100kitov.ru

Интересные факты — события, биографии людей, психология
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

На Марсе заметили странное повышение уровней кислорода

Curiosity зафиксировал рост концентрации кислорода на Марсе

Впервые в истории освоения космоса ученые измерили сезонные изменения газов, которые заполняют атмосферу непосредственно над поверхностью кратера Гейл на Марсе. В результате они заметили нечто крайне интересное: кислород, газ, которым дышат многие земные существа, «ведет» себя очень странно. В частности, был зафиксирован рост его концентрации в атмосфере планеты.

Марсоход Curiosity не перестает удивлять

Откуда на Марсе кислород?

В течение трех марсианских лет (или почти шести земных лет) прибор для анализа окружающих газов, встроенный в марсоход Curiosity, пропускал через себя все окружающие газы в окрестностях кратера Гейла и анализировал его состав. Полученные результаты подтвердили предыдущие данные о том, что состав марсианской атмосферы по объему на 95% состоит из углекислого газа (CO2), на 2,6% из молекулярного азота (N2), 1,9% приходится на аргон (Ar), а 0,16% и 0,06% на молекулярный кислород (O2) и монооксид углерода (CO) соответственно. Остальные десятые и сотые доли процента распределены между другими газами, которые присутствуют совсем в незначительных концентрациях.

Исследования также показали, как молекулы марсианского воздуха смешиваются и циркулируют в атмосфере планеты в течение года. А вот дальше началось интересное: анализатор состава атмосферы показал, что концентрация кислорода вырастает на 30% весной, сохраняется на этом уровне до осени, а затем возвращается к обычным значениям. Тот же странный процесс происходит с метаном — его обычная концентрация в кратере Гейла составляет 0,00000004% от общего объема, а в летние месяцы она резко возрастает на 60%.

Было выдвинуто предположение, что эти изменения связаны с тем, что CO2 замерзает над полюсами зимой, тем самым понижая давление на всей планете. После этого происходит перераспределение газов в составе атмосферы для поддержания равновесия. То есть с падением уровня СО2 процентное соотношение газов меняется, но их объем остается таким же. А когда CO2 оттаивает происходит обратный процесс.

Curiosity в кратере Гейла

И действительно, ученые обнаружили, что азот и аргон следуют этой сезонной схеме, увеличивая и уменьшая свою процентную концентрацию относительно того, сколько CO2 находится вокруг в данный момент. Исследователи ожидали, что кислород сделает то же самое. Но вместо этого, количество газа в воздухе увеличилось в течение весны и лета на целых 30%, а затем упало до начальных уровней. Эта картина повторялась каждую весну, будто бы что что-то производило его, а затем забирало. Как вы думаете, что это может быть? Выскажите свое мнение в нашем чате в Телеграм.

В первый раз, когда мы увидели это, это было просто ошеломляюще, — сказала Мелисса Трейнер, планетолог из Центра космических полетов NASA. Мы изо всех сил пытаемся объяснить это явление. Тот факт, что поведение кислорода полностью повторяется каждый сезон, заставляет нас думать, что дело не только в атмосферной динамике. Должен быть какой-то химический или биологический источник.

Как только ученые обнаружили «кислородную загадку», они тут приступили к работе, пытаясь объяснить ее. Сначала исследователи трижды проверили точность прибора для измерения газов. Инструмент был в полном порядке. Затем эксперты рассмотрели возможность того, что молекулы CO2 или могли выделять кислород, когда они распадались в атмосфере, что приводило бы к кратковременному росту уровня этого газа. Но для производства дополнительного кислорода потребовалось бы очень много воды, а CO2 распадается слишком медленно, чтобы генерировать кислород за такое короткое время.

Читайте так же:
Почему желтеет орхидея?

Ученые пришли к выводу, что кислород может быть получен как биологическим (при помощи микробов, например), так и небиологическим путем (из химических элементов, составляющих породу кратера Гейла). В данный момент эксперты рассматривают оба варианта, хотя у них нет убедительных доказательств биологической активности на Марсе. На Curiosity просто не установлено приборов, которые могли бы точно зафиксировать присутствие органики. Сейчас ученые склоняются к тому, что небиологические объяснения более вероятны, но для окончательных выводов еще далеко. Так что вполне возможно, что эта история еще получит продолжение. И, кто знает, быть может, мы найдем благодаря ей жизнь на Марсе.

Повышение уровня кислорода на Марсе не поддается объяснению! Ученые не могут исключить жизнь в качестве причины

Повышение уровня кислорода на Марсе не поддается объяснению! Ученые не могут исключить жизнь в качестве причины

Данные поступают от марсохода Curiosity, который медленно и методично движется по дну кратера и по подножию горы Шарп к его центру.

