Mars Society Polska:
  ::  Strona główna
  ::  Zarząd
  ::  Dane MSP
  ::  Statut stowarzyszenia
  ::  Deklaracja założycielska
  ::  Raporty
  ::  Studenckie Koło Naukowe

  Projekty:
  ::  Projekt MPV

  Zbiory MSP:
  ::  Archiwum artykułów
  ::  Zdjęcia i animacje
  ::  Forum
  ::  Księga gości
  ::  Linki

  MS na świecie:
  ::  Kwatera Główna w USA
  ::  Wielka Brytania
  ::  Kanada
  ::  Australia
  ::  Pozostałe oddziały
 
Atmosfera Marsa
<< cofnij

[ atmosfera marsa.doc ]

Ilekroć spojrzymy dzisiaj na Marsa, wydaje nam się, że jego atmosfera jest całkowicie przeźroczysta i bardzo cienka. Nie zauważamy żadnych obłoków pary wodnej. Chmury zasnuwające powierzchnię planety są złożone głównie z dwutlenku węgla i pyłu.


Rys1. Atmosfera Marsa [5]


Prądy konwekcyjne, które istnieją w atmosferze Marsa są jednak zbyt słabe, aby spowodować istotne zaburzenia pogody. Burze pyłowe, które wielokrotnie długotrwale uniemożliwiają obserwację powierzchni, powstają wskutek złożenia się oddziaływania pionowych prądów konwekcyjnych w atmosferze i oddziaływania siły Coriolisa na masę skupioną w chmurze.
Ze względu na to, że średnia temperatura atmosfery Marsa jest mała, ok.: -65oC, maksymalna wielkość ziaren pyłu unoszona w chmurze też jest ograniczona. Jest ona rzędu kilku mikronów. Słaba grawitacja planety sprzyja długotrwałemu utrzymywaniu się burz pyłowych. Ruch wirowy chmur także zapewnia stabilność obłoków pyłu.
Ruch obrotowy planety zapewnia przemieszczanie się zaburzeń atmosferycznych nad dużymi obszarami Marsa.


Rys2. Burza pyłowa na Marsie [5]


Ale nadrzędne pytanie brzmi: dlaczego Mars ma tak rozrzedzoną atmosferę ?

Aby odpowiedzieć na to pytanie musimy cofnąć się do najbardziej krytycznej chwili w historii Marsa. Zderzenia z ciałem(-ami) krytycznym(i). Zdarzenia te spowodowały radykalne zmiany na powierzchni Marsa. Powstały gigantyczne kratery uderzeniowe Argrye i Hellas, została wypiętrzona ogromna wulkaniczna kaldera Alba Patera, uaktywniły się wulkany masywu Tharsis i Olympus Monts. Oprócz tego powstał gigantyczny rów tektoniczny Valles Marineris. Zderzenia miały także wpływ na budowę wewnętrzną planety. Jądro, prawdopodobnie pierwotnie znacznie oziębione, zostało znów ogrzane przez dostarczenia ciepła powstałego wskutek tarcia ciał(a) penetrujących(-ego) wnętrze Marsa. Być może spowodowało to zniszczenie pierwotnego dipolu magnetycznego planety, a z czasem poprzez utrzymywanie się ciepła we wnętrzu Marsa, samoistne jego uaktywnienie lecz o dużo słabszym natężeniu. Mogło to spowodować dużo gorsze warunki do utrzymywania gęstej ciepłej atmosfery.
Trudno jest to sobie wyobrazić, mierząc wszystko ziemskimi miarami.
Mars ma prawie trzy razy słabszą siłę grawitacji, jego powierzchnia (idealnej kuli) jest kilka razy mniejsza niż Ziemi. Więc wszelkie zdarzenia musimy abstrahować do jego wymiarów.
Pytanie o atmosferę Czerwonej Planety jest wieloaspektowe. Nie znamy pierwotnego składu atmosfery Marsa. Zakładając, że jego historia kształtowania się jest podobna do ziemskiej, musimy przyjąć pewne uproszczenia i uogólnienia. Nie wynikają one z naszej chęci pójścia drogą na skróty, lecz są spowodowane brakiem dostatecznej ilości informacji. Nie mamy żadnego wiarygodnego punktu odniesienia z historii Marsa sprzed zderzenia(-mi) z ciałem(-ami) krytycznym(-i).


