Bầu khí quyển của Sao Hỏa - ​​thành phần hóa học, điều kiện thời tiết và khí hậu trong quá khứ. Thông tin chung về bầu khí quyển của sao Hỏa

Sao Hỏa, hành tinh thứ 4 cách xa Mặt trời nhất, từ lâu đã là đối tượng được khoa học thế giới hết sức quan tâm. Hành tinh này rất giống Trái đất, với một ngoại lệ nhỏ nhưng định mệnh - bầu khí quyển của Sao Hỏa không quá 1% thể tích bầu khí quyển của trái đất. Lớp vỏ khí của bất kỳ hành tinh nào cũng là yếu tố quyết định hình thành nên diện mạo và điều kiện của nó trên bề mặt. Được biết, tất cả các thế giới rắn của hệ mặt trời đều được hình thành trong những điều kiện gần như giống nhau ở khoảng cách 240 triệu km tính từ Mặt trời. Nếu các điều kiện hình thành Trái đất và Sao Hỏa gần như giống nhau thì tại sao hiện nay các hành tinh này lại khác nhau đến vậy?

Tất cả chỉ là về kích thước - Sao Hỏa, được hình thành từ cùng chất liệu với Trái đất, từng có lõi kim loại lỏng và nóng, giống như hành tinh của chúng ta. Bằng chứng - nhiều ngọn núi lửa đã tắt trên Nhưng "hành tinh đỏ" nhỏ hơn Trái đất rất nhiều. Điều này có nghĩa là nó nguội nhanh hơn. Khi lõi chất lỏng cuối cùng nguội đi và đông đặc lại, quá trình đối lưu kết thúc và cùng với đó là lá chắn từ trường của hành tinh, từ quyển, biến mất. Kết quả là, hành tinh này vẫn không có khả năng tự vệ trước năng lượng hủy diệt của Mặt trời và bầu khí quyển của Sao Hỏa gần như bị cuốn đi hoàn toàn bởi gió mặt trời (một dòng hạt ion phóng xạ khổng lồ). “Hành tinh Đỏ” đã biến thành một sa mạc buồn tẻ, vô hồn…

Giờ đây bầu khí quyển trên sao Hỏa là một lớp vỏ khí mỏng, loãng, không thể chịu được sự xâm nhập của loại khí chết người đang đốt cháy bề mặt hành tinh. Sự giãn nhiệt của Sao Hỏa nhỏ hơn vài bậc so với Sao Kim, nơi có bầu khí quyển dày đặc hơn nhiều, chẳng hạn. Bầu khí quyển của Sao Hỏa, nơi có công suất nhiệt quá thấp, tạo ra tốc độ gió trung bình hàng ngày rõ rệt hơn.

Thành phần của bầu khí quyển của Sao Hỏa được đặc trưng bởi hàm lượng rất cao (95%). Khí quyển cũng chứa nitơ (khoảng 2,7%), argon (khoảng 1,6%) và một lượng nhỏ oxy (không quá 0,13%). Áp suất khí quyển của Sao Hỏa cao hơn 160 lần so với bề mặt hành tinh. Không giống như bầu khí quyển của Trái đất, lớp vỏ khí ở đây có tính chất thay đổi rõ rệt, do thực tế là các chỏm cực của hành tinh, chứa một lượng lớn carbon dioxide, tan chảy và đóng băng trong một chu kỳ hàng năm.

Theo dữ liệu thu được từ tàu vũ trụ nghiên cứu Mars Express, bầu khí quyển của Sao Hỏa có chứa một ít khí mê-tan. Điểm đặc biệt của loại khí này là sự phân hủy nhanh chóng của nó. Điều này có nghĩa là ở đâu đó trên hành tinh phải có nguồn bổ sung khí mê-tan. Ở đây chỉ có thể có hai lựa chọn - hoạt động địa chất, dấu vết chưa được phát hiện, hoặc hoạt động sống còn của vi sinh vật, có thể thay đổi hiểu biết của chúng ta về sự hiện diện của các trung tâm sự sống trong Hệ Mặt trời.

Một hiệu ứng đặc trưng của bầu khí quyển sao Hỏa là những cơn bão bụi có thể hoành hành trong nhiều tháng. Lớp không khí dày đặc này của hành tinh bao gồm chủ yếu là carbon dioxide với một lượng nhỏ oxy và hơi nước. Hiệu ứng kéo dài này là do trọng lực cực thấp của Sao Hỏa, thậm chí cho phép bầu không khí siêu hiếm có thể nâng hàng tỷ tấn bụi khỏi bề mặt và tồn tại trong thời gian dài.

Khí quyển của sao Hỏa, giống như bầu khí quyển của Sao Kim, chủ yếu bao gồm carbon dioxide, mặc dù nó mỏng hơn nhiều. Sau khi phát hiện ra khí mê-tan vào năm 2003, nghiên cứu khí quyển được tiếp tục với sự phấn khích tột độ. Sự hiện diện của khí mê-tan có thể gián tiếp chỉ ra sự hiện diện của sự sống trên Sao Hỏa, mặc dù nhiều khả năng đây là dấu vết của hoạt động núi lửa hoặc thủy nhiệt của hành tinh này.

Bầu khí quyển có 96% carbon dioxide, 2,1% argon và 1,9% nitơ. Dấu vết của oxy, metan, carbon monoxide và carbon dioxide, cùng một lượng nhỏ hơi nước ở dạng mây lạnh cũng được tìm thấy. Nồng độ carbon dioxide trên sao Hỏa cao gấp 23 lần so với trên Trái đất. Điều này khiến không thể có sự sống tồn tại trên sao Hỏa. Ít nhất là cuộc sống mà tất cả chúng ta đều quen thuộc trên Trái đất quê hương của mình.

Thành phần của bầu khí quyển của sao Hỏa.

Thành phần của khí quyển cũng như khối lượng của nó dao động rất lớn trong năm của sao Hỏa. Vào mùa đông, phần lớn carbon dioxide ngưng tụ ở các chỏm cực, do đó bầu khí quyển trở nên mỏng hơn. Vào mùa hè, phần này bốc hơi và mật độ khí quyển tăng lên.

Nhưng trong cả mùa đông và mùa hè, mật độ khí quyển không quá cao để làm dịu đi sự dao động nhiệt độ. Trong một ngày trên sao Hỏa, nhiệt độ tăng vọt vượt quá 100 o C. Vào ban ngày, nhiệt độ tăng lên +30 o C, và vào ban đêm giảm xuống -80 o C. Ở hai cực, nhiệt độ tối thiểu thậm chí còn giảm xuống thấp hơn, tới -150 o C. .

Áp suất khí quyển trên Sao Hỏa là 600 Pa. Để so sánh, trên Trái đất, áp suất khí quyển là 101 Pa và trên Sao Kim là 9,3 MPa. Tại Olympus Mons, điểm cao nhất trên sao Hỏa, áp suất khí quyển chỉ ở mức 30 Pa. Và tại điểm sâu nhất của hành tinh, ở Đồng bằng Hellas, nó đạt tới 1155 Pa.

Những quan sát của Mars Exploration Rover từ bề mặt sao Hỏa cho thấy dù có bầu khí quyển mỏng nhưng không khí khá bụi bặm. Bầu trời sao Hỏa liên tục có màu nâu nhạt và cam. Các hạt cát và bụi lơ lửng bay lên độ cao 1,5 km. trên bề mặt hành tinh và do áp lực thấpổn định khá lâu.

Lịch sử khí quyển

Các nhà khoa học tin rằng bầu khí quyển của sao Hỏa đã thay đổi trong quá trình tồn tại của hành tinh này. Có bằng chứng cho thấy hành tinh này đã có những đại dương khổng lồ cách đây vài tỷ năm. Nhưng hiện tại, nước chỉ có thể tồn tại ở dạng hơi nước hoặc nước đá. Thứ nhất, áp suất khí quyển chỉ có khả năng “giữ” nước ở trạng thái lỏng ở những điểm thấp nhất của hành tinh. Và thứ hai, nhiệt độ bề mặt trung bình là -63 o C nên nước chỉ có thể tồn tại ở trạng thái rắn.

Tuy nhiên, trong thời kỳ đầu lịch sử, sao Hỏa có điều kiện thuận lợi hơn. Đầu năm 2013, người ta thông báo rằng bầu khí quyển của Sao Hỏa rất giàu oxy cách đây khoảng 4 tỷ năm (). Giữa lý do có thể Sự cạn kiệt oxy trong khí quyển được gọi là:

1. Sự phá hủy dần dần bầu khí quyển bởi gió mặt trời.
2. Một vụ va chạm với một thiên thạch hoặc sao chổi khổng lồ gây hậu quả thảm khốc cho Sao Hỏa.
3. Trọng lực thấp của Sao Hỏa không cho phép nó giữ được bầu khí quyển.

Tiềm năng sử dụng của con người

Làm thế nào một người có thể sử dụng bầu khí quyển của sao Hỏa? Câu hỏi này ngày càng được hỏi thường xuyên hơn, vì việc xâm chiếm sao Hỏa không còn giống như một giấc mơ viển vông nữa. Vâng, vẫn còn nhiều câu hỏi hơn là câu trả lời. Tuy nhiên, các vấn đề cần được giải quyết từng vấn đề một chứ không phải tất cả cùng một lúc.

Carbon dioxide từ bầu khí quyển của Sao Hỏa có thể được sử dụng để tạo ra nhiên liệu tên lửa để quay trở lại Trái đất. Có một số lựa chọn để sử dụng lượng CO 2 dồi dào này, một trong số đó là quy trình Sabatier. Quá trình hóa học này là phản ứng của carbon dioxide với hydro trên chất xúc tác niken. Phản ứng này tạo ra oxy và metan.

Phản ứng của Sabatier đã được các nhà khoa học của NASA "thử nghiệm" để tái chế carbon dioxide trên Trạm vũ trụ quốc tế còn sót lại sau khi các phi hành gia thở. Do đó, trên sao Hỏa, chúng ta có thể không cần oxy trong khí quyển - chúng ta sẽ tự sản xuất ra nó.

Sao Hỏa là hành tinh xa Mặt trời thứ tư và là hành tinh lớn thứ bảy (áp chót) trong hệ mặt trời; Khối lượng của hành tinh này bằng 10,7% khối lượng Trái đất. Được đặt theo tên của Mars - vị thần chiến tranh của người La Mã cổ đại, tương ứng với thần Ares của Hy Lạp cổ đại. Sao Hỏa đôi khi được gọi là "hành tinh đỏ" vì bề mặt của nó có màu đỏ do oxit sắt tạo ra.

Sao Hỏa là một hành tinh trên mặt đất có bầu khí quyển loãng (áp suất trên bề mặt nhỏ hơn trái đất 160 lần). Các đặc điểm nổi bật trên bề mặt của Sao Hỏa có thể được coi là các miệng hố va chạm giống như trên mặt trăng, cũng như các núi lửa, thung lũng, sa mạc và chỏm băng vùng cực giống như trên trái đất.

Sao Hỏa có hai vệ tinh tự nhiên - Phobos và Deimos (dịch từ tiếng Hy Lạp cổ - "sợ hãi" và "kinh dị" - tên của hai người con trai của Ares đã đồng hành cùng ông trong trận chiến), có kích thước tương đối nhỏ (Phobos - 26x21 km, Deimos - dài 13 km ) và có hình dạng không đều.

Những sự phản đối lớn của sao Hỏa, 1830-2035

Năm	ngày	Khoảng cách, A. đ.
1830	ngày 19 tháng 9	0,388
1845	ngày 18 tháng 8	0,373
1860	ngày 17 tháng 7	0,393
1877	ngày 5 tháng 9	0,377
1892	ngày 4 tháng 8	0,378
1909	ngày 24 tháng 9	0,392
1924	ngày 23 tháng 8	0,373
1939	ngày 23 tháng 7	0,390
1956	10 tháng 9	0,379
1971	ngày 10 tháng 8	0,378
1988	ngày 22 tháng 9	0,394
2003	ngày 28 tháng 8	0,373
2018	ngày 27 tháng 7	0,386
2035	ngày 15 tháng 9	0,382

Sao Hỏa là hành tinh xa Mặt trời thứ tư (sau Sao Thủy, Sao Kim và Trái Đất) và là hành tinh lớn thứ bảy (chỉ sau Sao Thủy về khối lượng và đường kính) trong hệ mặt trời. Khối lượng của Sao Hỏa bằng 10,7% khối lượng Trái đất (6,423 1023 kg so với 5,9736 1024 kg đối với Trái đất), thể tích của nó bằng 0,15 so với Trái đất và đường kính tuyến tính trung bình của nó là 0,53 đường kính Trái đất (6800 km). ).

Địa hình của sao Hỏa có nhiều đặc điểm độc đáo. Núi lửa đã tắt trên sao Hỏa Mount Olympus là ngọn núi cao nhất trong hệ mặt trời và Thung lũng Mariner là hẻm núi lớn nhất. Ngoài ra, vào tháng 6 năm 2008, ba bài báo đăng trên tạp chí Nature đã cung cấp bằng chứng cho sự tồn tại của miệng hố va chạm lớn nhất được biết đến trong hệ mặt trời ở bán cầu bắc của Sao Hỏa. Nó dài 10.600 km và rộng 8.500 km, lớn hơn khoảng bốn lần so với miệng hố va chạm lớn nhất được phát hiện trước đây trên Sao Hỏa, gần cực nam của nó.

Ngoài địa hình bề mặt tương tự, Sao Hỏa có chu kỳ quay và các mùa tương tự Trái đất, nhưng khí hậu của nó lạnh hơn và khô hơn nhiều so với Trái đất.

