МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ім. Шевченка

Фізичний факультет, кафедра астрономії












ДИПЛОМНА РОБОТА З ТЕМИ:

Вода на Марсі






Виконала: студентка V курсу

Група 105 ФА

Туполець Оксана





Київ 2010


Вступ


Марс - четверта планета Сонячної системи; він міститься в півтора рази далі від центрального світила, ніж Земля. Така віддаленість є однією з причин того, що температура на поверхні Марса коливається (залежно від широти та часу доби) в межах від -100 °С до +27. Марсіанський рік триває 687 земних діб, доба практично дорівнює земній. Діаметр Марса удвічі менший за діаметр нашої планети. Сила тяжіння на марсіанській поверхні становить 0,4 земної. Планету покрито пісками червонуватого відтінку, за що вона й дістала назву Червоної. Незважаючи на те, що марсіанська атмосфера у 100 разів розрідженіша від нашої, на Марсі бушують сильні пилові бурі, які часом стають глобальними. Рельєф Червоної планети - це рівнини, метеоритні й вулканічні кратери, гори. Найвища гора зветься Олімп; її висота сягає 27 км. На Марсі є також велетенський розлом завдовжки близько 4 000 км і дві полярні шапки. Хімічний склад атмосфери такий: вуглекислий газ - близько 95%, невелика кількість азоту (близько 3%), аргону (приблизно 1,5%), кисню (0.15%). Концентрація водяної пари невелика, і вона суттєво змінюється залежно від сезону.

Однак є всі підстави вважати, що води на Марсі немало. На таку думку наводять системи долин протяжністю в сотні кілометрів, дуже схожі на висохлі русла земних річок, причому перепади висот відповідають напряму течій. Деякі особливості рельєфу явно подібні до вигладжених льодовиками ділянок. Оскільки ці форми добре збереглися (не встигли ні зруйнуватися, ні покритися дальшими нашаруваннями), то вони мають відносно недавнє походження - у межах останнього мільярда років. Давно були висловлені припущення, що вода на Червоній планеті існує й тепер, але як мерзлота. Це зумовлено тим, що на Марсі за дуже низьких температур будь-яка відкрита водна поверхня швидкої береться кригою, яку через короткий час засиплють пил і пісок. Вельми ймовірно, що внаслідок низької теплопровідності льоду під його товщею місцями може залишатись і рідка вода.

Повідомлення про воду на Марсі з'являються в украй суперечливих інтерпретаціях. Одні агентства оголошують, що «виявлено декілька водних басейнів», другі - що знайдено лише «ознаки води в пористих, скельних породах, котрі залягають на глибині декількох сотень метрів під поверхнею», треті - що «вперше вдалося виявити сліди наявності води і в наші дні на поверхні». І все ж на деяких фотографіях Марса, зроблених різними космічними апаратами, видно, що поверхня планети і тепер активно перетворюється. Так, на схилах великих каньйонів; і метеоритних кратерів чітко видно яри та вимоїни, біля підніжжя яких є характерні конуси, що зазвичай з'являються в результаті розмиву піщаних порід. Як і на Землі, для геологів усе це служить явним свідченням водної ерозії, причому, за багатьма ознаками, вода була там зовсім недавно, а можливо, і донині продовжує свою геологічну дію.

У 1877 р. італійський астроном Джованні Скіапареллі (1835-1910), спостерігаючи Марс у телескоп, виявив, що його поверхню ніби розкреслено прямими темними лініями, які вчений назвав каналами. Довгий час уважали, що їх створили розумні істоти. Згодом, коли з'явилися потужніші телескопи, астрономи з'ясували, що ніяких каналів немає, а є лише гірські хребти, розломи й інші природні деталі рельєфу, котрі здалеку спостерігач сприймає як прямі лінії. Таким чином, канали виявилися оптичним обманом, а разом із цим зазнала невдачі перша спроба знайти життя на Марсі. Проте пізніше на Червоній планеті були виявлені об'єкти, дуже схожі на висохлі русла річок. За однією з гіпотези мільйони років тому атмосфера на Марсі мала інший склад, була щільнішою й теплішою, а по планеті, можливо, текли річки. Отже, там могло існувати і життя (принаймні, у формі бактерій), яке після настання марсіанського «льодовикового періоду» сховалося від холоду, вітрів та ультрафіолетового випромінювання під поверхню. У всякому разі, деяке земні мікроорганізми змогли б вижити навіть за таких суворих умов.

У 1976 р. американські вчені спробували відповісти на питання щодо існування життя на Марсі, для чого здійснили ретельно продумані ну серію експериментів на поверхні Червоної планети. Ці досліди виконували прилади, розміщені на спускних апаратах двох космічних зондів «Вікінг», що були запущені 20 серпня та 9 вересня 1975 р. Зонд «Вікінг-1 після 10 місяців польоту вийшов на орбіту навколо Марса і ще через місяць, 20 липня 1976 р., висадився на марсіанську поверхню в області» Хриса. Умови в місці посадки спускного апарата виявилися досить суворими.

