Освоение Марса

[AlexAV]

Без магнитного поля молекулы азота могли разрушаться быстрыми протонами, а потом взаимодействовать с кислородом и вымерзнуть как углекислота

Скорее жёстким УФ. Хотя на земле даже без жёсткого УФ и протонов в результате гроз в среднем идёт фиксация 1-10 кг/га азота в год.

[AlexAV]

Не похоже: анализ пузырьков воздуха в янтаре (100-200 млн. лет назад) показывает около 35% кислорода и не более 60% азота атмосферы Земли того времени, с тех пор азота стало больше, оксмигениум - меньше.

М... Подозревая, что речь идёт о несколько более древнем янтаре (35% кислорода это точно не триас, скорее карбон).

А вообще действительно даже в фанеразое количество кислорода в атмосфере колебалось очень сильно, т.е. от чуть более 10% в раннем триасе, до около 35% в карбоне. А вот что касается азота, то считается что его давление начиная с архея (возможно протерозоя) и до сегодняшнего дня хотя и медленно, но монотонно падало.

[AlexAV]

Вы сами себе противоречите. Чуть раньше говорите, что за последние 20 лет произошла качественная революция в микроэлектроинике и тут же придумываете про какой-то предел.

Где я себе противоречу? Из факта быстрого прогресса микроэлектроники в конце 20-го века факт появления столь же значимого прорыва в дальнейшем вообще никак не следует.

Такие прорывы не появляются на пустом месте. Здесь есть чёткая цепочка от фундаментальной теории к прикладной разработки. Чтобы ещё раз повторить "закон Мура"  сначала нужен фундаментальный прорыв уровня создания современной физики твёрдого тела.

Так вот поскольку ничего подобного новой "электродинамики Максвелла", "квантовой механики" и "физики твёрдого тела" уже давно не появлялись и скорее всего уже никогда не появятся (имею ввиду только теории относящиеся к эффектам, которые хотя бы принципиально могут быть воспроизведены в лабораторном масштабе, к вопросам космологии это не относится). То прогресс во всех областях будет постепенно замедляться по мере исчерпания потенциальных возможностей заложенных в существующей теоретической базе.

[AlexAV]

С другой стороны, соотношение С13 / С12 больше, чем на Земле, т.е. углекислый газ всё-таки улетучивался (учитывая, то, что разница по массе между изотопами не столь велика, а в составе СО2 речь идет о различии по массе молекулы лишь на 2%). Из этого следует, что углекислого газа всё-таки улетучилось весьма много.

Кстати соотношение С-13/С-12 (также как O-18/O-16) там практически не отличается от земного.



Т.е. потеря углекислого газа за счёт диссипации по сравнению с его первоначальным количеством были весьма незначительные.

Сильный перекос в сторону тяжёлого изотопа только по азоту.  Но его видимо исходно было мало (поэтому даже сравнительно небольшие абсолютные потери в несколько мбар или десяток мбар могли сильно исказить изотопный состав)...

[AlexAV]

Следующая революция в космонавтике скорее всего произойдет после широкого внедрения лазерной связи, которая пока еще идет больше в экспериментальном русле. Там обещают увеличение потока передаваемой информации в десятки, если не в сотни раз.

А у нас есть какие-то существенные проблемы с передачей данных, существенно влияющие на научную ценность миссии?

Это не "революция", а сравнительно небольшое техническое улучшение.

P.S. Буровой керн с Марс с научной точки зрения был бы в миллионы раз ценнее очередного терабайта фотографий поверхности.

[AlexAV]

е верно. Изучение одной детальной точки поверхности ничего не дает в знаниях о планете, в отличие от удаленного изучения всей поверхности.

И какие принципиально новые данные о марсе даст массив снимок поверхности сверх уже имеющихся? Хотя бы принципиально? Нет, это конечно тоже нужно. Но собственно научная ценность здесь не так велика.

Один единственный керн из русла предполагаемой реки или озера даст нам совершенно чёткий ответ была ли там в действительности вода и когда именно, как менялся климат в различные эпохи, позволит сделать первые достоверные оценки палеотемператур на марсе, даст информацию об изменение состава его атмосферы в процессе его эволюции, даст окончательный ответ была ли там когда-либо жизнь.

Согласитесь, что такие изменения наших знаний о Марсе были бы не сопоставимы с очередным терабайтом фотографий поверхности (хотя качественное картографирование тоже нужно, но это не то...).

Научная ценность в гигабайтах не измеряется.

