Продолжаем рубрику "Прикладное терраформирование". В предыдущем выпуске мы оценили марсианские запасы углекислотного льда, и человеческие возможности по его преобразованию в атмосферу. Сегодня поговорим о том есть ли какой-либо смысл наполнять атмосферу Марса в условиях отсутствия магнитного поля.
Тема магнитного поля всплывает практически во всех обсуждениях, когда заходит речь о преобразовании Марса в землеподобную планету. Многие еще с уроков природоведения, и стараниями многочисленных научно-популярных фильмов и публикаций, твердо заучили как истину: магнитное поле Земли защищает нас от солнечной радиации, а атмосферу от выдувания солнечным ветром. Причем это "выдувание" многими воспринимается буквально — как механический процесс выноса газов атмосферы потоками солнечной плазмы.
Земное магнитное поле, в таких картинах, рисуют героическим защитником, который встает щитом на пути злых потоков огненного ветра, посылаемого Солнцем.
Однако современные космические исследования дают все больше оснований пересматривать эту картину в сторону усложнения процессов взаимодействия гелиосферы и геосферы. Более честные схемы уже указывают, что магнитосфера не спасает от утечки атмосферы с полюсов, а скорее даже способствует.
Начнем по порядку. Для начала следует разобраться в причинах потери атмосферы планетами.
Диссипация (рассеяние) атмосфер в космос имеет термическое и нетермическое происхождение. Термических механизмов два: т.н. Джинс, и гидродинамический. Первый — это нагрев молекул атмосферы солнечным светом. Как известно температура — это интенсивность движения атомов и молекул. Если вокруг нагретой молекулы много соседей, она передает им свою энергию движения и замедляется. Если же поблизости молекул и атомов не окажется, а приток энергии не прекратится, то в какой-то момент молекула нагреется до такого состояния, что она, как настоящий космический корабль, покинет пределы атмосферы набрав вторую космическую скорость. Примерно это и происходит в верхних слоях атмосфер — т.н. "термосфере". И чем ближе к Солнцу планета, тем сильнее воздействие этого фактора. Но тут многое зависит от массы планеты. Например водород и гелий с легкостью покидают пределы атмосферы Венеры, а вот более массивные молекулы СО2 удерживаются достаточно сильной гравитацией планеты. На Земле, кстати, то же самое происходит, только с меньшей интенсивностью, но 250 тонн водорода и 4 тонны гелия навсегда прощаются с нами каждые сутки.
Сходный с термическим процесс — фотохимический, когда под воздействием ультрафиолетовых лучей молекулы распадаются на отдельные атомы, например вода разделяется на водород и кислород, что способствует улетучиванию водорода.
Марс находится дальше от Солнца поэтому атмосфера получает меньше света, но и масса планеты ниже, поэтому он ежесуточно теряет по разным данным от 1 до 100 тонн атмосферы — в основном углекислого газа.
Но мы же помним, что у Марса нет магнитного поля! Доберемся и до него, а пока рассмотрим еще один тепловой способ потери атмосферы — гидростатический.
Если нагрев атмосферы планеты достаточно интенсивный, и если есть какие-нибудь дополнительные источники тепла внизу, то более тяжелые молекулы газа могут увлекаться потоками легких частиц, нагреваться и набирать ту же вторую космическую, чтобы уже никогда не вернуться на планету. Вероятно, именно по этой причине достаточно вулканически активный и массивный спутник Юпитера Ио не имеет сколь-нибудь существенной атмосферы — ее постоянно выдувает мощными извержениями вулканов.
Есть еще один путь избавиться от атмосферы, который отчасти схож с предыдущим гидростатическим — импактный. Мы все знаем как выглядят мощные взрывы — столб дыма вздымается в небеса, превращаясь в гриб. Если взрыв будет достаточной силы, то этот столб поднимется до космоса, где в разреженной атмосфере разогретые молекулы смогут разогнаться достаточно, чтобы улететь навсегда. Для планет с относительно сильным гравитационным полем и плотной атмосферой вроде Земли и Венеры этот фактор может быть незначительным, а вот для Марса потери могут быть куда существеннее, да и досталось ему, кажется, больше чем Земле — астероидный пояс-то рядом. Этот фактор играет против тех, кто предлагает обрушить на Марс астероид или комету побольше — надо еще посчитать останется ли что-нибудь после взрыва.
