Как быстро испарится/замерзнёт вода на Марсе?

[Peredron]

Всем привет!
У меня довольно гипотетический вопрос 

Предположим на Марсе мгновенно появится озеро размером с Байкал и температурой +15°C.
Как быстро оно испарится и замерзнёт? Сколько пройдет времени прежде чем исчезнет последняя капля жидкой воды?

[serega2007]

    Сначала закипит и по взрывному типу . Но очень быстро замерзнет , и будет в этом состоянии находиться практически вечно . Т.е. получится нечто подобное комете на поверхности Марса .
     Но быстро покроется пылью , и для нас станет невидимым .

[Змей Петров]

serega2007, вроде так.
Но куда девались огромные массы воды, сделавшие марсианские русла? Похоже все-таки сублимировали.

[Константин ВАРБ]

Температура марсианского грунта очень низка (ниже - 70С)
Какие то "подземные озёра" могут быть только вблизи текущей вулканической активности.

Появление такого "озера"  из недр литосферы возможно.
Но скорее всего оно будет быстро поглощено подповерхностными породами.

Возможно, что таким же образом была поглощена поверхностная вода, следы которой мы наблюдаем, если, конечно же, это не следы СО2, который тоже вероятно будет образовывать "реки" вблизи тройной точки СО2 если целиком растопить полярные шапки.

С "водой" есть серьёзная странность.
Жидкая поверхностная вода должна была быть при значительной доли SO2 в атмосфере, а породы которые были найдены, указывают на нейтральную реакцию раствора образования.

Этот парадокс объяснить трудно, но возможно что это свидетельствует об интенсивной работе ранней марсианской биоты.

[Константин ВАРБ]

Сначала закипит и по взрывному типу .

Нет!
Озеро у нас глубокое! Вскипание будет только в приповерхностном слое, не более нескольких метров. Это будет сопровождаться как выделением растворённых в воде газов, так и образованием ледяных наростов вокруг зоны выброса.

В общем итоге конца процесса у нас может получиться структура типа каньона, возможно, (но не обязательно), с глубокой ледяной жилой на дне.

[Юрий Б.]

    Сначала закипит и по взрывному типу .

Только в тех частях Марса, где давление ниже тройной точки.
Половина поверхности Марса - находится при давлении выше тройной точки, там кипения не должно быть вообще.

[Скеп-тик]

Вот реальная марсианская "лужа" (из льда, разумеется). Глубина около 200 м. Подробности можно поискать по "поиск по изображениям". Сайт, с которого скачал, не работает.

[serega2007]

    Сначала закипит и по взрывному типу .

Только в тех частях Марса, где давление ниже тройной точки.
Половина поверхности Марса - находится при давлении выше тройной точки, там кипения не должно быть вообще.

      Какая тройная точка ? Сказано было , что температура плюс пятнадцать . На Марсе вода в жидком виде практически существовать не может .

[Константин ВАРБ]

   Какая тройная точка ? Сказано было , что температура плюс пятнадцать . На Марсе вода в жидком виде практически существовать не может .

Да причём температура воды? Пусть начальная хоть 300 С! (300С Это конечно гипербола, но и 150С принципиально ситуацию не изменит, просто глубина вскипания будет измеряться в сотню метров.)
На планете глубокие минуса и очень низкое давление, хотя есть глубокие впадины, где вода могла бы существовать при температуре свыше 10, если бы давление паров воды было близко к насыщенным.

Теплота парообразования много выше температуры плавления.
В приведённом Вами случае 15С, потери воды на испарения до установления ледяного щита не превысят нескольких метров! 

То есть если предположить фантастический случай и у нас есть джин который перенесёт Байкал в какую-нибудь марсианскую впадину, то края нашего озера быстро подмёрзнут, (практически не замочив марсианские породы), а верхний слой в течении нескольких суток (!) покроется льдом.
Будет гигантский кусочек льда для коктейля, который в течении сотен лет промёрзнет насквозь. И будет спокойно лежать хоть до расширения Солнца.

[Влад Ковалёв]

А если поставить бочку с холодной водой (+4) на дно каньона "долина маринеров" или в "Элладу" днём?

[Nik-Kul]

 " Марс экспресс"  давно сфоткал в южной части равнины Эллизий поверхность моря с большими льдинами , занесёнными пылью ! Что-то с тех пор никаких особенных новостей , несмотря на жгучесть тайны ...Хотя в гугле что-то попадается http://www.psi.edu/pgwg/images/oct07image.html

[Kweni]

Это оказалась в итоге не поверхность моря, а застывшая базальтовая лава

[Nik-Kul]

 К северу там находятся вулканы , может и лава . Как определили , орбитальными радарами ?

[Ремвер]

При температуре горных пород -70, вода и в грунт далеко просочиться не успеет. Дно озера обрастёт слоем донного льда. Сверху выкипит какой-то слой воды, пока масса воды будет охлаждаться до температуры наибольшей плотности. При байкальских размерах это может продолжаться довольно долго. Во-первых, кипеть будет только верхний десяток метров (на 30 м глубине при марсианской силе тяжести будет 1 атм.) Во-вторых, у такой массы воды колоссальная теплоёмкость, но тепло будет передаваться атмосфере в-основном через радиационный перенос. Через конвективный очень мало, из-за крайне низкой плотности атмосферы. Да и льдом этот марсианский Байкал покроется нескоро. Забереги образуются, конечно сразу, но основная масса воды ещё долго будет сверкать и рябить под холодным марсианским солнцем. Хотя, облачность там будет аномальная для Марса. В сторону преобладающих ветров протянется гигантский шлейф снега.
Возможно, из-за большой глубины и слабого ветрового перемешивания водных масс, озеро стратифицируется на слои с разной минерализацией и температурой. Сверху оно покроется мощным слоем льда, но внутри ещё очень долго будет оставаться масса жидкой воды.

