Хар Дешур

Примечание автора: некоторые из описанных ниже особенностей климата и рельефа Марса полностью соответствуют тому как всё обстоит в реальности, однако некоторые вещи были немного изменены, чтобы данная альтернативная версия Марса оказалась более благоприятной для жизни и чтобы в этой работе могли быть описаны не только микроскопические экстремофилы в виде редких бактерий, но и что-то более крупное и от того более требовательное к окружающим условиям. Некоторые данные, такие как состав и плотность атмосферы, а также среднесуточные и среднегодовве перепады температур, экстраполируются либо из работ, опубликованных до полёта Маринера ( таких как Солсбери 1962 ), либо из текущих исследований доисторического Марса, существовавшего миллиарды лет назад (Ramirez 2017 и особенно Palumbo & Head 2018) или были полностью выдуманы мной. Ради погружения я не потрудился отметить, какая информация является какой, поэтому вам никогда не следует использовать эту страницу в качестве фактического справочника по реальной жизни текущего дня на Марсе и вместо этого проводить собственное исследование. Добро пожаловать на Марс, дамы и господа. Меня зовут Огилви, я отставной ведущий астробиолог операции "Хорус-2". После того, как Хорус-1 уже успешно доставил первых людей на Марс и установил контакт с местной жизнью, целью Хоруса-2 было пополнение запасов команд Хоруса-1, создание постоянных исследовательских поселений и дальнейшее изучение фауны и флоры планеты, с чем, я считаю, мы отлично справились. "Хорус-2" состоял из пяти орбитальных станций, приводимых в действие ядерно-электрическими двигателями, к каждой из которых были прикреплены небольшие десантные корабли. Эти станции были собраны на околоземной орбите, после чего к ним были прислединены ядерные реакторы внизу. https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhwvZOY5kckeRjU8gegQQbQSCUaqPjzOo6FTZ5RvVTCEGpFLqNVGZuhXzSowTGBHF-qsfMIhhSR1i1BR7pR4MXv1skvYoy2XG-oZJ211IF00TVfw9NNKMEP-OnnXph4loTyl6EblvhKS7dYuN7ey86PIN0FCvL1jKdL1RVZGUYJnmfVt0WYpHwe2nodNw/s6871/Horus22%20Updated.JPG Рис. 1: «Хорус-2 Помимо выделения тепла, реактор испаряет кремниевое маслл до состояния пара, который затем поднимается по центральному валу и приводит в движение турбину, вырабатывающую электроэнергию. Пар, прошедший через турбину, направляется в гигантский круглый радиатор откуда после излучения избыточного тепла он снова конденсируется и возвращается обратно в реактор. Основным методом приведения в движение станции являются ионные двигатели, где вырабатываемая электроэнергия используется для зарядки платиновой сети. Через эту решетку затем продуваются пары цезий. Заряд ионизирует атомы цезия, которые затем выбрасываются в космос со скоростью в несколько десятков километров в секунду. В верхней части корабля, напротив реактора и будучи защищенными от него радиатором, находится жилой модуль, который может вместить команду до двадцати астронавтов и создавать искусственную гравитацию за счёт своего центробежного вращения. На верхушках модулей располагались вспомогательные шасси. После четырехмесячного обращения вокруг Земли космический корабль достаточно разгонется, чтобы вырваться из ее гравитационного колодца и устремиться к Марс, достигнув его ещё через семь месяцев. Как только он войдет в гравитационной колодец красной планеты, потребуется ещё два месяца чтобы затормозить и после перейти на более низкую, стабильную орбиту вокруг Марса. После установки посадочное устройство будет укомплектовано, и экипажи каждого корабля приземлятся в разных районах Марса. Моя команда, экипаж корабля "Хорус-2", приземлилась в Терра-Аравии, чтобы успешно установить контакт с предыдущим экипажем "Хорус-1". Несмотря на незначительные неудачи, операция "Хорус-2" прошла с выдающимся успехом и заложила важнейшую основу для всех будущих миссий "Хорус". Основы жизни на Марсе Марс — это четвертая планета от Солнца и самая удаленная из планет земной группы. По сравнению с Землей, он имеет значительно более эллиптическую орбиту: Марс находится на расстоянии в 1,38 астрономических единиц от Солнца в перигелии, а затем удаляется на 1,67 АЕ в афелии. Год на Марсе длится 687 дней ( 1,88 земных года ). С другой стороны, продолжительность дня на Марсе близка к земной и составляет 24 часа 38 минут ( то есть год на самом деле длится 668 марсианских суток или солов ). К чему астронавтам приспособиться труднее, чем