Cho đến chuyến bay ngang qua sao Hỏa đầu tiên của tàu vũ trụ Mariner 4 vào năm 1965, nhiều nhà nghiên cứu vẫn tin rằng có nước ở dạng lỏng trên bề mặt của nó. Ý kiến ​​này dựa trên những quan sát về sự thay đổi định kỳ ở các vùng sáng và tối, đặc biệt ở các vĩ độ vùng cực, tương tự như các lục địa và biển. Các rãnh tối trên bề mặt Sao Hỏa được một số nhà quan sát giải thích là các kênh tưới cho nước ở dạng lỏng. Sau đó người ta đã chứng minh rằng những đường rãnh này là ảo ảnh quang học.

Do áp suất thấp, nước không thể tồn tại ở trạng thái lỏng trên bề mặt Sao Hỏa, nhưng có khả năng các điều kiện trước đây đã khác, và do đó không thể loại trừ sự hiện diện của sự sống nguyên thủy trên hành tinh này. Vào ngày 31 tháng 7 năm 2008, nước băng được tàu vũ trụ Phoenix của NASA phát hiện trên sao Hỏa.

Vào tháng 2 năm 2009, chòm sao thám hiểm quỹ đạo quay quanh Sao Hỏa có ba tàu vũ trụ hoạt động: Mars Odyssey, Mars Express và Vệ tinh Trinh sát Sao Hỏa, nhiều hơn bất kỳ hành tinh nào khác ngoài Trái đất.

Bề mặt của Sao Hỏa hiện đã được khám phá bởi hai tàu thám hiểm: Spirit và Opportunity. Ngoài ra còn có một số tàu đổ bộ và tàu thăm dò không hoạt động trên bề mặt Sao Hỏa đã hoàn tất quá trình khám phá.

Dữ liệu địa chất mà họ thu thập được cho thấy phần lớn bề mặt Sao Hỏa trước đây được bao phủ bởi nước. Các quan sát trong thập kỷ qua đã tiết lộ hoạt động mạch nước phun yếu ở một số nơi trên bề mặt Sao Hỏa. Theo quan sát từ tàu vũ trụ Mars Global Surveyor, các phần của chỏm cực nam của sao Hỏa đang dần rút lui.

Sao Hỏa có thể được nhìn thấy từ Trái đất bằng mắt thường. Độ sáng biểu kiến ​​của nó đạt tới 2,91m (ở điểm tiếp cận gần Trái đất nhất), chỉ mang lại độ sáng cho Sao Mộc (và thậm chí không phải lúc nào cũng vậy trong cuộc đối đầu lớn) và Sao Kim (nhưng chỉ vào buổi sáng hoặc buổi tối). Theo quy luật, trong một cuộc xung đột lớn, sao Hỏa màu cam là vật thể sáng nhất trên bầu trời đêm của trái đất, nhưng điều này chỉ xảy ra 15-17 năm một lần trong một đến hai tuần.

Đặc điểm quỹ đạo

Khoảng cách tối thiểu từ Sao Hỏa đến Trái Đất là 55,76 triệu km (khi Trái Đất nằm chính xác giữa Mặt Trời và Sao Hỏa), tối đa là khoảng 401 triệu km (khi Mặt Trời nằm chính xác giữa Trái Đất và Sao Hỏa).

Khoảng cách trung bình từ Sao Hỏa đến Mặt trời là 228 triệu km (1,52 AU), chu kỳ quay quanh Mặt trời là 687 ngày Trái đất. Quỹ đạo của Sao Hỏa có độ lệch tâm khá dễ nhận thấy (0,0934) nên khoảng cách tới Mặt trời thay đổi từ 206,6 đến 249,2 triệu km. Độ nghiêng của quỹ đạo Sao Hỏa là 1,85°.

Sao Hỏa ở gần Trái đất nhất trong thời gian xung đối, khi hành tinh này ở hướng ngược lại với Mặt trời. Sự phản đối được lặp lại cứ sau 26 tháng tại các điểm khác nhau trên quỹ đạo của Sao Hỏa và Trái Đất. Nhưng cứ 15-17 năm một lần, sự đối lập lại xảy ra vào thời điểm Sao Hỏa ở gần điểm cận nhật của nó; trong những cái gọi là sự đối lập lớn này (lần cuối cùng là vào tháng 8 năm 2003), khoảng cách đến hành tinh là rất nhỏ và Sao Hỏa đạt kích thước góc lớn nhất là 25,1" và độ sáng là 2,88m.

tính chất vật lý

So sánh kích thước của Trái đất (bán kính trung bình 6371 km) và Sao Hỏa (bán kính trung bình 3386,2 km)

Xét về kích thước tuyến tính, Sao Hỏa có kích thước gần bằng một nửa Trái đất - bán kính xích đạo của nó là 3396,9 km (53,2% so với Trái đất). Diện tích bề mặt của Sao Hỏa xấp xỉ bằng diện tích đất liền trên Trái đất.

Bán kính cực của Sao Hỏa nhỏ hơn bán kính xích đạo khoảng 20 km, mặc dù chu kỳ quay của hành tinh này dài hơn chu kỳ quay của Trái đất, điều này đưa ra lý do để giả định tốc độ quay của Sao Hỏa thay đổi theo thời gian.

Khối lượng của hành tinh là 6,418·1023 kg (11% khối lượng Trái đất). Gia tốc trọng trường ở xích đạo là 3,711 m/s (0,378 Trái đất); vận tốc thoát thứ nhất là 3,6 km/s và vận tốc thoát thứ hai là 5,027 km/s.

Chu kỳ quay của hành tinh này là 24 giờ 37 phút 22,7 giây. Như vậy, một năm trên sao Hỏa bao gồm 668,6 ngày mặt trời trên sao Hỏa (gọi là sol).

Sao Hỏa quay quanh trục của nó, nghiêng với mặt phẳng vuông góc của quỹ đạo một góc 24°56?. Độ nghiêng của trục quay của sao Hỏa khiến các mùa thay đổi. Đồng thời, sự kéo dài của quỹ đạo dẫn đến sự khác biệt lớn về thời gian của chúng - ví dụ, mùa xuân và mùa hè ở phía bắc, gộp lại, là 371 sol cuối cùng, tức là hơn một nửa năm của sao Hỏa. Đồng thời, chúng xảy ra ở một phần quỹ đạo của Sao Hỏa cách xa Mặt trời. Vì vậy, trên sao Hỏa, mùa hè phía bắc dài và mát mẻ, còn mùa hè phía nam ngắn và nóng.

Khí quyển và khí hậu

Khí quyển của Sao Hỏa, ảnh chụp tàu quỹ đạo Viking, 1976. "Miệng núi lửa" của Halle có thể nhìn thấy ở bên trái

Nhiệt độ trên hành tinh dao động từ -153 ở cực vào mùa đông đến hơn 20 ° C ở xích đạo vào buổi trưa. Nhiệt độ trung bình là -50°C.

Bầu khí quyển của Sao Hỏa, bao gồm chủ yếu là carbon dioxide, rất mỏng. Áp suất trên bề mặt Sao Hỏa thấp hơn 160 lần so với áp suất trên trái đất - 6,1 mbar ở mức bề mặt trung bình. Do sự chênh lệch độ cao lớn trên Sao Hỏa nên áp suất gần bề mặt thay đổi rất nhiều. Độ dày gần đúng của khí quyển là 110 km.

Theo NASA (2004), bầu khí quyển của Sao Hỏa bao gồm 95,32% carbon dioxide; nó cũng chứa 2,7% nitơ, 1,6% argon, 0,13% oxy, hơi nước 210 ppm, 0,08% carbon monoxide, oxit nitric (NO) - 100 ppm, neon (Ne) - 2, 5 ppm, hydro nước bán nặng- deuterium-oxy (HDO) 0,85 ppm, krypton (Kr) 0,3 ppm, xenon (Xe) - 0,08 ppm.

Theo dữ liệu của phương tiện hạ cánh AMS Viking (1976), khoảng 1-2% argon, 2-3% nitơ và 95% carbon dioxide đã được xác định trong bầu khí quyển sao Hỏa. Theo dữ liệu của AMS “Mars-2” và “Mars-3”, ranh giới dưới của tầng điện ly ở độ cao 80 km, mật độ electron cực đại 1,7 105 electron/cm3 nằm ở độ cao 138 km. , hai cực đại còn lại ở độ cao 85 và 107 km.

Độ mờ vô tuyến của khí quyển ở sóng vô tuyến 8 và 32 cm của AMS "Mars-4" vào ngày 10 tháng 2 năm 1974 cho thấy sự hiện diện của tầng điện ly ban đêm của Sao Hỏa với mức ion hóa cực đại chính ở độ cao 110 km và mật độ electron 4,6 103 electron/cm3, cũng như cực đại thứ cấp ở độ cao 65 và 185 km.

Áp suất khí quyển

Theo dữ liệu của NASA năm 2004, áp suất của khí quyển ở bán kính giữa là 6,36 mb. Mật độ bề mặt ~0,020 kg/m3, tổng khối lượng khí quyển ~2,5·1016 kg.
Sự thay đổi áp suất khí quyển trên Sao Hỏa tùy theo thời gian trong ngày, được tàu đổ bộ Mars Pathfinder ghi lại vào năm 1997.

Không giống như Trái đất, khối lượng của bầu khí quyển sao Hỏa thay đổi rất nhiều trong suốt cả năm do sự tan chảy và đóng băng của các chỏm cực có chứa carbon dioxide. Trong mùa đông, 20-30% toàn bộ bầu khí quyển đóng băng trên chỏm cực, bao gồm carbon dioxide. Áp suất giảm theo mùa, theo nhiều nguồn khác nhau, là các giá trị sau:

Theo NASA (2004): từ 4,0 đến 8,7 mbar ở bán kính trung bình;
Theo Encarta (2000): 6 đến 10 mbar;
Theo Zubrin và Wagner (1996): 7 đến 10 mbar;
Theo tàu đổ bộ Viking 1: từ 6,9 đến 9 mbar;
Theo tàu đổ bộ Mars Pathfinder: từ 6,7 mbar.

Bể va chạm Hellas là nơi sâu nhất có áp suất khí quyển cao nhất trên sao Hỏa

Tại địa điểm hạ cánh của tàu thăm dò Mars-6 ở Biển Erythraean, áp suất bề mặt đã được ghi nhận là 6,1 milibar, vào thời điểm đó được coi là áp suất trung bình trên hành tinh và từ mức này người ta đã thống nhất tính toán độ cao và độ sâu. trên Sao Hoả. Theo dữ liệu của thiết bị này, thu được trong quá trình hạ xuống, tầng đối lưu nằm ở độ cao khoảng 30 km, nơi áp suất là 5·10-7 g/cm3 (như trên Trái đất ở độ cao 57 km).

Vùng Hellas (Sao Hỏa) sâu đến mức áp suất khí quyển đạt khoảng 12,4 milibar, cao hơn điểm ba của nước (~6,1 mb) và dưới điểm sôi. Ở nhiệt độ đủ cao, nước có thể tồn tại ở trạng thái lỏng; Tuy nhiên, ở áp suất này, nước sôi và chuyển thành hơi ở nhiệt độ +10 °C.

Ở đỉnh núi lửa Olympus cao nhất 27 km, áp suất có thể dao động từ 0,5 đến 1 mbar (Zurek 1992).

Trước khi các mô-đun hạ cánh đáp xuống bề mặt Sao Hỏa, áp suất được đo do sự suy giảm tín hiệu vô tuyến từ các tàu thăm dò Mariner 4, Mariner 6 và Mariner 7 khi chúng đi vào đĩa Sao Hỏa - ​​6,5 ± 2,0 mb ở mức bề mặt trung bình, ít hơn 160 lần so với trên Trái đất; kết quả tương tự cũng được thể hiện qua các quan sát quang phổ của tàu vũ trụ Mars-3. Đồng thời, ở những khu vực nằm dưới mức trung bình (ví dụ: ở Amazon trên sao Hỏa), áp suất, theo các phép đo này, đạt tới 12 mb.

Từ những năm 1930. Các nhà thiên văn học Liên Xô đã cố gắng xác định áp suất khí quyển bằng phương pháp đo quang ảnh - bằng cách phân bố độ sáng dọc theo đường kính của đĩa trong các phạm vi sóng ánh sáng khác nhau. Với mục đích này, các nhà khoa học Pháp B. Liot và O. Dollfus đã thực hiện các quan sát về sự phân cực của ánh sáng tán xạ bởi bầu khí quyển của Sao Hỏa. Một bản tóm tắt các quan sát quang học được công bố bởi nhà thiên văn học người Mỹ J. de Vaucouleurs vào năm 1951, và chúng thu được áp suất 85 mb, được đánh giá quá cao gần 15 lần do sự can thiệp của bụi khí quyển.

Khí hậu

Bức ảnh hiển vi của một nốt hematit 1,3 cm được chụp bởi tàu thăm dò Cơ hội vào ngày 2 tháng 3 năm 2004, cho thấy sự hiện diện trong quá khứ của nước lỏng

Khí hậu, giống như trên Trái đất, có tính chất theo mùa. Trong mùa lạnh, ngay cả bên ngoài chỏm cực, sương giá nhẹ có thể hình thành trên bề mặt. Thiết bị Phoenix ghi lại lượng tuyết rơi, nhưng những bông tuyết đã bốc hơi trước khi chạm tới bề mặt.

Theo NASA (2004), nhiệt độ trung bình là ~210 K (-63 °C). Theo tàu đổ bộ Viking, nhiệt độ hàng ngày dao động từ 184 K đến 242 K (-89 đến -31 °C) (Viking-1) và tốc độ gió: 2-7 m/s (mùa hè), 5-10 m /s (mùa thu), 17-30 m/s (bão bụi).