[AlexAV]

Что значит супер разрешение? Давайте рассмотрим факты. Самое детальное картографирование Марса проведены с помощью камеры CTX. Что-то около 82% поверхности в монохромном цвете с 6 метрами на точку. Гиперспектральная съемка в сотни каналов для разрешения в 100-200 метров точку.

Для большинства задач такая карта более чем достаточно. Уж осадочный бассейн (т.е. вероятное древнее озеро или русло крупной реки) на них точно можно найти.

То есть это должна быть глобальная карта с разрешением в несколько десятков сантиметров на точку

И на много ли больше такая карта даст принципиально новой информации о Марсе по сравнению с шестиметровым разрешением?

Вообще в основном этап картографирования поверхности марса на сегодняшний день уже можно считать законченным. Дальше можно их уточнять, делать карты более высокого разрешения и т.д., но особой отдачи в плане наших представлений о Марсе это уже не позволит.

[AlexAV]

Ну почему же незначительные?

Изотопный сдвиг по углероду очень малый (это было подтверждено и миссией "Феникс" 2008-го года) по сравнению с землёй. Если бы была большая его относительная потеря в следствие диссипации - это было видно по сильному обогащению по С-13, чего нет.

 

Сложно ожидать, что могло быть больше - тогда нужно допускать, что Марс был геологически активен столь же сильно, сколько Венера или даже Земля, и одновременно начинается непонятки с аргоном - почему других газов высвободилось при дегазации недр относительно гораздо больше, чем аргона, по сравнению с Венерой и Землёй.

Сложный вопрос. Т.е. марс дальше от солнце и уже в следствие этого его мантия могла быть в большей степени обогащена летучими элементами. Т.е. здесь ничего пока гарантировать нельзя, это всё в области предположений и гипотез.

А в работе, откуда взялась эта картинка, предполагается, что давление начальной атмосферы  было всего 100 мбар

Кстати совершенно соглашусь, что геологическая история марса - вещь очень тёмная. Здесь больше гипотез и догадок чем реальных фактов. В реальности могло было быть всё что угодно, от того что атмосферы плотнее 100 мбар там никогда не было, до существования плотной (до нескольких атм) атмосферы в течение нойской и гесперийской эр. Пока не будет образцов пород различного геологического возраста для исследования здесь можно гадать вечно и бесплодно.

весь остальной СО2 миллиарды лет уже улетучивался в космос

Ещё раз повторю. Изотопный состав атмосферного углекислого газа не подтверждает его сколько-нибудь значительную (по сравнению с первоначальным объёмом) диссипацию. А вот его уход в карбонаты выглядит вполне вероятным. В рамках гипотезы исходно слабой атмосферы - так вообще легко. Для этого достаточно чтобы сумма длительностей тёплых периодов была всего несколько миллионов лет, что совсем немного.

А возможность улетучивания Н2О в космос не нужно преуменьшать - на Венере вон вообще воды нет... улетучился почти весь Н2, входящий в состав перчичных запасов воды.

Венера - вопрос отдельный (если водород ушёл в космос, то куда делся кислород из воды, который Венера гарантированно удерживает? Здесь скорее на подозрении не чистая диссипация, а реакция воды с компонентами первичного грунта, вероятно железом, окислами железа (II), а отличие от Земли только в том, что на Земле эти минералы закончились раньше чем вода, а на Венере наоборот). А вот по современному марсу наличие воды (по крайней мере в приполярных областях) подтверждается данными по нейтронному рассеянию. Сколько её там точно - пока вопрос, но свободная вода в виде льда там гарантированно есть.

[AlexAV]

Так я же говорю, вдруг где-то поверхности Марса весной образуются небольшие лужицы воды с марсианскими бактериями в них.

При давлении ниже тройной точки? Это будет уже открытие не в планетологии, а термодинамике.

Исключение - долина Эллада, где давлению чуть-чуть превышает тройную точку, но опять же испаряемость при столь низком давлении будет очень высока, да и достаточно сухо там.

Но уж точно картографировать всю поверхность в поисках луж - какая-то глупость. Хотя... если мы не марс исследуем, а бюджет осваиваем то даже очень ничего. 

[AlexAV]

А хотите изучать что происходит на глубине нескольких метров мониторьте на полярных шапках свежие ударные кратеры и снимайте детальные спектры свежих выбросов вокруг. Дешево и сердито, чем сажать марсоход с буром и потом эти выбросы на Землю отправлять вслепую.