Насколько существенную роль в потере атмосферы Марса сыграл импактный механизм пока сказать сложно. Можно провести лишь приблизительные расчеты, но даже грубые прикидки мне не встречались. Однако, не стоит забывать, что Марс сильнее всего пострадал, так же как и Луна и Земля в период Поздней тяжелой бомбардировки, примерно 3,8 млрд лет назад. Но в те годы на Марсе была еще плотная атмосфера, т.к. текли реки.
Важный момент: на все вышеперечисленные факторы магнитное поле не влияет никаким образом. Поэтому Земле, через пару миллиардов лет грозит судьба Марса и Венеры — полное улетучивание водорода, т.е. превращение в пустыню. Тут могла быть реклама SPA-салона или приморского курорта — наслаждайтесь жидкой водой пока есть такая возможность.
Может атмосфера истончаться и не покидая планету. Такое проиcходит когда атмосферные газы вступают в химическое или физическое взаимодействие с поверхностью. Углерод и кислород может эффективно связываться вступая в реакции с горными породами. Считается, что если выпустить весь углерод Земли, который сейчас связан в залежах углеводородов и карбонатных пород, то наша атмосфера не будет сильно отличаться от венерианской. Поэтому надо сказать спасибо миллионам лет эволюции микроорганизмов, которые превратили нашу Землю в цветущий сад. Водород и кислород может эффективно выводиться из атмосферы путем превращения в воду и формирования океанов или ледников, и чем дальше от Солнца тем больше всяких газов может превращаться в лед.
Теперь вернемся к солнечному ветру и магнитному полю. Солнечный ветер — это поток заряженных частиц — электронов, протонов и альфа-частиц. Частицы имеют разную скорость и про медленные (скоростью 300-500 км/с) частицы говорят " медленный солнечный ветер", быстрые (600-800 км/с) — “быстрый солнечный ветер”, а про высокоскоростные (900 км/с и выше) — "солнечная радиация". Солнце излучает и массу других "радиаций": ультрафиолетовую, рентгеновскую, нейтронную, вплоть до гамма, но мы сейчас поговорим про ту, которая имеет электрический заряд и на которую оказывает воздействие магнитное поле.
Итак, солнечные частицы несутся от Солнца в сторону Земли. На расстоянии примерно 10 радиусов Земли на них начинает оказывать воздействие наше магнитное поле и отклонять их. Чем меньше энергия частиц, тем эффективнее они отклоняются магнитным полем. На месте этой встречи формируется ударная волна. В результате, какие-то частицы проскакивают через магнитные линии, но отклонившись пролетают мимо Земли, какие-то поглощаются атмосферой, но подавляющее большинство выстраиваются вдоль магнитных линий и вливаются в имеющиеся торовые потоки заряженных частиц вокруг Земли, которые называются "радиационные пояса". Ура, планета спасена, магнитное поле сделало свое героическое дело… Но, что это? Почему красным и зеленым светом загорелись наши полюса?
Полярные сияния — прекрасное зрелище, пока не задумаешься о физике процессов, которые там происходят. А происходит следующее: магнитные линии не только захватывают солнечные частицы, но и часть их направляют к полюсам. Вновь прибывшие частицы, дополнительно разгоняются магнитным полем и обрушиваются в земную атмосферу. Они выбивают электроны у нейтральных атомов и молекул, те становятся заряженными и светятся от негодования. Заряженные ионы формируют электрическое поле, которое начинает работать как ускоритель и разгоняет ионы (молекулы потерявшие электрон), что они набирают вторую космическую скорость и покидают планету. Именно так происходит процесс электромагнитной диссипации, от которой, якобы нас спасает магнитное поле. Помните про улетающий с Земли водород и гелий? Добавьте сюда еще и кислород, который слишком тяжел для термической диссипации, и улетает с Земли только благодаря такому "доброму" и "заботливому" магнитному полю. Пока не известен объем потери кислорода от каждой красивой ночи в приполярье, но сам факт уже доказан европейскими спутниками Cluster.
Что же будет, если удару потоков солнечного ветра подвергнется планета не имеющая магнитного поля? Здесь будет все драматичнее — солнечные частицы беспрепятственно приблизятся к планете на расстояние в полтора ее диаметра, и примутся бомбардировать верхние слои ее атмосферы. Молекулы газов начнут терять электроны, приобретать заряд и… этим же зарядом отталкивать потоки солнечного ветра. Т.е. тут тоже сформируется ударная волна, как и с магнитным полем, которая не подпустит ближе основную массу солнечных частиц. Именно благодаря такому эффекту Венера не растеряла свою невероятно плотную атмосферу находясь намного ближе к Солнцу чем Земля или Марс.