Theo dữ liệu từ tàu thăm dò hạ cánh Mars-6, nhiệt độ trung bình của tầng đối lưu của Sao Hỏa là 228 K, ở tầng đối lưu, nhiệt độ giảm trung bình 2,5 độ mỗi km và tầng bình lưu nằm phía trên tầng đối lưu (30 km) có nhiệt độ gần như không đổi là 144 K.

Theo các nhà nghiên cứu từ Trung tâm Carl Sagan, một quá trình nóng lên đã diễn ra trên Sao Hỏa trong những thập kỷ gần đây. Các chuyên gia khác cho rằng còn quá sớm để đưa ra kết luận như vậy.

Có bằng chứng cho thấy trong quá khứ bầu khí quyển có thể dày đặc hơn, khí hậu ấm áp và ẩm ướt, đồng thời có nước ở dạng lỏng và mưa trên bề mặt Sao Hỏa. Bằng chứng cho giả thuyết này là phân tích thiên thạch ALH 84001, cho thấy khoảng 4 tỷ năm trước nhiệt độ của Sao Hỏa là 18 ± 4 °C.

Quỷ bụi

Những con quỷ bụi được chụp bởi tàu thăm dò Cơ hội vào ngày 15 tháng 5 năm 2005. Các con số ở góc dưới bên trái biểu thị thời gian tính bằng giây kể từ khung hình đầu tiên.

Từ những năm 1970. Là một phần của chương trình Viking, cũng như tàu thăm dò Cơ hội và các phương tiện khác, nhiều cơn lốc bụi đã được ghi lại. Đây là những nhiễu loạn không khí xảy ra gần bề mặt hành tinh và làm tăng một lượng lớn cát và bụi vào không khí. Các xoáy nước thường được quan sát thấy trên Trái đất (ở các nước nói tiếng Anh, chúng được gọi là quỷ bụi), nhưng trên Sao Hỏa, chúng có thể đạt kích thước lớn hơn nhiều: cao hơn 10 lần và rộng hơn 50 lần so với trên Trái đất. Vào tháng 3 năm 2005, cơn lốc đã tan Tấm năng lượng mặt trờiở tàu thám hiểm Spirit.

Bề mặt

Hai phần ba bề mặt Sao Hỏa bị chiếm giữ bởi các vùng sáng gọi là lục địa, khoảng một phần ba là vùng tối gọi là biển. Các vùng biển tập trung chủ yếu ở bán cầu nam của hành tinh, từ vĩ độ 10 đến 40°. Ở bán cầu bắc chỉ có hai biển lớn - Acidalia và Greater Syrtis.

Bản chất của vùng tối vẫn còn là vấn đề tranh luận. Họ vẫn tồn tại bất chấp những cơn bão bụi đang hoành hành trên sao Hỏa. Đã có lúc, điều này ủng hộ giả định rằng các vùng tối được bao phủ bởi thảm thực vật. Giờ đây người ta tin rằng đây chỉ là những khu vực mà bụi dễ bị thổi bay do địa hình. Hình ảnh quy mô lớn cho thấy, trên thực tế, các vùng tối bao gồm các nhóm vệt và điểm tối liên quan đến miệng núi lửa, đồi núi và các chướng ngại vật khác trên đường đi của gió. Những thay đổi theo mùa và dài hạn về kích thước và hình dạng của chúng rõ ràng có liên quan đến sự thay đổi tỷ lệ diện tích bề mặt được bao phủ bởi vật chất sáng và tối.

Các bán cầu của Sao Hỏa khác nhau khá nhiều về bản chất bề mặt của chúng. Ở bán cầu nam, bề mặt cao hơn mức trung bình 1-2 km và có nhiều miệng hố. Phần này của sao Hỏa giống với các lục địa trên mặt trăng. Ở phía bắc, hầu hết bề mặt dưới mức trung bình, có ít miệng núi lửa và phần lớn là các đồng bằng tương đối bằng phẳng, có thể được hình thành do lũ lụt và xói mòn dung nham. Sự khác biệt ở bán cầu này vẫn còn là vấn đề tranh luận. Ranh giới giữa các bán cầu xấp xỉ vòng tròn lớn, nghiêng 30° so với xích đạo. Ranh giới rộng, không đều và tạo thành sườn dốc về phía bắc. Dọc theo đó là những khu vực bị xói mòn nhiều nhất trên bề mặt sao Hỏa.

Hai giả thuyết thay thế đã được đưa ra để giải thích sự bất đối xứng của bán cầu. Theo một người trong số họ, ở giai đoạn địa chất sơ khai, các mảng thạch quyển “di chuyển cùng nhau” (có lẽ là vô tình) thành một bán cầu, giống như lục địa Pangea trên Trái đất, rồi “đóng băng” ở vị trí này. Một giả thuyết khác cho rằng có sự va chạm giữa Sao Hỏa và một thiên thể vũ trụ có kích thước bằng Sao Diêm Vương.
Bản đồ địa hình của Sao Hỏa, theo Mars Global Surveyor, 1999.

Số lượng lớn các miệng hố ở Nam bán cầu cho thấy bề mặt ở đây có niên đại cổ xưa - 3-4 tỷ năm tuổi. Có một số loại miệng hố: miệng hố lớn có đáy phẳng, miệng hố hình bát nhỏ hơn và trẻ hơn tương tự như Mặt trăng, miệng hố có viền và miệng hố nhô cao. Hai loại cuối cùng chỉ có ở Sao Hỏa - ​​các miệng hố có vành được hình thành nơi chất lỏng phun ra chảy qua bề mặt và các miệng hố nhô cao được hình thành nơi một tấm chăn phun ra từ miệng núi lửa bảo vệ bề mặt khỏi xói mòn do gió. Đặc điểm lớn nhất của nguồn gốc va chạm là Đồng bằng Hellas (có chiều ngang khoảng 2100 km).

Trong khu vực có cảnh quan hỗn loạn gần ranh giới bán cầu, bề mặt trải qua các vết nứt và nén lớn, đôi khi dẫn đến xói mòn (do lở đất hoặc xả nước ngầm thảm khốc), cũng như lũ lụt do dung nham lỏng. Cảnh quan hỗn loạn thường nằm ở đầu các kênh lớn bị nước cắt đứt. Giả thuyết được chấp nhận nhiều nhất về sự hình thành khớp nối của chúng là sự tan chảy đột ngột của lớp băng dưới bề mặt.

Thung lũng Mariner trên sao Hỏa

Ở Bắc bán cầu, ngoài vùng đồng bằng núi lửa rộng lớn, còn có hai khu vực núi lửa lớn - Tharsis và Elysium. Tharsis là một đồng bằng núi lửa rộng lớn có chiều dài 2000 km, đạt độ cao 10 km so với mức trung bình. Trên đó có ba ngọn núi lửa hình khiên lớn - Núi Arsia, Núi Pavlina và Núi Askrian. Ở rìa Tharsis là đỉnh Olympus, đỉnh cao nhất trên sao Hỏa và trong hệ mặt trời. Olympus đạt độ cao 27 km so với chân đế và 25 km so với bề mặt trung bình của Sao Hỏa, đồng thời bao phủ một khu vực có đường kính 550 km, được bao quanh bởi những vách đá có nơi cao tới 7 km. Thể tích của Olympus lớn gấp 10 lần thể tích của ngọn núi lửa lớn nhất trên Trái đất, Mauna Kea. Ngoài ra còn có một số ngọn núi lửa nhỏ hơn nằm ở đây. Elysium - độ cao cao hơn mức trung bình tới sáu km, với ba ngọn núi lửa - Hecate's Dome, Mount Elysium và Albor Dome.

Theo dữ liệu khác (Faure và Mensing, 2007), độ cao của Olympus là 21.287 mét so với mặt đất và 18 km so với khu vực xung quanh, và đường kính của chân đế là khoảng 600 km. Căn cứ có diện tích 282.600 km2. Miệng núi lửa (vùng trũng ở trung tâm núi lửa) rộng 70 km và sâu 3 km.

Tharsis Rise cũng bị vượt qua bởi nhiều đứt gãy kiến ​​tạo, thường rất phức tạp và rộng lớn. Lớn nhất trong số đó, Valles Marineris, trải dài theo hướng vĩ độ gần 4000 km (một phần tư chu vi hành tinh), đạt chiều rộng 600 và độ sâu 7-10 km; Đứt gãy này có kích thước tương đương với Rạn nứt Đông Phi trên Trái đất. Các vụ lở đất lớn nhất trong hệ mặt trời xảy ra trên các sườn dốc của nó. Valles Marineris là hẻm núi lớn nhất được biết đến trong hệ mặt trời. Hẻm núi được tàu vũ trụ Mariner 9 phát hiện vào năm 1971 có thể bao phủ toàn bộ nước Mỹ, từ đại dương này đến đại dương khác.

Toàn cảnh miệng núi lửa Victoria được chụp bởi tàu thăm dò Opportunity. Phim được quay trong ba tuần, từ ngày 16 tháng 10 đến ngày 6 tháng 11 năm 2006.

Toàn cảnh bề mặt Sao Hỏa ở khu vực Đồi Chồng, được chụp bởi tàu thám hiểm Spirit vào ngày 23-28 tháng 11 năm 2005.

Băng và chỏm băng vùng cực

Chỏm cực Bắc vào mùa hè, ảnh của Mars Global Surveyor. Đứt gãy dài, rộng cắt qua nắp bên trái là đứt gãy phía Bắc

Vẻ bề ngoài Sao Hỏa thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào thời gian trong năm. Trước hết, những thay đổi ở chỏm băng ở vùng cực là rất đáng chú ý. Chúng thay đổi và suy yếu, tạo ra các mô hình theo mùa trong bầu khí quyển và bề mặt Sao Hỏa. Chỏm cực nam có thể đạt tới vĩ độ 50°, chỏm cực bắc - cũng 50°. Đường kính phần cố định của chỏm cực Bắc là 1000 km. Khi chỏm cực ở một trong các bán cầu rút đi vào mùa xuân, các chi tiết trên bề mặt hành tinh bắt đầu tối đi.

Mũ cực bao gồm hai thành phần: theo mùa - carbon dioxide và băng nước thế tục. Theo vệ tinh Mars Express, độ dày của các lớp mũ có thể dao động từ 1 m đến 3,7 km. Tàu vũ trụ Mars Odyssey đã phát hiện ra các mạch nước phun đang hoạt động trên chỏm cực nam của sao Hỏa. Như các chuyên gia của NASA tin rằng, các tia carbon dioxide với sự nóng lên của mùa xuân sẽ tăng lên đến một độ cao lớn, mang theo bụi và cát.

Hình ảnh sao Hỏa cho thấy một cơn bão bụi. Tháng 6 - tháng 9 năm 2001

Sự tan chảy mùa xuân của các chỏm cực dẫn đến áp suất khí quyển tăng mạnh và sự di chuyển của một khối lượng lớn khí sang bán cầu đối diện. Tốc độ gió thổi trong trường hợp này là 10-40 m/s, có khi lên tới 100 m/s. Gió cuốn đi một lượng lớn bụi khỏi bề mặt, dẫn đến bão bụi. Những cơn bão bụi nghiêm trọng gần như che khuất hoàn toàn bề mặt hành tinh. Bão bụi có tác động rõ rệt đến sự phân bố nhiệt độ trong bầu khí quyển sao Hỏa.

Năm 1784, nhà thiên văn học W. Herschel đã thu hút sự chú ý đến sự thay đổi theo mùa về kích thước của các chỏm cực, bằng cách tương tự với sự tan chảy và đóng băng của băng ở các vùng cực của Trái đất. Vào những năm 1860. Nhà thiên văn học người Pháp E. Lie đã quan sát thấy một làn sóng tối dần xung quanh chỏm cực mùa xuân đang tan chảy, sau đó được giải thích bằng giả thuyết về sự lan rộng của nước tan chảy và sự phát triển của thảm thực vật. Các phép đo quang phổ được thực hiện vào đầu thế kỷ 20. Tuy nhiên, tại Đài thiên văn Lovell ở Flagstaff của W. Slifer không cho thấy sự hiện diện của một dòng chất diệp lục, sắc tố xanh của thực vật trên cạn.

Từ những bức ảnh của Mariner 7, có thể xác định rằng các chỏm băng ở hai cực dày vài mét và nhiệt độ đo được là 115 K (-158 °C) đã xác nhận khả năng nó bao gồm carbon dioxide đông lạnh - "băng khô".

Ngọn đồi, được gọi là Dãy núi Mitchell, nằm gần cực nam của Sao Hỏa, trông giống như một hòn đảo trắng khi chỏm cực tan chảy, do các sông băng trên núi tan chảy sau đó, kể cả trên Trái đất.

Dữ liệu từ Vệ tinh Trinh sát Sao Hỏa cho phép phát hiện một lớp băng đáng kể dưới các lớp đá dưới chân núi. Sông băng dày hàng trăm mét, có diện tích hàng nghìn km2 và nghiên cứu sâu hơn về nó có thể cung cấp thông tin về lịch sử của khí hậu sao Hỏa.

Giường "sông" và các tính năng khác

Trên sao Hỏa có nhiều thành tạo địa chất giống như hiện tượng xói mòn do nước, đặc biệt là lòng sông khô cạn. Theo một giả thuyết, các kênh này có thể được hình thành do các sự kiện thảm khốc ngắn hạn và không phải là bằng chứng cho sự tồn tại lâu dài của hệ thống sông. Tuy nhiên, bằng chứng gần đây cho thấy các con sông đã chảy trong những khoảng thời gian có ý nghĩa địa chất. Đặc biệt, các kênh đảo ngược (nghĩa là các kênh được nâng cao hơn khu vực xung quanh) đã được tìm thấy. Trên Trái đất, những thành tạo như vậy được hình thành do sự tích tụ lâu dài của trầm tích dày đặc ở đáy, sau đó là sự khô và phong hóa của các loại đá xung quanh. Ngoài ra, còn có bằng chứng về sự dịch chuyển kênh ở đồng bằng sông khi bề mặt dần dần dâng lên.