Rys 3. Hipotetyczne utworzenie Hellas Planitia [4]


Wszystko co obserwujemy dzisiaj na Marsie nosi ślady tego zdarzenia.
Czy zatem dzisiejsza atmosfera Marsa jest wynikiem tego zderzenia ?
Tak, bez wątpienia.
Co się mogło stać z pierwotną atmosferą ?
Szukając odpowiedzi na to pytanie musimy spojrzeć na historię Marsa z dwóch punktów odniesienia.
Geologicznego, który da nam odpowiedź na zdarzenie(-a), które spowodowały stan dzisiejszy - zderzenia z ciałem(-ami) krytycznym(-i) i zmianę budowy jądra planety. To skutkowało zmianą warunków magnetyczno- grawitacyjno-termodynamicznych sprzyjających utrzymywaniu gęstej atmosfery [1]. Drugi punkt odniesienia to próba oceny zjawisk, które mogły zajść w atmosferze Marsa w trakcie i w "chwilę po" zderzeniu(-ach). Skala zjawiska, które zaszło na Marsie, jest porównywalna tylko do skutków zdarzenia, które wywarło na Ziemię i życie na niej 60mln lat temu, uderzenie asteroidy w okolice dzisiejszego półwyspu Jukatan w Meksyku. Mars miał tego "pecha", że był i jest zbyt mały. Ma trzykrotnie słabszą grawitację, jest dużo mniejszy od Ziemi i co go gorsza, zderzył się ze zbyt dużym ciałem. Atmosfera Czerwonej Planety w chwili zderzenia została całkowicie zaburzona, prawdopodobnie silnie podgrzana, zwiększyła swoją objętość, znacznie ponad stabilną równowagę magnetyczno-grawitacyjno-termodynamiczną. Niewyobrażalne fale uderzeniowe pyłu i gazów wielokrotnie "omiotły" Czerwoną Planetę. Zderzając się powodowały powstawanie swoistych stref frontów, gdzie zwroty ciśnień były skierowane w każdą stronę, i tylko jeden kierunek, w kosmos, pozwalał ujść energii. Mogło to spowodować powstanie swoistych śladów tych zderzeń na powierzchni Marsa. Stref zagęszczonej materii o silnie zmienionych właściwościach fizyko-chemicznych.

Pewne jest to, że zderzenie spowodowało gwałtowne odparowanie ogromnych ilości skał, zarówno rodzimych planety, jak i ciała obcego, oraz wzbicie masy pyłu. Gazy te, w pierwszych chwilach silnie rozgrzane, (wówczas mogły ulec gwałtownej jonizacji), zapewne zostały wyrzucone przestrzeń kosmiczną, gdzie oziębiając się mogły utworzyć obłoki gazów. Jednakże, wskutek silnego oddziaływania wiatru słonecznego, i utraty silnego pola magnetycznego planety, gdzie mogły zostać częściowo uwięzione, zostały przemieszczone poza obecną orbitę Marsa wokół Słońca. Pyły wyrzucone w przestrzeń, wskutek dużej energii, jakiej im dostarczyło zderzenie, również mogły utworzyć obłoki pyłów w przestrzeni wokół Marsa. Jednakże, wskutek silniejszego oddziaływania grawitacyjnego planety na nie, mogły zostać na orbicie. Trudno jest stwierdzić jaka była całkowita masa wzbita i odparowana podczas zderzenia. Dlatego też, ocena jaką część stanowiły pyły jest bardzo trudna. Istnieje jednak pewna możliwość znalezienia odpowiedzi na to pytanie.

