Putem prezice furtunile de praf pe Marte? NASA este îngrijorată de pericolul furtunilor globale pe Marte Ce este vântul pe Marte

De mai bine de un secol, scriitori de science fiction din întreaga lume încearcă să-și imagineze cum ar fi viața astronauților pe Marte. Dar pe măsură ce umanitatea devine din ce în ce mai mult Mai multși mai conștienți de condițiile marțiane, descrierile scriitorilor de science fiction despre viața pe Marte devin din ce în ce mai mult Mai mult realist. Mai recent, The Martian se bazează pe romanul SF al lui Andy Weir. Personaj principal„Marțianul” din cauza unor circumstanțe neprevăzute rămâne singur pe planeta roșie și începe lupta pentru supraviețuire. Iar la începutul secolului al XX-lea, autorul american Edgar Rice Burroughs visa deja să călătorească pe Marte. Pentru dreptate, merită să spunem că planeta roșie a capturat atât de mult oamenii încât până și celebrul teolog și autor de povești fantastice, Clive Staples Lewis, a publicat o serie de povești despre ea. El a creat ciclul „Cronicile din Narnia”.

Impresia unui artist despre o furtună de praf pe Marte apropiindu-se de o stație de cercetare. Astfel de fenomene de pe planeta roșie pot fi însoțite de descărcări de electricitate atmosferică. Sursa: NASA

Marțianul se deschide cu o furtună uriașă de nisip care avariază antena de transmisie și unele dintre echipamente, determinând personajul fictiv Mark Watney să rămână pe Marte în timp ce ceilalți membri ai misiunii pleacă, presupunând că este mort. Această dezvoltare pare foarte plauzibilă, deoarece Marte este renumit pentru furtunile sale de nisip foarte active, care uneori devin atât de mari încât pot fi observate cu telescoapele de pe Pământ.

„În fiecare an, pe Marte au loc furtuni de nisip moderat de mari, care acoperă zone de dimensiunea continentului Pământului și durează săptămâni după formarea lor. Dar aproximativ la fiecare trei ani marțieni (5,5 ani pământeni) uraganele obișnuite se transformă în furtuni gigantice care pot învălui întreaga planetă ", - Michael Smite, planetarist de la Centru zboruri spatiale NASA.

Oamenii de știință consideră că este puțin probabil ca chiar și furtunile planetare de nisip de pe Marte să poată duce la consecințe îngrozitoare. Chiar și cele mai puternice vânturi care bat în acest moment nu vor putea distruge sau chiar răsturna echipamentul mecanic special desfășurat. Vânturile din cele mai puternice uragane marțiane ating viteze de aproximativ o sută de kilometri pe oră, mai mult de jumătate din viteza unor uragane de pe Pământ. De aceea nu merită să ne concentrăm doar pe viteza vântului. Densitatea atmosferică Marte reprezintă aproximativ un procent platmosfera Pământ. Aceasta înseamnă că pentru a zbura un zmeu terestru pe planeta roșie, vântul trebuie să sufle mult mai puternic.

„Principala diferență dintre Pământ și Marte este că presiunea atmosferică pe Marte este mult mai mică. Astfel, lucrurile și obiectele pot fi duse de pe suprafața sa, dar nu cu aceeași forță ca pe Pământ”, spune William Farrell, fizicianul plasmei.

Probleme ale energiei solare

Dar oricum ar fi, furtunile de nisip de pe Marte nu sunt complet inofensive. Particulele individuale de praf de pe planeta roșie sunt foarte mici și ușor electrostatice, putând astfel să se „lipească” de diferite suprafețe.

„Dacă ai fost vreodată atent, poți vedea în imaginile roverului Curiosity că după fiecare călătorie se murdărește foarte tare. Praful acoperă aproape totul. Pătrunde chiar și în mecanisme și dispozitive, ”- Michael Smite.

Această capacitate a prafului de a pătrunde oriunde și peste tot este o problemă majoră pentru inginerii care proiectează echipamente pentru roverele marțiane. Aceasta este în special o problemă mare pentru panourile solare. Chiar dacă ambarcațiunea este prinsă într-o furtună sau vârtej de praf foarte mică, de doar câțiva metri, vântul poate transporta suficient praf pentru a acoperi convertoarele fotovoltaice și a reduce foarte mult suprafața utilizabilă care poate transforma energia solară în energie electrică. Dacă apelăm la același „marțian”, atunci Mark Watney petrece o anumită perioadă de timp în fiecare zi pentru a curăța panourile solare pentru a le asigura performanța maximă.