Ở bán cầu Tây Nam, trong miệng núi lửa Eberswalde, một vùng đồng bằng sông có diện tích khoảng 115 km2 đã được phát hiện. Con sông cuốn trôi vùng đồng bằng dài hơn 60 km.

Dữ liệu từ tàu thám hiểm Spirit và Opportunity của NASA cũng chứng minh sự hiện diện của nước trong quá khứ (người ta đã tìm thấy các khoáng chất chỉ có thể hình thành do tiếp xúc lâu với nước). Bộ máy Phoenix đã phát hiện ra các lớp băng trực tiếp trong lòng đất.

Ngoài ra, các sọc đen cũng được tìm thấy trên sườn đồi, cho thấy sự xuất hiện của nước muối lỏng trên bề mặt ở thời đại chúng ta. Chúng xuất hiện ngay sau khi bắt đầu giai đoạn mùa hè và biến mất vào mùa đông, “chảy xung quanh” nhiều chướng ngại vật khác nhau, hợp nhất và phân kỳ. Nhân viên NASA Richard Zurek cho biết: “Thật khó để tưởng tượng rằng những cấu trúc như vậy có thể hình thành không phải từ dòng chất lỏng mà từ một thứ khác”.

Một số giếng sâu bất thường đã được tìm thấy trên vùng cao núi lửa Tharsis. Đánh giá qua hình ảnh Vệ tinh Trinh sát Sao Hỏa chụp năm 2007, một trong số chúng có đường kính 150 mét, và phần được chiếu sáng của bức tường có độ sâu không dưới 178 mét. Một giả thuyết đã được đưa ra về nguồn gốc núi lửa của các thành tạo này.

Sơn lót

Thành phần nguyên tố của lớp bề mặt của đất sao Hỏa, theo dữ liệu của người đổ bộ, ở những nơi khác nhau là không giống nhau. Thành phần chính của đất là silica (20-25%), chứa hỗn hợp hydrat oxit sắt (lên đến 15%), làm cho đất có màu hơi đỏ. Có tạp chất đáng kể gồm các hợp chất lưu huỳnh, canxi, nhôm, magie, natri (vài phần trăm cho mỗi loại).

Theo dữ liệu từ tàu thăm dò Phoenix của NASA (hạ cánh xuống sao Hỏa vào ngày 25 tháng 5 năm 2008), tỷ lệ pH và một số thông số khác của đất trên sao Hỏa gần giống với Trái đất và về mặt lý thuyết có thể trồng cây trên đó. Sam Kunaves, nhà hóa học nghiên cứu chính của Viện, cho biết: “Trên thực tế, chúng tôi thấy rằng đất trên sao Hỏa đáp ứng các yêu cầu và cũng chứa các yếu tố cần thiết cho sự xuất hiện và duy trì sự sống cả trong quá khứ, hiện tại và tương lai”. dự án. Ngoài ra, theo ông, nhiều người có thể tìm thấy loại đất kiềm này ở “sân sau” của mình và khá thích hợp để trồng măng tây.

Ngoài ra còn có một lượng nước đá đáng kể trong lòng đất tại nơi hạ cánh của thiết bị. Tàu quỹ đạo Mars Odyssey cũng phát hiện ra rằng có những lớp băng chứa nước dưới bề mặt hành tinh đỏ. Sau đó, giả định này đã được xác nhận bởi các thiết bị khác, nhưng câu hỏi về sự hiện diện của nước trên Sao Hỏa cuối cùng đã được giải quyết vào năm 2008, khi tàu thăm dò Phoenix hạ cánh gần cực bắc của hành tinh này và nhận được nước từ đất Sao Hỏa.

Địa chất và cấu trúc bên trong

Trước đây, trên sao Hỏa cũng như trên Trái đất đều có sự chuyển động của các mảng thạch quyển. Điều này được xác nhận bởi các tính năng từ trường Sao Hỏa, vị trí của một số núi lửa, ví dụ như ở tỉnh Tharsis, cũng như hình dạng của Thung lũng Mariner. Tình trạng hiện tại, khi núi lửa có thể tồn tại lâu hơn nhiều so với trên Trái đất và đạt kích thước khổng lồ, cho thấy hiện nay phong trào này khá vắng bóng. Điều này được hỗ trợ bởi thực tế là các núi lửa hình khiên phát triển do các vụ phun trào lặp đi lặp lại từ cùng một lỗ phun trong một thời gian dài. Trên Trái đất, do sự chuyển động của các mảng thạch quyển, các điểm núi lửa liên tục thay đổi vị trí, điều này đã hạn chế sự phát triển của các núi lửa hình khiên và có lẽ không cho phép chúng đạt đến độ cao như trên Sao Hỏa. Mặt khác, sự khác biệt về độ cao tối đa của núi lửa có thể được giải thích bởi thực tế là do trọng lực trên Sao Hỏa thấp hơn nên có thể xây dựng những công trình cao hơn mà không bị sụp đổ dưới sức nặng của chính chúng.

So sánh cấu trúc của Sao Hỏa và các hành tinh trên mặt đất khác

Các mô hình hiện tại về cấu trúc bên trong của Sao Hỏa cho thấy Sao Hỏa bao gồm lớp vỏ có độ dày trung bình 50 km (và độ dày tối đa lên tới 130 km), lớp phủ silicat có độ dày 1800 km và lõi có bán kính 1480 km. Mật độ ở trung tâm hành tinh phải đạt 8,5 g/cm2. Lõi là một phần chất lỏng và bao gồm chủ yếu là sắt với hỗn hợp lưu huỳnh 14-17% (theo khối lượng) và hàm lượng các nguyên tố nhẹ cao gấp đôi so với lõi Trái đất. Theo ước tính hiện đại, sự hình thành lõi trùng với thời kỳ đầu của núi lửa và kéo dài khoảng một tỷ năm. Quá trình tan chảy một phần của lớp phủ silicat diễn ra trong khoảng thời gian tương tự. Do trọng lực trên Sao Hỏa thấp hơn, phạm vi áp suất trong lớp phủ Sao Hỏa nhỏ hơn nhiều so với trên Trái đất, điều đó có nghĩa là có ít sự chuyển pha hơn. Người ta cho rằng quá trình chuyển pha của olivin sang biến đổi Spinel bắt đầu ở độ sâu khá lớn - 800 km (400 km trên Trái đất). Bản chất của hình phù điêu và các đặc điểm khác cho thấy sự hiện diện của quyển mềm, bao gồm các vùng vật chất nóng chảy một phần. Một bản đồ địa chất chi tiết đã được biên soạn cho một số khu vực trên Sao Hỏa.

Theo quan sát từ quỹ đạo và phân tích bộ sưu tập thiên thạch sao Hỏa, bề mặt sao Hỏa chủ yếu bao gồm đá bazan. Có một số bằng chứng cho thấy rằng trên các phần của bề mặt sao Hỏa, vật liệu giàu thạch anh hơn đá bazan thông thường và có thể giống với đá andesit trên Trái đất. Tuy nhiên, những quan sát tương tự này có thể được giải thích theo hướng có lợi cho sự hiện diện của thủy tinh thạch anh. Phần lớn lớp sâu hơn bao gồm bụi oxit sắt dạng hạt.

Từ trường của sao Hỏa

Một từ trường yếu đã được phát hiện gần Sao Hỏa.

Theo kết quả từ kế của trạm Mars-2 và Mars-3, cường độ từ trường ở xích đạo vào khoảng 60 gamma, ở cực là 120 gamma, yếu hơn Trái đất 500 lần. Theo dữ liệu của AMS Mars-5, cường độ từ trường tại xích đạo là 64 gamma và mô men từ là 2,4 1022 oersted cm2.

Từ trường của Sao Hỏa cực kỳ không ổn định, tại các điểm khác nhau trên hành tinh, cường độ của nó có thể chênh lệch từ 1,5 đến 2 lần và các cực từ không trùng với các cực vật lý. Điều này cho thấy lõi sắt của Sao Hỏa tương đối bất động so với lớp vỏ của nó, nghĩa là cơ chế động lực hành tinh chịu trách nhiệm về từ trường Trái đất không hoạt động trên Sao Hỏa. Mặc dù Sao Hỏa không có từ trường hành tinh ổn định, nhưng các quan sát đã chỉ ra rằng các phần của lớp vỏ hành tinh bị từ hóa và các cực từ của những phần này đã thay đổi trong quá khứ. Từ hóa của những bộ phận này hóa ra tương tự như dải từ dị thường trong các đại dương trên thế giới.

Một lý thuyết, được công bố năm 1999 và được kiểm tra lại vào năm 2005 (với sự trợ giúp của Máy khảo sát toàn cầu sao Hỏa không người lái), những sọc này cho thấy hoạt động kiến ​​tạo mảng cách đây 4 tỷ năm trước khi máy phát điện của hành tinh ngừng hoạt động, gây ra từ trường suy yếu mạnh. Lý do cho sự suy yếu mạnh này vẫn chưa rõ ràng. Có giả định rằng hoạt động của máy phát điện là 4 tỷ. nhiều năm trước được giải thích là do sự hiện diện của một tiểu hành tinh quay ở khoảng cách 50-75 nghìn km quanh Sao Hỏa và gây ra sự mất ổn định trong lõi của nó. Tiểu hành tinh sau đó rơi xuống giới hạn Roche và sụp đổ. Tuy nhiên, bản thân lời giải thích này cũng chứa đựng những điều mơ hồ và gây tranh cãi trong cộng đồng khoa học.

Lịch sử địa chất

Bức tranh khảm toàn cầu gồm 102 hình ảnh của tàu quỹ đạo Viking 1 từ ngày 22 tháng 2 năm 1980.

Có lẽ trong quá khứ xa xôi, do một vụ va chạm với một thiên thể lớn, quá trình quay của lõi đã dừng lại, cũng như sự mất đi thể tích chính của bầu khí quyển. Sự mất từ ​​trường được cho là đã xảy ra khoảng 4 tỷ năm trước. Do từ trường yếu nên gió mặt trời xâm nhập gần như không bị cản trở vào bầu khí quyển sao Hỏa và nhiều phản ứng quang hóa dưới tác động của bức xạ mặt trời xảy ra trong tầng điện ly trở lên trên Trái đất có thể được quan sát thấy trên sao Hỏa gần như ngay lúc nó hoạt động. bề mặt.

Lịch sử địa chất của Sao Hỏa bao gồm ba thời đại sau:

Kỷ nguyên Noachian (được đặt theo tên "Vùng đất Noachian", một vùng trên Sao Hỏa): Sự hình thành bề mặt lâu đời nhất còn sót lại của Sao Hỏa. Kéo dài từ 4,5 tỷ đến 3,5 tỷ năm trước. Trong thời đại này, bề mặt bị sẹo bởi nhiều miệng hố va chạm. Cao nguyên Tharsis có lẽ được hình thành trong thời kỳ này, với dòng nước chảy mạnh sau đó.

Thời đại Hesperia: từ 3,5 tỷ năm trước đến 2,9 - 3,3 tỷ năm trước. Thời đại này được đánh dấu bằng sự hình thành của những cánh đồng dung nham khổng lồ.

Kỷ nguyên Amazonia (được đặt theo tên của "Đồng bằng Amazon" trên sao Hỏa): 2,9-3,3 tỷ năm trước cho đến ngày nay. Các khu vực được hình thành trong thời kỳ này có rất ít miệng hố thiên thạch, nhưng mặt khác lại hoàn toàn khác nhau. Đỉnh Olympus được hình thành trong thời kỳ này. Vào thời điểm này, dòng dung nham đang lan rộng ra các khu vực khác của Sao Hỏa.

Mặt trăng của sao Hỏa

Các vệ tinh tự nhiên của Sao Hỏa là Phobos và Deimos. Cả hai đều được nhà thiên văn học người Mỹ Asaph Hall phát hiện vào năm 1877. Phobos và Deimos có hình dạng không đều và kích thước rất nhỏ. Theo một giả thuyết, chúng có thể đại diện cho các tiểu hành tinh như (5261) Eureka thuộc nhóm tiểu hành tinh Trojan bị trường hấp dẫn của Sao Hỏa bắt giữ. Các vệ tinh được đặt theo tên của các nhân vật đồng hành cùng thần Ares (tức là sao Hỏa), Phobos và Deimos, nhân cách hóa nỗi sợ hãi và kinh hoàng đã giúp đỡ thần chiến tranh trong các trận chiến.

Cả hai vệ tinh đều quay quanh trục của chúng với cùng chu kỳ với sao Hỏa, vì vậy chúng luôn hướng cùng một phía về phía hành tinh. Ảnh hưởng thủy triều của Sao Hỏa dần dần làm chậm chuyển động của Phobos và cuối cùng sẽ dẫn đến việc vệ tinh rơi xuống Sao Hỏa (nếu xu hướng hiện tại tiếp tục), hoặc khiến nó tan rã. Ngược lại, Deimos đang rời xa sao Hỏa.

Cả hai vệ tinh đều có hình dạng gần giống hình elip ba trục, Phobos (26,6x22,2x18,6 km) lớn hơn một chút so với Deimos (15x12,2x10,4 km). Bề mặt của Deimos có vẻ mịn hơn nhiều do hầu hết các miệng hố đều được bao phủ bởi vật liệu hạt mịn. Rõ ràng, trên Phobos, gần hành tinh hơn và nặng hơn, chất phóng ra khi va chạm với thiên thạch hoặc gây ra tác động lặp đi lặp lại trên bề mặt hoặc rơi xuống Sao Hỏa, trong khi trên Deimos, nó vẫn ở trên quỹ đạo quanh vệ tinh trong một thời gian dài, dần dần lắng xuống. và che giấu địa hình không bằng phẳng.