к продолжительности светового дня, так это к низкой гравитации. Марс имеет диаметр лишь в половину от земного, при средней плотности в 3.9335 г/см³ и, следовательно, имеет лишь около 38% гравитации нашей родной планеты или 0,38 g. У Марса нет такой большой луны, как у Земли, вместо этого имея только два маленьких спутника Фобос и Деймос, которые могут быть либо захваченными астероидами, либо остатками протопланетных столкновений. Магнитосфера Марса слабая и частично регионализована намагниченными породами. География и геология На современном Марсе отсутствуют океаны или сопоставимые большие водоемы. Сегодня поверхность Марса состоит в основном из слоев вулканической породы, покрытых тонкими слоями песка и пыли. Это то, что в основном придает Марсу его красную окраску, поскольку они состоят из оксидов железа. В целом, марсианская кора намного богаче железом, чем земная, вероятно, потому, что более низкая гравитация не притянула большую часть атомов железа к ядру планеты во время ее образования. Под вулканическим слоем часто находятся глубокие залежи льда ( подземной слой вечной мерзлоты ), а в достаточно теплых регионах - грунтовые воды. Подо льдом обычно лежит первозданный реголит. В регионах, расположенных ближе к полюсу, вода залегает гораздо ближе к поверхности в виде вечной мерзлоты, создавая тундровую среду обитания. Осадочные породы в основном распространены в северном полушарии по причинам, которые вскоре будут рассмотрены. https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhE7gqob6lF3IHncXRx5JV_kt9TUMvezykXAedXgshFAhEYVvCPjUr8NyJT5uzs8nVg7IoPzdWlL7bhMFWRRBwCXxfY179h06hSwC26UbRjeLoO11B7LVNC1Bay_TahGcOIdS_PAB6rzRYV04KjmYFef58FApZNuJk718OdDHUrnsdzajBmbrfB4wrK7Q/s1920/Mars%20topography.jpg Рис. 2. Топографическая карта Марса, на которой хорошо видны различия между северным и южным полушариями, а также максимальная высота плато Фарсида и глубина впадины Эллада. Поскольку на Марсе нет океанов, по которым можно было бы нанести на карту береговые линии, географию планеты лучше всего объяснить с помощью топографической карты. Как можно ясно видеть, существует значительная дихотомия между низменным и почти гладким северным полушарием и более высоким, гораздо более изрытым кратерами и древним южным полушарием. Неизвестно, возникло ли это различие в результате массовых ударных событий на севере или в результате внутренних тектонических процессов. По иронии судьбы, самая высокая точка Марса, титанический щитовой вулкан Олимп Монс, находится в северном полушарии, в то время как самая низкая пойнт, бассейн Эллады, находится на юге. Есть веские основания полагать, что большая часть нижнего северного полушария когда-то была бассейном древнего океана, отсюда и множество найденных здесь осадочных слоев, а также ископаемые дельты и эстуарии, которые можно найти на границе севера и юга. Остатки этого океана сейчас лежат под поверхностью в виде массивных полей вечномерзлого льда вокруг полярных кругов. https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEgonmiCW8OlKR6TLW4gVYH5Ips7VmWj-503Sb6YOMMFCpkdm9VggHuOZv4QR2eBzEZ9dQec7rnShhOXVHjYGaFBl00PuOpPh40wddPV9wDO_hl1K2pQHkcImDj4xjctXfcu5ns7-KRk4ufa6CPkHDBrtk6I_QhP9Onyqb-BQYmJ_nITMmTB7lhQNrBdaQ/s850/MarsOdysseyIceMap.png Рис. 3. Карта подповерхностных вод и льда на Красной планете, составленная в рамках проекта «Марсианская одиссея». Тектоника плит на Марсе прекратилась очень давно, и такие образования, как долины Маринери, являются последними остатками тех процессов. Таким образом, поверхность планеты в основном формируется в результате воздействия и пыльных бурь, образования и извержения массивных щитовых вулканов, эрозии и отложений сезонных потоков воды и особенно ледников, а также жизнедеятельности местных литотрофных организмов. Силы геосинклинали, создаваемые сжатием остывающей планеты, также могут быть важным, хотя и недостаточно изученным фактором. В то время как кора в основном является неактивной, внутреннее ядро остаётся расплавленным, и многие вулканы всё ещё демонстрируют признаки довольно недавней активности. Взаимодействие атмосферы и биосферы Среднее давление воздуха, ощущаемое на Марсе на средней глобальной высоте, составляет 0,51 бар, что соответствует давлению, которое вы почувствовали бы на Земле, если бы стояли на самых высоких точках Альп. Можно задаться вопросом, почему Марс имеет относительно сложную экосистем при таком