Această fotografie a fost făcută de roverul Opportunity cu trei săptămâni înainte de a 10-a aniversare pe Marte. Camera panoramică Pancam a supravegheat roverul între 3 și 6 ianuarie 2014. Atenție la cât de praf sunt panourile solare. Sursa: NASA/JPL-Caltech/Cornell Univ./Arizona State Univ.

Uraganele globale pot crea, de asemenea, o problemă secundară care nu poate fi rezolvată prin simpla suflare a prafului de pe suprafață. Atât de mult praf poate fi prezent permanent în atmosferă încât o parte din lumina soarelui va fi blocată și, în consecință, eficiența panourilor solare va scădea. În carte, când un astronaut întâlnește pentru prima dată o furtună mare de nisip, el observă imediat o ușoară scădere a eficienței bateriilor sale, cauzată de o ușoară estompare a atmosferei. Aceasta este o descriere destul de exactă a ceea ce ar putea întâlni exploratorii în timpul expedițiilor marțiane reale.

„În prezent, suntem foarte îngrijorați de consumul de energie al roverelor noastre. Roverele Spirit și Opportunity au aterizat în 2004, așa că au supraviețuit unui singur uragan global până acum în 2007, care le-a forțat să se închidă și să rămână în standby timp de săptămâni”, continuă Michael Smite.

forfota de praf

După cum am menționat, furtunile globale de nisip ridică suficient praf în aer pentru a acoperi complet planeta și a întuneca soarele. dar în acest fel uraganul însuși devine și el sortit dispariției. Cert este că principalul mecanism care pune în mișcare toate aceste uragane este temperatura ridicată a luminii solare, care ajunge exact la suprafața planetei. Pe măsură ce lumina lovește pământul, încălzește aerul aproape de suprafața sa, lăsând straturile superioare mai reci. La fel ca și pe Pământ în timpul furtunilor, aerul cald și rece, amestecându-se, devin instabile, straturile calde încep să se ridice, îndepărtând cu ele particulele de praf din cauza instabilității. Din astfel de mici vârtejuri se formează toate acele „fantome” ciudate de praf văzute în unele imagini ale lui Marte. Apoi se formează furtuni de dimensiuni moderate, apoi - de dimensiunea unui continent. Uneori, astfel de uragane mari se pot combina într-un singur vârtej global, care doar acoperă întreaga planetă cu praf.

Cercetătorii și oamenii de știință planetari au stabilit destul de precis că uraganele mari apar de obicei în timpul verii în emisfera sudică a lui Marte. Se știe că pe planeta roșie, precum și pe Pământ, are loc o schimbare a anotimpurilor, care este cauzată de înclinarea axei de rotație a planetei. Dar datorită faptului că orbita lui Marte are o excentricitate mai mare decât orbita Pământului, planeta roșie se mișcă pe o orbită mai eliptică. Apropierea minimă a Soarelui coincide doar cu perioada de vară în emisfera sudică și, prin urmare, valorile temperaturii sunt cele mai mari tocmai atunci. Odată ce un uragan începe, acesta nu se potolește timp de săptămâni și chiar luni. Dar oamenii de știință încă nu sunt siguri ce cauzează exact decalajele atât de mari între uragane.

Un vortex de praf capturat pe Marte de camera HiRISE a Mars Reconnaissance Orbiter. Această scenă a fost surprinsă în timpul zilei, la sfârșitul primăverii marțiane. Cadrul acoperă o suprafață de 644 de metri. Judecând după umbra pe care vârtejul o aruncă la suprafață, s-a putut stabili că poate atinge 800 de metri înălțime, iar diametrul său este de aproximativ 30 de metri.

Clima de pe Marte, deși nefavorabilă vieții, este totuși cea mai apropiată de pământ. Probabil în trecut Clima lui Marte ar fi putut fi mai cald și mai umed, iar apă lichidă era prezentă la suprafață și chiar a plouat.