Sự sống trên sao Hỏa

Ý tưởng phổ biến rằng sao Hỏa là nơi sinh sống của những người sao Hỏa thông minh đã trở nên phổ biến vào cuối thế kỷ 19.

Những quan sát của Schiaparelli về cái gọi là kênh đào, kết hợp với cuốn sách cùng chủ đề của Percival Lowell, đã phổ biến ý tưởng về một hành tinh có khí hậu ngày càng khô hơn, lạnh hơn, chết dần và trong đó tồn tại một nền văn minh cổ đại thực hiện các công trình thủy lợi.

Vô số lần nhìn thấy và thông báo khác của những người nổi tiếng đã làm nảy sinh cái gọi là “Cơn sốt sao Hỏa” xung quanh chủ đề này. Năm 1899, khi đang nghiên cứu sự can thiệp của khí quyển đối với tín hiệu vô tuyến sử dụng máy thu tại Đài quan sát Colorado, nhà phát minh Nikola Tesla đã quan sát thấy một tín hiệu lặp lại. Sau đó, ông cho rằng đó có thể là tín hiệu vô tuyến từ các hành tinh khác, chẳng hạn như Sao Hỏa. Trong một cuộc phỏng vấn năm 1901, Tesla nói rằng ông có ý tưởng rằng sự can thiệp có thể được gây ra một cách giả tạo. Mặc dù anh không thể giải mã được ý nghĩa của chúng, nhưng anh không thể tin rằng chúng xuất hiện hoàn toàn ngẫu nhiên. Theo ông, đây là lời chào từ hành tinh này sang hành tinh khác.

Lý thuyết của Tesla đã khơi dậy sự ủng hộ nhiệt tình của nhà vật lý nổi tiếng người Anh William Thomson (Lord Kelvin), người đến thăm Hoa Kỳ vào năm 1902, nói rằng theo quan điểm của ông, Tesla đã bắt được tín hiệu từ những người sao Hỏa được gửi đến Hoa Kỳ. Tuy nhiên, Kelvin sau đó bắt đầu phủ nhận mạnh mẽ tuyên bố này trước khi rời Mỹ: “Thực tế, tôi đã nói rằng cư dân trên sao Hỏa, nếu tồn tại, chắc chắn có thể nhìn thấy New York, đặc biệt là ánh sáng từ điện”.

Ngày nay, sự hiện diện của nước lỏng trên bề mặt của nó được coi là điều kiện cho sự phát triển và duy trì sự sống trên hành tinh. Ngoài ra còn có yêu cầu rằng quỹ đạo của hành tinh này phải nằm trong vùng được gọi là vùng có thể ở được, đối với Hệ Mặt trời, vùng này bắt đầu phía sau Sao Kim và kết thúc bằng bán trục lớn của quỹ đạo Sao Hỏa. Trong thời gian cận nhật, Sao Hỏa nằm trong vùng này, nhưng bầu không khí mỏng với áp suất thấp ngăn cản sự xuất hiện của nước ở dạng lỏng trên một khu vực rộng lớn trong thời gian dài. Bằng chứng gần đây cho thấy rằng bất kỳ loại nước nào trên bề mặt Sao Hỏa đều quá mặn và có tính axit để hỗ trợ sự sống vĩnh viễn giống như Trái đất.

Việc thiếu từ trường và bầu khí quyển cực mỏng của Sao Hỏa cũng là thách thức đối với việc hỗ trợ sự sống. Có sự chuyển động rất yếu của dòng nhiệt trên bề mặt hành tinh, nó được cách nhiệt kém khỏi sự bắn phá của các hạt gió trời Ngoài ra, khi đun nóng, nước sẽ bay hơi ngay lập tức, bỏ qua trạng thái lỏng do áp suất thấp. Sao Hỏa cũng đang ở ngưỡng cửa của cái gọi là. “cái chết địa chất”. Kết thúc hoạt động núi lửa rõ ràng đã ngăn chặn sự lưu thông của các khoáng chất và các nguyên tố hóa học giữa bề mặt và bên trong những hành tinh.

Bằng chứng cho thấy hành tinh này trước đây có xu hướng hỗ trợ sự sống nhiều hơn hiện nay. Tuy nhiên, cho đến nay, người ta vẫn chưa tìm thấy dấu tích của sinh vật nào trên đó. Chương trình Viking, được thực hiện vào giữa những năm 1970, đã tiến hành một loạt thí nghiệm nhằm phát hiện vi sinh vật trong đất sao Hỏa. Nó đã tạo ra những kết quả tích cực, chẳng hạn như sự gia tăng tạm thời lượng khí thải CO2 khi các hạt đất được đưa vào nước và môi trường trồng trọt. Tuy nhiên, sau đó bằng chứng về sự sống trên sao Hỏa đã bị một số nhà khoa học [ai?] tranh cãi. Điều này dẫn đến tranh chấp kéo dài của họ với nhà khoa học NASA Gilbert Levin, người cho rằng Viking đã khám phá ra sự sống. Sau khi đánh giá lại dữ liệu Viking dưới ánh sáng của thời hiện đại kiến thức khoa học về những người cực đoan, người ta thấy rằng các thí nghiệm được thực hiện không đủ tiến bộ để phát hiện những dạng sống này. Hơn nữa, những xét nghiệm này thậm chí có thể tiêu diệt các sinh vật ngay cả khi chúng có trong mẫu. Các thử nghiệm được thực hiện như một phần của chương trình Phoenix cho thấy đất có độ pH rất kiềm và chứa magie, natri, kali và clorua. Có đủ chất dinh dưỡng trong đất để hỗ trợ sự sống, nhưng các dạng sống phải được bảo vệ khỏi tia cực tím cường độ cao.

Điều thú vị là trong một số thiên thạch có nguồn gốc từ sao Hỏa, người ta tìm thấy chúng có hình dạng giống như những vi khuẩn đơn giản nhất, mặc dù chúng có kích thước kém hơn các sinh vật nhỏ nhất trên cạn. Một thiên thạch như vậy là ALH 84001, được tìm thấy ở Nam Cực vào năm 1984.

Dựa trên những quan sát từ Trái đất và dữ liệu từ tàu vũ trụ Mars Express, khí mê-tan được phát hiện trong bầu khí quyển của Sao Hỏa. Trong điều kiện sao Hỏa, loại khí này phân hủy khá nhanh nên phải có nguồn bổ sung liên tục. Nguồn như vậy có thể là hoạt động địa chất (nhưng không có núi lửa nào đang hoạt động được tìm thấy trên Sao Hỏa) hoặc hoạt động của vi khuẩn.

Quan sát thiên văn từ bề mặt sao Hỏa

Sau khi phương tiện tự động hạ cánh trên bề mặt Sao Hỏa, người ta có thể tiến hành quan sát thiên văn trực tiếp từ bề mặt hành tinh. Do vị trí thiên văn của Sao Hỏa trong hệ Mặt trời, đặc điểm của khí quyển, chu kỳ quỹ đạo của Sao Hỏa và các vệ tinh của nó, nên hình ảnh bầu trời đêm của Sao Hỏa (và các hiện tượng thiên văn quan sát được từ hành tinh này) khác với trên Trái đất và theo nhiều cách có vẻ khác thường và thú vị.

Màu sắc bầu trời trên sao Hỏa

Trong thời gian bình minh và hoàng hôn, bầu trời sao Hỏa ở thiên đỉnh có màu hồng đỏ và ở vùng lân cận đĩa mặt trời - từ xanh lam đến tím, hoàn toàn trái ngược với bức tranh bình minh trên trái đất.

Vào buổi trưa, bầu trời sao Hỏa có màu vàng cam. Sở dĩ có những khác biệt như vậy so với dải màu Bầu trời Trái đất - đặc tính của bầu khí quyển mỏng, loãng của Sao Hỏa chứa bụi lơ lửng. Trên sao Hỏa, sự tán xạ tia Rayleigh (mà trên Trái đất là nguyên nhân tạo ra màu xanh của bầu trời) đóng vai trò không đáng kể, tác dụng của nó yếu. Có lẽ, màu vàng cam của bầu trời cũng là do sự hiện diện của 1% magnetite trong các hạt bụi liên tục lơ lửng trong bầu khí quyển sao Hỏa và bốc lên do các cơn bão bụi theo mùa. Hoàng hôn bắt đầu rất lâu trước khi mặt trời mọc và kéo dài rất lâu sau khi mặt trời lặn. Đôi khi màu sắc của bầu trời sao Hỏa thay đổi bóng tím là kết quả của sự tán xạ ánh sáng lên các vi hạt nước đá trong mây (hiện tượng sau này khá hiếm).

Mặt trời và các hành tinh

Kích thước góc của Mặt trời quan sát được từ Sao Hỏa nhỏ hơn kích thước góc nhìn thấy được từ Trái đất và bằng 2/3 so với Trái đất. Sao Thủy từ Sao Hỏa hầu như không thể quan sát được bằng mắt thường do nó quá gần Mặt trời. Hành tinh sáng nhất trên bầu trời Sao Hỏa là Sao Kim, ở vị trí thứ hai là Sao Mộc (bốn vệ tinh lớn nhất của nó có thể được quan sát mà không cần kính thiên văn), đứng thứ ba là Trái đất.

Trái đất là một hành tinh bên trong sao Hỏa, giống như sao Kim đối với Trái đất. Theo đó, từ sao Hỏa, Trái đất được quan sát như một ngôi sao buổi sáng hoặc buổi tối, mọc trước bình minh hoặc có thể nhìn thấy trên bầu trời buổi tối sau khi mặt trời lặn.

Độ giãn dài tối đa của Trái đất trên bầu trời Sao Hỏa sẽ là 38 độ. Bằng mắt thường, Trái đất sẽ được nhìn thấy dưới dạng một ngôi sao màu xanh lục sáng (cường độ nhìn thấy tối đa khoảng -2,5), bên cạnh đó sẽ dễ dàng phân biệt được ngôi sao màu vàng và mờ hơn (khoảng 0,9) của Mặt trăng. Qua kính thiên văn, cả hai vật thể sẽ hiển thị các pha giống nhau. Vòng quay của Mặt Trăng quanh Trái Đất sẽ được quan sát từ Sao Hỏa như sau: ở khoảng cách góc tối đa của Mặt Trăng với Trái Đất, bằng mắt thường sẽ dễ dàng tách biệt Mặt Trăng và Trái Đất: trong một tuần các “ngôi sao” của Mặt Trăng và Trái đất sẽ hợp nhất thành một ngôi sao duy nhất không thể tách rời bằng mắt, trong một tuần nữa Mặt trăng sẽ lại xuất hiện trên khoảng cách tối đa, nhưng ở phía bên kia của Trái đất. Theo định kỳ, người quan sát trên Sao Hỏa sẽ có thể nhìn thấy sự di chuyển (quá cảnh) của Mặt trăng qua đĩa Trái đất hoặc ngược lại, sự che phủ của Mặt trăng bởi đĩa Trái đất. Khoảng cách rõ ràng tối đa của Mặt trăng với Trái đất (và độ sáng biểu kiến ​​của chúng) khi nhìn từ Sao Hỏa sẽ thay đổi đáng kể tùy thuộc vào vị trí tương đối của Trái đất và Sao Hỏa, và theo đó, khoảng cách giữa các hành tinh. Trong thời kỳ đối lập, nó sẽ có khoảng 17 phút cung, ở khoảng cách tối đa giữa Trái đất và Sao Hỏa - ​​3,5 phút cung. Trái đất, giống như các hành tinh khác, sẽ được quan sát trong dải các chòm sao Hoàng đạo. Một nhà thiên văn học trên Sao Hỏa cũng sẽ có thể quan sát sự di chuyển của Trái đất qua đĩa Mặt trời, lần tiếp theo sẽ xảy ra vào ngày 10 tháng 11 năm 2084.

Vệ tinh - Phobos và Deimos

Sự di chuyển của Phobos qua đĩa mặt trời. Ảnh từ Cơ hội

Phobos, khi được quan sát từ bề mặt Sao Hỏa, có đường kính biểu kiến ​​bằng khoảng 1/3 đĩa Mặt Trăng trên bầu trời trái đất và cấp sao biểu kiến ​​khoảng -9 (gần giống như Mặt Trăng trong giai đoạn một phần tư) . Phobos mọc lên ở phía tây và lặn ở phía đông, chỉ mọc lại 11 giờ sau đó, băng qua bầu trời Sao Hỏa hai lần một ngày. Bạn sẽ dễ dàng nhìn thấy chuyển động của mặt trăng nhanh này trên bầu trời trong đêm cũng như các giai đoạn thay đổi. Bằng mắt thường sẽ có thể nhận ra đặc điểm nổi bật lớn nhất của Phobos - miệng núi lửa Stickney. Deimos mọc ở phía đông và lặn ở phía tây, trông giống như một ngôi sao sáng không có gì đáng chú ý. đĩa nhìn thấy được, với cường độ khoảng -5 (sáng hơn sao Kim một chút trên bầu trời trái đất), từ từ băng qua bầu trời trong 2,7 ngày sao Hỏa. Cả hai vệ tinh có thể được quan sát cùng lúc trên bầu trời đêm, trong trường hợp đó Phobos sẽ di chuyển về phía Deimos.

