Состав грунта Марса наконец-то раскрыт
Приземлившись на краю марсианской вулканической области в ноябре 2018 года, основной задачей зонда InSight является изучение внутренней структуры Марса. Основными его результатами, раскрытыми в феврале 2020 года, до этого момента были большой размер ядра Марса и отсутствие расслоения его мантии. С 23 ноября был добавлен состав марсианского грунта на глубине до 200 метров под ногами зонда InSight, опубликованный в журнале Nature Communications. Под слоем реголита (пыль от ударов астероидов) толщиной около 3 метров лежат два слоя вулканических пород, разделенных на глубине от 30 до 75 метров осадочными породами.
23 ноября группа международных исследователей опубликовала в журнале Nature Communications результаты анализа марсианского грунта с беспрецедентной доселе точностью. Благодаря сейсмометру SEIS (Seismic Experiment for Interior Structure) на борту зонда InSight, ученые выявили состав грунта под зондом на протяжении 200 метров, почти как если бы они были там — несмотря на то, что мы находимся на расстоянии не менее 62 миллионов километров от Марса.
Их метод? Использование волн Рэлея — сейсмических волн, которые распространяются на поверхности волнообразно — для определения скорости распространения сейсмических волн в различных слоях марсианских поверхностных пород и вывода вероятного геологического состава.
Сейсмические волны, успешно применяемые в течение десятилетий на Земле, впервые используются на Марсе. «Сейсмические исследования поверхности земли в месте посадки InSight ранее были ограничены 10-20 метрами», — отмечают исследователи в своей статье. Чтобы максимально ограничить помехи, сейсмические волны, использованные учеными, были взяты из 7 часов наблюдений в феврале 2020 года, во время спокойного периода, который считается репрезентативным для классической сейсмической активности на Марсе.
Состав марсианского грунта согласно последним сейсмическим исследованиям зонда InSight. В a — скорость S-волн (сейсмические поперечные волны). В b — скорость продольных волн (сейсмических волн сжатия). Синие и фиолетовые линии обозначают слои горных пород, выведенные по разным моделям. В c — вероятный состав почвы по глубине.
Осадочные породы в базальтах
В списке представлены, от наиболее до наименее поверхностного: несколько метров реголита (более или менее грубая космическая пыль, состоящая из обломков астероидов), небольшой слой базальтовой вулканической породы толщиной около 15 метров, 45 метров осадочных пород, 100 метров базальтовой вулканической породы, затем еще осадочные породы. В этом марсианском грунте исследователей удивил только кусочек осадочного слоя, зажатый между базальтами, учитывая, что место посадки InSight находится на краю второй по величине марсианской вулканической области, Равнина Элизий.
Как объяснить этот слой осадочных пород между двумя излияниями старой марсианской лавы, датируемыми соответственно 1,7 (молодые амазонские базальты) и 3,6 млрд лет назад (старые гесперийские базальты)? Это могут быть обломки молодых амазонских базальтов, но точность измерений InSight пока недостаточна для более точного определения состава этого промежуточного слоя. В любом случае эти отложения указывают на длительную паузу в марсианской вулканической активности, между интенсивностью первых гесперийских извержений, с их гораздо более толстым базальтовым слоем, и более размеренными амазонскими извержениями почти 2 миллиарда лет спустя.
Помимо предоставления информации о сходствах и различиях между нашими двумя планетами, последние результаты позволят нам лучше смоделировать поверхность Равнины Элизий, чтобы лучше подготовить посадку будущих исследовательских миссий.
Источник
Почему Марс – красная планета? (Состав марсианских почв)
Какой состав имеют марсианские почвы и что придает им характерный красный цвет: Марс под пыльной коркой — Вода и атмосфера Марса
Марс называют “красной планетой” неспроста – при наблюдении с Земли, вся его поверхность действительно имеет оттенок отчетливого кирпичного цвета. Причина этого очень проста: поверхность Марса покрыта толстым слоем окисленной железной пыли и камней. Другими словами, Марс с успехом можно было бы назвать не “красной”, а “ржавой” планетой.
Но в настоящее время мы уже достаточно неплохо знаем не только о составе почв, но и о внутреннем устройстве этой планеты благодаря экспедициям марсоходов и “прозвоне” её поверхности с помощью спутников. Поэтому, предлагаю вам немного углубится под поверхность Марса, при этом без всякого риска испачкаться в ржавой пыли, покрывающих его поверхность.