Marte este ținta cea mai probabilă pentru prima expediție cu echipaj uman pe o altă planetă.

YouTube enciclopedic

1 / 3

✪ Clima planetei Marte | Care este temperatura lui Marte

✪ Vladimir Dovbush: Vorbind despre cauzele schimbărilor climatice globale

✪ Marte misterios

Subtitrări

compoziţia atmosferică

Atmosfera lui Marte este mai rarefiată decât învelișul de aer al Pământului, iar 95,9% este alcătuită din dioxid de carbon, aproximativ 1,9% este azot și 2% argon. Conținutul de oxigen este de 0,14%. Presiunea atmosferică medie la suprafață este de 160 de ori mai mică decât la suprafața Pământului.

Masa atmosferei în timpul anului variază foarte mult datorită condensului iarna și evaporării vara, volumelor mari dioxid de carbon la poli, în calote polare.

Nori și precipitații

Există foarte puțini vapori de apă în atmosfera marțiană, dar la presiune și temperatură scăzută, este într-o stare apropiată de saturație și adesea se adună în nori. Norii marțieni sunt destul de inexpresivi în comparație cu cei de pe Pământ.

Studiile efectuate de nava spațială Mariner 4 în 1965 au arătat că în prezent nu există apă lichidă pe Marte, dar datele de la roverele NASA Spirit și Opportunity indică prezența apei în trecut. Pe 31 iulie 2008, pe Marte a fost descoperită apă în stare de gheață la locul de aterizare al navei spațiale Phoenix a NASA. Aparatul a găsit depozite de gheață direct în pământ.

Există mai multe fapte în sprijinul afirmației privind prezența apei pe suprafața planetei în trecut. În primul rând, s-au găsit minerale care s-ar putea forma doar ca urmare a expunerii prelungite la apă. În al doilea rând, cratere foarte vechi sunt practic șterse de pe fața lui Marte. Atmosfera modernă nu putea provoca o asemenea distrugere. Studiul ratei de formare și eroziune a craterelor a făcut posibil să se stabilească că vântul și apa le-au distrus cel mai mult cu aproximativ 3,5 miliarde de ani în urmă. Multe rigole au aproximativ aceeași vârstă.

NASA a anunțat pe 28 septembrie 2015 că Marte are în prezent fluxuri sezoniere de apă sărată lichidă. Aceste formațiuni se manifestă în sezonul cald și dispar - la frig. Oamenii de știință planetari au ajuns la concluziile lor analizând imagini de înaltă calitate obținute de instrumentul științific High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) al orbiterului marțian Mars Reconnaissance Orbiter (MRO).

Temperatura

Temperatura medie pe Marte este mult mai mică decât pe Pământ - aproximativ -40°C. În cele mai favorabile condiții de vară, în jumătatea zilei a planetei, atmosfera se încălzește până la 20 ° C - o temperatură destul de acceptabilă pentru locuitorii Pământului. Dar noaptea de iarnaînghețul poate ajunge la −125°С. La temperaturi de iarnă, chiar și dioxidul de carbon îngheață, transformându-se în gheață carbonică. Astfel de scăderi puternice de temperatură sunt cauzate de faptul că atmosfera rarefiată a lui Marte nu este capabilă să rețină căldura pentru o lungă perioadă de timp. Ca urmare a numeroaselor măsurători ale temperaturilor în diferite puncte de pe suprafața lui Marte, se dovedește că în timpul zilei la ecuator temperatura poate ajunge până la + 27 ° C, dar dimineața scade la -50 ° C.

Există oaze de temperatură pe Marte, în zonele „lacului” Phoenix (Podisul Soarelui) și ținutul lui Noe, diferența de temperatură este de la -53 ° C la + 22 ° C vara și de la -103 ° C la - 43 ° C iarna. Astfel, Marte este o lume foarte rece, dar clima acolo nu este mult mai aspră decât în ​​Antarctica.

În fiecare an, furtunile de praf culeg suprafața lui Marte. Uneori, una dintre aceste furtuni devine atât de mare încât acoperă întreaga planetă. Evident, acest lucru îi pune pe viitorii astronauți într-o poziție inconfortabilă. Furtunile marțiane s-ar putea să nu fie la fel de înverșunate ca cea care a cuprins Mark Watney și colegii săi din The Martian, dar ele pot răvăși câteva luni, pot bloca soarele și pot acoperi panourile solare cu un strat de praf.

