Внеземная жизнь в
Солнечной Системе: Марс
На титульную Солнечная Система Звёздные
системы Информбюро Вопрос-ответ
|
Расстояние от Солнца, а.е. |
1,524 |
|
|
Масса, кг |
6,4x1023 |
Марс из космоса |
|
Радиус, км |
3394 |
|
|
Собственный период обращения,
часов |
24ч 37мин 22,6с |
|
|
Звёздный период, лет |
1,88 |
|
|
Эксцентриситет орбиты |
0,093357 |
|
|
Наклонение к эклиптике (на эпоху
1950 г.) |
10 51/ 00// |
|
|
Спутниковая система |
2 объекта |
|
|
Сжатие у полюсов |
0,0052 |
|
|
Плотность, кг/м3 |
3900 |
|
|
Ускорение свободного падения, м/с2 |
3,76 |
|
|
Наклон экватора к плоскости
орбиты |
240 56/ |
|
|
Источник информации |
Справочный материал по
астрономии |
II. Краткая характеристика атмосферы Марса
|
Давление,
мбар |
6 |
Поверхность Марса из космоса |
|
Температурный
интервал |
от
170 К до 290 К |
|
|
Средняя
температура |
200 К |
|
|
|
Химический
состав атмосферы |
|
|
Газ |
Объёмное
содержание, % |
|
|
Водород |
----------------- |
|
|
Кислород |
0,1 |
|
|
Озон |
10-5 |
|
|
Азот |
2,5 |
|
|
Сера |
-------------- |
|
|
Углекислый
газ |
95 |
|
|
Водяной
пар |
0,2 |
На поверхности
Марса |
|
Угарный
газ |
0,08 |
|
|
Метан |
< 4x10-4 |
|
|
Аммиак |
< 10-5 |
|
|
Двуокись
серы |
< 10-6 |
|
|
Хлористый
водород |
< 10-5 |
|
|
Фтористый
водород |
< 10-7 |
Пыльная
буря на поверхности Марса |
|
Ацетилен |
< 5x10-4 |
|
|
Этан |
< 4x10-4 |
|
|
Аргон |
1,5 |
|
|
Криптон |
3x10-5 |
|
|
Ксенон |
8x10-6 |
|
|
Средняя
относительная молярная масса |
0,0435 кг/моль |
|
|
Источник информации |
Справочный материал по
астрономии |
III.
Краткая характеристика
поверхности Марса
|
|
При наблюдениях
на поверхности Марса наблюдается множество деталей, которые классифицируют
следующим образом: 1.
Яркие области или материки, занимающие 2/3 диска планеты. Представляют собой
однородные светлые поля оранжево-красного цвета 2.
Полярные шапки – белые пятна, образующиеся вокруг полюсов осенью и исчезающие
в начале марсианского
лета. К середине марсианской зимы полярные шапки занимают поверхность до 500
по широте. 3.
Тёмные области или моря, занимающие 1/3 диска планеты. Тёмные области наряду
с полярными шапками, участвуют в цикле периодических сезонных изменений.
Кроме повторяющихся сезонных изменений неоднократно наблюдались необратимые исчесзновения и
появления тёмных деталей (вековые изменения). Около
половины поверхности Марса – древние кратерные области, имеющие более сглаженную форму
из-за сильной эрозии. |
|
|
Имеется
множество проявлений разнообразных эрозионных процессов, области с хаотическим рельефом,
разного рода каналы, прорытые лавой, ледниками или потоками жидкой воды,
эоловые отложения, дюны и т.п.. Сейчас на
поверхности Марса существование жидкой воды невозможно.
Она бы выкипала при таком низком давлении. Марсианский грунт представляет собой
раздробленный материал, на поверхности которого много каменных блоков. Сложное
образование представляют собой полярные шапки, в которых выделяют постоянную и сезонную части. Сезонная часть представляет собой
конденсат (СО2 с небольшой примесью Н2О), который выпадает осенью. Постоянная часть полярной шапки состоит из водяного
льда. Собственная
вулканическая и тектоническая активность планеты невелика и составляет 1/1000
активности Земли. |
IV. Краткий анализ
Марс – яркая иллюстрация значения
характеристик планеты для возникновения и эволюции жизни. Экспериментальными
методами установлено, что жизнь в той форме, в какой она существует на Земле,
на этой планете нет. Советские и американские спускаемые модули,
в программе
которых было проведение разнообразных тестов на определение органики, дали
отрицательный результат.
