مریخ و زهره شبیه زمین هستند، بنابراین دانشمندان امید خود را برای یافتن حیات در سیارات همسایه از دست نمی دهند. برای مریخ، این احتمال بیشتر است. مریخ نورد کنجکاوی توانست مطمئناً دریابد که رودخانه ها زمانی در آنجا جاری بوده اند، یعنی جو وجود داشته است. شاید حیات در مریخ مدت ها قبل از زمین وجود داشته باشد یا پس از شکل گیری زمین (تغییر شرایط آب و هوایی) امکان پذیر باشد. این مستلزم وجود میدان مغناطیسی در نزدیکی مریخ است.
اندازه، جرم و مدار سیارات
سیاره سرخ از نظر اندازه بسیار کوچکتر از زمین است. بر اساس محاسبات دانشمندان و داده هایی که در فرآیند مطالعات متعدد به دست آمده است، تا شش جرم با همان حجم مریخ در زمین جای می گیرند. شعاع چهارمین سیاره از خورشید در امتداد استوا 0.53 زمین و چگالی سطح آن 37.6٪ است.
مسیرهای مداری سیارات کاملاً متفاوت است، اما چرخش جانبی مشابه است. این بدان معناست که یک سال در مریخ تقریباً 687 روز طول می کشد و یک روز 24 ساعت و 40 است.دقایق. شیب محوری تقریباً یکسان است - 25 درجه برای مریخ، زمین دو درجه کمتر است. این شباهت به این معنی است که می توان از سیاره سرخ انتظار فصلی داشت.
ساختار و ترکیب زمین و مریخ
نمایندگان سیارات زمینی (زهره، زمین و مریخ) از نظر ساختار مشابه هستند. این یک هسته فلزی با گوشته و پوسته است، اما چگالی زمین از مریخ بیشتر است. یعنی سیاره سرخ از عناصر سبک تری تشکیل شده است. زمین دارای یک هسته سنگی است که در بالای آن مایع قرار گرفته است، همچنین یک گوشته سیلیکات و یک پوسته سطحی جامد. در مورد مریخ، دانشمندان هنوز کاملاً در مورد ساختار هسته آن مطمئن نیستند. مشخص است که هسته مریخ از آهن و نیکل، 16-17٪ - گوگرد تشکیل شده است. گوشته مریخ تنها 1300-1800 کیلومتر است (برای مقایسه: ضخامت گوشته زمین 2890 کیلومتر است) و پوسته 50-125 کیلومتر (نزدیک زمین - 40 کیلومتر) را پوشش می دهد. گوشته و پوسته زمین و مریخ از نظر ساختار تقریباً یکسان هستند، اما از نظر ضخامت متفاوت هستند.
ویژگی های سطح
حدود ۷۰ درصد از سطح زمین را آب اقیانوس ها پوشانده است. طبق یک نسخه، آب مایع بخشی از ابر گاز و غباری بود که زمین از آن تشکیل شد. به گفته دیگری، در نتیجه بمباران شدید سیارک ها و دنباله دارها ظاهر شد که سیاره جوان تحت آن قرار گرفت. برخی از دانشمندان بر این عقیده اند که آب از مواد معدنی هیدراته در طول شکل گیری زمین آزاد شده است. فرضیه های دیگری نیز وجود دارد و ممکن است همه آنها کم و بیش درست باشند.
مریخ نیز زمانی آب مایع داشت کهشرط لازم برای توسعه زندگی است. اما اکنون سیاره ای سرد و متروک و سرشار از اکسید آهن است که به سطح مریخ رنگ قرمزی می بخشد. آب به شکل یخ در قطب ها موجود است. مقدار کمی در زیر سطح جمع می شود.
مریخ و زمین از نظر چشم انداز مشابه هستند. در سیارات کوه ها و آتشفشان ها، دره ها و دشت ها، دره ها، برآمدگی ها، فلات ها وجود دارد. بزرگترین کوه مریخ المپوس نام دارد و عمیق ترین ورطه دره مارینر است. هر دو سیاره در طول شکل گیری خود در معرض حملات شهاب سنگ ها و سیارک ها قرار گرفتند، اما آثار روی مریخ به دلیل عدم بارش و فشار هوا بسیار بهتر حفظ شده است. افراد میلیاردها سال سن دارند. در زمین، چنین تشکیلاتی به تدریج فرو ریختند.