În prezent, nu există o modalitate fiabilă de a ști când va lovi o furtună de praf de dimensiunea planetei. Cu toate acestea, oamenii de știință studiază modelul anotimpurilor furtunilor de praf pe Marte. Este posibil ca Planeta Roșie să fie în strânsoarea unei furtuni globale de praf în următoarele câteva luni, în conformitate cu o prognoză făcută anul trecut. Dacă acesta este cazul, iar furtuna de praf începe, ne poate fi mai ușor să anticipăm furtuni viitoare.

Praf, peste tot și peste tot

Prezicerea acestor furtuni este o sarcină dificilă, deoarece știm foarte puține despre ele. „S-ar crede că nu ar trebui să se întâmple deloc, sau ar trebui să se înfurie tot timpul, pentru că lumina soarelui lovește Marte aproape la fel ca pe Pământ în fiecare an”, spune Shirley. De ce se întâmplă asta în unii ani și nu în alții?

Dacă izbucnește o furtună de dimensiunea unei planete când nava spatiala se va apropia de Marte, poate interfera cu procesul de aterizare la suprafață. „Când atmosfera se încălzește, se umflă ca un balon”, spune Shirley. Aceasta înseamnă că nava spațială va începe să experimenteze frecare mai devreme decât se aștepta. „Ar putea încurca complet procesul de reintrare și aterizare”.

Vântul de pe Marte în timpul unei furtuni de praf este mai puțin puternic decât un uragan de pe Pământ; atmosfera este mult mai subțire, iar vânturile de furtună nu accelerează mai mult de 100-120 km/h. Deoarece atmosfera lui Marte este mai subțire, „cel mai rapid măsurat a fost de 16 km/h la nivelul solului”, spune Steve Hoffman, inginer aerospațial la Centrul Spațial Johnson al NASA. „Un astronaut nu va fi răsturnat de un asemenea vânt, nici un vehicul de lansare.”

Cu toate acestea, o furtună globală ar putea înfunda mașinile și ar putea tăia astronauții de lumina soarelui necesară pentru rețele solare și rover. Roverele Spirit și Opportunity au rezistat ultimei lor furtuni globale de praf în 2007, pornindu-se doar câteva minute pe zi pentru a-și menține electronicele calde.

Distrugerea Prafului

Cât de bine se pot pregăti astronauții pentru o furtună de praf depinde de cât de bine se apropie și de cât durează aceasta. Este posibil să aveți nevoie de surse alternative de energie. Roverul Marte, de exemplu, folosește un sistem generator de radioizotopi care generează electricitate din plutoniu. Cu energie suplimentară, ar fi posibilă împărțirea apei în hidrogen și oxigen. „Am putea să facem combustibil, să stocăm energie în timp ce soarele strălucește și apoi să ne întoarcem la ei când lovește o furtună de praf”, spune Hoffman. Din păcate, plutoniul este radioactiv, iar hidrogenul este extrem de inflamabil, motiv pentru care ambele opțiuni sunt considerate foarte proaste de către NASA.

Praful care intră în atmosferă și provoacă furtuni globale este, de asemenea, foarte fin. Este aproape ca fumul, ca atotcuprinzător și este greu să scapi de el prin tot ceea ce este deschis și închis. Orice trape, orice piese mobile ale costumelor, va fi praf peste tot. Perclorații toxici pot provoca uzură mecanică.

Amurgul prelungit poate fi, de asemenea, obositor, deși o furtună globală de praf pe Marte nu va provoca același întuneric ca o iarnă polară pe Pământ. Va fi mohorât și destul de lung, dar nu complet întuneric în timpul zilei.

În orice caz, nu avem idee cum este să trăiești într-o furtună de praf până când astronauții își dau seama cu siguranță.

dans spațial

În cercetările sale de anul trecut, Shirley căuta o legătură între mișcarea lui Marte în jurul centrului de greutate sistem solarși manifestarea furtunilor globale de praf. În mod remarcabil, centrul gravitațional al sistemului solar nu este întotdeauna reprezentat de soare (deși soarele nu se deplasează niciodată departe de el). Îl afectează și gravitația planetelor care se învârt în jurul Soarelui, datorită căruia Soarele se îndepărtează și se apropie de acest centru de greutate. Pe măsură ce Soarele dansează cosmic, și Marte dansează cu el.

