Вода на Марсе прошлое и настоящее Н Б

Вода на Марсе: прошлое и настоящее Н. Б. Гонтарева Институт цитологии РАН, СПб

Солнечная система • С помощью тщательных наблюдений можно определить расстояния в Солнечной системе

Признаки присутствия на Марсе воды в прошлом • На Марсе существуют структуры, сформированные в прошлом потоками воды. Считается, что это происходило около 4, 5 миллиардов лет назад, а затем планета стала высыхать • Mars Reconnaissance Orbiter обнаружил светлые полосы породы, которая сильно напоминает отложения, сделанные обширными водными потоками • Минерал яровит, превратившийся впоследствии в оливин. Это продукт катастрофических выбросов воды на поверхность Марса, происходивших около 2 миллиардов лет назад • Гематит (часто возникает в результате воздействия воды), гетит (никак не может появиться без воды) и ярозит • Наличие льда в полярных областях

Метан? • Обнаружен в марсианской атмосфере (10 parts per billion) – Имеет короткий период полураспада (несколько сот лет), следовательно, существует источник его возобновления – Активная вулканическая деятельность? (но отсутствует диоксид серы) – УФ-индуцируемые реакции с участием CO 2? – Метеоры? – Или биологические процессы? • Предположительно метан ассоциирован с подземными водами, что подтверждает биологическую версию

Марсианский метеорит Allan Hills 84001 • • Сформирован около 4500 млн лет назад Есть свидетельства того, что жидкая вода проникала через камень в прошлом Обнаружены органические молекулы (полицикличесие ароматические углеводороды и аминокислоты) Обнаружены микробоподобные структуры – Не доказано, что это действительно микробы – Трудно вычленить земные загрязнения

• Размер планеты • Расстояние от Солнца • Скорость вращения планеты

Зона обитания • • • Наличие звезды с температурой 4000<T<7000 K – Достаточно длинный для эволюции жизненный цикл – Испускание некоторого количества ультрафиолета Стабильность размеров обитаемой зоны обитания во времени Наличие тяжёлых элементов в составе светила

• Большинство планет, включая три самых больших спутника (Ио, Титан и Тритон), имеют атмосферы • • Марс В основном CO 2 Небольшое количество N 2, Ar Ветры, песчаные бури • • Венера В основном CO 2 Небольшое количество N 2 Облака серной кислоты • • • Земля В основном N 2, O 2 Некоторое количество H 20, Ar Лишь 0. 03% CO 2. Водяные облака

• Поверхностные температуры и давления существенно различаются для трёх планет земной группы Венер а Земл я Марс Tпов (K) 733 288 215 Pпов (bar) 92 1. 013 0. 0056 rпов (kg/m 3) 65 1. 2 0. 017 H(km) 16 8. 5 18

Сравнительный химический состав Земли и Марса Вещество Земля Марс H 2 O Атмосфера • Массовая доля (x 109). 3 0. 02 250, 000 5000? Кора 30, 000 10, 000? Всего 280, 000 15, 000? Атмосфера 0. 4 50 Полярные шапки/океан 0 10 Кора 100, 000 >900? Всего 100, 000 >1000? Атмосфера 2, 000 300 11 0. 5 Полярные шапки/океан CO 2 N 2 40 Ar Атмосфера

Почему жидкая вода исчезла? • Утрачена при испарении воды в верхних слоях атмосферы (УФ деструкция) • Осталась в виде полярных шапок • Скрывается под поверхностью Марса (ледник под слоем пыли). • Если на Земле воду на поверхности удерживает давление в 1 бар, то на Красной планете — всего около 6 миллибар. Из-за этого вода, попадая в атмосферу, превращается в газ. • Задача европейской миссии Mars Express – глубинное бурение (40 м)

Атмосфера и вода • Значительное количество свидетельств того, что на поверхности Марса была вода – Наличие жидкой воды в прошлом говорит о более высоких температурах и давлении – Могла быть более плотная атмосфера из-за активной вулканической деятельности • Марс

• • • Земля: Вода сконцентрирована около поверхности Обогащённая кислородом атмосфера Химическая структура • • Марс Облака - вода и CO 2

• Погода определяется пыльными бурями – Очень маленькие частицы пыли (1 микрон) переносятся сильным ветром (>180 km/h)

Поиск воды на Марсе – поиск следов жизни Предпосылки появления (сложных) живых структур • • Наличие аминокислот Жидкая вода Умеренные температуры Умеренное давление Основана на С-Н связях Обычно включает кислород и азот Иногда фосфор Важную роль играет вода

Миссия выполнена • Марсоходы «Викинг» тестировали почву на наличие органики и нашли её полностью стерильной • В 2000 году российский прибор HAND с орбитального спутника вычислил оптимальное место посадки • Марсоходы Spirit и Oppotrunity (январь 2004) обнаружили минералы водного происхождения • Зонд “Феникс” этим летом проанализировал первые пробы марсианского льда в полярной области • Позавчера было сообщено о снегопаде на высоте 4 км

Что планируется сделать • • • Новый орбитальный аппарат MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolutio. N), который с 2013 года будет проводить комплексное исследование Марса, направленное, в основном, на его атмосферу. Будут запущены спутник, изучающий почву, и несколько марсоходов. Один из них сможет передвигаться по поверхности Марса и брать пробы там, где ему укажут специалисты с Земли 2009 г Европейское космическое агентство планирует миссию Exo Mars 2011 г Через 10 лет – доставка на Землю марсианского грунта Пилотируемая экспедиция будет разрабатываться с 2014 года

Самый надежный способ получить максимум информации – отправить на Марс человека (пилотируемая экспедиция) Действующая модель марсианского спускаемого модуля

Поиск внеземного интеллекта • • Прослушивание внеземных радиосигналов Откуда? – Солнцеподобные звезды – Около 1000 таких звезд в пределах 100 световых лет На какой частоте нужно искать? – 21 cm = частота, испускаемая нейтральным водородом – Возрастает вероятность быть обнаруженными случайно Почему до сих пор не установлен контакт? – Ближайшая цивилизация может быть слишком далеко – Стремление к контакту может НЕ быть обоюдным – Разные ступени цивилизации – Для передачи радиосигнала во всех направлениях на 100 световых лет требуется мощность, в несколько тысяч раз превышающая все земные возможности,