Атмосферата на Марс: състав, налягане, прах и следи от метан

Атмосферата на Марс: състав, ниско налягане, прашни бури и мистериозни следи от метан — разкрийте как тези фактори подсказват възможен живот и климатична еволюция.

Атмосферата на Марс е тънък слой от газове, който го заобикаля. Тя е значително по-редка и по-разредена в сравнение с тази на Земята и играе ключова роля за климата, температурните колебания и възможността за съществуване на течна вода на повърхността.

Състав и налягане

Атмосферата на Марс се състои предимно от въглероден диоксид — около 95–96 % по обем. Останалата част включва малки количества благородни газове и други следи. По-точното средно разпределение варира с мястото и сезона, но обичайните стойности са:

• въглероден диоксид (CO2): ~95–96 % (въглероден диоксид,)
• аргон: ~1.9 % (аргон)
• азот: ~1.9 % (азот)
• кислород и въглероден оксид: следи (кислород, въглероден оксид)
• водни пари и други следи: много малки количества (вода, метан и др.)

Средното атмосферно налягане на марсианската повърхност е около 6,0 mbar, което е приблизително 0,6 % от помощното земно налягане (1 013 mbar). Това е значително под границата на Армстронг (приблизително 63 mbar), при която течностите в човешките меки тъкани започват да кипят при телесна температура — следователно течната вода е нестабилна при повечето повърхностни условия на Марс и бързо се изпарява или замръзва.

Прах, видимост и оптични ефекти

Марсианската атмосфера е богата на прахови частици, което определя цвета и видимостта на небето от повърхността. Прахът придава на марсианското небе светлокафяв до оранжево-червен оттенък при дневна светлина, а при залез и изгрев спектърът може да се променя (появяват се и синкави залези в определени условия). Според данни на НАСА, праховите частици често имат диаметър около 1,5 микрометра.

Прахът участва и в метеорологичните явления — прашни бури могат да бъдат локални, сезонни и в редки случаи глобални, покривайки големи части от планетата и променяйки количеството слънчева енергия, което достига до повърхността.

Метан: следи, откриване и възможен произход

От 2003 г. учените регистрират следи от метан на Марс, което предизвика голям интерес, тъй като метанът може да бъде както биогенен (свързан с живот), така и абиогенен (резултат от геоложки процеси). Оттогава наблюденията са непоследователни: някои инструменти и наземни телескопи отчетоха временни увеличения ("пулси") на метана, докато орбитални апарати като Trace Gas Orbiter (TGO) са поставили много ниски горни граници в други региони.

Възможни източници на метан включват:

• биологична активност (микроорганизми в недрата),
• геохимични процеси като серпентинизация, при които минерали реагират с вода и отделят водород, който по-късно образува метан,
• вулканична или хидротермална дейност и дегазация на въглеродосъдържащи материали,
• внос на органични вещества чрез метеорити и тяхната последваща обработка в атмосферата.

Метанът е краткоживеещ в атмосферата на Марс поради фотохимична разпад (под въздействието на ултравиолетовото излъчване) и адсорбция в повърхностните материали, което прави източниците и поглъщачите предмет на активни изследвания.

Историческа промяна и загуба на атмосферата

Има множество доказателства, че в далечното минало Марс е имал по-гъста атмосфера и по-топъл, по-влажен климат — реки, езера и по-широко разпространени седиментни образувания подсказват наличие на течна вода на повърхността. Временната и дългосрочна загуба на атмосферата е свързана с няколко фактора:

• издушаване на газове в космическото пространство под влиянието на слънчевите ветрове,
• липса на глобално магнитно поле, което на Земята осигурява защита от директното въздействие на слънчевия вятър; Марс някога е имал магнитно поле, но то е отслабнало чрез охлаждане на ядрото и прекратяване на динамото, оставяйки само локализирани остатъчни магнитни полета в кората,
• химични реакции и затвърдяване на летливи вещества в почвата и полярните шапки (например сезонна кондензация на CO2 в полярните капаци, която води до годишни колебания в налягането).

Мисии като MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN) предоставят пряки измервания за скоростта и механизмите на загуба на атмосферата в съвременния Марс.

Метеорологични явления и наблюдения

Марсианската атмосфера генерира разнообразни метеорологични явления: прашни вихри (dust devils), локални и глобални прашни бури, облаци от воден лед и CO2 лед, както и полярни сияния, детектирани от мисии като MAVEN. На 18 март 2015 г. НАСА съобщи за наблюдения, включващи полярно сияние и необясним облак прах в горните слоеве на атмосферата, които все още се изследват и интерпретират в контекста на динамиката на атмосферата и външните влияния.

Развитието на марсианската атмосфера и нейните процеси продължава да бъде предмет на интензивни изследвания, тъй като разбирането им е ключово за бъдещи роботизирани мисии, а също и за евентуални мисии с екипаж и обитаване на планетата.

Въпроси и отговори

В: От какво е съставена основно атмосферата на Марс?

В: Как се сравнява атмосферното налягане на Марс с това на Земята?

В: Какви други газове присъстват в марсианската атмосфера?

Въпрос: Какъв цвят има небето от повърхността на Марс заради праховите частици в атмосферата му?

В: Колко големи са тези прахови частици?

В: Какво е било обичайно за Марс някога, което показва, че в даден момент е имало по-гъста атмосфера?

В: Защо това се е променило с течение на времето?

Търсене по буква