Shirley și colegii săi cred că, pe măsură ce impulsul lui Marte se schimbă, la fel se schimbă și impulsul atmosferei, astfel încât circulația aerului se accelerează și încetinește în mod constant. Aceste schimbări pot duce la furtuni de praf. Cercetătorii au făcut predicții despre aceste cicluri din atmosferă, apoi s-au uitat la modele computerizate și au descoperit că o circulație mai intensă poate duce praful mai sus și, odată cu el, furtuna de praf „fuge”. Toate cele nouă furtuni globale de praf observate pe Marte au avut loc în anii în care circulația a fost cea mai intensă.

„Perioadele în care Marte se accelerează și capătă avânt datorită împingerii și balansării altor planete și a Soarelui par să coincidă perfect cu momentul furtunilor de praf”, spune Shirley. Dintre toate anotimpurile cu condiții similare cu cele din acest an, doar unul nu a dat naștere unei furtuni de praf la nivel mondial.

Studierea influenței gravitației Soarelui și a altor planete asupra impulsului și atmosferei Planetei Roșii poate ajuta oamenii de știință cu predicții. Cu cât sunt mai multe date, cu atât vor fi mai precise. Ceea ce este deosebit de interesant, studiul furtunilor globale de pe Marte poate ajuta la studiul propriei noastre planete. Planeta roșie are o atmosferă mai simplă decât Pământul din cauza lipsei oceanelor.

„Dacă învățăm ceva despre fizica care duce la schimbări în atmosferă și vânturi, poate că putem aplica aceste cunoștințe în cazul mai complex al Pământului.”

Se știe că furtunile de praf fac furtună pe Marte, aceste furtuni sunt incredibil de mari și pot învălui întreaga planetă. În plus, suprafața lui Marte este presărată de nenumărate vârtejuri care străbat câmpiile sale și ridică praful, care este dus într-un „ciclu al prafului” unic pentru planetă.

Luate de pe orbită, arată că principala cauză a eroziunii pe Marte este vântul. Câmpii de dune vaste, formațiuni stâncoase complicate și cer învăluit în ceață - așa este această lume aspră și vântoasă.

Scriitorii de science fiction au prins rapid ideea unor furtuni frecvente care par descurajante de la distanță. Pereți gigantici de praf, împotriva cărora cel mai mare praf terestre sau furtuni de nisip arată ca niște pitici ridicoli, sulițe scânteietoare de fulgere care au apărut din cauza frecării atmosferice, uragane monstruoase care mătură totul în calea lor, aruncând astronauți și echipamente warping.

Din păcate, realitatea furtunilor de praf marțiane este ceva mai modestă, fapt pe care NASA dorește să-l transmită publicului care așteaptă cu nerăbdare noul film al lui Ridley Scott, The Martian.

Bazat pe bestsellerul lui Andy Weir, filmul este plasat în viitorul apropiat în timpul unei misiuni cu echipaj pe Marte. Din cauza unei furtuni feroce de praf, misiunea eșuează, baza planetară este avariată, iar unul dintre astronauți, Mark Watney (interpretat de Matt Damon), este pierdut după deteriorarea costumului spațial, iar colegii decid că a murit în teribilele vânturi marțiane. .

Dar, la fel ca multe alte speculații științifico-fantastice despre Marte, această scenă induce în eroare spectatorul, deoarece oamenii de știință au date ușor diferite despre presiunea sa atmosferică.

Deși, desigur, furtunile de praf de pe Marte sunt periculoase în felul lor, este extrem de puțin probabil să arunce pe cineva sau să strice ceva. Cel mai puternic vânt marțian bate cu o viteză de 60 de mile pe oră (mai puțin de 30 de metri pe secundă), jumătate din viteza oricărui uragan terestru. De fapt, însă, daunele sunt cauzate nu atât de viteza vântului în sine, cât de presiunea atmosferică, cu care este doar strâns pe Marte. Este aproximativ un procent din pământul, așa că dacă te hotărăști să mergi pe Planeta Roșie, vei avea o dezamăgire destul de mare.