Рентгенівський флуоресцентний спектрометр передав попередні відомості про склад марсіанського ґрунту: 12-16% заліза, 13-15% кремнію, 3-8% кальцію, 2-7% алюмінію, 0.5-2% титану і т.д. Другий апарат висадився 3 вересня на Рівнині Утопія за 7 400 км від «Вікінга-1» і на 1 400 км ближче до північного полюса. Там умови виявилися майже такими ж. Основне завдання «Вікінгів» полягало в пошуку мікроорганізмів на Марсі. Тому в першу чергу всіх цікавили результати експериментів із забору й аналізу зразків грунту. Невдовзі, 31 липня, аналізатор газообміну «Вікінга-1» після двох годин інкубації показав 15-кратне збільшення вмісту кисню проти норми. Через 24 години концентрація кисню зросла ще на 30%, але потім стала знижуватися й через тиждень упала до нуля. У другому експерименті частину проби завантажили в резервуар із живильним бульйоном, у якому були радіоактивні атоми. Аналізатор детектував виділення газів і виявив збільшення вмісту двоокису вуглецю, причому майже таке, як і під час аналізу біологічно активних зразків земного фунту. Та незабаром і в цьому приладі рівень виділень упав майже до нуля. Третій експеримент був націлений на реєстрацію поглинання ізотопу вуглецю І4С можливими органічними сполуками марсіанського ґрунту. При цьому марсіанський вуглець І2С був замінений на радіоактивний І4С, а грунт був освітлений променями, подібними до сонячних. Такий експеримент проводили тому, що в земних умовах мікроорганізми дуже добре засвоюють вуглекислий газ. Пробу марсіанського ґрунту нагрівали, щоб виявити засвоєний радіоактивний вуглець С. Цей експеримент дав неоднозначний результат: вуглець то засвоювався марсіанським ґрунтом, то ні На «Вікінгу-2» виділення кисню зі зразків проходило набагато повільніше, ніж на «Вікінгу-1». Однак учені дійшли висновку, що ці результати не можна пояснити лише хімічними реакціями. Основний висновок, який вдалося зробити за результатами проведених експериментів, був такий: або кількість мікроорганізмів у місцях посадок «Вікінгів» мізерно мала, або їх там немає взагалі.

Оскільки з допомогою двох стаціонарних станцій «Вікінг», використовуючи біологічні аналізатори, не вдалося знайти ознак життя, то перед марсоходами «Спіріт» (Брігії) та «Опортьюніті» (Орропипігу) було поставлене завдання шукати сліди рідкої води, що залишилися в геологічних формаціях. Тепер умови на поверхні Марса такі, що вода в рідкому стані там існувати не зможе: вона замерзне й швидко випарується в холодній і надзвичайно розрідженій атмосфері. Разом з тим, з аналізу знімків, зроблених з борту штучних супутників Марса, на поверхні Червоної планети виявлено численні річкові русла, де раніше були притоки, острови, рукави й заводі. Це означає, що в минулому клімат там був інший, так що рідка вода могла текти по поверхні планети. Однак, для того, щоб «промити» річкове русло, досить і короткочасного викиду великої водної маси, а от для зародження життя потрібен вельми тривалий період вологого клімату. Саме тому марсоходи були націлені на пошук геологічних утворень, формування яких відбувалося за наявності водойм із тривалим часом існування. Такі сліди можуть свідчити про те, що колись потрібні умови для зародження життя на Марсі все-таки були.

З цієї причини марсоходи були спрямовані в такі райони, де сліди води можна було б відшукати з найбільшою ймовірністю. Так, «Спіріт» здійснив посадку в кратері Гусєва (15° південної широти, 185 західної довготи). Діаметр цього кратера - близько 180 км, він за розмірами як Аральське море. У кратер упадає русло давньої ріки, в якому тепер немає води. Вивчення знімків із супутників показало, що в минулому кратер Гусєва міг бути озером. Другий марсохід - «Опортьюніті» - опустився на плато Меридіана у кратері Ігль («Еаg1е» - так називався місячний модуль корабля «Аполлон-11» - першої експедиції людей на Місяць 1969 р.). Це місце розташоване майже на екваторі, на протилежному щодо кратера Гусєв боці Марса. У цьому районі, на основі спостережень із супутників, виявлено підвищену концентрацію гематиту - залізовмісного мінералу, який на Землі утворюється тільки у водному середовищі.


1. ТЕОРІЯ РОЗВИТКУ ПОДІЙ НА МАРСІ


Незважаючи на те, що період бурхливої вулканічної активності Марса вже в далекому минулому, з геологічного погляду планета все ще жива. Деякі знахідки дають змогу припустити, що на Марсі і тепер є місця вулканічної активності. Мова йде про відкладення, які характеризуються широким спектром найрізноманітніших мінералів - від украплень олівіну в базальтових породах до насичених кремнієм гранітів. Фізик Вінсент Чеврір (Уіпсепі Спеугіег) з Арканзаського університету (США) розрахував термодинамічні умови для утворення глинистих відкладень на Марсі та дійшов висновку, що вуглекислого газу в атмосфері планети могло бути недостатньо для парникового ефекту. Хоча є численні ознаки наявності в минулому і, можливо, тепер рідкої води на поверхні Марса, залишається неясним, що саме привело до підвищення температури й танення льоду на планеті. В. Чеврір узяв за основу своїх розрахунків склад глинистих мінералів, виявлених у найдавніших пластах, вік яких приблизно 4-4.5 млрд. років. Для утворення глини потрібна рідка вода: це доводять процеси, що відбуваються на Землі.


Случайные файлы

Файл
101043.rtf
7336-1.rtf
58012.rtf
64464.rtf
112385.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.