Пока ученые не могут сказать насколько существенный вклад электромагнитной диссипации в деградацию марсианской атмосферы. Для того чтобы ответить на этот вопрос на Марс послан спутник MAVEN. Пока же о потере марсианской атмосферы известно несколько фактов:
- сейчас в сутки теряется менее 1 тонны атмосферы — это узнал космический аппарат Mars Express, но измерения проводили в солнечный минимум;
- с момента формирования планеты до сегодняшнего дня Марс потерял из атмосферы столько водорода, сколько могло содержаться в океане глубиной 110 метров, покрывавшем всю планету — это узнали астрономы Европейской южной обсерватории, проанализировав изменение соотношения легкого и тяжелого изотопа водорода в атмосфере Марса;
- во всех известных льдах Марса содержится воды, которая заполнила бы планету примерно на 25 метров
- под воздействием солнечного ветра Марс может терять кислород в 100 раз интенсивнее чем показал Mars Express — такие данные вышли по результатам моделирования, однако многие оспаривают достоверность этих результатов. При этом, даже если Марс терял 100 тонн кислорода ежесуточно в течение 3,5 млрд лет, то потеря была бы эквивалентна потере 10 метров воды в условном океане по всей планете.
- углекислого газа, связанного с известными карбонатами в грунте Марса, хватило бы, чтобы увеличить плотность нынешней атмосферы примерно в 3 раза, а чтобы Марсу набрать плотность атмосферы сравнимой с земной, то таких запасов надо в 30 раз больше.
Получается на сегодня ученые только догадываются о механизмах, которые привели к потере 1/3 всей атмосферы Марса, и не знают куда делось еще 2/3. Неизвестно сколько в эту потерю внесли механизмы электромагнитной (солнечный ветер), гидростатической (мощные извержения супервулканов) и импактной (падения астероидов) диссипации. При этом вклад солнечного ветра в истощение атмосферы сейчас изучается и в ближайшие годы будет более конкретный ответ на этот вопрос, а вулканы и астероиды, к настоящему времени можно исключить из существенных факторов деградации атмосферы Марса.
Подведем итоги: пример Венеры показывает, что солнечный ветер не является решающим фактором улетучивания атмосферы. Для Марса его воздействие примерно в четыре раза менее интенсивно. Часть факторов, которые могли привести к потере атмосферы Марса в прошлом, на сегодня не являются существенными: падения астероидов и мощные вулканические извержения. Тепловое излучение Солнца, из-за удаленного расположения Марса, тоже не является решающим фактором диссипации, по крайней мере сейчас, когда легких водорода и гелия в атмосфере практически не осталось. Поэтому все, что нам осталось сделать ради превращения Марса в цветущий сад — это дождаться результатов спутника MAVEN и найти несколько миллиардов эксаджоуэлей энергии, чтобы магическим образом наполнить атмосферу Марса неизвестно где добытым газом. А какую магию тут можно применить мы поговорим в следующем выпуске "Прикладного терраформирования". Не переключайтесь.
Комментарии (57)
FullThrottle
30.09.2015 12:26Будь на Марсе магнитное поле или нет, хорошо бы была там схожая с земной атмосфера к тому времени когда перестанет быть пригодной земная.
joger
30.09.2015 13:06вот только ИМХО гораздо проще не дать нашей атмосфере стать необитаемой, чем устраивать терраформирование Марса или Венеры. Ну и + полярные регионы, пустыни и водная поверхность.
NightGhost
30.09.2015 13:34+3Не знаю как на счет проще, но правильнее все делать параллельно, если есть такая возможность.
voyager-1
30.09.2015 17:49+3Не смотря на то, что до этого самого разумного решения довольно просто додуматься, но все почему-то продолжают спорить, что делать нужно что-то одно).
А вот любителям порешать земные проблемы за счёт космоса стоит понять одно — проблемы никогда не пропадут. Они были в каменном веке, они были в средневековье, они будут и в 25 веке, вопрос лишь в том — какие, и сколь значимые.