Строение планет солнечной системы. Как видно из графика, Марс «изнутри» больше похож на Луну, чем на Землю
Марс под пыльной коркой
Красная пыль, покрывающая поверхность Марса, очень мелкая и напоминает скорее не песок, а тальк. Под слоем пыли, Марсианская кора толщиной до 50 километров, состоит в основном из вулканических базальтовых пород. Почва Марса неоднородна и имеет в своем составе питательные вещества, такие как натрий, калий, хлор и магний.
Хотя состав коры Марса и Земли весьма похож, между нашими планетами есть одно весьма важное отличие – вся поверхность Марса представляет собой единое целое, каменный монолит, без намека на привычные нам тектонические плиты. По этой причине естественный пейзаж Марса довольно однообразен и представляет собой почти сплошную каменистую равнину.
Так как марсианская кора не двигается, магма может выходить из глубин планеты только по одним и тем же случайно образовавшимся проломам и каналам в коре. Отсюда и гигантские вулканы, подобные горе Олимп, которые встречаются в нашей Солнечной системе только на Марсе. Миллионы лет эти огнедышащие горы были единственной возможностью Марса “выпустить пар” из недр, отсюда и их циклопические размеры (Олимп имеет 27 км в высоту!).
Вулканы Марса – одно из «чудес» солнечной системы. Они такие огромные потому, что расплавленной породе удается найти выход на поверхность планеты, только в нескольких точках
Мантия, ядро и извержения вулканов на Марсе
Несмотря на наличие гигантских вулканов на поверхности, в наши дни – Марс это холодная и давно мертвая планета. По данным исследовательского зонда “Марс-Экспресс”, гигант Олимп последний раз извергался 2 миллиона лет назад – и хотя с точки зрения геологии, это произошло не так уж и давно, в настоящее время никаких предпосылок к последующему пробуждению, на данный момент нет.
Мантия под марсианской корой находится в состоянии покоя. Она состоит в основном из кремния, кислорода, железа и магния и, вероятно, имеет консистенцию шоколадной пасты. Толщина марсианской мантии по расчетам ученых составляет от 5400 до 7200 километров.
Ядро Марса скорее всего твердое, состоящее из железа, никеля и серы. Его оценочный диаметр составляет 3000-4000 километров. Ядро неподвижно, и как следствие, у Марса отсутствует непрерывное магнитное поле. Именно отсутствие магнитного поля – главная причина того, что Марс мертв и почти не поддается колонизации, вопреки заверениям фантастов. Магнитное поле – “подушка безопасности” для планеты, и не имея такой “подушки”, поверхность Марса совершенно беззащитна перед солнечной радиацией.
Необходимо отметить, что в далеком прошлом планеты, магнитное поле Марса было очень даже заметным и успешно справлялось с ролью “щита” от опасного излучения. Если на Марсе и была когда-то жизнь, то было это именно в те времена. Теоретически, возможность того, что какие-то формы жизни сумели найти способ укрыться от радиации, не исключена, однако несмотря на все поиски в прошлом или настоящем Марса, признаков хоть какой-то органики пока найдено не было.
На Марсе слишком холодно для жидкой воды, чтобы существовать в течение любого промежутка времени, но имеет на поверхности можно предположить, что после воды текли на Марсе. Сегодня, вода существует в виде льда в почве, и в листах льда в полярных ледяных шапок. Средняя температура воздуха составит около минус 80 градусов по Фаренгейту (минус 60 ° С), хотя они могут варьироваться от минус 195 градусов по Фаренгейту (минус 125 градусов по Цельсию) в районе полюса зимой до 70 градусов F (20 градусов C) в полдень в районе экватора.
Гора Олимп – крупнейший вулкан Марса. на его вершине (27 км), состав атмосферы и её давление почти ничем не отличаются от открытого космоса
Вода и атмосфера Марса
На Марсе слишком холодно для того, чтобы вода могла сохранится на поверхности планеты в жидком виде, хотя следы на поверхности планеты недвусмысленно свидетельствуют о том, что когда-то вода в привычном нам состоянии не была на Марсе редкостью – следы от ручьев, пересохшие русла рек и даже ложа озер и морей слишком сильно напоминают земные, чтобы оставлять какие-то сомнения.