низком атмосферном давление, в то время как горные вершины на Земле пустынны, но последний случай обычно в большей степени обусловлен топографией, чем давлением воздуха. Плоские плато одинаковой высоты в Андах достаточно устойчивы, чтобы дать растительности место для роста и животным для передвижения, и это также имеет место на широких равнинах Марса. Атмосфера на Марсе состоит на 75% углекислого газа, 10% водорода, 9-10% кислорода, 3% азота, а остальные 2% состоят из благородных и вулканических или биогенных парниковых газов, что резко контрастирует с Землёй, где основными составляющими являются азот и кислород. Несмотря на то, что это давление достаточно хорошо выдерживается людьми без использования скафандра, в нынешних условиях астронавт со сломанным дыхательным аппаратом быстро задохнется на Марсе, как это случилось во время одного несчастного случая с одним из членов экипажа операции "Хорус-4", которая последовала за нами. Однако местная жизнь идеально гармонирует с природой планеты. Подавляющее большинство форм жизни на Марсе, включая многоклеточную флору и фауну, являются либо облигатными, либо факультативными гидрогенотрофными метаногенами, что означает, что они могут вступать в реакцию с CO2 атмосферы с H2 чтобы вырабатывать энергию, необходимую им для жизни. Отходами этого метаболизма являются вода и метан, которые поднимаются в воздух в виде мощных парниковых газов, прежде чем Солнце расщепляет их на составляющие, которые затем снова вдыхаются местными формами жизни. Благодаря этому циклу жизнь на Марсе, по-видимому, смогла долгое время поддерживать для себя условия, пригодные для жизни, хотя и не смогла полностью предотвратить потерю атмосферы и большей части водяного пара под действием солнечного ветра. Так кислород появился и накапливался в атмосфере Марса на протяжении более долгого времени чем это происходило на Земле уже после того как местные формы жизни преспособились к использованию метана из-за чего марсианская биосфера использует кислород в качестве источника энергии только во вторую очередь, так его концентрация в атмосфере достаточно высока, чтобы макроскопические многоклеточные организмы могли использовать его для дыхания, а также достаточно низка, чтобы его присутствие не слишком мешало анаэробным организмам. Многие марсианские “животные” обладают сложной системой легких, которая может использовать обе формы дыхания, хотя и в разной степени. Существует в основном три пути производства кислорода на Марсе, и мы более подробно обсудим их в главе об перхлоратных пустынях. Довольно странным фактором, связанным с атмосферой, и серьезной проблемой для наших двигателей и реакторов, является то, что она потенциально взрывоопасна, поскольку водород и кислород могут бурно реагировать друг с другом. Однако температура самовоспламенения этой реакции при нормальных земных условиях составляет 500 градусов по Цельсию, а на Марсе с его низким атмосферным давлением даже выше. Поскольку на большей части планеты очень холодно, а растительности достаточно мало, чтобы вызвать лесные пожары, эта реакция не возникает естественным образом, за исключением редких случаев ударов молнии, но когда это всё же происходит, это приводит к большим разрушениям ( " деяния Бога " является, пожалуй, единственным подходящим названием для этого явления ). К счастью, пожары, вызванные этими взрывами, недолговечны, так как продуктом реакции является вода, которая гасит пламя. Наиболее важным фактором, который на самом деле препятствует развитию сложной и богатой биосферы на Марсе, являются низкие концентрации азота ( хотя даже на Земле многие организмы способны использовать лишь очень небольшое количество азота из воздуха, причем большинство гетеротрофов получают его через употребление в пищу других существ ). Однако это привело к некоторым замечательным инновациям со стороны азотфиксирующих форм жизни. Климат, времена года, погода и биомы 1) https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEjglk1mmBlfg4q7_cFV_0Ik2BuiQNT9q4sGhj5WHFKl9V8zPHxHqhOHIWsLfc4JIvnJFr9hNg9AFNecyA_pFVwlUMsA0gPEyd94bw53OwMf_h6B5EtCMk2JSQdbJRt3mwE3kUwG3GAeiVlDsbcrpy9IikYEE20WJzSn3jocrV6wHaTuJCrNCcvmjXXDcg/s6870/Mars%20Climate%20(2).JPG 2) https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEi8YJVcv-qh3cpGNYxD6J1QVgIlehWu0q4Yx9-cquZXx4Lhq6gpLd2ZACTonmyV9bMmq8o6f6k7qf-5ou_9Yw754kKIjNdI6TcKJQLtX7Jvf66bESzNyKjhbvlQ7V5PESbIdNIOEL96tibxtFfiuFn3dDZfgOnbpjUPGXr3Us3q227Nr4gtBp857VyEOA/s6870/Mars%20Climate%20Map%20Color-Coded.png