И наша планета станет необитаемой, даже если мы перестанем на неё влиять, и ещё задолго до того, как Солнце превратиться в красный гигант.
Alexey2005
30.09.2015 12:27Значит, нужно провести эксперимент — создать плотную атмосферу и проверить, будет ли она устойчива. Если нет, то хотя бы станет понятно, за счёт чего происходит утечка.
kanikeev
01.10.2015 01:59Используем для этого луну, фигли она вокруг нас шатается…
voyager-1
01.10.2015 02:26Атмосфера Земли — 5*10^18 кг, для Луны хватит и 1/1000 доли от этого. Так что дело за малым — найти способ извлечь кислород из лунного реголита, и добыть его на 5*10^15 кг. Да, и желательно в миллион лет уложиться, чтобы всё что мы на производим — не сдуло за время производства ). Итого нам хватит производства кислорода 14 тысяч тонн в день, не так уж и много, и наши пра-пра-кто-нибудь смогут с уверенностью сказать, будет ли устойчивой такая атмосфера, или нет.
Shirixae
30.09.2015 12:30+2Zelenyikot Я читал, что потенциальное терраформирование Венеры осуществить куда проще, чем аналогичный процесс для Марса, но это было давно. А что сейчас думают по этому поводу и вообще изучают ли Венеру сейчас? Или забросили и все усилия прикладывают к Марсу?
Zelenyikot
30.09.2015 12:39+1Марс изучать легче, поэтому изучают его. Тарраформировать Венеру, может быть и легче, но с точки зрения будущего расширения Солнца, эти длинные инвестиции не окупятся.
GreatRash
30.09.2015 13:05+1С Марсом в этом плане тоже труба же. Когда Солнце начнёт раздуваться придётся валить к внешним планетам.
faiwer
30.09.2015 14:09+2Вспомнилось… В «Мире кольца» Ларри Нивена одна цивилизация отказалась от звезды вовсе. Помимо этого они разогнали свои планеты до субсветовой скорости и направили их в сторону Магеллановых облаков. Возможно, когда-нибудь настанет и наш черёд двигать космические булыжники ;)
ZZZ_Sochi
07.10.2015 18:45О! Ещё знает про кукольников Пирсона! :-)
Стоит ещё добавить, что те спасались от взрыва ядра Млечного Пути…
Warchoon
07.10.2015 10:36Не беда уже обнаружено достаточно спутников планет-гигантов и просто мини-планет с водой.
Будет откуда луц добывать.
voyager-1
30.09.2015 18:10Светимость Солнца увеличивается уже сейчас, не такими ударными темпами конечно, как будет, когда оно станет превращаться в красный гигант — но всё же (или вы как раз это имели ввиду, говоря про долгосрочные инвестиции?).
Shirixae Простота терраформинга Венеры — это сыр в мышеловке. Постепенное увеличение светимости Солнца приведёт к тому, что мы потратим во много раз больше усилий на поддержании на ней жизни, чем на Марсе. На Марсе в дальнейшем условия для жизни возникнут сами по себе, при увеличении светимости Солнца. Наша задача — лишь подтолкнуть его в этом направлении).
GreatRash А ко времени, когда на Марсе условия станут не пригодны для жизни — скорее нам надо будет сразу отправляться к другим звёздам. Иначе мы рискуем потратить всё оставшееся у нас время и ресурсы на прыгания по солнечной системе.GreatRash
30.09.2015 18:15Я где-то читал, что когда Солнце начнёт превращаться в красного гиганта оно начнёт делать это относительно быстро. Так что, с точки зрения будущего расширения Солнца, Марс всё-равно колонизировать нет смысла.
TyVik
30.09.2015 12:32+1Мне кажется, что основная проблема, которую создаёт отсутствие магнитного поля — возможность получить большую дозу радиации. Есть ли рассчёты сколько человек может там прожить прежде, чем достигнет критический уровень?