Но может она существует в форме, которую просмотрели? Попробуем
ответить на этот вопрос, исходя из авторского определения жизни, сформулированное на странице «Уровень развития жизни». При этом будем использовать общепринятые представления на
эволюцию Солнечной Системы.
|
|
Марс (Солнечная Система; 2 галактических года назад) Приблизительно так выглядел Марс
в эпоху завершения своей вулканической
и тектонической активности. Тот факт, что
масса планеты в 10 раз меньше массы Земли (следовательно, ускорение
свободного падения невелико) приводило к тому, что первичная атмосфера
«парила», т.е. процесс потери газовой оболочки непрерывный. Не было каких –
либо крупных водоёмов. На полюсах планеты начался процесс формирования
полярных шапок планеты. Внешне подобна современной Земле. С той поправкой, что
такое состояние было непродолжительно. Процесс конденсации и диссипации
водяного пара в атмосфере ускоряется. Средняя температура около 290 К. Фотоинтерпретация расчётных данных анализатора. |
|
|
Марс (Солнечная Система; 0,25 галактических года назад) Фотоинтерпретация расчётных данных анализатора. Процесс распада атмосферы
практически почти завершён. Температура в среднем по планете
не превышает 251 К. Активность планеты невелика, но
недостаточна для поддержания атмосферы. Чётко выделяются кратеры, покрытые
слоем отвердевшего льда и углекислоты. Но и это состояние неустойчиво.
Сезонные циклы переместят эти массы воды и углекислоты на полюса планеты. |
Основными органогенными элементами
в нашей системе были и остаются водород, углерод, азот, кислород. Оценочный
возраст Марса таков же, как и для Земли – т.е. 4,5 млрд.лет.
Но масса планеты меньше массы Земли в 10 раз. Т.е. планетарная активность этой
планеты была ниже и меньше по длительности
в 10 раз. Для возникновения жизни (абиогенеза) это достаточно важно. Кроме
источника энергии – излучения
Солнца – в реакторную зону
(атмосферу) должны поступать вещества, содержащие в себе основной органогенный
элемент – углерод.
До тех пор, пока не сформируется
клетка (та элементарная структура, которая обеспечивает циркуляцию углерода в биосфере) активность планеты остаётся единственным
источником поступления этого элемента. По сравнению с Землёй, активность Марса
стала значительно снижаться в период около 4,5 галактических лет назад (900
млн. лет назад). И достигла современного уровня 2,5 галактических
года назад. Т.е. приблизительно в то время, когда жизнь на Земле вышла на сушу.
18 галактических лет потребовалось только для формирования клетки на Земле! А
на Марсе, где параллельно, но в более неблагоприятных условиях формировалась
эта структурная единица жизни, источник углерода
иссяк! Незначительная масса
планеты не могла удерживать атмосферу этой планеты. Понижение температуры на
поверхности также приводило к тому, что углерод и другие элементы начали
исключаться из цикла, переходя в недоступную фазу – твёрдую. Масса углерода,
которая способна была бы
«поставить» эта планета для биосферы, составляет 7,55x1014
кг. По сути, это масса биосферы, если бы она
существовала на планете (для
сравнения, для Земли масса биосферы составляет 2x1015
кг). Таким образом, можно утверждать, что жизнь на
Марсе достигла стадии формирования клетки и сразу же начала
разрушаться из-за низкой активности планеты, понижения температуры
на поверхности, которое
приводило к исключению необходимых элементов из массооборота.
Но какие факты могут подтвердить
или опровергнуть такие утверждения?
По следам воздействия формирующейся
биосферы на планетарные процессы. Так, например, для Земли таким результатом,
которые
признают все, является аномалия по
химическому составу атмосферы (высокое содержание О2).
А теперь не столь очевидное, спорное, но на
доказательствах не останавливаемся (думайте сами). К числу доказательств
существования биосферы или признаком её зарождения будут:
1)
избыточное содержание свободной воды на планете (в форме льда, жидкости или
водяных паров – неважно). Вода будет
присутствовать,
но не в таких количествах, как на Земле или Марсе. Вода относится к
«мощным» растворителям, чтобы она встречалась в свободном виде.
2)
избыточное содержание азота в атмосфере.
Кстати, если идёт речь о присутствии свободных элементов в больших
количествах, достаточно вспомнить, что
это верно только для водорода и гелия (как самых распространенных
элементов). Все другие элементы являются результатом активности;
аргон, ксенон и т.п. – геофизической активности
планет; азот, кислород, вода – биосфер и т.д..
3)
Избыточное содержание чистого углерода (типа каменного угля) в приповерхностных
слоях (такая же аномалия, как и содержание кислорода!!)