[serega2007]

       Короче , рыбу можно разводить , если вода с планктоном .

[Ремвер]

Короче, получается, что чем выше температура, тем больше воды успеет испариться, прежде чем всё затянет льдом.

Мне вот теперь стало интересно, за какое время растает и испарится озеро Восток, если его закинуть на Венеру

[Константин ВАРБ]

При температуре горных пород -70, вода и в грунт далеко просочиться не успеет.

Да.
 

Дно озера обрастёт слоем донного льда.

Нет. См. предыдущее. Смачивания не произойдёт, телообмена не будет.
 

Да и льдом этот марсианский Байкал покроется нескоро. Забереги образуются, конечно сразу, но основная масса воды ещё долго будет сверкать и рябить под холодным марсианским солнцем.

Льдом покроется практически за несколько дней. Сверкать и рябить не будет никогда.
Вода будет вскипать фрагментируясь на пар и иней. Пар потянется шлейфом над планетой. Иней оседать и превращаться в лёд. Кипящий слой будет покрываться кашицей из которой будут пробиваться гейзеры пара в течении многих лет.
 

Возможно, из-за большой глубины и слабого ветрового перемешивания водных масс, озеро стратифицируется на слои с разной минерализацией и температурой.

Да вероятно.

Сверху оно покроется мощным слоем льда, но внутри ещё очень долго будет оставаться масса жидкой воды.

Но вряд ли это будет привычный нам лёд.

[Юрий Б.]

Всем привет!
У меня довольно гипотетический вопрос 

Предположим на Марсе мгновенно появится озеро размером с Байкал и температурой +15°C.
Как быстро оно испарится и замерзнёт? Сколько пройдет времени прежде чем исчезнет последняя капля жидкой воды?

Испаряться будет намного медленнее, чем на Земле.

Попробую объяснить как происходит испарение воды.

Вода испаряется двумя способами: либо с поверхности, тогда количество пара увеличичвается с стемпературой, либо кипением, тогда пузырьки образуются по всему объему.

Вот у нас есть сосуд с водой, испарящий в секунду массу m

Тогда на парообразование он будет тратить энергию

P_{затрачиваемая} = mL,

где L - теплота парообразования (зависит от температуры вообще-то но не сильно).

И к сосуду подводится снаружи теплота P_{получаемая}

Если P_{получаемая} < P_{затрачиваемая}
то объем будет охлаждаться, меньше испарять, меньше охлаждаться и уравновесится при
P_{получаемая} = P_{затрачиваемая}

Если P_{получаемая} > P_{затрачиваемая}
то объем будет нагреваться, больше испарять, больше охлаждаться и уравновесится при
P_{получаемая} = P_{затрачиваемая}

т.е. некипящая жидкость уравновешивается при такой температуре при которой испаряеемая масс m пропорциональна энергии.

но когда жидкость нагреется до температуры кипения, она уже будет испарять по всему объему а не только с поверхности, т.е. закипит. И температуру дальше увеличивать не надо, жидкость может тратить всю подводимую теплоту на парообразование.

но в любом случае вода в состоянии равновесия тратит на испарение столько же энергии сколько получает. если кипящая вода потратит больше тепла она тут же охладится и перестанет кипеть, а т.к. температура кипящей жидкости не меняется то она тратит на парообразование столько же сколько получает.

Поэтому количество испаряемого пара пропорционально только подводу тепла.

Если жидкость может испарять такое количество с поверхности испаряет, если нет то закипает.

На Земле Солнце нагревает воду на 1400Вт/м², и при земном давлении вода вполне может испарять соответсвуещее количество пара с поверхности, нагревшись на 30⁰, на Марсе вода нагреться выше долей градуса не может и ей приходится кипеть даже чтоб потратить на пар жалкие 700Вт/м²...

На Марсе лужа кипит при тепературе скажем 1⁰, выделяя количество пара, много большее того что она могла бы испарить не кипя при температуре 0...0.9999⁰, но гораздо меньше чем испаряет некипя вода в земной луже при температуре 20⁰, потому что приток энергии на Марсе меньше.
http://forums.airbase.ru/2009/06/t67672--otkrytye-vodoemy-na-marse.html

[CADET]

Какой "приток энергии"...? Видели ли вы классический опыт, в котором стакан с водой комнатной температуры помещают под колпак, а затем откачивают оттуда воздух? И вода закипает, тратя на это собственную энергию, без всякого подогрева. И кипит до тех пор, пока, частично, не испарится, частично не замёрзнет, достигнув нуля градусов. Тоже произойдёт и на Марсе: интенсивное кипение открытых участков водоёма, до тех пор, пока температура оставшейся приповерхностной воды не упадёт до нуля. Тогда она замёрзнет, сохранив в недрах и жидкую фракцию. На некоторое время.

Если процесс происходит при давлении несколько выше "тройной точки", то вода замедлит кипение, но не остановит его совсем, за счёт теплообмена с глубинами водоёма. Но при наступлении ночи всё равно замёрзнет с поверхности. И это уже навсегда.

[аФон+]

"Озеро на Марсе" - своими глазами