Gdzie ? Na księżycach Marsa, Phobosie i Deimosie.


Rys 4. Phobos [2]



Rys 5. Deimos [3]


Nie wiemy kiedy dokładnie znalazły się one na orbitach wokół Marsa, ale możemy przyjąć, że są na nich wystarczająco długo aby zaabsorbowały grawitacyjnie tę resztkową część pyłu i gazów wzbitych podczas zderzenia, która nie uleciały w przestrzeń kosmiczną.
Ostatnie udane lądowanie sondy NEAR na planetoidzie Eros wskazuje na to, że jest technicznie możliwe lądowanie na obiektach o słabej grawitacji.

Nie wdając się w szczegółowe rozważania zagadnień technicznych, należy znaleźć uzasadnienie takich misji.
1.   Sprawdzenie składu chemicznego i frakcyjnego powierzchni księżyców. Phobos i Deimos odznaczają się wyjątkowo słabym albedo. Pokryte silnie rozdrobnionym pyłem zachowują się jak ciała prawie doskonale czarne. Ciemny pył, który prawdopodobnie je pokrywa, mógł zostać poddany obróbce termicznej od energii termicznej wyemitowanej podczas zderzenia Marsa z ciałem krytycznym.
2.   Sprawdzenie właściwości fizyko-mechanicznych warstwy zewnętrznej i wiercenie rdzeniowe w celu pobrania próbek geologicznych. Jeżeli materiał rodzimy księżyców powstawał w innych warunkach niż ich warstwa zewnętrzna, to próbki warstwy wierzchniej i wierceń rdzeniowych będą znacząco się różniły.
3.   Niskie orbitowanie nad księżycami w celu sprawdzenia potencjalnych anomalii grawitacyjnych i magnetycznych. Jeżeli księżyce te, a zwłaszcza Phobos, były na orbitach wokół Marsa w chwili zderzenia z ciałem krytycznym, to emisja termiczna i radiowa zderzenia mogła spowodować zmiany struktury w podpowierzchniowej warstwie księżyców. A zwłaszcza ich przewodności magnetycznej i elektrycznej. Jest to jednak uzależnione od tego w jakiej pozycji znajdowały się one względem punktu uderzenia ciała krytycznego z Marsem.

Jaki jest związek badania księżyców Marsa z jego atmosferą ?

Jeżeli księżyce te były na orbitach wokół Marsa w chwili zderzenia z ciałem krytycznym, to zaabsorbowany przez nie pył mógł uwięzić, strukturalnie i chemicznie, cząstki pierwotnej atmosfery planety, która podgrzana energią zderzenia mogła także objąć Phobosa. Oprócz tego, badanie zaabsorbowanych gazów może przybliżyć odpowiedź na pytania: czym było ciało krytyczne (planetoida czy kometa), z czego się składało, jaka była przybliżona energia zderzenia (niektóre ciężkie pierwiastki ulegają odparowaniu i jonizacji tylko przy ściśle określonych warunkach ciśnienia i temperatury) etc.

Materiały źródłowe:

1.   Lewandowski K. Anomalie magnetyczne a geologia Marsa.
2.   http://www.gly.bris.ac.uk/www/teach/virtrips/nineplanets/phobos.html
3.   http://www.gly.bris.ac.uk/www/teach/virtrips/nineplanets/deimos.html
4.   Gilbert M.G. at all. Mars z bliska, National Geographic Maps for National Geographic Magazine 2/2001, edycja polska.
5.   NASA www.nasa.gov




Ogólne pytania proszę kierować pod adres: kontakt@marssociety.pl
Copyright © The Mars Society 1998-2003
" Ziemia jest kolebką ludzkości, lecz nikt
nie pozostaje w kolebce do końca życia. "
-- Konstanty Ciołkowski, 1895

PRZYŁĄCZ SIĘ DODAJ DO ULUBIONYCH NAPISZ DO NAS FAQ