 |
| Динамичная Вселенная | Думы о Марсе | Пульсирующая Земля | Ритмы и катастрофы... | Происхождение человека | История | Экспедиции |
| На главную страницу | Поэтическая тетрадь | Новости и комментарии | Об авторе | Контакты |
КАРТА САЙТА Факторы рельефообразования на Марсе
А.В. Галанин © 2013
© Галанин А.В. Факторы рельефообразования на Марсе // Вселенная живая [Электронный ресурс] – Владивосток, 2013. Адрес доступа: http://ukhtoma.ru/mars13.htm
Марсианские пыльные бури || Марсианские дюны и шарики || Марсианская нефть || Кратеры и марсианские ледники-наледи в них || Полярные ледники || Большой каньон на Марсе || Камни на Марсе
4. Марсианские кратеры и марсианские ледники-наледи в них
Снежинки выпадают на поверхность, но глубоких снегов на Марсе нет, так как снегопады там ничтожны, выпадает изморозь на поверхности грунта, которая, если ее не засыплет песком и пылью, обязательно испарится, а если превратится в воду, то впитается в рыхлый песок и там замерзнет. Хотя на Марсе на поверхности почти нет жидкой воды, круговорот воды там, тем не менее, происходит. Но это совсем не такой, как на Земле, круговорот воды.
В толще криолитозоны Марса, под его ледниками вода присутствует в жидком виде. Этот внутренний марсианский океан еще предстоит открыть. Вода в жидком виде на глубине 500 м на Марсе вполне может находиться в большом количестве. Что согревает ее там? Я уже писал раньше, что из ядер планет к их поверхности поступает поток эндогенного тепла. Это общеизвестный факт: спуститесь в самую глубокую шахту на Земле и вы почувствуете, как горяча Земля изнутри. Потоки горячей расплавленной лавы с температурой более 1000°C поступают из вулканов на сушу и в море. Эндогенным источником тепла обладает не только Земля, такие источники есть на всех планетах и крупных спутниках планет. Благодаря эндогенному теплу под ледниками Антарктиды существуют озера воды с температурой +18°C.
Ученые не пришли к общему мнению насчет источника эндогенного тепла. Одни говорят, что это энергия распада радиоактивных химических элементов, другие считают, что это тепло от деформации планет в поле гравитации. Я склоняюсь ко второй гипотезе. Но нам сейчас важен не механизм образования эндогенного тепла, а факт теплового потока из недр планеты к ее поверхности.
Сейчас исследователи считают, что большинство кратеров на Марсе ударного метеоритного происхождения, при этом любой кратер объявляется метеоритным. Но это вряд ли так. Большинство марсианских кратеров имеет неударную природу. Это провалы или пропарины в криолитозоне планеты. Через эти круглые и овальные ямы происходит тепловая разгрузка недр планеты. Многие кратеры являются местами выхода на поверхность планеты жидкой воды или нефти. На поверхности Марса эти извержения быстро замерзают и превращаются в ледники-наледи. В одной из прежних статей я назвал их ямными ледниками.
Ледник-наледь в марсианском кратере. Фото с сайта: http://картинки.cc/%d0%be%d0%b…
Вот типичный выход воды из-под криолитозоны. Видно, что произшло несколько затухающих выбросов, – на поверхности ледника-наледи видны кольцеобразные уступы.
Выброс воды довольно свежий, потому поверхность льда такая чистая. Если бы это случилось после пыле-песчаной бури, то поверхность была бы совсем иного цвета.
Прежде чем замерзнуть, излившаяся вода частично испарилась, но тут же конденсировалась в снежную пыль и выпала на стенке кратера.
В последнем выбросе на поверхность вышла не вода, а какое-то очень темное вещество. Скорее всего, это углеводороды (нефть абиогенного происхождения).
С поверхности этого ямного ледника происходит испарение, в результате которого в атмосферу попадает какое-то небольшое количество паров воды. Из этих паров и образуются легкие белые снеговые марсианские облака.
Образование кратера на Марсе. Это фото показывает, что большинство кратеров на этой планете имеет не ударное, а провальное происхождение. Фото с сайта NASA.