Zelenyikot
30.09.2015 12:36+8Года 3 проживет без проблем. И достигнет не критического, а предельно допустимого безопасного уровня. В спокойную солнечную погоду на Марсе на улице радиация — как на борту МКС. В солнечные бури лучше дома сидеть, но в целом там не такие ужасы, какие представляются некоторым.
tnenergy
30.09.2015 17:30На сколько я помню, на МКС ~3 миллирентгена в час? Или до 50 бэр за год полета с учетом вспышек. В принципе таким темпом можно и 10 лет набирать дозу без особо серьезных последствий, но срок жизни сократиться весьма заметно.
tnenergy
30.09.2015 17:32Хм, вот комментарием ниже висит цифра 200 миллизивертов в год на МКС, т.е. 20 бэр. А на Марсе?
voyager-1
30.09.2015 18:45На поверхности — примерно столько же
При перелёте к планете — в два раза больше, в сумме для самой экономичной Гомановской траектории (180 дней туда — 500 дней исследования на поверхности — 180 дней обратно) получаются цифры около 1 Зв.
Уже есть исследования, как снизить этот уровень так, чтобы исключить даже повышенный риск рака.
SelenIT2
30.09.2015 18:58+1Справедливости ради, по гомановской траектории до Марса всё-таки чуть дольше, порядка 260 дней. Но, думаю, ради людей всё-таки разумнее будет поступиться экономией топлива, добавить к экспедиционному кораблю еще одну разгонную ступень (или пару, с учетом возвращения — можно вывести их отдельным пуском и пристыковать на околоземной орбите), и стартовать на пару-тройку км/с быстрее, что позволит сэкономить несколько месяцев полета. Или, как вариант, ко времени реализации миссии подоспеет плазменный движок, позволяющий лететь с постоянным небольшим ускорением — с тем же результатом…
voyager-1
30.09.2015 19:17+1Действительно, я ошибся. Прирост скорости по сравнению с Гомановской траекторией нужен будет не большой — около 0,2 км/с, просто за счёт небольшого прироста траектория искривится, и встреча с Марсом произойдет не на обратной стороне орбиты, а на целую треть раньше. Даже если отправлять все необходимое одним кораблём по «укороченной» траектории потери будут не столь значимыми — ради людей можно поступиться экономичностью.
tnenergy
30.09.2015 19:11Да в общем в исследованиях как снизить уровень радиационной все более менее ясно с 80-х — либо магнитное поле вокруг корабля, либо защита массой ~5 тонн на человека. Ну и комбинация этих вариантов + назначение некой допустимой дозы (тот же зиверт, он же 100 бэр).
Только это не приближает нас к возможности колонизации чего бы то не было. Только изменение биологии человека…voyager-1
30.09.2015 19:28Мне кажется просто длительные воздействия радиации на человека плохо изучены. Вполне может оказаться, что человек уже может выдержать пребывание на поверхности Марса десятилетиями, даже без всякой защиты.
Хотя лететь к другим звёздам будет лучше уже человеку со сдвоенным ДНК, как у таких бактерий.tnenergy
01.10.2015 15:50+1>Мне кажется просто длительные воздействия радиации на человека плохо изучены.
Смотря насколько длительные. От зачатия до смерти в каком-то поле — не изучены.
>Вполне может оказаться, что человек уже может выдержать пребывание на поверхности Марса десятилетиями, даже без всякой защиты.
Безусловно так. 500-1000 бэр — это смертельная доза только если получать ее остро. Длительные наборы доз до 1000-1200 бэр могут быть без последствий. Но думаю, что вариант «вы доживете до 45 с высокой вероятностью!» не очень понравится потенциальным колонистам.voyager-1
01.10.2015 17:46Но думаю, что вариант «вы доживете до 45 с высокой вероятностью!» не очень понравится потенциальным колонистам.
Тут вспоминается анекдот про эскимосов, покупающие холодильники, что бы во время полярной ночи при -50, в них греться, ведь там «всего» -20.
Если брать конкретно среднюю продолжительность жизни в 45 лет — то в некоторых странах, это может стать положительным аргументом, как не прискорбно это говорить.
А Роберт Зубрин часто любит приводить пример со злостными курильщиками — если они бросят курить, и отправятся в 2,5 годичную экспедицию на Марс — их вероятность заболеть раком даже уменьшится. А полёт на Марс для некоторых может ведь оказаться весомее всех остальных аргументов бросить курить? :)tnenergy
01.10.2015 17:53>Если брать конкретно среднюю продолжительность жизни в 45 лет — то в некоторых странах, это может стать положительным аргументом, как не прискорбно это говорить.
Только представители этих стран не способны отправлять экспедиции к марсу. Да и 45 будет максимальной продолжительностью жизни, а не средней, увы.
