Освоение Марса

[Retired]

N2 + hv = N2+ + e (ионизация азота жёстким солнечным излучением)
N2+ + e = N + N (при этом возникающие атомы азота имею скорость выше второй космической Марса)

Атомарный азот? Хым....ну может быть, однако типовая длина его пробега в атмосфере должна быстро погасить скорость, кроме того (насколько, смутно) помню химию - атомарный азот очень быстро превращается в молекулярный N2? Не?

[AlexAV]

Я думаю, все дело в том,  что влияние массы изотопа на улетучивание несколько преувеличено вами.

Не мной. Строгие расчёты подтверждают изотопную сепарацию. И говорят, что объяснить изотопный состав углекислого газа в атмосфере марса можно только в предположении, что его резервуар в литосфере много больше объёма потерь.

Замерзание гидросферы должно было произойти ещё при весьма солидной углекислотной атмосфере, и после того она никак не могла в значительной степени (т.е. в большей степени, чем улетучивание) связаться породами.

Нет. Сепарация получается достаточно сильной и по кислороду и по углероду и по азоту. При высоком вкладе диссипации содержание тяжёлого изотопа должно меняться в разы.

[AlexAV]

Атомарный азот? Хым....ну может быть, однако типовая длина его пробега в атмосфере должна быстро погасить скорость, кроме того (насколько, смутно) помню химию - атомарный азот очень быстро превращается в молекулярный N2? не?

Естественно речь о процессах на уровне высот экзобазы, т.е. где длинна свободного пробега молекулы становится больше постоянной высот.

[Retired]

Естественно речь о процессах на уровне высот экзобазы, т.е. где длинна свободного пробега молекулы становится больше постоянной высот.

Так и я о том же самом, нет азота наверху, он у поверхности планеты стелиться

[AlexAV]

Так и я о том же самом, нет азота наверху, он у поверхности стелиться

Ну так из-за турбулентного перемешивания вплоть до термосферы состав атмосферы от высоты вообще практически не зависит. Дальше идёт сепарация по массе, но всё же она конечно не абсолютная, т.е. нельзя сказать что на кой-то высоте компонент в результате неё вообще встречаться не будет.

[Retired]

Так и я о том же самом, нет азота наверху, он у поверхности стелиться

Ну так из-за турбулентного перемешивания вплоть до термосферы состав атмосферы от высоты вообще практически не зависит. Дальше идёт сепарация по массе, но всё же она конечно не абсолютная, т.е. нельзя сказать что на кой-то высоте компонент в результате неё вообще встречаться не будет.

Это да, демон Максвелла конечно может почудить и азот в ионосферу забросить, хотя для земной (не смотря на потоки) содержание азота с высотой таки падает...
Впрочем 10% вероятно в "погрешность" вписывается.

[LonelyWanderer]

Я думаю, все дело в том,  что влияние массы изотопа на улетучивание несколько преувеличено вами.

Не мной. Строгие расчёты подтверждают изотопную сепарацию. И говорят, что объяснить изотопный состав углекислого газа в атмосфере марса можно только в предположении, что его резервуар в литосфере много больше объёма потерь.

Замерзание гидросферы должно было произойти ещё при весьма солидной углекислотной атмосфере, и после того она никак не могла в значительной степени (т.е. в большей степени, чем улетучивание) связаться породами.

Нет. Сепарация получается достаточно сильной и по кислороду и по углероду и по азоту. При высоком вкладе диссипации содержание тяжёлого изотопа должно меняться в разы.

Так а как связался весь СО2 после замерзания гидросферы? Значит он и сейчас продолжает связывается? Если, например, несколько десятков миллионов лет назад, давление было в 2 раза выше, чем сейчас, допустим, 20 мбар, от чего общая картина на Марсе не сильно отличалась от сегодняшней, нужно допустить, что все эти 10 мбар тоже связывались при столь холодном и сухом климате, в противном случае опять наблюдалось бы отклонение в содержании изотопов. Дело тут не в этом. Тут либо погрешность, либо влияние массы изотопа на скорость убегания не столь большое, и выражается лишь в процентах, либо соотношение изотопов несколько отличалост изначально, либо комбинация этих факторов.

