Реферат: Есть ли жизнь на Марсе?
Министерство общего и среднего образования РФ
РЕФЕРАТ
ПО
АСТРОНОМИИ
на тему:
ЕСТЬ ЛИ ЖИЗНЬ НА МАРСЕ ?
Работу выполнил: ученик
11 класса средней школы
№ 33 г. Пензы
Бочков Сергей
Работу проверил :
________ Лазарева Л.А.
оценка ______
ПЕНЗА
2001
«Есть ли жизнь на Марсе, нет ли жизнина Марсе — науке неизвестно» — это не просто удачный афоризм из популярнойкинокомедии «Карнавальная ночь», который широко вошел в наш разговорный язык истал ходячей шуткой. Главное здесь втом, что эта фраза очень долгое время отражала наш действительный уровеньзнаний о существовании жизни на красной планете. И вот только теперь, впоследние годы, когда собраны и обработаны новейшие научные наблюдения,исследования, факты, все это позволяет сказать: «Жизнь на Марсе была!»
П Л А Н
Почему Марс красный?
Эволюция Марса
Погода на Марсе
Жизнь на Марсе ?
Третий спутник Марса
Главная загадка Марса
Земной Марс
Почему Марскрасный ?
Марс с незапамятных времен называют«Красной планетой». Яркий красный диск, висящий в ночном небе в годы Великихпротивостояний, когда эта планета максимально приближена к Земле, всегдавызывал у людей какое-то тревожное чувство. Не случайно еще вавилоняне, а потомдревние греки и древние римляне ассоциировали планету Марс с богом войны Аресомили Марсом и верили в то, что время Великих противостояний бывает связано с наиболее жестокими войнами.Эта мрачная примета, как ни странно, иногда сбывается и в наше время: так,например, Великое противостояние Марса в 1940-1941 годах совпало с первымигодами Второй мировой войны.
Но почему Марс красный? Откуда этотцвет крови? Как ни странно, сходство окраски планеты и крови объясняется однойи той же причиной: обилием окиси железа. Оксиды железа окрашивают гемоглобинкрови; оксиды трехвалентного железа, соединенные с песком и пылью, покрываютповерхность Марса. Советские и американские космические станции, совершавшиемягкую посадку в марсианских пустынях, передали на Землю цветные изображения каменистых равнин,засыпанных красным железистым песком. Пылевые бури на Марсе необычайно сильные.Иногда случается, что из-за пыли астрономы месяцами не могут увидетьповерхность этой планеты.
Американские станции передали сведенияо химическом составе марсианского грунта и коренных горных пород: на Марсепреобладают глубинные темные породы — андезиты и базальты с высоким содержаниемзакиси железа (около 10 процентов), входящего в состав силикатов; эти породыперекрыты грунтом — продуктом выветривания глубинных пород. В грунте резкоповышено содержание серы и оксидов железа — до 20 процентов. Это указывает нато, что красный марсианский грунт состоит из оксидов и гидроксидов железа спримесью железистых глин и сульфатов кальция и магния. На Земле грунты такоготипа тоже встречаются довольно часто. Их называют красноцветными корамивыветривания. Образуются они в условиях теплого климата, обилия воды исвободного кислорода атмосферы.
По всей вероятности, и на Марсекрасноцветные коры выветривания возникли в сходных условиях. Марс красныйпотому, что его поверхность покрыта мощным слоем «ржавчины», разъедающей темныеглубинные породы. Здесь можно лишь удивиться проницательности средневековыхалхимиков, которые сделали астрономический знак Марса символом железа.
А вообще-то «ржавчина» — оксиднаяпленка на поверхности планеты — редчайшее явление в Солнечной системе. Онасуществует лишь на Земле и на Марсе. На остальных планетах и многочисленныхкрупных спутниках планет, даже на тех, на которых, как полагают, есть вода (вформе льда), глубинные породы практически миллиарды лет сохраняютсянеизменными.
Красные пески Марса, развеиваемыеураганами, — это частицы коры выветривания глубинных пород. На Земле в нашевремя такую пыль проклинают водители на грунтовых дорогах Африки, Индии. А впрошлые эпохи, когда на нашей планете был оранжерейный климат, красноцветныекоры, как лишайники, покрывали поверхность всех континентов. Поэтомукрасноцветные пески и глины встречаются в отложениях всех геологических пород.Суммарная масса красноцветов Земли очень велика.