Кратер в криолитозоне Марса. На его дне мы видим ямный дневник. Такая структура поверхности образовалась в результате сухой возгонки льда.
Сотни снимков, сделанных с орбитальных аппаратов, показали, что источники грунтовых вод находятся на крутых склонах каньонов и стенках кратеров, на глубине от 150 до 500 м ниже уровня окружающей поверхности. По-видимому, именно на этих глубинах в некоторых районах происходит таяние грунтовых льдов, и жидкая вода выходит на склоны. В таких местах на склонах образуются рытвины и овраги. Ширина оврагов варьирует от нескольких метров до 10–20 м, но марсианские овраги, в отличие от земных, не расширяются, а сужаются вниз по склону и исчезают – сходят на нет. Это и понятно, ведь вода на поверхности Марса очень быстро испаряется. В пустынях на Земле реки от истока вниз по течению мелеют и теряются в песках. Реки в пустынях текут, впадая прямо в небо. Ручейки на Марсе тоже впадают прямо в небо.
Именно потоки (воды или какой-то другой жидкости) легко могли бы образовать такие промоины, но как объяснить их странный вид? Почему следы потоков теряются на склоне? Ускорение свободного падения на Марсе почти втрое меньше земного, но это, конечно, не значит, что вода течёт вверх. На первый взгляд, такое сужение оврагов кажется парадоксальным, если они образованы потоком. Но для Марса можно предложить простое объяснение этого парадокса: низкие температуры. Если грунтовая вода действительно образовала ключ, и поток вышел на поверхность, устремившись вниз по морозному склону, то в условиях Марса размеры развивающейся промоины будут зависеть, прежде всего, от температуры поверхности и температуры потока. Если температура поверхностного слоя днем составляет, в зависимости от широты на Марсе, от –60 до –10°C или даже ниже, то поток, спускаясь по склону, должен постепенно впитываться в сухой морозный грунт, и замерзать. Образуется ложе канала из промёрзшего грунта, по которому оставшаяся часть потока устремляется дальше, впитываясь, наращивая промёрзшее ложе, охлаждаясь и продолжая замерзать.
Теплоёмкость марсианского грунта невелика, поэтому промёрзшее ложе потока может получиться достаточно толстым, если ключ существует достаточно долго. Как ведёт себя грунт Марса при увлажнении и сколько при этом поглощается тепла, точно неизвестно, но баланс отдаваемого тепла должен включать его потери в образующемся ледяном ложе канала, а также более медленные излучение и поглощение атмосферой. Температура истекающей воды также неизвестна, но высокой она быть не может, вероятно, около 10°C.
Сужающиеся по склону овраги известны и на Земле в районах пустынь и связаны они с непосредственным поглощением (впитыванием) воды сухим тёплым грунтом, что не имеет ничего общего с мгновенным образованием тонкого ледяного ложа потока на Марсе. Более близким аналогом могут быть потоки от гейзеров, бьющих в кальдере вулкана Эребус в Антарктиде. Такой поток воды замерзает со всех сторон, образует ледяную трубу и течет внутри этой трубы. Замерзая в трубе, вода разрывает ледяную трубу и выливается наружу, где замерзает, питая наледь.
Часто утверждается, что жидкая вода на поверхности Марса немедленно испаряется. Она там немедленно замерзает, а испаряется с поверхности льда. Роль испарения льда невелика, и её нетрудно оценить. Пусть атмосферное давление в данном районе 8 мбар, тогда температура кипения воды составляет +4°C. При температуре воды в потоке +10°C вода будет кипеть, постепенно уменьшая своё теплосодержание и остывая. Когда температура воды упадёт до +4°C, она перестанет кипеть, а охладившись до 0°C, замерзнет. Каждый килограмм воды потеряет 6 ккал, и кипение прекратится. Чтобы найти, какая доля потока испарится с понижением его температуры до +4°C, следует эти 6 ккал разделить на теплоту парообразования (примерно 600 ккал/кг, на Марсе незначительно больше). Расчёт показывает, что в пар при кипении воды на Марсе превратится всего 1,0% грунтовой воды. Остальные 99% воды замерзнут и превратятся в наледь. Реальные процессы могут быть сложнее, так как на крутых склонах поток несёт с собой значительные массы грунта, что уменьшает его теплосодержание.
