|
Раскрытие секретов Марса путем моделирования
|
|
|
|
Люди были очарованы Марсом, вероятно, с тех пор, как первый из видов обратил свой взор на ночное небо. Сегодняшние исследования космоса свидетельствуют об этом непрекращающемся увлечении. С 1960-х годов к красной планете пытались добраться более 40 миссий. В результате в настоящее время на поверхности Марса действуют три марсохода, а также один посадочный модуль и один вертолет, а вокруг планеты вращаются восемь орбитальных аппаратов. Моделирование геологии и гидрологии красной планеты может показать, как изменился ландшафт, что поможет в поиске посадочных площадок для будущих миссий. «Многие планеты и спутники в нашей Солнечной системе очень интересны, но Марс немного особенный», — сказал Франсуа Форже, атмосферный ученый из Сорбоннского университета во Франции. «Сегодня Марс очень похож на Землю, но в прошлом — от 3 до 4 миллиардов лет назад — он был еще больше похож».
|
|
|
|
В то время как обширные исследования на сегодняшний день дали множество геологических данных, многое остается неизвестным о четвертой планете от Солнца. Существуют признаки некогда обширного океана, покрывающего северное полушарие Марса, в то время как в других местах лежат шрамы, вырезанные реками и ледниками. Тем не менее наблюдаемые сегодня климатические процессы, сформировавшие планету, остаются загадкой. Еще 4 миллиарда лет назад, когда на Земле начала появляться жизнь, на Марсе были реки и озера с жидкой водой. Это повышает вероятность того, что жизнь зародилась и на Марсе. Но ученых также интересуют процессы, которые создали сухую пустынную планету, наблюдаемую сегодня, и то, что они могут рассказать о климате Земли. Участкам поверхности Марса более 3 миллиардов лет. Такие записи недоступны на Земле, поскольку она была коренным образом изменена жизнью, которая стерла большую часть ранней истории планеты. Еще кое-что делает Марс особенным: это место, куда астронавты надеются когда-нибудь отправиться.
|
|
|
Европейское космическое агентство (ЕКА) и Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США (НАСА) работают над отправкой астронавтов на Марс. Форжет является ведущим исследователем проекта, финансируемого ЕС, по разработке модели эволюции Марса в попытке ответить на некоторые вопросы об истории планеты. Названный Марсом во времени, проект начался в конце 2019 года и должен продлиться большую часть 2025 года. Текущие климатические модели Марса охватывают только короткие периоды — несколько лет — его истории, и моделирование воздействия таких особенностей, как ледники, реки и озера, сложно, особенно в течение длительного времени, по словам Форжета. Модель проекта предназначена для работы в течение тысяч или даже миллионов лет, моделируя прошлую эволюцию геологических особенностей наряду с изменением атмосферы. В то время как текущие климатические модели требуют предположений о том, где вода находилась на поверхности планеты, эволюционная для Марса предназначена для определения того, где вода естественным образом развивалась и достигала стабильного равновесия, говорит Форгет.
|
|
|
|
Это делается путем включения в модель большего количества деталей, таких как влияние микроклимата. Например, склоны, обращенные к полюсу на планете, обычно более прохладные, что может привести к образованию льда и ледников. На более теплых склонах, обращенных к экватору, жидкая вода может быть более вероятной. «Если бы вы хотели смоделировать Землю, но ничего о ней не знали, вы бы поместили воду в океаны, а затем постепенно модель эволюции Земли, например, построила бы антарктические ледяные щиты», — сказал Форгет. «Вы хотите иметь возможность делать то же самое на Марсе, и, конечно же, модель будет создавать озера, моря и реки». Он также включает в себя крупномасштабные изменения, которые происходят в более длительных геологических масштабах времени. Наклон оси вращения Марса, известный как наклон, обычно меняется каждые 50 000 лет и влечет за собой крупномасштабные климатические изменения.
|
|
|
|
Чтобы использовать модель, ученые опираются на известные данные из прошлого Марса, такие как геология и топография, расположение рек, озер и ледников и состав атмосферы. Они также делают некоторые предположения относительно отсутствующих данных. Во время моделирования ученые корректируют свои предположения и параметры до тех пор, пока эволюция модели Марса не будет соответствовать существующим знаниям о планете в прошлом и настоящем. Как только модель соответствует геологическим записям, она предоставляет информацию об окружающей среде, химическом составе и атмосфере планеты и о том, как они изменились. На данный момент модель подтвердила, что некоторые морены странного вида — обломки, оставленные ледниками, — вероятно, образовались из замороженного углекислого газа. Моделирование также показало, как могли образоваться эти ледники CO2, и показало, что они могли вызвать резкие изменения в составе атмосферы Марса.
|
|
|
|
Чтобы проверить одну из теорий о том, как жидкая вода могла существовать на поверхности Марса, ученые включили в свою модель параметр, богатый водородом, чтобы получить возможный намек на то, как климат Марса мог стать достаточно теплым, чтобы поддерживать жидкие озера и реки. Модель показала, что если бы в прошлом на Марсе была богатая водородом атмосфера, это могло бы вызвать значительный парниковый эффект и повысить температуру планеты. На другом конце температурного спектра лучшее понимание формирования ледников и того, где сегодня может существовать замерзшая вода, может помочь в пилотируемых полетах на Марс. «По мнению НАСА, доступ без особых трудностей к водяному льду на Марсе будет очень полезен», — сказал Форгет. «Они создали проектные группы, изучающие, где можно найти водяной лед, и проект «Марс сквозь время» может внести реальный вклад». Исследование ЕС может также предоставить информацию о том, где можно найти жидкую воду. Как оказалось, это места, где астронавты не хотят приземляться. Это из-за концепции, известной как планетарная защита. Последнее, чего хотят астронавты, — это загрязнять Марс микроорганизмами с Земли, особенно в жидкой воде, где они могли бы размножаться.
|
|
|
|
Источник
|