Очень малоинформативно. Можно получить только качественный состав выброса. Определить количественное содержание компонент, а уж тем более выяснить в форме каких минералов они там находились так совершенно невозможно.  Про тонкие геохимические исследования (вроде флуктуаций изотопного состава кислорода и углерода) как и палеонтологические поиски остатков палеожизни даже говорить нечего.

Вообще занятие с весьма небольшой полезной отдачей.

Дешево и сердито, чем сажать марсоход с буром и потом эти выбросы на Землю отправлять вслепую.

Вообще-то информация которую можно получить исследуя образец (особенно если его доставить на землю) и та которая получается из наблюдения такого выброса просто несопоставимы.

[AlexAV]

Ну я тоже повторю, молекулы С13О2 лишь на 2% тяжелее, чем молекулы С12О2. Соответственно невелика разница рассеяния. Тут даже ошибки измерений превысить рассчеты. Да а как мог связаться СО2 после замораживания всей воды?

Азот-14 и азот-15 отличаются не сильнее и тем не менее и на Марсе и на Титане являются вполне неплохим индикатором диссипации. Кстати молекулы из атмосферы Марса  диссипировать вообще не могут (в значимых количествах), а из экзосферы и азот и углерод уходят в форме атомов.

Да а как мог связаться СО2 после замораживания всей воды?

Гарантировать отсутствие жидкой воды можно только после падения давления ниже тройной точки. Т.е 610 Па (6 мбар).

Происходит одновременно  разрушение Н2О с диссипацией Н2 в космос. О2 окисляет метан (которого, кстати, должно было тоже много быть в первичной атмосфере) и горные породы.

Метан неплохо разрушается и просто вследствие фотолиза...

По мере связывания СО2 в осадочные породы становится холоднее, оставшаяся вода замерзает окончательно, СО2 перестаёт связывается, и отныне в течении миллиардов лет улетучивается в космос.

При этом ещё и довольно большая масса углекислого газа выпадает в виде сухого льда на полюсах.

Однако, как я говорил выше, концентрация азота в атмосфере должна была быть больше, но азот и улетучивается быстрее

А с чего вы взяли, что азот улетучивается быстрее углекислого газа (из верхней атмосферы молекулы вообще не уходят, а только атомы)? Массы атомов N, O и С соизмеримы.

[AlexAV]

От количества молекул тоже зависит шанс расщепления от космического излучения. Хотя, содержание газов в марсианской экзосфере требует проверки.

А ещё он зависит от химической природы молекулы. CO2 намного легче диссоциирует, чем N2.

Т.е. всё-таки являются показателем скорости диссипации. Вообще, азот легче как газ, чем СО2, и его концентрация, наверное, в экзосфере должна быть выше

Вплоть до турбопаузы (а это уже термосфере) концентрация от молекулярной массы вообще не зависит.  А выше уже идёт очень сильная диссоциация молекул. Скажем в атмосфере Венеры на экзобазе концентрация CO и O  намного выше, чем азота. Странно, если бы на Марсе было по другому.



Не видно никаких физических причин существенно более сильной диссипации азота по сравнению с углекислым газом.

Т.е. всё-таки являются показателем скорости диссипации.

Нет это только показывает, что диссипировала существенная доля от исходно существовавшего в атмосфере. Для объяснения изотопного сдвига по азоту на Марсе достаточно диссипации азота в 2 мбар за всю его историю. Потеря нескольких мбар углекислого газа на изотопный состав практически не отразилась, т.к. это лишь доли процентов от всего имеющегося в атмосфере, а потеря такого же количества азота привело к радикальному изменению его изотопного состава, поскольку это был почти весь азот в атмосфере.

Это скорее не показатель скорости диссипации, а показатель исходной малости количества азота в атмосфере.

 

ода то должна не просто присутствовать, а должны быть большие водоёмы, а не лужи

Да вообще-то даже эпизодические лужи будут давать заметный вклад в захоронение углекислого газа. Конечно не десятками бар за миллиард лет, но сотню миллибар за всю геологическую историю могли съесть и лужи.

[AlexAV]

Образец можно доставить только из одного места в отличие от наблюдения множеств мест.

Количество полезной информации, которую добавляет такое наблюдение - около нулевое. Содержание воды в приповерхностном слое мы и так знаем по данным нейтронного рассеяния и здесь наблюдения выбросов ничего не даёт (оно не позволяет установить количественно содержание воды в породе). Также как и неспособно дать ответ о форме этой воды (лёд, кристаллогидраты или адсорбированная вода будут давать абсолютно одинаковый выброс). Про прочую существенную геологическую информацию, даже простейшую (скажем есть ли там карбонаты и какие именно), и говорить нечего.  А ноль и есть ноль, с какой площади его не собирай. Имитация бурной деятельности...