ترکیب و دما اتمسفر
زمین دارای جوی متراکم است که به پنج لایه تقسیم شده است. مریخ دارای اتمسفر بسیار نازک و فشار بالایی است. جو زمین عمدتاً از نیتروژن (78٪) و 21٪ از اکسیژن تشکیل شده است (1٪ باقیمانده سایر مواد در حالت گاز هستند) و در سیاره سرخ ترکیب عمدتاً توسط دی اکسید کربن (96٪)، نیتروژن و آرگون (تقریباً 2٪، 1٪ باقی مانده - گازهای دیگر).
روی دما تاثیر داشت. میانگین دمای زمین +14 درجه سانتیگراد، حداکثر - 70.7 درجه، حداقل - 89.2 درجه سانتیگراد است. در مریخ بسیار سردتر است. میانگین دما به -46 درجه سانتیگراد کاهش می یابد، حداقل آن به -143 درجه می رسد و حداکثر سیاره تا 35 درجه گرم می شود. علاوه بر این، درجو سیاره سرخ حاوی غبار زیادی است.
آیا مریخ میدان مغناطیسی دارد
میدان مغناطیسی از هسته سیاره بیرون می زند و ناحیه ای محافظ ایجاد می کند که بارهای الکتریکی را از مسیر اصلی منحرف می کند. تمام بارهای ناشی از خورشید یا جسم دیگر، سیاره ای را که دارای چنین میدان محافظتی است، تهدید نمی کند. زمین میدان مغناطیسی دارد، اما آیا مریخ چنین حفاظتی دارد؟ از این نظر، این سیاره با زمین تفاوت دارد.
میدان مغناطیسی مریخ چیست؟ روزی روزگاری، یک پوسته محافظ جهانی در اطراف سیاره وجود داشت، اما در نهایت به دلایلی ناپدید شد. اکنون یک میدان مغناطیسی در مریخ وجود دارد، این میدان گسترده است، اما کل سطح سیاره را نمی گیرد. مناطق محلی وجود دارد که میدان قوی تر است. شعاع میدان مغناطیسی مریخ در برخی نقاط 0.2-0.4 گاوس است که تقریباً برابر با شاخص های زمین است.
امروزه دانشمندان در تلاش برای توضیح این ویژگی ها هستند. برای مثال می‌توان فهمید که میدان مغناطیسی مریخ و ساختار سیاره به هم مرتبط هستند. میدان به دلیل هسته ضعیف است. هسته مریخ نسبت به پوسته بی حرکت است، که اثر همان میدان محافظ را ضعیف می کند.
مقایسه مگنتوسفرها
میدان مغناطیسی زمین و مریخ اجازه نمی دهد ذرات یونیزه شده باد خورشیدی و سایر ذرات کیهانی به سطح نفوذ کنند. این میدان به معنای واقعی کلمه از حیات روی زمین محافظت می کند. حضور میدان با چرخش هسته فلزی در قسمت بیرونی مایع توضیح داده می شود. حرکت ثابت بارهای الکتریکی منجر به تشکیل میدان مغناطیسی می شود.
Bاخیراً تصور می شود که نیروهای مغناطیسی به طور قابل توجهی تغییر می کنند یا به نشت اکسیژن از جو کمک می کنند. این ممکن است درست باشد، زیرا قطب های مغناطیسی می توانند در طول زمان مکان خود را تغییر دهند، آنها دائمی نیستند. برای 160 میلیون سال، قطب ها حدود 100 بار تغییر کرده اند. آخرین باری که این اتفاق افتاد حدود 720000 سال پیش بود و زمان بعدی مشخص نیست.
میدان مغناطیسی مریخ، در مقایسه با زمین، برای پشتیبانی از حیات کافی نیست. اما یک سیاره بالقوه قابل سکونت حداقل باید یک هسته فلزی داشته باشد. این امر پیش نیازهایی را برای تشکیل میدان مغناطیسی ایجاد می کند. در مورد مریخ، یک میدان مغناطیسی وجود دارد (البته "در تعادل")، همچنین یک هسته فلزی وجود دارد. این بدان معناست که از نظر تئوری، حیات در این سیاره یا قبلا وجود داشته است، یا ممکن است با تغییراتی روبرو شود.
نظریه های ناپدید شدن میدانی
چرا میدان مغناطیسی در مریخ وجود ندارد؟ چه فاجعه ای پوسته محافظ را "شکست" یا چه چیزی باعث یخ زدن هسته فلزی سیاره شد؟ آیا راهی برای بازیابی فیلد وجود دارد؟ در حال حاضر، دانشمندان در حال بررسی دو نظریه اصلی از ناپدید شدن میدان مغناطیسی مریخ هستند.