В наши же дни, вода на Марсе существует только в виде подпочвенного льда, или в пластах углекислого льда в полярных ледяных шапках планеты. Что и не удивительно для планеты, средняя суточная температура которой составляет -60 градусов по Цельсию. Есть некоторые теории, что под поверхностью Марса существуют резервуары жидкой воды, подогреваемые подземными источниками и жаром мантии, однако вряд ли такая вода будет пригодна для питья или развития жизни.
Порой, на Марсе даже идет снег, однако марсианские снежинки состоят не из воды, а из диоксида углерода, и такие мелкие, что по размеру не превышают размеров красных кровяных телец – эритроцитов.
Что касается атмосферы Марса, то она слишком тонкая, чтобы оставить шанс на выживание любому живому существу в привычном нам виде, к тому же она на 95 процентов состоит из углекислого газа. Впрочем, даже если бы мы умели дышать углекислым газом, сомневаюсь, что нам бы понравилось на марсианской поверхности – “воздух” планеты сильно пропитан мельчайшими частичками пыли, которую регулярно поднимают в атмосферу пылевые дьяволы — малые копии земных торнадо, и гигантские пылевые бури, порой накрывающие большую часть поверхности планеты.
Источник
Марсианский песок и грунт Марса
Марс по праву принято считать удивительной и загадочной планетой. Рельеф планеты отдаленно напоминает поверхность Земли. На поверхности Марса расположено несколько ударных кратеров, вулканов, а также ледниковых шапок. Марсианские дюны сродни земным пустыням и долинам, слоистые скалоподобные породы напоминают земные. И все же, состав марсианской почвы отличается от содержания элементов земной поверхности.
Что входит в состав марсианской почвы
Удивительная по своему почвенному составу планета не оставляет ученых равнодушными к изучению содержания пород литосферы и экспериментированию над ней. Было проведено множество исследований, чтобы выяснить, из чего состоит почва Марса.
Твердая часть
Есть совершенно аргументированное мнение ученых о том, что так называемую почву Марса по праву нельзя называть таковой. Принято считать, по определению, земная почва должна содержать не только минералы, но и органические вещества. Марсианская почва состоит из подавляющего количества минеральных частиц и воды в минимальном количестве, органические элементы в ней отсутствуют.
Почва и ее состав на поверхности планеты распределен относительно неравномерно.
Основная часть марсианского грунта представлена кремнеземом, который составляет до 25% состава почвы.
Помимо минералов, представленных формой песка, марсианский грунт содержит минерал маггемит (оксид железа), который придает планете красноватый оттенок.
Кроме того, есть и другие компоненты, которые содержатся в почве: магний, кальций, натрий, сера, алюминий, хлор.
Кристаллографом CheMin было проведено рентгеноподобное исследование материалов марсианской поверхности. В результате изучения пород литосферы Марса было найдено сходство минерального состава с туфом земных вулканов. Прибором было установлено наличие в составе Марсианской почвы кристаллоподобных веществ: оливина, пироксена и полевого шпата. Такие породы на земле встречаются рядом с горными цепями и вулканами.
Поскольку марсианский грунт не содержит органических веществ, к нему наиболее применим термин реголит. Реголитом называют любой рассыпчатый материал. Реголитом также покрыты некоторые планеты солнечной системы (Меркурий, Луна, Земля).
Поверхность Марса покрыта выветрившимися минеральными породами, включающими частицы ила и песка.
Жидкая часть
Пески Марса, найденные почвенные образцы-конгломераты, а также взятые из кратера Гейл образцы почвенных пород свидетельствуют о том, что прежде на поверхности Марса проходили потоки воды.
Сейчас количество воды на Марсе составляет 2%. Поверхность планеты сухая, покрыта твердым льдом.
На поверхности планеты зарегистрированы достаточно объемные участки базальтовых пород, покрытых пылью. Базальтовые породы представляют собой губкоподобную поверхность, существует гипотеза ученых о том, что данная порода может содержать до 25% воды.
Газообразная часть
Curiosity Rover путем исследования марсианской почвы обнаружил пары, выделяемые из грунта при нагревании. Собирая образцы почвы, прибор предоставил исследователям данные, результат которых свидетельствует о наличии 1-3% воды в составе почвы. Этот факт навел ученых на мысли о длительном пребывании на планете человека, который может употреблять воду, выжатую из почвы Марса.
