Почему Марс сейчас именно такой каким мы его знаем?

Подробно о том, почему Марс никогда не был обитаем и никогда не станет второй Землей.

Марс – синоним тайны. Уж сколько всего сказано, исследовано и передумано на тему – есть (была) ли жизнь на Марсе, а ответом все также служит бессмертное: Есть ли жизнь на Mapce, нет ли жизни на Марсе – это науке неизвестно!

Однако, на самом деле, мы знаем о тайнах красной планеты не так уж мало. И чтобы вполне определенно ответить на львиную долю вопросов связанных с вопросами в духе: почему Марс в настоящий момент выглядит именно как холодная пустыня, а не цветущий тропический оазис, знаний у нас вполне хватает. Самое интересное, для этого ответа даже нет нужды посылать на Марс марсоход по типу “Персеверанс” или даже выходить из дома – достаточно базовых знаний физики.

Марс физически гораздо меньше и легче Земли, поэтому развитие этой планеты ниак не могло пойти по земному пути. Как не жаль

Первая проблема Марса – он слишком легкий

Итак, основная характеристика планеты, от которой зависят многие  ее свойства, – масса –  определилась во время  зарождения Солнечной системы. Масса Марса –  сумма масс планетезималий (каменных глыб), из которых она  образовалась, равна всего лишь  0.1  массы Земли. Это не так уж много для планеты.

В ту же древнейшую эпоху определились: период суточного вращения, наклон оси вращения к плоскости орбиты и форма самой орбиты. Планетезималии, падая на более крупные объекты – ядра будущих планет –  заставляли их вращаться, так как удары чаще приходились «не по центру». Так что период вращения и наклон оси  – результаты случайных явлений.

Продолжительность суток на  Марсе оказалась почти равной земной. Наклон оси суточного вращения к плоскости орбиты тоже близок к земному, он явился причиной смены времен года на Марсе. Продолжительность года – в два раза больше земного, так как Марс дальше от Солнца, чем Земля. Орбита Марса оказалась эллиптической, а это в свою очередь определило условия освещения планеты: в северном полушарии зима холоднее, так как приходится на время, когда планета дальше всего от Солнца. (Земля – наоборот: ближе всего к Солнцу, когда в северном полушарии зима, а эксцентриситет земной орбиты –  очень небольшой, так что разницы освещения  полушарий нет).

На расстоянии Марса от Солнца планетезималии имели весьма большую скорость, в среднем примерно 25 км/сек. Ударяя в новообразовавшуюся планету, они ее разогрели настолько, что она превратилась в кипящую магму. Электроны и ионы, участвуя в турбулентных движениях, создавали электрические токи и сопутствующие им магнитные поля. Совокупность этих полей создала первичное магнитное поле планеты, признаки которого и сейчас находят на Марсе. Постепенно планетезималий оставалось в облаке все меньше, планета остывала, и первичное магнитное поле исчезало.

Магнитное поле Марса – остаточное, и потому слабое и фрагментарное.

Вторая проблема Марса – отсутствие цельного магнитного поля

У многих планет появилось новое магнитное поле. Это планеты большой массы, обладающие быстрым осевым вращением. Второе условие на Марсе соблюдается, а вот масса Марса была слишком мала. У планеты такой массы почти не происходит дифференциации пород, то есть тяжелые металлические массы очень медленно падают к центру и  образуют небольшое планетное ядро.

Действительно, ядро Марса составляет всего 7 – 9 процентов его массы. В ядрах массивных планет под давлением внешних слоев появляются свободные заряды. При быстром осевом вращении в ядрах возникает кольцевой ток  и  дипольное магнитное поле планеты. На Марсе очень большая часть железа не опускается к центру, его окислы покрывают всю поверхность планеты, создавая ее характерный красно-бурый цвет. Раз нет магнитного поля, нет и радиационных поясов, защищающих планету от потоков солнечных высокоэнергичных заряженных частиц.

В этом основная причина, по которой на поверхности Марса не обнаружена даже элементарная жизнь, но есть мнение, что жизнь на Марсе все же была, когда на нем сохранилось первичное магнитное поле, когда он был более теплым, когда на нем была вода и достаточно плотная атмосфера.

Третья проблема Марса – очень тонкая атмосфера

Воды много в межзвездном пространстве, была она и в «нашем» газопылевом облаке и, следовательно, на планетах. Земля сохранила воду. Определяющими факторами оказались масса Земли и расстояние от Солнца. На Марсе условия сложились по-другому. В отсутствии магнитного поля солнечный ветер, обтекая планету, срывал с нее атмосферу, а малая масса Марса не смогла ее удержать. Большая часть воды испарилась или диссоциировала под влиянием ультрафиолета Солнца.