طبق نظریه اول، این سیاره زمانی دارای یک میدان مغناطیسی پایدار (مانند زمین) بود، اما در اثر برخورد با یک جسم بزرگ "سوراخ" شد. این برخورد هسته سیاره را متوقف کرد، میدان شروع به ضعیف شدن کرد و سپس مقیاس خود را به طور کامل از دست داد. و امروزه برخی از بخش‌های سیاره بیشتر از سایرین محافظت می‌شوند.
نظریه دوم کاملاً با نظریه اول در تضاد است. مریخ می تواند شروع کندوجود بدون میدان مغناطیسی پس از تولد سیاره، هسته آهنی در مرکز برای مدت طولانی بی حرکت ماند و تکانه های مغناطیسی ایجاد نکرد. اما زمانی قوی‌ترین میدان مغناطیسی غول گازی منظومه شمسی مشتری، که می‌توانست نه تنها سیارک‌های کوچک، بلکه اجرام عظیم را نیز دفع کند، برخی از جسم‌های زیبایی را دفع کرد و به مریخ فرستاد.
در نتیجه تأثیر نیروی جزر و مدی در طول چند ده هزار سال، جریانهای همرفتی در مریخ ظاهر شد که هسته سیاره را مجبور به حرکت کرد و تشکیل میدان مغناطیسی را تحریک کرد. با نزدیک شدن جسم کیهانی به مریخ، میدان افزایش یافت، اما پس از چندین میلیون سال این جسم فروریخت، به طوری که میدان مغناطیسی به تدریج شروع به ناپدید شدن کرد. این چیزی است که محققان اکنون می بینند.
چرا ناسا می خواهد میدان مصنوعی ایجاد کند
آیا مریخ میدان مغناطیسی دارد که امکان استعمار سیاره را فراهم کند؟ در حال حاضر مشخص است که چنین نیروی محافظی وجود ندارد، اما دانشمندان به تحقیقات خود ادامه می دهند. اخیراً اطلاعاتی منتشر شد مبنی بر اینکه ناسا می خواهد یک میدان مغناطیسی مصنوعی در مریخ ایجاد کند تا جو این سیاره متراکم تر شود. این باید اکتشافات آینده سیاره سرخ و استعمار نهایی را تا حد زیادی ساده کند.
چگونه در مریخ میدان مغناطیسی ایجاد کنیم؟ نویسندگان گزارش ارائه شده در کنفرانس سیاره ای پیشنهاد کردند که این ماژول در نقطه ای بین مریخ و خورشید مستقر شود، جایی که فضاپیما می تواند تقریباً به طور نامحدود بدون استفاده از موتور باقی بماند. در ماژول شامل خواهد شدآهنرباهای ویژه ای که قادر به ایجاد میدان 1-2 تسلا هستند. تقریباً همان آهنرباها در برخورددهنده بزرگ هادرونی نصب شد.
میدان یک "دم" را تشکیل می دهد که کل سیاره را پوشش می دهد. این رشته بسیار ضعیف خواهد بود، اما در تئوری این کافی خواهد بود. به گفته ناسا، پس از آن، جو سیاره شروع به غلیظ شدن خواهد کرد. با رسیدن به چگالی برابر با زمین، میانگین دمای مریخ به +4 درجه سانتیگراد افزایش می یابد و کلاهک های برفی در قطب ها آب می شوند. آنها آب کافی برای تشکیل دریاهای متوسط دارند.
هزینه توسعه و نگهداری یک ماژول فضایی در مریخ و اینکه از کجا انرژی می گیرد، نویسندگان گزارش دور می زنند. از نظر مقرون به صرفه بودن، این روش با سایر پروژه ها قابل مقایسه نیست. به عنوان مثال، ایده تولید گاز SF6 در مریخ وجود داشت. حتی غلظت کمی از این گاز برای ایجاد یک اثر گلخانه ای و محافظت از سطح سیاره در برابر پرتوهای فرابنفش تهاجمی کافی است.
هیچ یک از مفاهیم ناسا تا به امروز به طور کامل اثبات نشده است. اینها تنها فرضیاتی هستند که بر اساس این واقعیت است که باد خورشیدی منبع تلفات جوی مریخ بوده است. اما بعید است که دلایل از دست دادن نیتروژن تنها به باد مربوط باشد، بنابراین دانشمندان عجله ای برای اجرای پروژه ها ندارند، بلکه تحقیقات را ادامه می دهند.