Помимо водных паров на Марсе обнаружены пары СО2 и азотистые соединения.
Интересные факты о почве
После проведения ряда исследований марсианской почвы, был раскрыт характер состава почвы планеты и величины его частиц.
Интересным является состав грунта, находящегося между камнями. Это тип каменистого материала, который разламывается при нажатии ковша на более мелкие куски 2-4 см.
Кроме того, в выветренных местах между камнями был обнаружен тип грунта коркообразный в одних местах, скомковавшийся в других. Такие агрегаты разламывались при воздействии ковша на частицы размером 0.5-1 см.
На территории молодых кратеров найден особый тип грунта – эоловый песок. На его поверхности выделяется песчаная рябь, которая покрыта скомковавшимся благодаря сульфатам слоем. С глубиной эти зерна уменьшаются в размерах.
Помимо этого, на поверхности были зафиксированы шарообразные частицы гематита размерами в несколько миллиметров.
Переносимые марсианскими ветрами пылевые частицы составляют 3 мкм в диаметре. Такие частицы могут переноситься в атмосферную суспензию вместе с более крупными до 20 мкм в диаметре при особых условиях турбулентности и скорости ветра.
Почва Марса поразительна не только своим составом, но и разнообразием планетарного рельефа. На поверхности планеты зарегистрированы и засняты скалистые и пустынные ландшафты.
Пески Марса, подобно земным, также перемещаются и поднимаются космическими ветрами. Удивительным считается поведение марсианских дюн. Марсианские дюны достигают величины до шести метров, и имеют свойства перемещаться под действием космических ветров. С этим связано постоянное изменение планетарного ландшафта, что регистрируется орбитальными аппаратами.
Интересным фактом является открытие астрогеологами почвенных образований, которые были названы «дюны-призраки». Это небольшие впадины на месте исчезнувшей дюны. Образование дюн-призраков объясняется наличием вулканической лавы у подножия дюны, которая существовала достаточно длительный период времени, а также осадочными явлениями под ней.
Изучение почв
Почва на Марсе имеет уникальный минеральный состав. Качественные характеристики марсианского грунта свидетельствуют о разнообразии почвенного состава в разных местах планеты.
Изучение почвы Марса Viking и Pathfinder позволило зафиксировать несколько видов почв: цементной и складчатой, которые имеют второе название ложной гальки. Такие виды грунта по предположению ученых, сформировались в результате термических процессов литосферы. Формы грунта, по всей видимости были сформированы, как осадки концентратов минералов под поверхностью почвы. Ложная галька имеет на первый взгляд твердую поверхность, но легко разрушима при надавливании или воздействии воды. Этот факт представляет затруднения при посадке исследовательских аппаратов.
Кроме того, ненасыщенные почвы являются причиной марсианских оползней, который образуют овраги и холмы на поверхности планеты. Причинами оползновения поверхности принято считать несколько факторов: гиперувляжненность ненасыщенной почвы, действие силы тяжести и динамические нагрузки. Динамические нагрузки являются результатом сейсмических свойств и метеоритных ударов.
По результатам исследовательского зонда «Феникс», проводимым в 2008 году, учеными было доказано, что химический состав почвы пригоден для выращивания некоторых видов растений.
Учеными был поставлен опыт в выращивании земных культур на почвах Марса, земли и Луны. Имитаторы почв данных планет были изолированы от окружающего мира, поставлены в особые тепловые условия, в которых освещение проводилось по 16 часов в сутки, а полив осуществлялся путем распыления воды.
В каждый почвенный образец были посажены семена горчицы и помидора. Удивительным оказался тот факт, что имитатор марсианской почвы дал наиболее лучший результат прироста биомассы культур. За счет наличия минеральных веществ в структуре почвы, она давала хорошее питание растениям, а ее состав позволял влаге задерживаться надолго.
Кроме того, ученые заявляют о возможности жизни растительности на водяных почвах. Наличие льда на Марсе позволяет допустить теорию выращивания водной растительности на планете.
Конечно, остальные условия для жизни растительности на планете отсутствуют.
Возможно, собранные данные о почве Марса послужат новым открытиям, а продолжающиеся исследования марсианского грунта позволят науке продвинуться на еще один шаг вперед.
Источник