Да и вообще, зачем гадать, сколько именно СО2 осталось в породах. Всё равно это тупиковый путь. Если там, допустим, связано СО2 на 1 бар атмосферы, то как добыть все эти карбонаты полностью, отделить и сделать так, чтобы СО2 опять не связывался породами? То, что имеющиеся запасы СО2 могут быть только связаны, но никак не просто заморожены - это, по-моему, факт.  Сделать это едва ли проще, чем заниматься космическим боулингом, кометами и т.д. Только если при занятии боулингом или космическими посылками, теоретически можно сделать планету  зеленой, с цветущими яблонями, то при перепашке всей поверхности Марса для добычи карбонатов мы получим только сухую углекислотную атмосферу, ибо нам все равно не хватит улгекислоты, чтобы растопить полярные шапки и предотвратить оседание там воды.

[Иванов]

Кстати вот еще одна разработка. На этот раз уже не под гладким поверхностям , а по реальным скалам бегает.

http://www.dailytechinfo.org/space/5338-iros-2013-pervyy-v-mire-robot-skalolaz-razrabotannyy-specialistami-jpl.html

На Международной конференции IEEE 2012 года по вопросам робототехники и автоматизации (2012 IEEE International Conference on Robotics and Automation, ICRA) группа исследователей из лаборатории НАСА по изучению реактивного движения (NASA Jet Propulsion Laboratory, JPL), возглавляемая профессором Аароном Парнессом (Aaron Parness), демонстрировала образец удерживающей системы, которая цепляется за любую поверхность при помощи сотен мелких крючков-зацепок. В прошлом году исследователи демонстрировали работу их системы в статическом состоянии, когда ее захватывающий элемент использовался в качестве якоря, прикрепленного к горизонтальной поверхности, на котором висел небольшой робот. В течение почти полутора лет, прошедших с момента первой демонстрации, исследователи продвинулись значительно дальше. На ежегодной Международной конференции IEEE по вопросам интеллектуальных систем и роботов (IEEE International Conference on Intelligent Robots and Systems), IROS 2013 они продемонстрировали робота LEMUR IIB, оборудованного новой удерживающей системой, благодаря чему этот робот стал первым в мире реальным роботом-скалолазом.
Каждый из элементов удерживающей системы имеет по 750 небольших "коготков", которые были изготовлены вручную благодаря упорному труду молодых специалистов JPL. Эти крошечные коготки позволяют зацепиться за неровности грубой поверхности любого вида, поверхности скал и пород, которые в больших количествах имеются на других планетах и космических телах. Наибольший интерес такая система имеет с точки зрения исследований астероидов, пока она является единственным существующим способом надежно удерживаться и перемещаться по поверхности астероидов в условиях отсутствующей или крайне малой гравитации.

[AlexAV]

Тут либо погрешность

Нет, результат подтверждён несколькими аппаратами независимо.

Тут либо погрешность, либо соотношение изотопов несколько отличается изначально.

Первичное соотношение изотопов уж точно достаточно стабильно во всей солнечной системе.

Так а как связался весь СО2 после замерзания гидросферы? Значит он и сейчас продолжает связывается?

Термодинамически в условиях Марса этот процесс не запрещен, а значит будет течь, пусть и очень медленно. Опять же речь о масштабах в сотни миллионов лет.

Если, например, несколько десятков миллионов лет назад, давление было в 2 раза выше, чем сейчас, допустим, 20 мбар, от чего общая картина на Марсе не сильно отличалась от сегодняшней, нужно допустить, что все эти 10 мбар тоже связывались при столь холодном и сухом климате, в противном случае опять наблюдалось бы отклонение в содержании изотопов.

Помимо образования карбонатов есть еще отложения сухого льда на полюсах и связывания углекислого газа в газовые гидраты (в условиях марса они термодинамически устойчивы). На самом деле после вымораживания воды последний процесс мог играть весьма значительную роль в захоронение углекислого газа.

[AlexAV]

То, что имеющиеся запасы СО2 могут быть только связаны, но никак не просто заморожены - это, по-моему, факт.

Вероятнее всего.

Да и вообще, зачем гадать, сколько именно СО2 осталось в породах. Всё равно это тупиковый путь. Если там, допустим, связано СО2 на 1 бар атмосферы, то как добыть все эти карбонаты полностью, отделить и сделать так, чтобы СО2 опять не связывался породами?