Рис. 4. Сверху: примерные температурные зоны на Марсе, без учета полярных кругов. Сравните с топографической картой. Белые области, обведенные сплошной черной линией, обозначают регионы с вечными льдами. Сплошная красная линия обозначает изотерму 273 К (0 °C). Красная пунктирная линия обозначает изотерму 283 К (10 °C). Черно-пунктирные области обозначают регионы, где среднегодовая температура (СГТ) ниже точки замерзания и где преобладает тундра или снежные пустоши. Голубая область между двумя изотермами — это место, где средняя температура выше точки замерзания и где талая вода из высокогорных районов увлажняет почву настолько, что там могут расти кустарники, хотя на самом деле площадь этих биомов намного меньше голубой области из-за недостатка осадков. В красных областях, отмеченных пунктиром, средняя температура выше 10 °С, но из-за малого количества осадков там встречаются только степи, холодные пустыни, а иногда и относительно жаркие пустыни. Только в Элладском бассейне температура в кратере не поднимается выше 20 °C, а большое количество талой воды вокруг кратера создает высокий уровень грунтовых вод. Это создает условия, аналогичные саванне. Внизу: та же карта, но с более четкой цветовой кодировкой для удобства. В целом, Марс, является очень холодным местом: в то время как средняя годовая температура на Земле составляет около 14 градусов по Цельсию, большое расстояние от Солнца и более разреженная атмосфера приводят к тому, что температура на Марсе составляет всего около 2 градусов по Цельсию, что лишь немного выше температуры замерзания воды. Однако из-за разнообразной географии эта температура распределена неравномерно. Южное полушарие обычно намного холоднее северного, при этом географическое разграничение между Северными низменностями и Южным нагорьем также составляет изотерму 273 К ( 0 °C ), поэтому на большей части юга есть места, где температура всегда находится ниже точки замерзания, и регион в основном покрыт круглогодичным подземным слоем льда вплоть до шестидесяти градусов южной широты. Температуры выше точки замерзания наблюдаются в большинстве высокогорий только в самые теплые периоды лета в течение всего ста марсианских дней или меньше. Исключением из этого холодного южного климата является довольно теплый бассейн Эллады, благодаря своей глубине вызывающий более высокое давление воздуха и, следовательно, парниковый эффект. Другим особенно холодным регионом является очень высокое плато Тарсис, вулканические вершины которого остаются замороженными круглый год. Тем временем на большей части северного полушария средние температуры могут развиться от десяти до двадцати градусов выше нуля, а в некоторые из самых теплых летних дней температура может даже превысить сорок градусов. На Земле таких температур было бы достаточно, чтобы позволить расти деревьям, однако на Марсе такая растительность почти полностью отсутствует из-за большой засушливости. Осадки в виде дождей выпадают только на 0,8% поверхности планеты и, по иронии судьбы, только в Южных высокогорьях, поскольку их высота вызывает адиабатическое охлаждение облаков. Большая часть осадков, выпадающих примерно на 31% поверхности, выпадает в виде снега. Север — засушливый, потому что большая часть воды, которая испаряется, перемещается на юг и оседает там в виде снега. Таким образом, большая часть сложной флоры зависит от талой воды, поступающей из полярных ледяных шапок и тундры, или грунтовых вод, поднимающихся из оазисов. Что касается биомов Марса, то, как правило, путешествуя с Юга на Северный полюс и игнорируя некоторые регионы, начиная с территории вечной мерзлоты, за которым следует обширная гиперальпийская тундра, затем тонкие полосы тайги, кустарников и холодных скалистых пустынь, плоские жаркие пустыни и плоские холодные пустыни или степи, за которыми следуют более тонкая полоса плоской тундры, а затем снова вечная мерзлота. https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEhBNAO9scJ-8eXkzqy_LTek5eSXpWBoi80Z6d_3uoWhvWjo4uR4X5qPVqPtAVbOwaeajOn7Nnxdy7DtcqLmFvO1FIvBy8eWCindW02W1RaPXOI72t-6adOizQXhZxfVkGqtMzcOpyz5Vugvh-L0HmZZDxy-4s4ZUHdgDonTKsifpfQJylY38YeFDq8Ztw/s852/Mars%20dust%20storm%20(2).jpg Рис. 5. Марс во время одной из самых сильных глобальных пылевых бурь. Южная полярная шапка и бассейн Эллада едва различимы сквозь