытых источников воды, скажем, растворимых солей, поблизости этих «ручейков» - означает, вероятнее всего, вода вправду есть. Читателя, всерьеез интересующегося вероятным устройством современных грунтовых вод на Марсе, отсылаю к работе Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат [6].

Но марсианская гидрология – это не только лишь палеоклимат и нескончаемая мерзлота. Современный цикл марсианской воды – это еще около 1014 г паров в атмосфере, те же 10-30 микрон осажденной воды, также облака, отлично приметные в виде белесой дымки на изображении, приобретенном Хаббловским телескопом (Рис. 1). Не считая того, это сезонные полярные шапки и ночные Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат туманы, оставляющие на поверхности планетки микроскопичный слой инея. В конце концов, это и «дыхание» реголита, за млрд лет раздробленного метеорами глинистого грунта, владеющего неплохими абсорбционными качествами. Невзирая на относительно маленькой объем атмосферных припасов воды, конкретно атмосферные процессы играют определяющую роль в поддержании современного состояния поверхностных резервуаров марсианской воды. А состояние Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат это не полностью обыденное: оказывается, в Северном полушарии воды практически на порядок больше, чем в Южном! Чем могла быть вызвана схожая асимметрия? Имеет ли это какое-либо отношение к климатическим катастрофам прошедшего? Чтоб разобраться, что происходит с водой в атмосфере, на борту орбитальных аппаратов "Викинг" были Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат установлены классные даже по лабораторным меркам спектрометры MAWD (Mars Atmospheric Water Detector) с разрешающей силой l /d l » 7500, настроенные на полосу водяного пара 1.38 мкм. Приборы удачно отработали на 2-ух аппаратах в течение 2-ух марсианских лет в 1976-79 годах (Марс делает полный оборот вокруг Солнца за 668 земных суток). Правда, специфичность тогдашней технологии позволяла передавать Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат на Землю не диапазоны, а только относительные значения яркости на нескольких длинах волн, по которым потом восстанавливалась абсолютная влажность марсианского воздуха. На самом деле, прибор употреблялся в режиме полихроматора, что, естественно, сказалось на качестве восстановленной инфы. Приобретенная в итоге обработки данных MAWD карта в координатах "сезон Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат-широта" (Рис. 6) показывает на очевидную межполушарную асимметрию: южное лето намного суше северного. Естественной предпосылкой этого кажется асимметрия самих полярных шапок: в Северной шапке льда H2O еще больше, тогда как неизменная часть Южной полярной шапки состоит в главном из замерзшего CO2.

Рис. 6. Сезонная эволюция атмосферной воды на Марсе по данным Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат опыта MAWD. Указаны микроны осажденной воды в столбе. Афелий соответствует солнечной долготе Ls = 70° . Из работы [7].

Существует две точки зрения на вероятные предпосылки межполушарной асимметрии поверхностных припасов марсианской воды. Во-1-х, геология Северного и Южного полушарий тоже приметно различаются. Северное полушарие в среднем на 3-4 км ниже Южного, где лишь на Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат деньке самой глубочайшей впадины – Эллады – геопотенциал примерно таковой же, как на Северном полюсе. Не считая того, Северное полушарие светлее, потому что там больше осадочных глинистых пород, придающих Марсу соответствующий красный колер, и меньше старых базальтов. Глины, как понятно, способны абсорбировать существенное количество воды. Потому, если глобальный транспорт воды в Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат атмосфере играет малую роль по сопоставлению с локальным обменом, неравномерное ее рассредотачивание меж полушариями можно было бы разъяснить просто различной способностью образующих поверхность планетки пород поддерживать над ней определенное количество паров. В данном случае можно было бы ждать, что такое асимметричное рассредотачивание воды очень древнее, по последней мере Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат не молодее большинства современных осадочных пород, т.е. около млрд лет.