Извлечь из них углекислый газ (в масштабах целой планеты) фактически невозможно. А вот кислород... вполне. Карбонат-ион биодоступен.

[LonelyWanderer]

Термодинамически в условиях Марса этот процесс не запрещен, а значит будет течь, пусть и очень медленно. Опять же речь о масштабах в сотни миллионов лет.

Если, например, несколько десятков миллионов лет назад, давление было в 2 раза выше, чем сейчас, допустим, 20 мбар, от чего общая картина на Марсе не сильно отличалась от сегодняшней, нужно допустить, что все эти 10 мбар тоже связывались при столь холодном и сухом климате, в противном случае опять наблюдалось бы отклонение в содержании изотопов.

Помимо образования карбонатов есть еще отложения сухого льда на полюсах и связывания углекислого газа в газовые гидраты (в условиях марса они термодинамически устойчивы). На самом деле после вымораживания воды последний процесс мог играть весьма значительную роль в захоронение углекислого газа.

Не, я лично не верю во всё это,  это выглядит всё слишком оптимистично, слишком благополучно. Я останусь при мнении, что захоронены не более 1 бар СО2, а все остальное улетучилось. И это верхний предел, а скорее всего гораздо меньше.
Я часто упоминаю аргон (криптон, ксенон, которые вообще вряд ли улетучились хоть сколько-нибудь), как показатель толщины первичной атмосферы. Известно, что космический аргон это изотопы ³⁶Ar и ³⁸Ar. А на Венере, Земле и Марсе аргон почти целиком ⁴⁰Ar - продукт распада радиоактивного калия. Так вот, СО2 выбрасывался на Венере и на Земле с вулканической активностью (в общем, и до сих пор, наверное, выбрасывается) гораздо дольше, чем на Марсе, а на последнем вулканическая активность была заведомо слабее и короче, ввиду размеров, и уже давно практически отсутствует. А ⁴⁰K с периодом полураспада 1,248 миллиарда лет распадался в больших  количествах ещё долго после прекращения вулканической активности Марса. И из пород, из грунта, он должен был постепенно выделятся благодаря своей инертности. В результате имеем то, что процентное содержание Аргона-40 на Марсе должно быть больше, чем на Венере и Земле, т.е. СО2 с азотом - меньше. Аргон-40 и сейчас производится, хоть уже и намного меньше. И давление первичной атмосферы на Марсе было значительно меньше, чем 2 бар, что только подтсверждает, что Марс был с самого начала на грани наступления ледниковья.

[SY]

то при перепашке всей поверхности Марса для добычи карбонатов мы получим только сухую углекислотную атмосферу, ибо нам все равно не хватит улгекислоты, чтобы растопить полярные шапки и предотвратить оседание там воды.

По мере высвобождения углекислоты из карбонатов она будет вымерзать на полюсах. Так что это занятие бесполезное.
Надо либо добавлять в атмосферу не вымерзающие газы, либо не давать им вымерзать(обеспечить подогрев полярной ночью).
А вопрос с замерзшей углекислотой решится сам собой при появлении более плотной атмосферы.

[AlexAV]

Не, я лично не верю во всё это,  это выглядит всё слишком оптимистично, слишком благополучно. Я останусь при мнении, что захоронены не более 1 бар СО2, а все остальное улетучилось. И это верхний предел, а скорее всего гораздо меньше.

Тут надо не верить/не верить, а опираться на имеющиеся факты. Большая потеря углекислого газа в следствие диссипации едва ли в них вписывается. Что касается начального количества углекислого газа на планете, то здесь вопрос куда менее определённый. Нужны фактические данные о палеоклимате планеты. Пока здесь больше предположений чем фактов.

В любом случае существенно больше 100 мбар с учётом всех существующих механизмов диссипации Марс потерять не мог. Все остальное в его литосфере и захоронено. Если гипотеза тёплого Марса верна, то это подавляющая часть той первичной атмосферы (это явно во много раз больше потерянных 100 мбар).

Так вот, СО2 выбрасывался на Венере и на Земле с вулканической активностью (в общем, и до сих пор, наверное, выбрасывается) гораздо дольше, чем на Марсе, т.к. на последнем вулканическая активность была заведомо слабее и короче, чем на Венере и Земле, ввиду размеров, и уже давно практически отсутствует.

Верно. Но состав выделяющихся из мантии газов мог отличаться.