пелену. Из-за засушливости и отсутствия глубоко укоренившейся растительности в сочетании с эрозией на Марсе образуется большое количество пыли, которая из-за летней жары становится очень активной и может образовывать гигантские пылевые бури. Иногда они могут окутать всю планету на несколько месяцев. Большинство организмов научились справляться с вездесущей пылью, а некоторые даже процветают за счёт неё. Довольно причудливая климатическая дихотомия полушарий Марса объясняется его сезонами. Год на Марсе длится почти в два раза дольше, чем на Земле, и его сезоны обусловлены наклоном оси. В настоящее время этот наклон составляет около двадцати пяти градусов, что на самом деле не так уж далеко от земного значения. Однако орбита Марса вокруг Солнца гораздо более эксцентрична, чем на Земле. Эти условия приводят к тому, что северное полушарие находится ближе всего к Солнцу зимой и дальше всего летом, создавая мягкие сезоны. Как следствие, однако южное полушарие находится дальше всего от Солнца зимой и ближе всего летом, что создает более экстремальные сезоны, особенно в сочетании с большой продолжительностью года. Северная весна/Южная осень длится 193,3 марсианских дня/сола, Северное лето/Южная зима длится 178,6 сол, Северная осень/Южная весна длится 142,7 сол, а Северная зима/Южное лето 154 сола. Есть много признаков того, что так было не всегда. Марс, как и Земля, проходит через циклы Миланковича, в которых такие значения, как наклон оси, изменяются от 15 до 35 градусов каждые 124 тысяч лет; его прецессия меняется каждые 171 тысяч лет, а орбита может меняться от эллиптической, как сегодня, до почти круглой, как у Земли, каждые 100 тысяч лет. Иногда эти циклы усиливают друг друга, а иногда они сводят друг друга на нет. В настоящее время имеются убедительные доказательства того, что между 2 миллионами и 400 тысяч лет назад более сильный наклон оси и более круговая орбита заставили Марс пройти через теплую возраст, в котором он был выше и выпадение осадков за счет осадков было более распространенным явлением о чём возможно могут свидетельствовать возможные ископаемые леса в Isidis Planitia. В настоящее время Марс, похоже, переживает более холодную фазу, и условия, возможно, станут еще холоднее в будущем, хотя некоторые модели также предсказывают еще один теплый период. По мере углубления в прошлое изменения становятся все более радикальными, поскольку имеются свидетельства того, что до двух миллиардов лет назад на большей части северного полушария существовал настоящий океан, атмосфера была намного толще, а глобальная температура могла в среднем достигать двадцати градусов выше нуля. С этого времени известны окаменелости мегафауны и вероятные предки современных форм жизни. В настоящее время мы не в состоянии подробно обсуждать или интерпретировать эти находки, хотя в настоящее время ведется работа над будущими томами, такими как Sivgin 2345, и я любезно отсылаю читателя к ним. Причина, по которой Марс перестал быть таким похожим на Землю, вероятно, заключается в том, что его более низкая гравитация облегчает выход летучих газов из атмосферы в космос. Фотолиз под действием Солнца расщепил большую часть бывшего водяного пара на его составляющие, при этом гораздо более легкие водород улетучивается в космос, оставляя после себя кислород. Хотя биосферные взаимодействия и образование озонового слоя частично смягчили это, миллиарды лет солнечной бомбардировки, тем не менее, взяли свое. Ссылки: Хельдманн, Дженнифер и др.: «Следуй за водой: применение стратегии исследования Марса в регионе Аркарула, Южная Австралия», American Astronomical Society, 6, 2006, стр. 71–92. Морден, Саймон: «Красная планета. Естественная история Марса», Лондон, 2021. Паламбо, Эшли и Хед, Джеймс: Ранняя история климата Марса. Характеристика «теплого и влажного» марсианского климата с помощью трехмерной глобальной климатической модели и проверка геологических прогнозов//Geophysical Research Letters, 45, 2018, стр. 10249–10258. Рамирес, Рамзес Марио: более теплое и влажное решение для раннего Марса и проблемы, связанные с кратковременным потеплением//Icarus, 297, 2017, с. 71–82. Солсбери, Фрэнк: «Марсианская биология». Накопленные данные подтверждают теорию о существовании жизни на Марсе, но нас могут ждать сюрпризы.//Science, 136, 1962, с. 17–26. Сивгин Т.К.: Жизнь на мертвой планете. Первые 3 миллиарда лет эволюции на Марсе, Цюрих, 2345.