Độ sáng của cả Phobos và Deimos đều đủ để các vật thể trên bề mặt Sao Hỏa tạo ra bóng rõ nét vào ban đêm. Cả hai vệ tinh đều có độ nghiêng quỹ đạo tương đối nhỏ so với đường xích đạo của Sao Hỏa, điều này loại trừ khả năng quan sát của chúng ở các vĩ độ cao phía bắc và phía nam của hành tinh: ví dụ, Phobos không bao giờ vượt lên trên đường chân trời về phía bắc 70,4 ° N. w. hoặc phía nam 70,4° S. sh.; đối với Deimos, các giá trị này là 82,7° N. w. và 82,7°N w. Trên Sao Hỏa, có thể quan sát nhật thực của Phobos và Deimos khi chúng đi vào bóng của Sao Hỏa, cũng như nhật thực của Mặt trời, chỉ có hình khuyên do kích thước góc nhỏ của Phobos so với đĩa mặt trời.

thiên cầu

Cực Bắc trên Sao Hỏa do trục hành tinh nghiêng nên nằm trong chòm sao Thiên Nga (tọa độ xích đạo: xích kinh 21h 10m 42s, xích vĩ +52°53.0? và không được đánh dấu bằng một ngôi sao sáng: gần cực nhất là một ngôi sao mờ có cường độ thứ sáu BD +52 2880 (các tên gọi khác của nó là HR 8106, HD 201834, SAO 33185. Cực Nam của Thế giới (tọa độ 9h 10m 42s và -52° 53.0) cách một vài độ so với ngôi sao Kappa Parusov (cường độ biểu kiến ​​2,5) - về nguyên tắc, nó có thể được coi là Sao Cực Nam của Sao Hỏa.

Các chòm sao hoàng đạo trong hoàng đạo sao Hỏa tương tự như các chòm sao được quan sát từ Trái đất, với một điểm khác biệt: khi quan sát phong trào hàng năm của mặt trời trong số các chòm sao, nó (giống như các hành tinh khác, bao gồm cả Trái đất), sau khi rời khỏi phần phía đông của chòm sao Song Ngư, sẽ đi qua phần phía bắc của chòm sao Kình Ngư trong 6 ngày trước khi quay trở lại Phần phía tây Cung Song Ngư.

Lịch sử thám hiểm sao Hỏa

Việc thám hiểm sao Hỏa đã bắt đầu từ lâu, 3,5 nghìn năm trước, vào năm Ai Cập cổ đại. Những ghi chép chi tiết đầu tiên về vị trí của Sao Hỏa được thực hiện bởi các nhà thiên văn học người Babylon, những người đã phát triển một số phương pháp toán học để dự đoán vị trí của hành tinh này. Sử dụng dữ liệu của người Ai Cập và người Babylon, các nhà triết học và nhà thiên văn học Hy Lạp cổ đại (Hy Lạp) đã phát triển một mô hình địa tâm chi tiết để giải thích sự chuyển động của các hành tinh. Vài thế kỷ sau, các nhà thiên văn học Ấn Độ và Hồi giáo đã ước tính kích thước của Sao Hỏa và khoảng cách của nó với Trái đất. Vào thế kỷ 16, Nicolaus Copernicus đã đề xuất mô hình nhật tâm để mô tả hệ mặt trời có quỹ đạo hành tinh tròn. Kết quả của ông đã được sửa đổi bởi Johannes Kepler, người đã đưa ra quỹ đạo hình elip chính xác hơn của Sao Hỏa, trùng khớp với quỹ đạo được quan sát.

Năm 1659, Francesco Fontana, nhìn sao Hỏa qua kính viễn vọng, đã thực hiện bức vẽ đầu tiên về hành tinh này. Ông miêu tả một điểm đen ở trung tâm của một quả cầu được xác định rõ ràng.

Năm 1660, hai chỏm cực được thêm vào vết đen, do Jean Dominique Cassini thêm vào.

Năm 1888, Giovanni Schiaparelli, người học ở Nga, đã đặt những cái tên đầu tiên cho các đặc điểm bề mặt riêng lẻ: biển Aphrodite, Erythraean, Adriatic, Cimmerian; hồ Sun, Lunnoe và Phoenix.

Thời kỳ hoàng kim của việc quan sát sao Hỏa bằng kính thiên văn xảy ra vào cuối thế kỷ 19 - giữa thế kỷ 20. Phần lớn là do sự quan tâm của công chúng và những tranh cãi khoa học nổi tiếng xung quanh các kênh đào trên sao Hỏa được quan sát. Trong số các nhà thiên văn học của thời kỳ tiền vũ trụ đã thực hiện các quan sát bằng kính thiên văn về Sao Hỏa trong thời kỳ này, nổi tiếng nhất là Schiaparelli, Percival Lovell, Slifer, Antoniadi, Barnard, Jarry-Deloge, L. Eddy, Tikhov, Vaucouleurs. Chính họ là người đã đặt nền móng cho địa hình và biên soạn tài liệu đầu tiên bản đồ chi tiết bề mặt Sao Hỏa - ​​mặc dù chúng gần như hoàn toàn không chính xác sau khi các tàu thăm dò tự động bay tới Sao Hỏa.

Thuộc địa hóa sao Hỏa

Diện mạo ước tính của Sao Hỏa sau khi địa khai hóa

Điều kiện tự nhiên tương đối gần với điều kiện trên Trái đất khiến công việc này dễ dàng hơn phần nào. Đặc biệt, có những nơi trên Trái đất có điều kiện tự nhiên tương tự như trên Sao Hỏa. Nhiệt độ cực thấp ở Bắc Cực và Nam Cực có thể so sánh với nhiệt độ lạnh nhất trên Sao Hỏa và đường xích đạo của Sao Hỏa có thể ấm áp (+20°C) trong những tháng mùa hè như trên Trái đất. Ngoài ra còn có những sa mạc trên Trái đất có hình dáng tương tự như cảnh quan trên Sao Hỏa.

Nhưng có sự khác biệt đáng kể giữa Trái đất và Sao Hỏa. Đặc biệt, từ trường của sao Hỏa yếu hơn Trái đất khoảng 800 lần. Cùng với bầu khí quyển loãng (gấp hàng trăm lần so với Trái đất), điều này làm tăng lượng bức xạ ion hóa tới bề mặt của nó. Các phép đo được thực hiện bởi tàu vũ trụ không người lái The Mars Odyssey của Mỹ cho thấy bức xạ nền trên quỹ đạo sao Hỏa cao gấp 2,2 lần bức xạ nền trên Trạm vũ trụ quốc tế. Liều trung bình là khoảng 220 milirad mỗi ngày (2,2 miligam mỗi ngày hoặc 0,8 Gray mỗi năm). Lượng bức xạ nhận được do ở trong nền như vậy đối với ba năm, đang tiến gần đến giới hạn an toàn đã được thiết lập cho các phi hành gia. Trên bề mặt Sao Hỏa, bức xạ nền có phần thấp hơn và liều lượng là 0,2-0,3 Gy mỗi năm, thay đổi đáng kể tùy thuộc vào địa hình, độ cao và từ trường cục bộ.

Thành phần hóa học của các khoáng chất phổ biến trên Sao Hỏa đa dạng hơn so với các thiên thể khác gần Trái đất. Theo tập đoàn 4Frontiers, họ đủ khả năng cung cấp không chỉ cho chính Sao Hỏa mà còn cho cả Mặt trăng, Trái đất và vành đai tiểu hành tinh.

Thời gian bay từ Trái đất đến Sao Hỏa (với công nghệ hiện tại) là 259 ngày theo hình bán elip và 70 ngày theo hình parabol. Để liên lạc với các thuộc địa tiềm năng, có thể sử dụng liên lạc vô tuyến, có độ trễ 3-4 phút theo mỗi hướng trong quá trình tiếp cận các hành tinh gần nhất (lặp lại sau mỗi 780 ngày) và khoảng 20 phút. ở khoảng cách tối đa của các hành tinh; xem Cấu hình (thiên văn học).

Cho đến nay, không có các bước thực hành không được thực hiện cho việc thuộc địa hóa sao Hỏa, tuy nhiên, việc thuộc địa hóa đang được phát triển, ví dụ, dự án Centenary tàu không gian, phát triển một mô-đun có thể ở được trên hành tinh Môi trường sống trong không gian sâu.

Sao Hỏa là một hành tinh trong hệ mặt trời, một trong những hành tinh đầu tiên được loài người phát hiện. Cho đến nay, trong số 8 hành tinh, sao Hỏa được nghiên cứu chi tiết nhất. Nhưng điều này không ngăn cản các nhà nghiên cứu mà ngược lại, nó ngày càng gây ra nhiều sự quan tâm đến "Hành tinh Đỏ" và nghiên cứu về nó.

Tại sao nó được gọi như vậy?

Hành tinh này lấy tên từ sao Hỏa - ​​một trong những vị thần được tôn kính nhất trong đền thờ La Mã cổ đại, do đó, ám chỉ đến vị thần Hy Lạp Ares, vị thánh bảo trợ của cuộc chiến tàn khốc và nguy hiểm. Cái tên này hoàn toàn không được chọn một cách ngẫu nhiên - bề mặt màu đỏ của sao Hỏa giống màu máu và vô tình khiến bạn nhớ đến chúa tể của những trận chiến đẫm máu.

Tên của hai vệ tinh của hành tinh cũng mang ý nghĩa sâu sắc. Các từ "Phobos" và "Deimos" trong tiếng Hy Lạp có nghĩa là "Sợ hãi" và "Kinh hoàng", đó là tên của hai người con trai của Ares, theo truyền thuyết, luôn đồng hành cùng cha trong trận chiến.

Tóm tắt lịch sử nghiên cứu

Lần đầu tiên loài người bắt đầu quan sát Sao Hỏa không qua kính viễn vọng. Ngay cả người Ai Cập cổ đại cũng chú ý đến Hành tinh Đỏ như một vật thể lang thang, điều này được xác nhận bởi các nguồn văn bản cổ. Người Ai Cập là những người đầu tiên tính toán được quỹ đạo của sao Hỏa so với trái đất.

Sau đó, các nhà thiên văn học của vương quốc Babylon đã tiếp quản chiếc dùi cui. Các nhà khoa học từ Babylon đã có thể xác định chính xác hơn vị trí của hành tinh và đo thời gian chuyển động của nó. Tiếp theo là người Hy Lạp. Họ đã tạo ra được một mô hình địa tâm chính xác và sử dụng nó để tìm hiểu chuyển động của các hành tinh. Sau đó, các nhà khoa học Ba Tư và Ấn Độ đã có thể ước tính kích thước của Hành tinh Đỏ và khoảng cách của nó với Trái đất.

Các nhà thiên văn học châu Âu đã có một bước đột phá lớn. Johannes Kepler, dựa trên mô hình của Nikolai Kaepernik, đã có thể tính toán quỹ đạo hình elip của Sao Hỏa, còn Christian Huygens đã tạo ra bản đồ đầu tiên về bề mặt của nó và nhận thấy một chỏm băng ở cực bắc của hành tinh.

Sự ra đời của kính thiên văn là thời kỳ hoàng kim trong nghiên cứu về sao Hỏa. Slipher, Barnard, Vaucouleurs và nhiều nhà thiên văn học khác đã trở thành những nhà thám hiểm sao Hỏa vĩ đại nhất trước khi con người bước vào vũ trụ.

Việc khám phá không gian của con người đã giúp nghiên cứu Hành tinh Đỏ một cách chính xác và chi tiết hơn. Vào giữa thế kỷ 20, với sự trợ giúp của các trạm liên hành tinh, những hình ảnh chính xác của bề mặt đã được chụp lại, và các kính viễn vọng hồng ngoại và tia cực tím cực mạnh đã giúp đo được thành phần bầu khí quyển của hành tinh và tốc độ gió trên đó.

Sau đó, các nghiên cứu ngày càng chính xác hơn về Sao Hỏa được thực hiện từ Liên Xô, Hoa Kỳ và sau đó là các quốc gia khác.

Nghiên cứu về sao Hỏa vẫn tiếp tục cho đến ngày nay và dữ liệu thu được chỉ làm tăng thêm sự quan tâm đến nghiên cứu của nó.

Đặc điểm của sao Hỏa

• Sao Hỏa là hành tinh thứ tư tính từ Mặt trời, một bên tiếp giáp với Trái đất và một bên là Sao Mộc. Về kích thước, nó là một trong những nhỏ nhất và chỉ vượt qua Sao Thủy.
• Chiều dài đường xích đạo của Sao Hỏa dài hơn một nửa chiều dài đường xích đạo của Trái đất một chút và diện tích bề mặt của nó xấp xỉ bằng diện tích đất liền của Trái đất.
• Có sự thay đổi các mùa trên hành tinh, nhưng thời gian của chúng rất khác nhau. Ví dụ, mùa hè ở miền Bắc dài và lạnh, còn ở miền Nam thì ngắn và ấm hơn.
• Độ dài của một ngày khá tương đương với độ dài của một ngày trên trái đất - 24 giờ 39 phút, tức là nhiều hơn một chút.

Bề mặt hành tinh

Không có gì ngạc nhiên khi tên thứ hai của Sao Hỏa là “Hành tinh Đỏ”. Quả thực, nhìn từ xa, bề mặt của nó trông có màu đỏ đỏ. Màu sắc này của bề mặt hành tinh được tạo ra bởi bụi đỏ có trong khí quyển.

Tuy nhiên, khi nhìn gần, hành tinh này thay đổi màu sắc một cách đáng kể và không còn màu đỏ nữa mà chuyển sang màu nâu vàng. Đôi khi các sắc thái khác có thể được trộn lẫn với các màu này: vàng, đỏ, xanh lục. Nguồn gốc của những sắc thái này là các khoáng chất có màu, cũng có trên Sao Hỏa.