از تاریخچه اکتشاف مریخ
اولین مشاهدات سیاره قبل از اختراع تلسکوپ انجام شد. وجود مریخ در سال 1534 قبل از میلاد توسط ستاره شناسان مصر باستان ثبت شده است. مسیر را محاسبه کردندحرکات سیاره ای در تئوری بابلی، موقعیت مریخ در آسمان شب تصحیح شد و اندازه‌گیری‌های زمانی حرکت سیاره‌ها برای اولین بار به دست آمد.
ستاره شناس هلندی H. Huygens اولین کسی بود که از سطح مریخ نقشه برداری کرد. چندین طرح که مناطق تاریک را نشان می دهد توسط او در سال 1659 ساخته شد. وجود کلاهک یخی در قطب ها توسط ستاره شناس ایتالیایی جی کاسینی در سال 1666 پیشنهاد شد. او همچنین دوره چرخش سیاره به دور محور خود را محاسبه کرد - 24 ساعت و 40 دقیقه. درست است، این نتیجه کمتر از سه دقیقه متفاوت است.
از دهه شصت قرن گذشته، چندین AMS به مریخ فرستاده شده است. سنجش از دور سیاره از زمین با کمک تلسکوپ های مداری و زمینی برای تعیین ترکیب سطح، مطالعه ترکیب جو و اندازه گیری سرعت نور ادامه یافت.
میدان مغناطیسی مریخ که پانصد برابر ضعیف تر از زمین است، توسط ایستگاه های "مارس-2" و "مارس-3" در زمان شوروی ثبت شد. فضاپیمای مریخ ۲ و ۳ در سال ۱۹۷۱ به فضا پرتاب شدند. مشکل فنی اصلی حل نشد، اما تحقیقات علمی هنوز در زمان خود پیشرفته بود.
آمریکایی ها مارینر 4 را در سال 1964 به مریخ پرتاب کردند. فضاپیما عکس هایی از سطح گرفت و ترکیب جو را بررسی کرد. اولین ماهواره مصنوعی سیاره مارینر 9 بود که در سال 1971 به فضا پرتاب شد. جستجوی حیات در نمونه های خاک در سال 1975 توسط دو فضاپیمای یکسان به عنوان بخشی از برنامه وایکینگ انجام شد. در آینده، برای یک سیستماتیکدر مطالعه این سیاره از قابلیت های تلسکوپ هابل استفاده شد.
وجود حیات در مریخ
کار میدان مغناطیسی سیاره، دانشمندان همچنین در حال مطالعه به این معنا هستند که ممکن است نشان دهنده وجود حیات در مریخ باشد. مشاهدات متعدد باعث ایجاد یک "تب مریخی" واقعی در مورد این موضوع در پایان قرن نوزدهم شد. سپس نیکولا تسلا هنگام مطالعه تداخل رادیویی در اتمسفر، سیگنال ناشناس را مشاهده کرد.
او پیشنهاد کرد که می تواند سیگنالی از سیارات دیگر مانند مریخ باشد. او خودش نمی توانست معنای سیگنال ها را رمزگشایی کند، اما مطمئن بود که آنها تصادفی به وجود نیامده اند. فرضیه تسلا توسط فیزیکدان بریتانیایی ویلیام تامسون (لرد کلوین) پشتیبانی شد. در سال 1902، در طی یک بازدید از ایالات متحده، او گفت که تسلا واقعاً سیگنال مریخی ها را دریافت کرده است.
فرضیه های علمی در مورد این موضوع از دیرباز وجود داشته است. متان و مولکول های آلی در مریخ کشف شده اند. در شرایط سیاره سرخ، گاز به سرعت تجزیه می شود، بنابراین باید منبعی برای وقوع آن وجود داشته باشد. این ممکن است فعالیت باکتری یا فعالیت زمین‌شناسی باشد (با توجه به این واقعیت که آتشفشان‌های فعال در مریخ یافت نشد، این دلیل گاز نیست).
در حال حاضر، مشکلاتی که برای حفظ حیات در مریخ وجود دارد، کمبود آب مایع، فقدان مغناطیس کره و جو بسیار نازک است. علاوه بر این، این سیاره در آستانه "مرگ زمین شناسی" قرار دارد. پایان فعالیت آتشفشانی در نهایت باعث توقف گردش عناصر شیمیایی بین بخش داخلی سیاره وسطح.