По результатам исследований Марса с помощью аппарата MGS, было установлено, что в некоторых районах на глубине менее 500 м есть жидкая вода. На склонах кратеров часто ясно виден выделяющийся чем-то слой на глубине 100–500 м от поверхности плато. Можно предположить, что он отличается именно присутствием льда и выходами воды.
Снимок был сделан на Марсе аппаратом HiRISE, установленным на борту разведывательного спутника NASA Orbiter, в июле 2009 года. (NASA/JPL-Caltech/University of Arizona)
На этой фотографии мы видим кратер Виктории. На его дне видны структуры, напоминающие дюны. Неужели дно кратера покрывают песчаные дюны? Но какой ветер их там перевевает? Кратер-то очень глубокий.
Вряд ли этот кратер метеоритный. Скорее всего, это провал в криолитозоне – своего рода пропарина в ней под воздействием эндогенного тепла планеты. А на дне – замерзшая вода, поступающая сюда в жидком виде из под слоя криолитозоны и быстро здесь замерзающая. Это своеобразный марсианский ледник-наледь (ямный ледник), питающийся грунтовыми водами.
Но почему поверхность этого ледника такая ямчатая? А это результат неравномерного испарения льда с поверхности – сухая возгонка. В чрезвычайно разреженной и сухой атмосфере Марса сухая возгонка водяного льда должна происходить весьма интенсивно.
Но в результате сухой возгонки ямчатая или ячеистая поверхность возникает вполне закономерно. Процесс этот изучен недостаточно, но его аналоги можно встретить и на Земле. Так в данном случае срабатывает принцип Ле-Шателье.
Посмотрим, как на Земле испаряются снежники и наледи. Практически всегда поверхность фирновых снежников и наледей бывает отчетливо ямчатая. Кто бывал в Сибири и на Севере, тот мог убедиться в справедливости этого тезиса.
Ямчатая поверхность наледи в Сибири образовалась в результате сухой возгонки льда. В конце зимы поверхность этой наледи была ровная.
Ямчатая поверхность перелетовывающего фирнового снежника в горах Сибири, образовавшаяся в результате сухой возгонки снега и льда.
Розоватый цвет снежнику придают одноклеточные водоросли, живущие на снегу и в его верхнем слое. По такой окраске снежника можно безошибочно судить о том, что он весь летом не стаивает, иначе водоросли бы погибли. Зимой водоросли находятся в состоянии анабиоза и "просыпаются", как только начинается возгонка снега. Прежде чем молекулы воды переходят в парообразное состояние, они захватываются клеткой водоросли и участвуют в ее обмене веществ. Подобные неприхотливые формы жизни следует искать и на Марсе.
Так неравномерно происходит сухая возгонка снега из фирнового снежника в сухом разреженном воздухе в высокогорьях Анд, где много ультрафиолетовых лучей достигает поверхности, а давление атмосферы более низкое. Фото с сайта: http://www.atacamaphoto.com
Такие сульптуры образуются в высокогорьях Анд в Чили в результате сухой возгонки снега в сухом разреженном воздухе. Фото с сайта: http://www.atacamaphoto.com
А ведь на Марсе атмосфера еще более разреженная, чем в высокогорьях Анд или в горах Тибета. Там подобные скульптуры могут быть еще выше и причудливее. Поищем аналоги образования подобных структур на Марсе.
Марсианская наледь деградирует в результате сухой возгонки льда. Фото с сайта: http://www.piknick.ru/forum/sh…
В результате неравномерной возгонки льда наледь превратилась вот в такую абстрактную скульптуру. Кое-где видны вытаивающие марсианские шарики. Они были погружены в тело наледи. В теле наледи содержится небольшое количество песчинок и пыли, но основу составляет лед.