Phần chính của bề mặt hành tinh được tạo thành từ các "lục địa" - vùng sáng có thể nhìn thấy rõ và một phần rất nhỏ - "biển", vùng tối và khó nhìn thấy. Hầu hết các "biển" đều nằm ở bán cầu nam của sao Hỏa. Bản chất của “biển” vẫn đang được các nhà nghiên cứu tranh cãi. Nhưng hiện nay các nhà khoa học nghiêng về cách giải thích sau hơn: các vùng tối chỉ là những vết lồi lõm trên bề mặt hành tinh, cụ thể là miệng núi lửa, núi và đồi.

Sự thật sau đây cực kỳ gây tò mò: bề mặt của hai bán cầu Sao Hỏa rất khác nhau.

Bán cầu bắc phần lớn bao gồm các đồng bằng bằng phẳng, bề mặt của nó dưới mức trung bình.

Bán cầu nam chủ yếu là miệng núi lửa, với bề mặt trên mức trung bình.

Dữ liệu cấu trúc và địa chất

Nghiên cứu về từ trường của Sao Hỏa và các núi lửa nằm trên bề mặt của nó đã đưa các nhà khoa học đến một kết luận thú vị: từng ở trên Sao Hỏa, cũng như trên Trái đất, đã có sự chuyển động của các mảng thạch quyển, tuy nhiên, hiện nay người ta không quan sát được.

Các nhà nghiên cứu hiện đại có xu hướng nghĩ rằng cấu trúc bên trong của Sao Hỏa bao gồm các thành phần sau:

1. Lớp vỏ (độ dày xấp xỉ - 50 km)
2. Lớp phủ silicat
3. Lõi (bán kính gần đúng - 1500 km)
4. Lõi của hành tinh là một phần chất lỏng và chứa lượng nguyên tố nhẹ gấp đôi lõi Trái đất.

Tất cả về bầu không khí

Bầu khí quyển của Sao Hỏa rất mỏng và bao gồm chủ yếu là carbon dioxide. Ngoài ra, nó còn chứa: nitơ, hơi nước, oxy, argon, carbon monoxide, xenon và nhiều nguyên tố khác.

Độ dày của khí quyển là khoảng 110 km. Áp suất khí quyển trên bề mặt hành tinh thấp hơn Trái đất hơn 150 lần (6,1 milibar).

Nhiệt độ trên hành tinh dao động trong một phạm vi rất rộng: từ -153 đến +20 độ C. Nhiệt độ thấp nhất xảy ra ở hai cực vào mùa đông, cao nhất ở xích đạo vào giữa trưa. Nhiệt độ trung bình khoảng -50 độ C.

Điều thú vị là, một phân tích kỹ lưỡng về thiên thạch sao Hỏa “ALH 84001” đã khiến các nhà khoa học tin rằng cách đây rất lâu (hàng tỷ năm trước), bầu khí quyển của sao Hỏa dày đặc hơn và ẩm ướt hơn, đồng thời khí hậu ấm hơn.

Có sự sống trên sao Hỏa?

Vẫn chưa có câu trả lời rõ ràng cho câu hỏi này. Hiện nay có bằng chứng khoa học ủng hộ cả hai lý thuyết.

• Sự hiện diện của đủ chất dinh dưỡng trong đất của hành tinh.
• Có một lượng lớn khí mê-tan trên Sao Hỏa, nguồn gốc của nó vẫn chưa được biết rõ.
• Sự hiện diện của hơi nước trong lớp đất.

• Sự bốc hơi tức thời của nước từ bề mặt hành tinh.
• Dễ bị ảnh hưởng bởi sự bắn phá của gió mặt trời.
• Nước trên sao Hỏa quá mặn và có tính kiềm, không phù hợp cho sự sống.
• Bức xạ cực tím mạnh.

Như vậy, các nhà khoa học không thể đưa ra câu trả lời chính xác vì lượng dữ liệu cần thiết quá ít.

• Khối lượng của Sao Hỏa nhỏ hơn khối lượng Trái đất 10 lần.
• Người đầu tiên nhìn thấy Sao Hỏa qua kính thiên văn là Galileo Galilei.
• Sao Hỏa ban đầu là vị thần mùa màng của người La Mã, không phải chiến tranh.
• Người Babylon gọi hành tinh này là "Nergal" (để tôn vinh vị thần ác quỷ của họ).
• Ở Ấn Độ cổ đại, sao Hỏa được gọi là " Mangala " (vị thần chiến tranh của Ấn Độ).
• Trong văn hóa, sao Hỏa đã trở thành hành tinh phổ biến nhất trong hệ mặt trời.
• Liều bức xạ hàng ngày trên sao Hỏa bằng với liều hàng năm trên Trái đất.

Một sai lầm phổ biến thường mắc phải khi đánh giá điều kiện khí hậu của một hành tinh cụ thể là nhầm lẫn áp suất với mật độ. Mặc dù từ quan điểm lý thuyết, tất cả chúng ta đều biết sự khác biệt giữa áp suất và mật độ, nhưng trên thực tế, người ta so sánh áp suất khí quyển trên trái đất với áp suất khí quyển của một hành tinh nhất định mà không có biện pháp phòng ngừa.

Trong bất kỳ phòng thí nghiệm trên mặt đất nào, nơi trọng lực gần như nhau, biện pháp phòng ngừa này là không cần thiết và thường sử dụng áp suất làm “từ đồng nghĩa” cho mật độ. Một số hiện tượng được xử lý an toàn dưới dạng giá trị "áp suất/nhiệt độ", chẳng hạn như sơ đồ khuôn mặt (hoặc sơ đồ trạng thái), trong thực tế sẽ chính xác hơn khi nói về "hệ số mật độ-nhiệt độ" hoặc "dưới áp suất/nhiệt độ", trong Mặt khác, chúng ta không hiểu sự hiện diện của nước ở dạng lỏng khi không có trọng lực (và sau đó là không trọng lượng) trong tàu vũ trụ quay quanh không gian!

Trên thực tế, về mặt kỹ thuật, áp suất khí quyển là "trọng lượng" mà một lượng khí nhất định phía trên đầu chúng ta tác dụng lên mọi thứ bên dưới. Tuy nhiên, vấn đề thực sự là trọng lượng không chỉ gây ra bởi mật độ mà rõ ràng là do trọng lực. Ví dụ, nếu chúng ta giảm 1/3 trọng lực của Trái đất, thì rõ ràng, cùng một lượng khí ở phía trên chúng ta sẽ có 1/3 trọng lượng ban đầu, mặc dù lượng khí vẫn giữ nguyên. Vì vậy, khi so sánh các điều kiện khí hậu giữa hai hành tinh, sẽ đúng hơn nếu nói về mật độ hơn là áp suất.

Chúng tôi hiểu rất rõ nguyên tắc này bằng cách phân tích hoạt động của phong vũ biểu Torricelli, tài liệu đầu tiên đo áp suất khí quyển của trái đất. Nếu chúng ta đổ đầy thủy ngân vào một bên của một ống kín và đặt nó thẳng đứng với đầu mở cũng được ngâm trong một bể chứa đầy thủy ngân, bạn sẽ nhận thấy sự hình thành của một buồng chân không ở đầu ống hút. Torricelli thực sự đã lưu ý rằng áp suất bên ngoài tác dụng lên ống hút là để đỡ một cột thủy ngân cao khoảng 76 cm. Bằng cách tính tích số riêng của thủy ngân, gia tốc trọng trường của Trái đất và chiều cao của cột thủy ngân, trọng lượng trên bầu khí quyển có thể là tính toán.

Từ Wikipedia tại: http:///Wiki/Tubo_di_Torricelli it.wikipedia.org

Hệ thống này, rất tuyệt vời vào thời đó, tuy nhiên lại có những hạn chế mạnh mẽ khi áp dụng cho Người Trái đất. Trên thực tế, giống như trọng lực thực ở hai trong ba hệ số của công thức, bất kỳ sự khác biệt nào về lực hấp dẫn đều tạo ra chênh lệch bậc hai trong phản ứng của phong vũ biểu, khi đó, cùng một cột không khí, trên một hành tinh có 1/3 so với ban đầu. trọng lực, sẽ tạo ra, cho phong vũ biểu, Torricelli, dưới áp suất 1/9 giá trị ban đầu.
Rõ ràng, ngoài các tạo tác công cụ, thực tế vẫn là: cùng một cột không khí sẽ có trọng lượng tỷ lệ thuận với trọng lực của các hành tinh mà đôi khi chúng ta sẽ có nó đơn giản đến mức áp suất khí quyển không phải là một chỉ số tuyệt đối về mật độ!
Hiệu ứng này bị bỏ qua một cách có hệ thống trong các phân tích về bầu khí quyển sao Hỏa. Chúng ta nói một cách dễ dàng về áp suất tính bằng hPa và xử lý trực tiếp với trái đất, hoàn toàn bỏ qua áp suất của hPa, tức là trọng lực trên Sao Hỏa bằng khoảng 1/3 trọng lực trên trái đất (với độ chính xác là 38%). Bạn cũng mắc phải sai lầm tương tự khi nhìn vào các mặt của sơ đồ nước để chứng minh rằng trên Sao Hỏa, nước không thể tồn tại ở dạng lỏng. Cụ thể, điểm ba của nước, trên trái đất là 6,1 hPa, nhưng trên Sao Hỏa, nơi trọng lực bằng 38% so với trái đất, Nếu bạn tính theo hPa, nó sẽ hoàn toàn là 6,1 nhưng đối với 2,318 hPa (Mặc dù áp kế, Torricelli sẽ đánh dấu 0,88 hPa). Tuy nhiên, theo tôi, phân tích này luôn luôn bị tránh một cách gian lận, một cách có hệ thống, khôi phục ký hiệu về cùng các giá trị cơ bản. Dấu hiệu tương tự về 5-7 hpa đối với áp suất khí quyển của Sao Hỏa không được nêu rõ ràng cho dù đề cập đến lực hấp dẫn của Trái đất hay Sao Hỏa.
Trên thực tế 7 hPa trên sao Hỏa nên mật độ khí trên trái đất sẽ đo được khoảng 18,4 hPa. Điều này hoàn toàn tránh được trong tất cả các nghiên cứu hiện đại, chẳng hạn như vào nửa sau của 60 Next, trong khi trước đó người ta đã nghiêm túc tuyên bố rằng áp suất bằng 1/10 trái đất nhưng với mật độ bằng 1/3. Với thuần túy điểm khoa học Quan điểm được coi là trọng lượng thực của một cột không khí, kết quả là bằng 1/3 trọng lượng thực tế của nó trên mặt đất, nhưng trên thực tế mật độ đó tương đương với 1/3 mật độ của mặt đất. Các nghiên cứu gần đây cho thấy sự khác biệt này tồn tại như thế nào?

Có lẽ bởi vì dễ dàng hơn khi nói về việc không thể giữ được pha lỏng của nước?
Có những manh mối khác cho luận điểm này: Mọi bầu khí quyển thực sự tạo ra sự tán xạ ánh sáng (tán xạ) chủ yếu có màu xanh lam, mà ngay cả trong trường hợp Sao Hỏa cũng có thể dễ dàng phân tích. Mặc dù bầu khí quyển của Sao Hỏa là một đám bụi khiến nó có màu đỏ, nhưng bằng cách tách thành phần màu xanh lam trong ảnh toàn cảnh của Sao Hỏa, bạn có thể biết được mật độ của bầu khí quyển Sao Hỏa. Nếu chúng ta so sánh bầu trời của trái đất với các hình ảnh được chụp ở các độ cao khác nhau và sau đó với các mức mật độ khác nhau, chúng ta hiểu rằng kích thước danh nghĩa mà chúng ta phải tìm thấy là 7 hPa, tức là. Ở độ cao 35.000 m, bầu trời hoàn toàn đen kịt, đường chân trời hội chợ Salvo là một dải mà trên thực tế chúng ta vẫn có thể nhìn thấy các tầng của bầu khí quyển.

Trái: Cảnh quay về phong cảnh sao Hỏa do tàu thăm dò Pathfinder chụp vào ngày 22 tháng 6 năm 1999. Nguồn: http://photojournal.JPL. nasa.gov/catalog/PIA01546 phải: Hình kênh màu xanh lam bên cạnh; Hãy chú ý đến cường độ của bầu trời!

Bên trái: Sydney - Thành phố Đông Nam Úc, Thủ đô New South Wales, ở độ cao 6 m. Phải: Tiếp theo là vẽ kênh màu xanh.

Bên trái: Sydney, nhưng luôn có bão cát. Bên phải: Bản vẽ kênh màu xanh bên cạnh; như bạn có thể thấy, bụi treo làm giảm độ sáng của bầu trời chứ không làm tăng độ sáng, Trái ngược với những gì được tuyên bố trong trường hợp của NASA Sao Hỏa!

Rõ ràng là những bức ảnh chụp bầu trời sao Hỏa, được lọc bởi dải màu xanh lam, sáng hơn nhiều, gần như có thể so sánh với những bức ảnh chụp trên đỉnh Everest, cao hơn 9.000 m một chút, phải tìm ở đâu nếu áp suất khí quyển bằng 1/3 mực nước biển bình thường. áp lực.

Một bằng chứng khác về lợi ích nghiêm trọng của mật độ bầu khí quyển trên sao Hỏa cao hơn so với công bố là hiện tượng bụi Quỷ. Những “cơn lốc xoáy mini” này có khả năng nâng những cột cát cao tới vài km; Nhưng làm thế nào điều này có thể xảy ra?
Bản thân NASA đã cố gắng mô phỏng chúng, trong buồng chân không, Mô phỏng áp suất sao Hỏa là 7 hPa, và họ không thể mô phỏng các hiện tượng trừ khi nó tăng áp suất ít nhất 11 lần! Áp suất ban đầu, ngay cả khi được sử dụng, rất quạt mạnh mẽ, không thể cởi bất cứ thứ gì!
Trên thực tế, 7 GPa thực sự đơn giản, vì ngoài việc tăng lên trên mực nước biển, nó còn giảm nhanh chóng ngay lập tức đối với các giá trị phân số; nhưng sau đó tất cả các hiện tượng được quan sát gần đỉnh Olympus, nghĩa là ở độ cao 17 km, Làm sao có thể xảy ra được?