„Principala diferență dintre atmosferele Pământului și Marte este că presiunea asupra acestuia din urmă este mult mai mică”, spune fizicianul William Farrell de la Goddard Space Flight Center din Greenbelt, Maryland, care analizează furtunile de praf marțiane. „Deci, desigur, vânturile bat, dar nu atât de mult.”

Deși cel mai violent uragan de pe Marte ar fi mai mult ca o briză după standardele Pământului, furtunile de praf marțiane pot fi totuși o problemă pentru viitorii astronauți, mai ales dacă aceștia depind de energia solară.

În The Martian, Watney curăță panourile solare în fiecare zi pentru a le menține fără praf. După cum a arătat experiența roverelor alimentate cu energie solară, în special veteranul NASA Opportunity, care circulă pe Marte cu energie solară timp de un deceniu, aceasta este o problemă serioasă care afectează serios cantitatea de energie primită. Când atmosfera este saturată cu praf fin în timpul furtunilor, lumina soarelui ajunge puțin sau deloc la suprafață.

„Suntem îngrijorați de alimentarea cu energie a roverelor, asta întrebare importantă„, spune omul de știință Michael Smith, tot de la Centrul Goddard. „Dispozitivele Spirit și Opportunity au fost livrate planetei în 2004 și până acum au intrat într-o singură furtună de praf serioasă (în 2007), dar apoi au trebuit să nu mai funcționeze și să intre în modul de susținere a vieții timp de câteva săptămâni”.

Dar praful fin provoacă neplăceri nu numai în legătură cu panourile solare. Nu numai că particulele sale sunt magnetizate, ci sunt și acoperite cu crestături ascuțite (din moment ce nu există alte procese erozive pe Marte care să le spargă) care pot provoca daune mecanice.

„Dacă ați văzut imagini cu Curiosity după plimbare, amintiți-vă că se pare că a fost săpat dintr-o groapă”, a adăugat Smith. „Praful acoperă totul ca o pătură și se înfundă în toate articulațiile în mișcare”.

Atmosfera prăfuită a lui Marte va cauza fără îndoială probleme vehiculelor terestre, precum și sănătății astronauților, dacă vom trimite vreodată o expediție pe termen lung acolo (pe lângă nivel ridicat radiații și substanțe toxice în regolitul și solul marțian). În plus, cauzele furtunilor de praf planetare sunt încă foarte puțin înțelese.

„Pe Marte au loc furtuni de praf relativ mari în fiecare an, ele capătă dimensiuni continentale și durează câteva săptămâni fiecare”, spune Smith. „Dar la fiecare trei ani marțieni (aproximativ cinci ani și jumătate Pământeni), o furtună normală crește la dimensiuni planetare, pe care o numim o astfel de „furtună globală de praf”.

„Poate că furtuna are nevoie de timp pentru a-și aduna puterea. Poate că există un fel de ciclu prin care trebuie să treacă, apoi să ajungă la locul potrivit și să înceapă o nouă furtună, sau poate este doar o chestiune de șansă.

Omenirea observă furtunile globale de praf pe Marte din 1909, ultima s-a întâmplat în 2007, așa că Marte așteaptă doar un nou gigant.

„Ne aflăm într-o furtună globală și va fi foarte mare de data aceasta, așa că va fi distractiv”, spune el. „Îmi plac furtunile de praf”.

Cu fiecare furtună ulterioară pe Marte, aflăm din ce în ce mai multe despre procesele care au loc acolo pentru a ne pregăti mai bine pentru prima aterizare pe această planetă prăfuită și necunoscută. Dar în ceea ce privește furtunile înverșunate, poți fi sigur că nimeni, în afară de Marțianul Watney, nu va fi luat de vânt.

Spațiul este interesant pentru toată lumea, tot ceea ce nu poate fi atins este plin de un anumit mister.

Oriunde te uiți la univers, peste tot este infinit!

Mulți ar dori să știe dacă există un sfârșit al universului? Cât de departe se extind niște spații? Cu o mare probabilitate, putem spune că nu există granițe pentru cunoaștere, așa cum nu există granițe pentru cosmos și Univers!

comentarii (0)

Reîmprospăta