Один единственный керн даже на пару метров из любой произвольной точки марса (лучше конечно из области предполагаемого отложения осадочных пород) был бы неизмеримо полезнее всего этого. Особенно если обеспечить его доставку на землю. Возможности собственно марсоходов по исследованию всё же весьма ограниченны.

[AlexAV]

А так да марсианские пещеры намного более перспективны для поисков жизни на Марсе, чем сверлить высохшее русло реки, в которой жидкая вода текла миллионы лет назад.

Наоборот. При сверлении высохшего русла реки мы с абсолютной достоверностью установим была ли там в прошлом жизнь или нет. Окаменелости бактерий, а  также примесь органических соединений с соответствующим сдвигом изотопного состава углерода в этом случае должны встречаться повсеместно, в любых осадочных отложениях. Если мы эти следы найдём, значит жизнь там в прошлом была и имеет смысл искать её современные формы. Если нет - значит жизни там вообще никогда не было. А значит поиски современных её форм однозначно бесперспективны. Т.е. чёткий и однозначный ответ.

Кстати для получения этого чёткого ответа не надо бурить всю поверхность марса. В принципе достаточно единственного образца соответствующего возраста с достоверными следами воздействия воды. Если жизнь была - то она была везде, по крайней мере там где имелась жидкая вода.

Во первых они могут уходить вглубь на многие километры

Поиск воображаемого объекта по надуманным критериям... Ну очень продуктивное занятие.   

Сначала неплохо бы получить доказательства того, что жизнь там вообще когда-либо была. А для этого по пещерам лазить не надо. Нужны только образцы пород.

[AlexAV]

Точнее: слоистых осадочных пород в руслах пересохших рек/озер (но русла рек - предпочтительней)

Согласен.

[AlexAV]

Для этого придется сверлить осадочные породы на много километров вглубь.

Как повезёт. Обнажения древних пород могут быть и практически на поверхности (особенно учитывая, что осадконакопление в течение амазонийской эры, когда жидкая вода на поверхности отсутствовала, шло явно достаточно медленно). Что касается радиации, то глубже одного-двух метров в грунт она не проникает. Чтобы исключить влияние этого фактора глубины в десяток метров достаточно с избытком.

В любом случае это единственный путь который может действительно прояснить геологическую историю марса и дать достоверный ответ о наличии там палеожизни.

[AlexAV]

Поэтому очевидно в километровые пещеры залезут гораздо быстрее, чем получат многокилометрый керн и привезут его на Землю

Допустим даже нашли. Как эту пещеру исследовать? Чем? И главное, что там вообще можно найти?

[AlexAV]

Роботом-спелеологом на присосках с очень длинным кабелем управления.

Работающий образец на земле не назовёте?

 

А найти там можно ни много не мало, жидкую воду с марсианскими бактериями и прочими формами в ней.

Предпосылки к этому минимальны. Для жизни не только вода нужна, но и источник энергии (солнечный свет, гидротерма и т.д.). А где он в пещере?

Если же искать что-то типа Desulforudis audaxviator, то тогда уже становится не ясно зачем нужна пещера. Бури в любой точке и оно там будет (или не будет). Если жизнь где-то есть, то она будет везде, полностью заполняю всю сколько-нибудь пригодную для себя нишу.

[AlexAV]

Источник энергии геотермальное тепло.

Что значит геотермальный? Геотермальный источник энергии для жизни - это выделение газов (сероводорода, сернистого газ, водорода, метан и т.д.) и других компонент реакции которых друг с другом и с породой могут служить источником энергии для живых организмов. Химическая неравновесность, а не тепло. А есть зафиксированное выделение таких газов на Марсе?

Нет, существуют конечно организмы, которым хватает энергии от водорода, возникающего при радиолизе воды рассеянным в породе ураном (уже упомянутая Desulforudis audaxviator), но чтобы искать такое - пещера не нужна, бури в любой точке и ищи.

[AlexAV]

Выбросы метана на Марсе фиксируют. Скорее всего они именно вулканического происхождения, потому в отдельные годы его много, а потом мало.

Больше на артефакт похоже. Метан в атмосфере живёт довольно долго. На Земле 12 лет, на Марсе (при практическом отсутствии кислорода) точно не меньше. А здесь какие-то очень резкие скачки.