Эволюция Марса
Три с половиной миллиарда лет назадМарс можно было бы назвать не красной, а голубой планетой. Возможно, что на ееповерхности текли реки и цвели сады. И в одночасье это великолепие разрушено.
Американские планетологи изАризонского университета Анна Викери и Джон Милош предположили, что атмосфераМарса была разрушена ударами астероидов и комет. Они считают, что в результатетаких столкновений возникли перегретые газовые пузыри, которые уносились вкосмос, роль же «перевозчика» выполняло облако испарившейся породы. Для тогочтобы это случилось, было достаточно вертикально падающего тела со скоростью14,3 километра в секунду, диаметром порядка трех километров и весом всорок миллиардов тонн. А при ударе покасательной требовалась масса на порядок меньше. И Марс оказался не в состояниикомпенсировать полную утрату своей атмосферы за счет дегазации поверхностныхпород: чем тоньше она становилась, тем уязвимее была для ударов астероидов икомет. К тому же гравитация на Марсе составляет всего 38 процентов от земной, инепросто с такими силами удержать атмосферу. Получается, что на большихпланетах удары астероидов создают атмосферу, тогда как на малых — ее удаляют.
По мнению Анны Викери и Джона Милоша,три миллиарда лет назад космические тела сталкивались с Марсом намного чаще,чем сегодня: примерно раз в десять тысяч лет что-нибудь да и залетало из«молодой» Солнечной системы на Марс.
Однако есть и другие мнения по поводутого, как Марс потерял свою атмосферу. Некоторые считают, что дело в солнечномветре, другие, что планета сама аккумулировала углекислый газ в известняке.Есть совсем экзотическое объяснение: климат мог существенно измениться врезультате изменения наклона оси Марса относительно его плоскости вращения сдвадцати пяти градусов до шестидесяти.
Вторая проблема эволюции Марсазаключается в том, что неясно, была ли на его поверхности вода. Каналы, окоторых заговорили благодаря первой карте, составленной в 1877 году ДжованниСкиаперелли, оказались иллюзией. В том самом месте видны огромный каньон,простирающийся на четыре тысячи километров, несколько кратеров вулкана иникаких каналов. Была ли это вода? Большинство ученых склоняются к этой точкезрения. Согласно расчетам Криса Чуба, в то время, когда Марс терял своюатмосферу, медленно двигающиеся кометы с их ледяными начинками могли принестина планету огромное количество воды.
Планетолог Майкл Карр из Геологическойслужбы США опубликовал другую любопытную гипотезу. Он считает, что очевидныеследы водной эрозии на поверхности Марса могли возникнуть, даже если жидкаявода существовала на нем лишь в отдельные периоды. Вода может находиться вжидком состоянии только в том случае, если атмосфера планеты имеет достаточнуютолщину, рассуждал Карр. При этом углекислый газ — основная составляющаянынешней атмосферы — мог связываться в виде карбонатных пород. Небольшое егоколичество выделялось при ударах метеоритов, достаточно массивных для того,чтобы глубоко проникнуть в недра планеты, где благодаря высоким температурам углекислыйгаз мог находиться в свободном состоянии. Однако даже в период «массированнойбомбардировки» Марса, который продолжался около миллиарда лет, этот процесс немог создать слишком уж много углекислого газа, даже если учесть егодополнительное выделение в ходе вулканической деятельности.
Как же в этом случае возникли овраги идолины на поверхности Марса? Карр предполагает, что на Марсе был своеобразныйциклический процесс неустойчивого равновесия. Он заключался в том, что иногда температура былачуть выше (благодаря счастливому стечению обстоятельств — падение метеорита и извержениевулкана происходили одновременно), иногда чуть ниже. Вслед за температуройменялось и состояние воды: она то замерзала, то текла свободно. Правда,оставляя следы, которые не похожи на те, что есть у нас на земле.
Погода наМарсе
Несмотря на то, что сейчасисследования Марса ведутся только с помощью телескопа «Хаббл», ученым удалосьполучить интересные сведения об атмосфере Красной планеты. Тодд Кленсиобнаружил, что на Марсе есть два заметно различающихся сезона: теплое, пыльноелето и холодная и ясная зима. Подобно Земле, когда в северном полушарии Марсазима, в южном — лето. Но из-за вытянутой орбиты планеты эти сезоны резкоразличаются по количеству солнечной радиации. Так, например, в период южноголета Марс ближе к Солнцу на пятьдесят восемь миллионов километров, чем при летев северном полушарии. Это обстоятельство сильно сказывается на циркуляции водыи может объяснить, по мнению Кленси, почему ледяная шапка на южном полюсеменьше, чем на северном.
В течение лета в южном полушариигазовые потоки, насыщенные водяными парами, двигаются к северу, где из нихвыпадают твердые. А поскольку на севере Марса всегда холоднее, вода невозвращается обратно.
Жизнь на Марсе?
Еще в семидесятые годы спускаемыеаппараты американских космических кораблей «Викинг-1» и «Викинг-2» провели триспециальных эксперимента по поиску жизни на Марсе. Один из них содержалпитательную среду с небольшой добавкой радиоактивного углерода-14. На образец,взятый с поверхности планеты, приборы налили эту жидкость. Если бы в грунтебыло бы хоть что-то живое, оно должнобыло употребить пищу и выделить хоть немного радиоактивного газа. Его необнаружилось. Два других эксперимента также были направлены на поиск следовжизнедеятельности в любых формах. И тоже ничего найдено не было.
До недавнего времени слова, что жизньна Марсе возможна, но искать ее проявления надо глубоко, воспринимались всеми сбольшим скепсисом. До тех пор, пока на самой Земле жизнь впервые не обнаружилив базальтах на глубине тысячи метров! Красные сгустки — глубинная бактерия.Джеймс Мак Кинли и Тодд Стивенс сделали свою находку при бурении в долине реки Колумбия (США). Ониопределили эту бактерию, как литотрофный микроорганизм, который питаетсяводородом, выделяемым в результатехимических реакций между водой и железистыми силикатами. К тому же необычнаябактерия не выживает на поверхности под лучами Солнца. Судя по всему, этопрекрасный кандидат на жизнь под поверхностью Марса. Но вот только формы этойжизни несколько смущают…
Правда, сторонникам гипотезысуществования жизни на Марсе прибавила оптимизма находка Вильяма Скофа. Взападной Австралии он обнаружил слоистые образования, известные как отложения свозрастом 3,5 миллиарда лет. Строматолиты возникают в результатежизнедеятельности разнообразных бактерий и достигают длины в несколько метров.
Впрочем, хотя жизнь находят и набольшой глубине, и очень древнюю, остается загадкой, каким, образом можнообнаружить ее следы на Марсе. Даже если этим будут заниматься не роботы, апрофессиональные космонавты-геологи. Одни из вариантов — отыскать выход подземныхвод на поверхность в виде гейзеров. А наблюдения последних лет на Землепоказывают, что в таких горячих источниках могут прекрасно жить бактерии.
Третий спутникМарса
Почему астероиды так яростно атаковали«Красную планету»? Только ли потому, что она ближе других расположена к «поясуастероидов» — обломкам загадочной планеты Фаэтон, возможно, некогда существовавший на этойорбите? Астрономы предполагают, что спутники марса Фобос и Деймос когда-то былизахвачены гравитационным полем планеты из пояса астероидов.
Фобос вращался вокруг Марса покольцевой орбите на расстоянии всего лишь 5920 км от поверхности планеты. Замарсианские сутки (24 часа 37 минут) он успевает трижды облететь планету. Понекоторым расчетам, Фобос почти вплотную приблизился к так называемому «пределуРоща», то есть когда тому критическому расстоянию, на которм гравитационныесилы разрывают спутник на части. По форме Фобос похож на картофелину. Его длина- 27 км, ширина — 19 км. Развал и падение осколков такой гигантской «картофелины»вызовут страшные удары по Марсу и новое прокаливание его поверхности. Остаткиатмосферы, конечно, будут сорваны и уйдут в космосе в виде потока раскаленнойплазмы.
Возникает мысль, что в прошлом Марсуже испытал нечто подобное. Вполне возможно, что у него был, по крайней мере,еще один спутник. Лучшее название для него было бы Танатос — Смерть. Танатоспрошел через предел Роша, опередив гибнущий сейчас Фобос. Очень может быть, чтоименно эти обломки уничтожили на Марсе все живое. Они стерли с поверхностиМарса растительную жизнь, уничтожили плотную кислородную атмосферу. При ихпадении произошло омагничивание красноцветной коры Марса.
Несколько последующих миллионов летоказалось достаточно для того, чтобы Марс превратился в безжизненную пустыню сзамерзшими морями и реками, засыпанными магнитным песком. Подобные или меньшиекатаклизмы — вовсе не чудо в мире планет. Разве кто-нибудь на Земле сейчаспомнит, что на месте гигантской пустыни Сахары всего-навсего 6 тысяч лет назадтекли многоводные реки, шумели леса и кипела жизнь?..
Главнаязагадка Марса
События, описанные Гербертом Уэллсом вромане «Война миров», основаны на реальных фактах. Перед тем, как начать войнупротив человечества на Земле, марсиане, естественно, должны послать к намкорабли. Их запуск наблюдает герой романа. И это не просто выдумка фантаста. Ненашедшие объяснения световые вспышки действительно наблюдались на Марсе вуказанное время.
«Во время противостояния 1894 году наосвещенной части планеты (т.е. Марса) был виден сильный свет, замеченныйсначала обсерваторией в Лике, затем Перротеном в Ницце и другими наблюдателями.Английские читатели впервые узнали об этом из журнала «Нейчур» от 2 августа», — пишет Уэллс.
Открываем страницу 219-ю журнала«Нейчур» от 2 августа 1894 года (№ 1292). Сообщение на этой странице так иназывается «Странный свет на Марсе». Начало его вполне передает весь настройсенсации:
«Едва ли доктору Крюгеру,возглавляющему центральное бюро в Киле, которое рассылает телеграммы об астрономических явлениях, доводилось получатьи отправлять во все концы более странное сообщение, чем то, с которым онознакомился в понедельник после полудня».
Затем приводится текст телеграммы,принятой и переданной бюро Крюгера в обсерватории и научные учреждения мира:
«Светящийся выброс в южной областитерминатора Марса наблюдался Жавеллем 28 июля в 16 часов. Перротен».
В публикации журнала идут далеепосильные разъяснения ситуации:
«Телеграмма эта относится к наблюдениюМ Жавелля, который хорошо известен по его точным работам в знаменитойобсерватории в Ницце. Директором обсерватории является М. Перротен. Ихсообщение поэтому должно быть принято серьезно… Подробности ожидаются сволнением. Погода в Лондоне в ночь на понедельник и на вторник, к несчастью,была неблагоприятной для наблюдений, так что продолжится ли зарегистрированныйсвет или нет, неизвестно».
Терминатор — это граница междуосвещенной и неосвещенной частями планеты, почему и вспышка на нем особенноотчетлива и легко регистрируется. В журнале отмечается, что если свет был внепланетного диска, близ него, то явление можно объяснить прохождением кометы наодной линии с планетой. Если же свет исходил с поверхности Марса, то он могбыть отражением солнечного света от вершин гор покрытых снегом или огнем лесныхпожаров, или полярным сиянием. Но это могли быть и сигналы разумных обитателейМарса. Учитывая противостояние планет, их сближение утверждается в публикации,вряд ли может быть выбрано время более удачное для сигнализации. Уэллс объяснилстранный свет на Марсе шахтной технологией марсиан, отливавших гигантский стволкосмической пушки для обстрела Земли цилиндрическими капсулами-кораблями. Ясно,что это было лишь начало. Прошли годы и годы, прежде чем согласно роману егогерой вместе с астрономом Оджилви наблюдает три маленькие светящиеся точкирядом с Марсом, затем взрыв на Марсе — когда был выпущен корабль-снаряд наЗемлю. Между прочим, Оджилви в эту ночь «высмеивал вульгарную гипотезу о том,что марсиане подают нам сигналы». Это можно рассматривать как критическоезамечание Уэллса в адрес публикации журнала «Нейчур» — в той части, где речьидет о причинах явления.
Феномен марсианских вспышек былотмечен еще восемь раз — в тридцатых и пятидесятых годах. Согласно Уэллсу,который предвидел повторение «взрывов», это означало не что иное, как выстрелыв сторону Земли. Гипотезы же разумной сигнализации, горящих лесов, отражениясвета от снегов вершин и прохождения кометы исключались (хотя бы ввидуотсутствия таких объектов в моменты наблюдений). Самое поразительное состоит втом, что японский астроном Маэда увидел в 1937 году яркую вспышку на Марсе,зарисовал ее — и конфигурация ее может быть соотнесена лишь с гипотезой Уэллса.Это действительно похоже на взрыв или выстрел. Маэда описывает ее так: «Оназначительно ярче как полярной шапки, так и белых марсианских облаков. Онамерцала подобно звезде и спустя пять минут исчезла из виду (возможно,вследствие вращения планеты)».
Одиннадцать неравных неправильныхлучей загадочного огня вполне можно объяснить неведомым взрывом, но только несветом кометы или извержением марсианского вулкана. Что это за лучи? Ответможно найти пока только в романе английского фантаста и ученого.
Земной Марс
Наиболее смелым космическим проектомявляется план колонизации Марса, причем без скафандров и городов под куполами.
Сейчас эта планета представляет собойсухую пустыню с очень тонкой атмосферой — лишь восемь десятых процента отземной, а 95 процентов ее составляет углекислый газ. Средняя температура наМарсе достигает минус 75 градусов, однако в полдень на экваторе уже 70 градусовтепла. И хотя при таких начальных условиях потребуется большая работа, чтобысделать планету пригодной для жизни, планетолог Кристофер Мак-Кей и метеорологОуэн Тун считают, что это вполне разрешимая задача.
Марс получает всего лишь сорок трипроцента солнечного света от того, что поступает на Землю. Поэтому даже примощной атмосфере он был бы невероятно холодным. И первое, что надо сделать приосвоении Марса, по мнению ученых, — увеличить способность его атмосферыпоглощать и сохранять энергию. Этого можно достичь, произведя на поверхностипланеты достаточное количество «парниковых» газов. Предполагается, чтомарсианский грунт богат хлором, фтором, углеродом, водородом и другимикомпонентами, образующими хлорфторуглероды. На Земле химики ужепродемонстрировали, что это из этих элементов можно получать «парниковые» газы.А что — бы на Марсе началось потепление, по расчетам ученых, потребуетсястолько же хлорфторуглеродов, сколько ежегодно выбрасывается в атмосферу Земли,- несколько миллионов тонн. И в первый же год, согласно модели метеорологаДжеймса Кастинга, средняя температура Марса поднимется с минус 75 до минус 22градусов.
При повышении температуры до минусдвадцати градусов на Марсе, вполне вероятно, начнут таять ледяные шапки иразмораживаться грунт, которые в обилии содержат СО2. Так будетпродолжаться до подъема температуры выше точки замерзания, и тогда в атмосферудобавится еще один компонент — водяной пар. Но вода хороша во всех отношениях,кроме одного, — она поглощает слишком много углекислого газа, а его уменьшениевновь приведет к резкому похолоданию. На современном уровне знаний эта проблемаостается неразрешимой, однако при дальнейшем изучении Марса или дажеосуществления этого смелого проекта у ученых будет достаточно времени дляпоиска решения.
Но если баланс между высвобождением ипоглощением углекислого газа удастся так или иначе установить, в повесткудня встанет более перспективный способиспользования СО2. После того как в грунте Марса микроорганизмы восполнятнедостаток азота, завезенные на него растения начнут вырабатывать кислород,поглощая углекислый газ. Однако для того чтобы создать достаточное количествокислорода, современным земным растениям потребуется сто тысяч лет. Но если спомощью генной инженерии удастся создать растительные фабрики по производствукислорода, насыщение им атмосферы Марса до необходимого уровня будет достигнутовсего за тысячу — другую лет.
Если это произойдет, марсианское небостанет голубым, из белых облаков будет выпадать дождь, азот будет выполнятьроль буферного газа, разбавляющего кислород, и образуется защитный озонныйслой.
По разным оценкам, для полногоосуществления этого фантастического сценария потребуется от двухсот тысяч летдо двух тысяч. Увидеть и исследовать Марс мы можем уже сейчас с помощьюмежпланетных космических кораблей.