Какие же выводы можно сделать из состава атмосферы Марса?
1. Высокое содержание углекислого
газа явно указывает на то, что жизни на этой планете
сейчас не существует. Вернее, не существует
биосфера (жизнь как планетарное явление). И это – однозначно. Не может
основной органогенный элемент (углерод) присутствовать
в атмосфере в таком количестве, если бы жизнь существовала.
2. Аномально высокое содержание
воды в виде льда указывает на то, что 3-5 галактических лет назад в динамически неустойчивой
атмосфере Марса (неустойчивость вызвана невозможностью
удержать атмосферу) протекал процесс абиогенеза. Именно наличие
свободной воды автор связывает с абиогенезом, протекавшим в атмосфере как Марса, так и Земли.
Два фактора – высокое содержание
СО2 в атмосфере и наличие свободной воды дают
основание предполагать, что;
а) жизнь возникла и существовала на Марсе в период до 400 млн.лет назад
б) на данный момент жизнь, как
планетарный фактор, на этой планете отсутствует
в) максимальный уровень её
развития не превышал уровня одноклеточных
3. Однако аномально высокое
содержание азота, содержащееся в атмосфере, привлекает к себе внимание. Не приводя к возникновению
биосферы (жизни как планетарного фактора), могли сохраниться реликтовые
формы жизни в виде небольших очагов, «биогеоценозов»,
адекватных активности планеты. Пояснение: на Земле, на
дне океанов, существуют очаги жизни, основанные на потреблении Н2S.
Их называют хемиоавтолитотрофами. Существуют в
форме небольших очагов и существенного вклада в массу и число видов на планете
не дают. Эти очаги обнаружили вблизи подводных вулканов и называют
«чёрными курильщиками». Чуть более подробно об этом на
странице «Планета-носитель жизни». Автор считает, что данные виды жизни являются
реликтовыми формами, возникшими в эпоху
абиогенеза и послужившему
образцом для возникновения гетеротрофных организмов. Конечно, присутствие азота
в свободном состоянии
можно объяснить
и абиогенными причинами (например, УФ-излучением
Солнца, приводящее к разрушению молекул NH3 и появлению
молекул азота). Или как-то иначе. Тем не менее, из планет
земной группы аномально высокое содержание азота зафиксировано в атмосфере
Венеры. Но присутствия атмосферы с таким
высоким содержанием азота (по справочным данным) только на трёх планетах;
Венера, Земля,
Марс.
Однако, вероятность существования таких очагов ненулевая.
На Земле такие реликтовые формы были
найдены на дне океанов. Где же их искать на Марсе? На поверхности они
существовать, как и на
Земле, не будут. Энергию такое
вещество будет получать из химических реакций. Там, где будут активные зоны –
извержения вулканов, тепло
и т.д.. Но
на Марсе не обнаружили вулканов! Но там обнаружены периодически появляющиеся
тёмные области. Пока что не могут
объяснить, откуда они берутся.
Дело в том, что видимых проявлений вулканической активности на поверхности не
наблюдают. Но если есть
скрытые вулканические извержения
(точнее, не извержения, а периодические подъёмы магмы к поверхности), то на
планете они будут проявляться действительно периодически. Локальное повышение
температуры из-за скрытого «извержения»
приведёт на поверхности к таянию воды и появлению тёмной области, как
более влажной по сравнению с другими
участками поверхности. Для существования жизни необходима либо жидкость, либо
газовая фаза. Т.е. в местах появления тёмных пятен магма подходит очень близко
к поверхности.
Эти зоны и должны быть объектами
исследований. Но самое интересное и многообещающее должно быть скрыто, как и в
Антарктиде, под
слоем льда полярных шапок планеты
(или у её границ-?). Существовала жизнь в простейших
формах или существует до сих пор – полный ответ будет получен, когда станут
известны результаты анализа проб именно из этих мест. Либо – гравитационное
сканирование поверхности
на предмет наличия зон
«геофизической» активности и наличия пустот под поверхностным слоем планеты.
Дополнительно:
существует версия, что жизнь на
Землю могла быть занесена извне (панспермия). Для Марса с его параметрами
первая космическая скорость
составляет около 3,6 км/с. При
извержении вулканов максимальная скорость выброса может достигать 0,5-1 км/с. Но вероятно, что вместе с
атмосферой в околопланетное
пространство «уходили» продукты абиогенеза на этой планете. Маловероятно,
конечно, но обращает на себя внимание то
обстоятельство, что жизнь вышла на сушу на Земле
именно в тот период, когда процессы разрушения атмосферы Марса были наиболее
интенсивны.