Освободившийся  кислород, объединившись с углеродом, который тоже имелся в первичном облаке, образовал основную составляющую современной очень разреженной атмосферы – углекислый газ  –  96%. Кислорода (0.1 – 0.4% ) и водяного пара  (0.05%) в атмосфере Марса очень мало.

Водород – самый легкий элемент, с поверхности планеты улетучился. Часть воды сохранилась под поверхностью Марса в виде вечной мерзлоты, часть в полярных шапках. Редко наблюдаются облака из кристалликов воды. Существуют и косвенные признаки существования воды в прежние времена.

Углерод пополнялся за счет вулканической деятельности. Углерод содержат многие органические соединения.

Остатки жизни могли сохраниться под поверхностью планеты в слое вечной мерзлоты. Поиски жизни на Марсе ведутся со времен первых космических аппаратов, достигших поверхности Марса. Ещё «Викинг» отодвинул большой камень. Ведь под него не могли проникнуть ни ультрафиолетовое излучение, ни потоки энергичных частиц от Солнца. Но и там признаков жизни не оказалось.

Потеряв атмосферу, Марс стал остывать еще быстрее. Сейчас его атмосферное давление в 160 раз меньше земного, как следствие – гораздо выше контраст дневных и ночных температур. Летом днем на экваторе возможна температура минус 13°С – минус 20°С , а ночью в этом же месте может быть минус 80° С, зимой у полюсов температура  опускается до минус 150°С.

Из-за низкого атмосферного давления вода закипает и превращается в пар. Сейчас на поверхности Марса жидкой воды нет,  остались только сухие русла рек и бывшие водоемы. В условиях практического отсутствия воздуха и воды хорошо сохранились кратеры, образовавшиеся при ударах метеоритов.

Закат на Марсе, снятый марсоходом «Куриосити». Согласитесь, выглядит совсем не инопланетно

Марс никогда не был и главное – никогда не станет второй Землей

Когда Марс был горячее, на нем происходили мощные геологические процессы.  Появились горы, плоскогорья, глубокие ущелья и каньоны, достигающие 7 километров глубины (таких глубоких на Земле нет). Но особенно  впечатляют потухшие вулканы.  Самый высокий из них – Олимп высотой в 27 километров (самая высокая вершина на Земле – около 9 километров).

Этому есть интересное объяснение. Оказывается, образованию таких высоких гор способствует малая масса Марса. На Земле высокие горы оседают, осыпаются, а на Марсе способны устоять. Большие площади Марса занимают холмистые равнины. Они покрыты силикатным песком, песчинки которого окутаны красноватой пылью окислов железа. По равнинам разбросаны глыбы и камни, на них тоже  лежит слой пыли.

Полярные шапки состоят из углекислого снега и в меньшей степени из водяного льда. Зимой они охватывают огромные области от полюсов до широты 55 градусов (“средняя полоса” для Земли). С сезонным повышением температуры они довольно быстро сжимаются ближе к полюсу, сублимируют, превращаясь в газ, минуя жидкую фазу. В результате над  полярными областями повышается атмосферное давление, возникают сильные ветры  (до 100 метров в секунду), охватывающие оба полушария.

Когда в северном полушарии весна, на Марсе свирепствуют сильнейшие бури, подымающие миллионы тонн песка. Под действием сезонных ветров, изменяющих направление, песчаные горы  – дюны – поворачиваются, изменяется и расположение отбрасываемых ими теней. Эти сезонные изменения пятен на поверхности Марса при наблюдениях в небольшие телескопы дали основание предполагать, что это – растительность. Но, вряд ли она напоминает те самые яблони, которые будут цвести на Марсе.

Когда бурь нет, днем из-за пыли  в атмосфере на Марсе небо розовое, а ночью эта пыль практически не мешает видеть звездное небо, Землю с Луной и другие планеты. Особенно интересны марсианские пейзажи на рассвете и закате – при некоторых условиях, можно заметить, что небо планеты хоть и бледное, но все-таки отчетливо голубое.

Глядя на такие фотоснимки, воображение легко “дорисовывает” сходство пейзажа Марса и Земли. Кажется – если уж “доросла” Земля до человеческой цивилизации, то и Марс стоит от этого в паре шагов. Марсиане просто до времени “прячутся” от надоедливых землян, возможно прямо под колесами марсоходов, под поверхностью своей умирающей планеты… Однако факты таковы, что Марс на самом не умирает, а, как бы это точнее выразится – уже был рожден наполовину мертвым. Просто на самом старте ему не хватило, может быть по чуть-чуть, но зато всего: и массы, и расстояния до Солнца и распределения тяжелых элементов из протопланетного облака.

Источник: starcatalog.ru, оригинальная идея и первая часть статьи заимствованы с сайта http://spacephys.ru/