По всей вероятности, здесь присутствует и углекислый лед, который, возможно, составлял основную массу этой наледи, но он уже весь испарился, а вот водяной лед остался.
При возгонке вначале испаряется углекислый лед, и только когда температура станет заметно выше (но не обязательно выше 0°С), водяной лед тоже начнет интенсивно испаряться.
Вполне возможно, что углекислый и водяной лед были вот так причудливо и неравномерно распределены в теле наледи. Углекислый лед весь испарился, а водяной остался.
Поверхность Марса. Фото NASA/JPL/University of Arizona с сайта: http://shaiban.livejournal.com…
Скорее всего, это поверхность ледника, подвергшаяся длительной сухой возгонке льда. Острые пики и глубокие западины – это результат такой возгонки в разреженной марсианской атмосфере. На дне кратера поверхность также покрыта острыми пиками, но меньшего размера. Там, в тени, испарение идет медленнее.
По такой поверхности марсоход вряд ли проедет. Пики очень напоминают торосы в Арктике на Земле. Однако, если в Арктике торосы возникают из-за того, что лед колется и при сжатии часть льдин становится на ребро, то на Марсе торосы образуются в результате сухой возгонки льда.
Глядя на эту фотографию, никак не скажешь, что воды на Марсе мало. Похоже, что здесь испарился не весь углекислый лед. Водяной лед голубого цвета только кое-где проглядывает в ямах между торосами.
Жерло марсианского вулкана. Из этого вулкана периодически извергается теплое, а может быть, горячее вещество, которое заполняет кратер, разрушило его стенку и стекало по склону. Вероятно, в кратере этого вулкана в результате извержения образовалось озеро, которое вскоре сверху покрылось льдом, а вот зимой на лед выпал углекислый снег. Видно, что происходит интенсивная сухая возгонка углекислого снега – на поверхности видны неровности, возникающие при неравномерном испарении льда. А вот голубоватые глыбы на стенках кратера и отчасти на его дне – это, по всей вероятности, ледяные глыбы, а может быть, вулканические бомбы. Возможно, при извержении вулкана из недр планеты изливается вода. Думаю, что совсем не миллионы лет назад извергался последний раз этот вулкан. Даже за одну тысячу лет его занесло бы песком и шариками пыльно-песчаных бурь.
Вулканические конусы на Марсе. ФотоNASA/JPL/University of Arizona.
Конусы кратеров равнины Утопия (Utopia Planitia). Равнина Утопия – это гигантская низменность, расположенная в восточной части северного полушария Марса и примыкающая к Великой северной равнине. Кратеры в этом районе вулканического происхождения, о чем свидетельствует их форма. Конусообразные холмы или кратеры, подобные конусообразные образованиям, изображенные на этом снимке, довольно широко распространены в северных широтах Марса.
Обратите внимание на то, что конусы двух больших вулканов расположены не непосредственно на плато, а в неких круглых углублениях, похожих на провалы. Первоначально на плато образовалась огромная круглая яма в результате пропарки криолитозоны. Потом в центре этой огромной ямы стало извергаться вещество, которое быстро застывало. В результате образовался конус, основание которого оказалось меньше первоначальной ямы. В центре кальдеры на вершине конуса мы видим кальдеру меньшего размера, которая и является жерлом самого последнего извержения.
Такие криовулканы, из которых извергается вода, в Солнечной системе нередки на Марсе и спутниках планет гигантов – Юпитера и Сатурна.
Но фото слева мы видим разлом на Марсе, по которому на поверхность излилось некоторое количество расплавленного вещества. При остывании этого вещества произошло растрескивание его на блоки. Скорее всего, изливалась по разлому жидкая вода.
Под слоем пыли, песка и снега также просматриваются многоугольники. Но они возникли раньше, пыльные бури успели их засыпать. А вот темные растескавшиеся участки – это свежие извержения вещества из недр Марса.
Странный камень на Марсе. Больше всего он напоминает мне кусок льда, вмороженный в другой кусок. Жидкая вода залила поверхность с разбросанными глыбами льда. Потом замерзла, а через некоторое время раскололась на блоки. Получился "старый" лед внутри "молодого" льда.