>А Роберт Зубрин часто любит приводить пример со злостными курильщиками — если они бросят курить, и отправятся в 2,5 годичную экспедицию на Марс — их вероятность заболеть раком даже уменьшится.
Мы говорим не про экспедицию — с ней не решен только вопрос солнечных вспышек, а про колонизацию. Вот колонизация как-то не вытанцовывается вообще. А раз так — то зачем туда нужна экспедиция?voyager-1
01.10.2015 19:28Моё мнение — вся научная база для колонии уже есть, не хватает технических знаний, которых кроме как отправив экспедицию — не получить.
Во-первых — радиация и гравитация, как ни странно, два этих минуса Марса можно обернуть в плюс — ведь костюмы радиационной защиты уже есть: это примерно 20 кг на 3-х кратное снижение радиации (грубо, для галактических лучей может и 1,5 раза не выйти). Костюм надо переделывать под долговременное ношение — это даст и тренировку для мышц, и дополнительную защиту от радиации даже внутри базы (основа из резины нужно заменить на что-то пористое, чтобы тело дышало, вес постараться распределить на всё тело). Ведь исследовать плюсы и минусы долговременного ношения такого костюма можно только на МКС или Луне, если создать условия (и то — вращающееся кольцо угробит всю научную ценность МКС, на ней уже не будет невесомости).
Во-вторых, надо исследовать рост растений в Марсианских условиях — может ещё придётся долго искать подходящую почву, или везти кучу удобрений с Земли, для нужных растений. А для этого надо доставить семена и ботаников (привет Марк Уотни) на планету, а не планету тащить на Землю.
Я думаю по ходу дела ещё куча всяких особенностей всплывет, когда собственно в научных исследованиях бывало по другому. Хотя это на самом деле одна из основных радостей учёных). Но не в этом суть — можно исследовать Марс аппаратами вечно, и прилетев через n-десятилетий и исследовав всё вдоль и поперёк, может оказаться, что человеку будет просто не удобно ходить при такой гравитации — и всё, научная программа пойдет под откос, постройку колонии придётся откладывать на несколько лет.
Ещё не один космический аппарат не пускался без испытаний, а первый и пилотируемый полёт шаттла можно сказать вернулся «на честоном слове». Марс — намного дальше, и полёт будет рискованнее, лететь и сразу оставаться на всегда как Mars One — самоубийство чистой воды. Но если не лететь — то в этом плане ничего и не изменится, можно просто вечность просидеть в ожидании того, что прилетят инопланетяне и пнут нас на Марс.
Zenitchik
01.10.2015 19:58С солнечными вспышками как раз относительно просто — мы знаем, с какой стороны они прилетают. Для защиты от них достаточен экран плотностью 10 тонн на квадратный метр. Сделать теневую защиту такой мощности вполне посильно.
SelenIT2
01.10.2015 22:21Плотность выбрана из расчета эквивалента земной атмосферы? Полагаю, не обязательно так много, в горах люди вспышки тоже как-то переживают. И даже в самолетах…
Zenitchik
01.10.2015 23:03Да, из него. Горы и самолёты — не так уж высоко. Надо, конечно, считать, но точно не вдвое.
Но главное, что даже пресловутый эквивалент — прекрасно достигается парой необитаемых модулей сориентированных на Солнце.
Dromok
02.10.2015 23:12Да, человек сможет укрыться от радиации, но сможет ли эту радиацию пережить флора и фауна (при условии, что допустим удастся создать пригодную атмосферу для дыхания)? Если нет, то тогда получается Марс не пригоден для полноценного терраформирования?
voyager-1
03.10.2015 06:04+2Собственно, атмосфера пригодная для дыхания человека — это уже достаточная защита от радиации.