А 40K с периодом полураспада 1,248 миллиарда лет распадался в больших  количествах ещё долго после прекращения вулканической активности Марса. И из пород, из грунта, должен был постепенно выделятся благодаря своей инертности.

Не верно. Возникающий при этом аргон прочно удерживается кристаллической решёткой. Эффективно он может быть выделен только при переплавке, т.е. тем же вулканизмом. Опять количество калия в коре и верхней мантии очень сильно зависит от химического состава коры и мантии между которыми первоначальный калий может распределяться в различных пропорциях. Это столь неопределённый параметр, что оценки на его основе вообще не стоит воспринимать слишком серьёзно.

Модели диссипации в верхней атмосфере куда надёжнее.  

[SY]

Известно, что космический аргон это изотопы 36Ar и 38Ar.

Вероятные источники происхождения изотопов ³⁶Ar и ³⁸Ar — неустойчивые продукты спонтанного деления тяжёлых ядер

Отношение легких изотопов аргона к тяжелому, скорее всего есть отношение содержания ₄₀К(вероятность распада с образованием аргона 0.12) к содержанию SF-радиоактивных элементов помноженному на вероятность канала SF-распада.

PS:Зная распределение изотопов и период их полураспада, можно сосчитать их отношение. Но дегазация недр Марса прекратилась много раньше дегазации Земли(которая все еще продолжается)

[DiverHunter]

Хорошо бы найти на Марсе какой-нибудь каменистый пузырёк, который расскажет о составе тамошней атмосферы миллиард-другой лет назад...

[Retired]

В любом случае существенно больше 100 мбар с учётом всех существующих механизмов диссипации Марс потерять не мог. Все остальное в его литосфере и захоронено. Если гипотеза тёплого Марса верна, то это подавляющая часть той первичной атмосферы (это явно во много раз больше потерянных 100 мбар).

И все-таки позволю себе вернуть диспут чуть назад:
Дожди на Марсе были - факт (русла рек)
То есть атмосфера была плотным и теплым одеялом (как сейчас на Земле)
Планеты одного типа (терра фирма, железно-каменные) образовались в одну космогоническую эпоху.
Почему "существенно больше 100 мбар с учётом всех существующих механизмов диссипации Марс потерять не мог"? Это эквивалентно очень разряженной начальной атмосфере, которая не могла служить одеялом для жидкой воды на поверхности и дождевых туч.

[Retired]

Хорошо бы найти на Марсе какой-нибудь каменистый пузырёк, который расскажет о составе тамошней атмосферы миллиард-другой лет назад...

Увы, янтаря на Марсе нет...

[AlexAV]

Почему "существенно больше 100 мбар с учётом всех существующих механизмов диссипации Марс потерять не мог"? Это эквивалентно очень разряженной начальной атмосфере, которая не могла служить одеялом для жидкой воды на поверхности и дождевых туч.

Скажем так, учёт всех известных и наблюдаемых сегодня механизмов диссипации атмосферы не может объяснить большие потери (в плане ухода вещества в космос).

Вообще если эта начальная атмосфера состояла преимущественно из углекислого газа, то её исчезновение особых проблем не вызывает. Углекислый газ достаточно быстро связывается литосферой в форме карбонатов. Причём даже самые консервативные оценки скорости этого процесса вполне могут объяснить потерю исходно достаточно плотной атмосферы. Т.е. атмосфера ушла, но не в космос, а в грунт.

[SY]

В атмосфере Марса окись азота(II) составляет 0,01%.
Зимой на полюсах температура достигает -153°C, что позволяет вымерзать этому оксиду.

При комнатной температуре окись азота(II) окисляется кислородом воздуха в оксид азота(IV), который совсем легко вымерзает.

[Retired]

Вообще если эта начальная атмосфера состояла преимущественно из углекислого газа, то её исчезновение особых проблем не вызывает. Углекислый газ достаточно быстро связывается литосферой в форме карбонатов. Причём даже самые консервативные оценки скорости этого процесса вполне могут объяснить потерю исходно достаточно плотной атмосферы. Т.е. атмосфера ушла, но не в космос, а в грунт.

Но тогда нам придется принять априори, что эволюции атмосфер Земли и Марса шли совершенно разными путями, Вам не кажется что в такой предпосылке присутствует сильная логическая натяжка?