Механизм расширения и сжатия поверхности криолитозоны на Земле и на Марсе связан с тем, что жидкая вода при замерзании увеличивает занимаемый объем, а при таянии уменьшает его.
Ученые из NASA считают, что на Марсе часто возникают километровые торнадо, которые могут перемещаться по поверхности со скоростью до 30 м/с, при этом возникают они совершенно молниеносно. Действительно, если считать Марс тектонически "уснувшей", остывшей изнутри планетой, то все кратеры приходится считать ударными, а все столбы вырывающегося из недр газа – торнадо и вихрями. Но ошибаться имеют право все, в том числе и научные сотрудники, а вот конструировать факты, подтверждающие свои гипотезы, научные сотрудники не должны. Недавно я увидел фильм, в котором показано, как по поверхности Марса передвигается такой столб. Но, присмотревшись повнимательнее, я понял, что это подделка. Фильм, имитирующий движение марсианского торнадо, составлен из нескольких фотографий, причем фотографий, вероятно, подделанных в фотошопе.
Гейзер на Марсе. Фото с сайта: http://pavlonews.info/news/tag…
Под толстым слоем криолитозоны Марса находится вода в жидком виде. Она нагревается за счет эндогенного тепла планеты и вырывается на поверхность в виде фонтанов или в виде струй пара, которые моментально конденсируются в снежную пыль.
Считается что на этом снимке – столб пыли, поднятой ветром. Но посмотрите, столб этот не закручен и в нижней части он толще, чем вверху. К тому же пыль по цвету резко отличается от грунта в этом месте: грунт серовато-коричневый, а столб почему-то белый.
По-моему, это водяной пар, кторый вырывается из-под толщи криолитозоны, но в холодной атмосфере быстро замерзает и превращается в мелкие снежинки. Вверху справа видна тень от этого столба.
Вот так в атмосферу Марса поступает небольшое количество воды, правда, в твердом виде. Через некоторое время этот мелкий снежок (буквально снежная пыль) выпадет на поверхность планеты и перемешается с пылью и песком. А осенью пыльная буря подхватит пыль песок и эту снежную пыль и понесет их к холодному полюсу, где даже углекислый газ превращается в сухой снег.
Весной углекислый снег испарится и станет газом, а вот водяной снежок, скорее всего, останется и станет частью полярного водяного ледника. Таким образом ямные ледники и гейзеры – это части круговорота воды на Марсе.
Использованы источники информации
Гексагональный лед. Адрес доступа: http://apocalypse.aires.spb.ru/eto-vazhno/1870-geksagonalnyj-led.html
Глобальная пыльная буря на Марсе. Адрес доступа: http://nature.web.ru/db/msg.html?mid=1171402
Curiosity зарегистрировал резкие изменения в атмосфере Красной планеты. Адрес доступа: http://kp.ua/daily/221112/367477/
Ксантомалити Леонид. Горные потоки и бассейны на Марсе // Наука и жизнь. №9, 2009. Адрес доступа: http://www.nkj.ru/archive/articles/16384/
Марс – планета невероятных пыльных бурь. Адрес доступа: http://lllolll.ru/mars-dust
На Марсе зафиксирована гигантская пылевая буря. Адрес доступа: http://www.profi-forex.org/nauka/entry1008144554.html
Необычные шары на Марсе. Адрес доступа: http://www.astronet.ru/db/msg/1270347
Пыльная буря. Адрес доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/
Пыльная буря на Марсе. Адрес доступа: http://nature.web.ru/db/msg.html?mid=1166966
Таинственные шары – признаки жизни на Марсе? Адрес доступа: http://2012over.ru/tainstvennie-shari-mdash-priznaki-zhizni-na-marse.html
Тайна марсианских шариков раскрыта. Адрес доступа: http://www.pravda.ru/science/planet/space/19-09-2012/1128448-opportunity-0/
Эоловый рельеф. Адрес доступа: http://www.geoglobus.ru/earth/geo4/earth12.php
Другие наши странички для интересующихся Марсом:
