Цвет поверхности Марса

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Марсоход Curiosity

С дальнего расстояния поверхность Марса выглядит рыжевато-красной из-за красной пыли, которая содержится в атмосфере. Вблизи цвет — желтовато-коричневый с примесью золотистого, бурого, рыжевато-коричневого и даже зеленого, в зависимости от цвета минералов планеты. В древности люди с легкостью отличали Марс от других планет, а также ассоциировали его с войной и слагали всевозможные легенды. Египтяне называли Марс «Хар Дечер», что означало «красный». В Индии планета была известна под именами Ангарака или Лохитанга, оба названия подразумевали ярко красный цвет, который можно было увидеть невооруженным взглядом. Современные исследования показали, что не только поверхность, но и небо планеты красные из-за непосредственной близости Марса к Солнцу.

Причина интенсивности красного цвета[править | править вики-текст]

В настоящее время[когда?] ученые[кто?] полагают, что только верхний слой поверхности Марса — красный. Планета выглядит рыжевато-красной в основном из-за повсеместного слоя пыли (частицы размером в 3 — 45 µm), толщина которого составляет всего лишь несколько миллиметров.

Даже в таких местах, как например нагорье Фарсида, где слой красной пыли толще, чем в других районах планеты, он все равно не достигает глубины более чем 2 метров. Таким образом, красная пыль, по сути, является тончайшей оболочкой Марса и не распространяется на более глубокие слои марсианского грунта.

Цвет Марса красный благодаря оптическим свойствам наноразмерных оксидов железа (npOx), которые преобладают в видимом участке спектра. Благодаря инфракрасным дистанционным датчикам спектрометра OMEGA автоматической межпланетной станции Европейского космического агентства Марс-экспресс удалось выяснить, что на планете существуют различные npOx минералы, однако в большей степени преобладает нанокристаллический красный гематит (α-Fe2O3), который распространяется на 100 µm в глубину. Остальная часть частичек железа в пыли (возможно, около 50 % от всей массы), может быть в магнетите, обогащённом титаном (Fe3O4). Магнетит обычно черного цвета, поэтому он мало влияет на красный цвет почвы .

Массовая доля хлора и серы в марсианской пыли на самом деле выше, чем предполагалось до экспедиции Spirit and Opportunity Rovers, во время которой были взяты образцы почвы кратера Гусева и равнины Плато Меридиана. Сера хорошо взаимодействует с npOx. Это говорит о том, что незначительные изменения химического состава тонкого слоя соленого раствора, который находится в марсианской пыли и способствует образованию изморози из атмосферной H2O, могут привести к образованию npOx. Помимо этого дистанционное изучение атмосферной пыли (которая по составу и размеру мало отличается от пыли, которая находится на поверхности планеты) указывает на то, что в основном пыль состоит из полевых шпатов подгруппы плагиоклаза, цеолита, а также небольшого количества пироксена и оливина. Подобный материал может быть легко образуется в процессе механической эрозии базальта, который содержит в своем составе полевой шпат и имеет много общего с марсианской породой южной части планеты. В совокупности все собранные данные показали, что под воздействием воды, химические изменения состава марсианской пыли очень незначительны.

Возникновение npOx в пыли[править | править вики-текст]

Во время некоторых процессов npOx способны окисляться без участия свободного O2, несколько подобных процессов происходят на Марсе, так как атмосферные изменения с течением геологического времени указывают на то, что свободный O2 (появившийся в основном посредством фотодиссоциации H2O), возможно, всегда существовал на планете в виде микрокомпонента с парциальным давлением не более 0.1 µPa. Один из таких процессов включает в себя прямую химическую реакцию Fe2+ (происходящую в магматических минералах), или реакцию Fe с H2O в ходе которой получается Fe3+(aq), который благодаря определенным условиям, в свою очередь ведет к образованию гидроксид-иона, например, гетита(FeO•OH). Несмотря на то, что реакция с H2O плохо проходит с точки зрения термодинамики, тем не менее, она все же возможна в ходе резкой потери побочного продукта H2. Растворенные CO2 и SO2 могут также способствовать реакции.

Однако для разложения Fe3+ метагидроксидов железа, например, для разложения гетитав гематит требуются высокие температуры (300 °C). Похожие процессы происходят при образование тефры, состоящей из палагонита, на верхушках склонов вулкана Мауна-Кеа, так как существуют некоторые спектральные и магнетические сходства с тефрой и марсианской пылью. Несмотря на тот факт, что для подобных реакций необходимы кинетические условия, продолжительные засухи вместе с низким показателем водорода на Марсе могут привести к превращению гетита в гематит.

Fe и Fe2+ могут также окисляться с помощью пероксида водорода (H2O2). Несмотря на то, что пероксида водорода в атмосфере Марса очень мало, он гораздо более стойкий и сильный окислитель по сравнению с H2O.

Существуют подтверждения тому, что гематит может образовываться из магнетита в ходе эрозионных процессов. Эксперименты, проводимые в Лаборатории по моделированию марсианских условий в Орхусском университете в Дании, показали, что если соединить в одной пробирке смесь магнетитового и кварцевого песка вместе с частичками кварцевой пыли, то часть магнетита превратиться в гематит и получившееся смесь окрасится в красный цвет. Подобная реакция происходит потому, что химические связи кварца разрушаются, и при контакте с магнетитом атомы кислорода переходят из кварца в магнетит, формируя при этом гематит.

Красное небо на Марсе[править | править вики-текст]

Цвет неба на Марсе может восприниматься человеческим глазом как красный. Данный факт был установлен благодаря снимкам, которые были получены в ходе программ по изучению Марса Mars Pathfinder и Mars Exploration Rover. Частицы пыли на поверхности планеты поглощают солнечный свет, что является основной причиной того, что небо на Марсе красное. Помимо этого, дополнительное влияние может оказывать тот факт, что от частичек пыли исходит фотонное излучение в 3 µm.

Ссылки[править | править вики-текст]

  1. http://mars.jpl.nasa.gov/multimedia/videos/?v=29
  2. http://www.check123.com/videos/9856-mars-color
  3. http://science.sciencemag.org/content/312/5772/400.full
  4. http://www.lpi.usra.edu/meetings/7thmars2007/pdf/3104.pdf
  5. http://www.mindat.org/min-2538.html