Сейчас радиация на поверхности Марса в два раза ниже космической, при давлении всего около 0,005 от нашего атмосферного. Для дыхания человека требуется давление хотя бы 0,3 от Земного, а это значит что давление у поверхности необходимо поднять в 60 раз. Если это получится сделать — защита от радиации у этой атмосферы увеличится в тысячи раз, и обеспечит надёжную защиту даже от Солнечных вспышек. Ведь тут грубо говоря, рост защитных свойств идёт по экспоненте — сделали слой в два раза толще — защита увеличилась с 2 раз до 4, сделали слой в 10 раз толще — защита увеличилась с тех же 2 раз до 1024.faiwer
03.10.2015 14:00Правильно ли я понимаю, что удаляясь от Солнца, солнечная радиация уменьшается чуть ли не квадратично. В том смысле, что если на 1 квадратный метр, на расстоянии от Земли до Солнца, приходится Х высокоэнергетических частиц, то на 1 квадратный метр на вдвое большем расстоянии уже X/4? Тогда получается, что где-нибудь на Титане её значимость будет уже не той…
voyager-1
03.10.2015 23:17Да, совершенно верно, поток частиц и радиация зависят от квадрата расстояния (поток частиц от Солнца постоянен — а с удалением от Солнца поверхность, через которую проходят эти частицы — увеличивается квадратично). На этом принципе работает и защита от каких-то сильных источников радиации — даже если исключить влияние воздуха, отойдя на в два раза большее расстояние, вы снизите получаемую дозу в 4 раза.
К сожалению интенсивность видимого и инфракрасного света также квадратично падает, поэтому на Титане очень холодно.
SelenIT2
30.09.2015 12:32+10Огромное спасибо за статью! Живучесть стереотипа о «магнитном поле — защитнике» и вправду удивительна. А про электромагнинтую диссипацию и то, что магнитное поле даже ускоряет выдувание с полюсов, узнал много нового.
Я сам очень долго не мог понять, почему все говорят о том, что «от радиации нас защищает магнитное поле», если на практике его защитный эффект — единицы раз, а защитный эффект атмосферы — не меньше двух порядков:
знаменитая диаграмма с Curiosity
Danov
30.09.2015 16:11+1… обрушить на Марс астероид или комету побольше ...
Побольше не значит цельным куском. На подлете нужно раздробить, чтобы конус осколков покрыл большую территорию. Тогда не будет пыли из кратеров и не будет большого локального разогрева атмосферы. В итоге атмосфера не пострадает. Но это интуитивно. Нужно считать чего в итоге выйдет.
astronom
30.09.2015 19:24+1пример Венеры показывает, что солнечный ветер не является решающим фактором улетучивания атмосферы
Мне думается, что пример Венеры показывает лишь то, что сила тяжести на Венере и сила тяжести на Марсе отличаются в разы. Далее, на Венере случился парниковый эффект, т.е. плотность атмосферы увеличилась в разы, соответственно, это условие и то, что молекулы СО2 тяжёлые — препятствует обеднению атмосферы.
И ещё с Википедии:
В отличие от Земли, Венера не имеет магнитного поля, и её ионосфера отделяет атмосферу от космического пространства и солнечного ветра. Ионизированный слой не пропускает солнечное магнитное поле, придавая Венере особое магнитное окружение.
Между магнитопаузой и ионопаузой существует магнитный барьер — локальное усиление магнитного поля, что не позволяет солнечной плазме проникать глубоко в атмосферу Венеры, по крайней мере, вблизи минимума солнечной активности.
И, самое главное:
В связи с отсутствием собственного магнитного поля, солнечный ветер проникает глубоко в планетарную экзосферу, что ведет к существенным потерям атмосферы
ru.wikipedia.org/wiki/Атмосфера_Венеры
С Марсом сравнивать в этом случае некорректно, тем более, мы на Марсе атмосферы (плотной в такой же пропорции как и сила тяжести) не наблюдаем. Далее, что касается процентного соотношения улетучивания газов с Земли (через ускоритель) — нужно смотреть в общем. Также нужно смотреть какие именно газы улетучиваются…Zelenyikot
30.09.2015 21:44+1Мне думается, что пример Венеры показывает лишь то, что сила тяжести на Венере и сила тяжести на Марсе отличаются в разы.
Гравитация на Марсе ниже в 2,5 раза, а солнечное облучение Венеры выше в 4 раза.astronom
30.09.2015 21:53И что? Парниковый эффект, приведший к увеличению плотности атмосферы играет свою роль. На Марсе этого нет.
Zenitchik
01.10.2015 20:01+1>Парниковый эффект, приведший к увеличению плотности атмосферы
Можете пояснить механизм этого процесса?voyager-1
01.10.2015 20:12+1Речь видимо шла о повышении концентрации углекислого газа в воздухе, что приводит как к повышению его плотности, так и к тому, что большая часть тепловой энергии отражается обратно к поверхности планеты.