Согласно другой догадке, высказанной Клэнси и сотрудниками [7], предпосылкой является асимметрия смены сезонов в 2-ух полушариях. Дело в том, что орбита Марса обладает приметным эксцентриситетом, e=0.09, так что модуляция солнечного потока меж афелием, т.е. точкой наибольшего удаления от Солнца, и обратной Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат точкой перигелия добивается 40%. Потому лето в Северном полушарии длиннее и холоднее, чем в Южном. Более низкие, чем в перигелии, температуры приводят к конденсации паров воды в атмосфере на относительно маленьких высотах, наименее 10 км, там, где доминируют направленные к экватору воздушные потоки глобальной конвективной ячейки (на Земле Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат такая ячейка существует исключительно в тропических широтах и является предпосылкой пассатных ветров). Выше уровня конденсации вода не просачивается за счет резвого гравитационного оседания микронных кристаллов конденсата (рис. 7а). Этот эфект приводит, а именно, к образованию в афелии тропического пасмурного пояса, который запирает испаряемую полярной шапкой воду в Северном полушарии, как показано Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат на рис. 7б. В то же время, в перигелии, еще более теплый период времени, облака слабо оказывают влияние на перенос меж полушариями, и вода, сублимирующая с Южной полярной шапки, перемешивается более равносмерно. За геологически недлинные времена таковой сезонный "насос" полностью мог бы перекачать воду в полушарие, лето в каком Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат совпадает с афелием. Беря во внимание, что наклон оси вращения планетки мог неоднократно изменяться в циклах Миланковича с периодом примерно 105 лет, можно заключить, что эта асимметрия относительно молода и, может быть, меняет символ. Косвенным признаком перемены полушарий в глобальном водяном цикле являются концентрические слоистые отложения полярных шапок Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат. Не исключено, что в протяжении марсианской истории шапки неоднократно изменялись местами. Практически, вопрос об относительном вкладе обоих устройств в формирование асимметричного рассредотачивания воды - это вопрос об относительной роли локального обмена и глобального транспорта. Немногие на сегодня теоретические разработки склоняются ко 2-ой догадке, при этом насыщенный локальный обмен является нужным условием стабилизации Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат глобального цикла, играя роль диссипативого фактора. Если б марсианский реголит не "дышал", сезонная миграция воды к экватору была бы неосуществимой, вода мгновенно бы захватывалась в "прохладных ловушках" на границе полярной шапки.

Рис. 7. Меридиональный транспорт водяного пара (рис. понизу) и аэрозоля (рис. вверху) в атмосфере Марса поблизости афелия Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат по результатам численной модели общей циркуляции. Цветами указаны концентрации в ppm (массовая толика * 10-6), шкала дана с левой стороны каждого рисунка. Стрелки обозначают плотность потока каждой примеси, т.е. призведение концентрации и зонально-средней скорости.

Но подготовительный анализ данных спектрометра ТЭС не подтвердили настолько конструктивного различия 2-ух полушарий. Похоже, что проведенная Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат с конце 70-х обработка спектров MAWD оказалась подвержена периодическим ошибкам, связанным с эффектом пылевых бурь, возникающих в перигелии и экранирующих поглощение в молекулярных полосах воды.. Может быть, что и эта, ставшая за два десятилетия традиционной картина марсианского гидрологического цикла скоро уступит место более современным представлениям.

Как неважно какая пустыня, Марс Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат всегда оставляет заплутавшему исследователю надежду. А избранным сулит величавые искушения. Нам же, порочным, не излишне снова порадоваться за нашу Землю - доброжелательное пристанище всякой живой твари.

Перечень литературы

1.Мороз, В.И., 1964. Инфракрасный диапазон Марса (1.1 - 4.1 мкм) - Астрономический журнальчик, т.41, с. 350.

2.Pollack, J.B., J.B.Kasting, S.M.Richardson Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат, and K.Poliakoff 1987. The case for a wet, warm climate on early Mars. Icarus, 71, 203-224.

3.Kahn, R. 1985 The evolution of CO2 on Mars. Icarus, 62, 175-190.

4.Leovy, C.B. An evolving perspective on the atmosphere and surface of Mars. BAAS #33.02, 2000.

5.Hoffman, N. 2000. White Mars: a new model for Mars' surface and atmosphere based Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат on CO2. Icarus, 146, 326-342.

6.Goldspiel, J.M., and S.W.Squyres 2000. Groundwater sapping and valley formation on Mars. Icarus, 148, 176-192.

7.Clancy, R. T.; Grossman, A. W.; Wolff, M. J.; James, P. B.; Rudy, D. J.; Billawala, Y. N.; Sandor, B. J.; Lee, S. W.; Muhleman, D. O. 1996. Water Vapor Saturation at Круговорот воды на Марсе: работа над ошибкамир - реферат Low Altitudes around Mars Aphelion: A Key to Mars Climate? Icarus, 122, 36-62.


krov-i-krovenosnie-sosudi.html
krov-i-sostav-krovi.html
krov-kak-vnutrennyaya-sreda-organizma-funkcii-krovi.html