Qua quan sát bằng kính thiên văn, người ta biết rằng Sao Hỏa có bầu khí quyển rất sôi động, đặc biệt là về sự hình thành mây và sương mù chứ không chỉ bão cát. Trên thực tế, quan sát sao Hỏa qua kính viễn vọng, lắp bộ lọc màu xanh lam, bạn có thể làm nổi bật tất cả những hiện tượng khí quyển này không hề đáng kể. Vào buổi sáng và buổi tối có sương mù, mây địa hình, mây vùng cực luôn được quan sát bằng kính viễn vọng có cường độ truyền thông trung bình. Ví dụ, bất kỳ ai cũng có thể bằng một chương trình đồ họa thông thường, tách ba cấp độ màu đỏ, Xanh lục, Màu xanh hình ảnh của sao Hỏa và kiểm tra xem nó hoạt động như thế nào. Hình ảnh tương ứng với kênh màu đỏ sẽ cho chúng ta một bản đồ địa hình tốt trong khi kênh màu xanh sẽ hiển thị các chỏm băng và mây ở vùng cực. Ngoài ra, trong các hình ảnh thu được từ kính viễn vọng không gian, bạn nhận thấy một ranh giới màu xanh lam do khí quyển gây ra, sau đó ranh giới này xuất hiện màu xanh lam và đỏ không giống như được hiển thị ở vị trí ảnh.

Những hình ảnh điển hình của Sao Hỏa được chụp bởi Kính viễn vọng Không gian Hubble. Nguồn: http://Science.NASA.gov/Science-News/Science-at-NASA/1999/ast23apr99_1/

Kênh đỏ (trái), kênh xanh (Giữa) và kênh xanh (phải); Hãy chú ý đến đám mây xích đạo.

Một điểm thú vị khác là việc phân tích các trầm tích vùng cực; giao điểm của dữ liệu độ cao và trọng lực, Không thể xác định rằng các trầm tích ở vùng cực khác nhau theo mùa khoảng 1,5 mét ở Bắc Cực và 2,5 mét ở Nam Cực, với mật độ trung bình dân số lúc đó có chiều cao tối đa xấp xỉ 0,5 g/cm3.

Trong trường hợp này, mật độ 1 mm tuyết trong CO 2 tạo ra áp suất 0,04903325 hPa; Bây giờ, ngay cả khi chúng ta giả sử áp suất sao Hỏa lạc quan nhất là 18,4 hPa ở trên, bỏ qua thực tế rằng CO 2 chiếm 95% chứ không phải 100% bầu khí quyển của Sao Hỏa, Nếu tất cả chúng ta ngưng tụ bầu khí quyển trên trái đất, chúng ta sẽ có được lớp 37,5 dày cm!
Mặt khác, 1,5 feet tuyết carbon dioxide với mật độ 0,5 g/cm 3 tạo ra áp suất 73,5 hPa và 2,5 mét thay vì 122,6 hPa!

Thời gian tiến hóa bề mặt áp suất khí quyển, ghi nhận hai Viking Lander 1 và 2 (Viking Lander 1 Anh đáp xuống vũ trụ Chrys ở 22,48° n, 49,97° kinh độ Tây, thấp hơn trung bình 1,5 km. Viking Lander 2 Anh đáp xuống vũ trụ Utopia ở 47,97° n, 225,74° Kinh độ Tây, thấp hơn 3 Km so với mức trung bình), trong ba năm đầu tiên của sứ mệnh Sao Hỏa: năm thứ nhất (dấu chấm), năm thứ 2 (đường liền nét) và 3 năm (đường đứt nét) nằm trong cùng một cột. Nguồn Tillman và Guest (1987) (Xem thêm Tillman 1989).

Cũng hãy xem xét rằng, nếu khối lượng băng khô theo mùa ở hai bán cầu là tương tự nhau, thì nó sẽ không gây ra sự thay đổi theo mùa trong áp suất khí quyển toàn cầu, vì sự sụp đổ của chỏm cực sẽ luôn được bù đắp bằng sự ngưng tụ trên sàn ở bán cầu kia.

Nhưng chúng ta biết rằng việc quỹ đạo sao Hỏa bị dẹt tạo ra sự chênh lệch gần 20° C về nhiệt độ trung bình của hai bán cầu, từ đỉnh đến 30° C nghiêng về Vĩ độ -30° ~. Hãy nhớ rằng 7 GPa CO 2 ICES -123°C (~150°K), Mặc dù ở mức 18,4 hPa (giá trị chính xác cho trọng lực sao Hỏa) ICES lên tới ~-116°C (~157°K).

So sánh dữ liệu được thu thập bởi sứ mệnh Mariner 9 trong mùa xuân phương bắc (Ls = 43 – 54°). Được hiển thị dưới dạng một đường liền nét trên biểu đồ phía trên nhiệt độ (tính bằng Kelvin) được phát hiện bởi thí nghiệm IRIS. Các đường cong nét đứt thể hiện gió cục bộ (tính bằng ms-1) được lấy từ cân bằng nhiệt gió (Pollack et. 1981). Biểu đồ ở giữa hiển thị nhiệt độ mô phỏng (K) cho cùng mùa, trong khi biểu đồ phía dưới biểu thị lượng gió mô phỏng (tính bằng m/s-1). Nguồn: "Biến đổi khí tượng và chu kỳ áp suất bề mặt hàng năm trên Sao Hỏa" Frederic Hourdin, Lê Văn Fu, François Quên, Olivier Talagrand (1993)

Theo dữ liệu của Mariner 9, chỉ ở Nam Cực, chúng ta mới tìm thấy những điều kiện thời tiết cần thiết, mặc dù theo thiệt hại của cơ quan khảo sát toàn cầu (MGS) liên quan đến trái đất, sự hiện diện ở cả hai bán cầu là có thể.

Nhiệt độ tối thiểu tính bằng độ C của đất trên Sao Hỏa, lấy từ Máy quang phổ Nhiệt (TES) trên tàu Khảo sát Toàn cầu Sao Hỏa (MGS). Ở vĩ độ ngang và dọc Kinh độ của mặt trời (Ls). Phần màu xanh của bảng hiển thị nhiệt độ tối thiểu, nhiệt độ trung bình tối đa hàng năm và luôn tham chiếu đến nhiệt độ tối thiểu hàng ngày.

Sau đó, tóm lại, bầu khí quyển dường như đạt đến nhiệt độ tối thiểu từ -123 °C đến 0 -132 °C; Tôi lưu ý rằng ở -132°2, áp suất không được vượt quá 1,4 GPa nếu không có băng!

đồ thị áp suất hơi cacbon dioxit; Trong số các tiện ích khác của biểu đồ này, bạn có thể xác định áp suất tối đa mà CO2 có thể đạt tới trước khi ngưng tụ (trong trường hợp này là trên băng) ở nhiệt độ nhất định.

Nhưng hãy quay trở lại với trầm tích vùng cực theo mùa; Như chúng ta đã thấy, ít nhất là vào ban đêm, ở vĩ độ 60°, các điều kiện dường như tồn tại để hình thành băng khô, nhưng điều gì thực sự xảy ra trong đêm vùng cực?

Hãy bắt đầu với hai trạng thái hoàn toàn khác nhau: ngưng tụ từ một bề mặt để làm mát một khối không khí, hay "lạnh".

Trong trường hợp đầu tiên, giả sử nhiệt độ đất giảm xuống dưới giới hạn đóng băng của carbon dioxide; Đất sẽ bắt đầu được bao phủ ngày càng nhiều bởi một lớp băng cho đến khi khả năng cách nhiệt do chính lớp băng gây ra đủ để ngăn chặn quá trình này. Trong trường hợp băng khô, mặc dù nó là chất cách nhiệt tốt nhưng đơn giản là nó rất nhỏ nên bản thân hiện tượng này không đủ hiệu quả để biện minh cho sự tích tụ băng quan sát được! Bằng chứng cho điều này là Bắc Cực và Nam Cực có nhiệt độ kỷ lục là -132°C, trong đó mức tối thiểu là -130°C (Theo TES MGS). Tôi cũng quan tâm đến mức độ tin cậy của việc phát hiện -132°c từ quỹ đạo sao Hỏa và đường quang phổ, bởi vì ở nhiệt độ này, bản thân đất phải được che phủ khỏi quá trình ngưng tụ!

Trong trường hợp thứ hai, nếu một khối không khí (trong trường hợp này gần như là CO 2 tinh khiết) đạt đến điểm sương thì ngay khi nhiệt độ giảm xuống, áp suất của nó không vượt quá giới hạn do “áp suất hơi” đặt ra cho khí đó ở nhiệt độ đó. , gây ra sự ngưng tụ ngay lập tức của khối khí dư thừa! Trên thực tế, hiệu quả của quá trình này thực sự rất ấn tượng; Nếu chúng ta mô phỏng một sự kiện tương tự trên sao Hỏa, chúng ta cũng cần xem xét chuỗi sự kiện sẽ tạo ra.

Ví dụ, chúng tôi hạ nhiệt độ của Nam Cực xuống -130°C, áp suất ban đầu là 7 hPa; áp suất đến phải ~ 2 GPa, gây ra lượng mưa tuyết băng khô dày ~ 50 cm (0,1 Gy/cm 2) Nếu bị nén ở mức 0,5 Gy/cm 2 diêm dày ~ 10 cm. Tất nhiên, sự chênh lệch áp suất như vậy sẽ nhanh chóng thoát ra từ các khu vực xung quanh, với tác động của áp suất và nhiệt độ (chuỗi) thấp hơn từ các khu vực lân cận, nhưng sự ngưng tụ là sự góp phần của mọi người trong tuyết. Bản thân quá trình này cũng có xu hướng tạo ra nhiệt năng (sau đó tăng nhiệt độ) cùng lúc, nhưng nếu nhiệt độ duy trì ở mức -130°C thì quá trình ngưng tụ sẽ chỉ dừng lại khi tất cả các hành tinh đạt áp suất cân bằng 2 hPa!

Mô phỏng nhỏ này được sử dụng để hiểu mối quan hệ giữa nhiệt độ tối thiểu và sự thay đổi áp suất khí quyển, giải thích lý do tại sao nhiệt độ tối thiểu và áp suất có liên quan với nhau. Từ các biểu đồ áp suất khí quyển được trình bày được ghi lại bởi hai Viking Landers, chúng ta biết rằng đối với Vikings 1, áp suất thay đổi từ mức tối thiểu là 6,8 GPa và tối đa là 9,0 hPa, với giá trị trung bình là 7,9. Đối với Vikings 2 giá trị chấp nhận được là từ 7,4 HPA đến 10,1 GPa với mức trung bình là 8,75 hPa. Chúng ta cũng biết rằng VL 1 đã hạ cánh 1,5 Km và VL 2 3 Km, cả hai đều thấp hơn mức trung bình của Sao Hỏa. Xét rằng mức trung bình của Sao Hỏa là 6,1 hPa (đến từ điểm ba của nước!), nếu chúng ta chia tỷ lệ các giá trị trên thành mức trung bình là 6,1 hPa, thì cả hai đều nằm trong khoảng dưới 5,2 ± 0,05 hPa và tối đa là 7 ± 0,05 hPa. Mặc dù giá trị tối thiểu là 5,2 GPa, nhiệt độ thấp, chúng tôi nhận được ~ -125 ° C (~ 148 ° K), rõ ràng là không đồng tình với dữ liệu của bạn. Bây giờ, trong khi áp suất giảm từ 7 HPA xuống 5,2 HPA được lắng đọng dày 18,4 cm (0,1 Gy/cm 2) Nếu bị nén đến 0,5 Gy/cm 2 thì dày ~ 3,7 cm, và bề mặt của chỏm cực Nam là ~ 1 / 20 Tổng bề mặt của Sao Hỏa (chắc chắn là ở gần theo mặc định!), 3,7 cm X 20 = 74 cm, Đây là một giá trị nhỏ hơn nhiều trong các trầm tích vùng cực được phát hiện!

Do đó, có sự mâu thuẫn rõ ràng giữa dữ liệu nhiệt và dữ liệu thời tiết, trừ khi cái này hỗ trợ cái kia! Nhiệt độ thấp như vậy sẽ dẫn đến sự dao động áp suất mạnh (thậm chí giữa ngày và đêm!) hoặc thậm chí áp suất tổng thể thấp hơn! Tuy nhiên, mặt khác, 7 hoàn toàn không đủ để giải thích cho các hiện tượng như HPA danh nghĩa của bụi quỷ, rãnh, sự lan truyền ánh sáng bầu trời hoặc cường độ của các lớp trầm tích chuyển tiếp ở cực, mà bạn đã giải thích rõ hơn về áp suất khí quyển ở mức 7 hPa.

Cho đến nay, chỉ những khía cạnh liên quan đến carbon dioxide, được coi là một trong những thành phần chính của khí quyển (~95%) mới được xem xét; Nhưng nếu chúng ta đưa cả nước vào phân tích này, thì ký hiệu 7 GPa sẽ trở nên hoàn toàn lố bịch!
Ví dụ, dấu vết do dòng nước lỏng để lại (xem miệng núi lửa Newton), trong đó nước chỉ nên ở trạng thái hơi, với áp suất rất thấp và nhiệt độ lên tới khoảng 27 ° C!
Trong tình huống như vậy, chúng ta có thể nói một cách an toàn rằng áp suất (trong điều kiện mặt đất) không thể nhỏ hơn 35 hPa!