А дальше начинается цепная реакция повышение температуры за счет парникового эффекта — разогрев планеты — повышение вулканической активности — выбросы углекислого газа — дальнейшее повышение температуры.
astronom
02.10.2015 17:15Дело было так (вероятно, никто точно не знает, но есть теории на этот счёт. Нужно отправить туда «Венеру-Д», чтобы узнать точно). Была вода на Венере, условия были похожи на земные. Когда исчезло магнитное поле — воду (предположительно расщеплённую УФ-излучением Солнца) унёс солнечный ветер, т.к. препятствие в виде магнитного поля отсутствовало.
Ушла вода, ушёл и растворитель, в котором растворялся СО2, а воды на Венере, говорят, было больше, чем даже не Земле, поэтому и углекислого газа там сейчас очень много, ведь когда-то был баланс — он был растворён в воде. И всё было хорошо…
А, далее, Вы знаете, температура начала расти, т.к. СО2 стал главным парниковым газом (заместив пары воды, которые на Земле дают 30% парникового эффекта).Zenitchik
02.10.2015 19:15Поделитесь источником про количество воды на Венере.
Просто, не вполне понятно, почему не наоборот? Вода разлагалась прямо при дегазации мантии, причём кислород уходил на окисление металлов, серпентинизация пород не шла, СО2, соответственно, не связывался в минералах и оставался в атмосфере.
Боюсь, «Венеры-Д» — мало. Нужна сейсморазведка Венеры. Вот тогда, думаю, все современные гипотезы с треском провалятся, и надо будет разрабатывать новую.astronom
03.10.2015 17:01Почему же Венера потеряла свою воду? Как считают астрофизики, когда-то, примерно от 500 млн до 4 млрд лет от рождения планеты, под действием ультрафиолетовых лучей Солнца, молекулы воды распались на атомы — два атома водорода и один атом кислорода, и были унесены, вероятно солнечным ветром, в межпланетное пространство. Ведь у Венеры, в противоположность Земле, нет магнитного поля, которое могло бы защищать её от солнечного ветра — потока заряженных частиц, беспрепятственно бомбардирующих верхние слои атмосферы «голубой» планеты, унося из неё ионы.
(с) Наука и жизнь
P.S. Насчёт CO2, вероятно, погорячился, что он весь был растворён в воде, возможно, он становился горными породами, но при изменении состава атмосферы и её нагрева уже перестал становиться осадочными породами(?)…
arielf
07.10.2015 23:14Поэтому Земле, через пару миллиардов лет грозит судьба Марса и Венеры — полное улетучивание водорода, т.е. превращение в пустыню.
Как-то сомнительно, но проверить мы всё равно не сможем — через 1.5 миллиарда лет солнце начнёт расширяться, и в игру вступят уже иные факторы.
Поэтому надо сказать спасибо миллионам лет эволюции микроорганизмов, которые превратили нашу Землю в цветущий сад.
Ну не знаю, ещё каких-нибудь 300 миллиардов лет назад во времена каменноугольного периода палеозойской эры все нынешние запасы угля и нефти были в атмосфере, и никакой катастрофы не было.
alexs0ff
Где-то читал, что атмосферу планеты может унести очень плотное космическое тело проходящее около нее, типа как одеяло перетянуть.
r00tGER
Тело с подобной гравитацией скорее уничтожит саму планету.
densss2
Или существенно изменит её орбиту.
ploop
Не факт, если на большой скорости пронесётся. Но точно изменит орбиту (и свою тоже)
atomAltera
А есть какие нибудь фантастические произведения на эту тему?
ploop
Не знаю…
SelenIT2
Подозреваю, что в оригинале речь была не о разовом прохождении рядом, а о длительном существовании двойной системы, наподобие того, как это бывает в кратных звездных системах с массивным компактным партнером. Насколько это применимо к планетам — сказать не берусь.
ServPonomarev
А не тот-ли это двойник Марса, который врезался в Землю и сформировалась Луна? Весьма похоже — двойная планета, потом они расходятся, более тяжёлая идёт на низкую орбиту, где встречает Землю, более лёгкая — на высокую, ближе к поясу астероидов.
SelenIT2
«Двойник» за относительно короткое время вряд ли «высосал» бы всю атмосферу у двойника примерно той же массы, имхо. Это оставляя в стороне вопрос, как эти двойники именно вдвоем сформировались, не схлопнувшись в один.
RioMan
Что-то про бывшую вспомнил…