Робот не просто смотрит на скалы под своими колесами; Curiosity также собирает показания марсианской атмосферы, чтобы измерить сезонные атмосферные изменения. Он находится там уже три марсианских года (шесть земных лет), и ученые, следя за измерениями, заметили, что кислород в атмосфере планеты ведет себя совсем не так, как ожидалось.

На самом деле, на Марсе мало кислорода. Большую часть его тонкой атмосферы (95 процентов по объему) составляет углекислый газ или CO2. Остальная часть состоит из 2,6 процента молекулярного азота (N2), 1,9 процента аргона (Ar), 0,16 процента молекулярного кислорода (O2) и 0,06 процента оксида углерода (CO).

(Атмосфера Земли в основном состоит из азота, 78,09% по объему и 20,95% кислорода.)

На Марсе атмосферное давление меняется в течение года. Зимой СО2 замерзает над полюсами, что вызывает падение давления. Это приводит к перераспределению газов между полушариями для выравнивания атмосферного давления по всей планете.

Весной, когда полярные шапки тают и выделяют CO2, происходит обратный эффект: давление в сначала повышается, а затем выравнивается, когда газы перераспределяются.

Облака на Марсе. (NASA/JPL/MSSS/Justin Cowart/Seán Doran)

Таким образом, колебания других газов предсказуемы пропорционально уровням CO2. Или, по крайней мере, так должно быть. В случае с азотом и аргоном это так — эти газы вели себя более или менее точно так, как ожидалось. А кислород? Нет.

Читайте так же:
Самые длинношерстные породы кошек – список, описание, фото и видео

Весной и летом уровень кислорода повышался примерно на 30 процентов, а осенью возвращался к исходному уровню. Это происходило каждый год, но, поскольку количество кислорода увеличивается из года в год, кажется, что что-то добавляет кислород, а затем убирает его снова.

Не существует известного процесса, который мог бы привести к такому результату.

Очевидный вопрос заключался в том, может ли быть что-то не так с прибором или программным обеспечением масс-спектрометра марсохода. Несколько проверок показали, что все работает нормально.

Другая теория состояла в том, мог ли кислород быть произведен водой или углекислым газом, так или иначе распадающимися в атмосфере. Это также было быстро исключено — в марсианской атмосфере не хватает воды, и CO2 распадается слишком медленно, чтобы соответствовать наблюдаемым колебаниям.

Марсианская почва содержит кислород. Но условия, необходимые для его выпуска, не были соблюдены — и это не объясняет, куда он исчезает каждый год. Процесс, посредством которого солнечная радиация распадается на кислород и рассеивается в космос, также слишком медленный.

«Мы изо всех сил пытаемся объяснить это», — сказала планетолог Мелисса Тренер из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА.

«Тот факт, что поведение кислорода не всегда идеально повторяется каждый сезон, заставляет нас думать, что это не проблема, связанная с динамикой атмосферы. Это должен быть какой-то химический источник и поглотитель, который мы пока не можем объяснить».

У нас пока нет никаких доказательств того, что на Марсе есть жизнь, но и нельзя исключать ее в качестве причины. (Марс 2020 будет искать окаменелости, поэтому мы скоро узнаем.)

Тем не менее, команда исследователей считает, что причины скорее геологические.

«Мы еще не смогли придумать ни одного процесса, который бы производил необходимое количество кислорода», — сказал астроном Тим Макконночи из Университета Мэриленда.

«Но мы думаем, что должно быть что-то в почве, что меняется сезонно, потому что в атмосфере недостаточно доступных атомов кислорода, чтобы создать количество газа, которое мы видим».

Первые 5 грамм кислорода на Марсе: установка MOXIE на марсоходе «Настойчивость» работает

Об успешно проведенном эксперименте по получению кислорода из атмосферы Марса сообщило НАСА 21 апреля. Само испытание состоялось 20 апреля на 60-й день после приземления марсохода «Настойчивость». Результаты пока скромные – получено 5 грамм кислорода, которых должно хватить примерно на 10 минут дыхания астронавта.

О MOXIE

Эта экспериментальная установка представляет собой небольшой прибор, размером с аккумулятор легкового автомобиля, который располагается в правой передней части марсохода.

Схематичное расположение приборов на Perseverance. Источник: NASA

Схематичное расположение приборов на Perseverance. Источник: NASA

MOXIE (Mars OXygen In-situ Resource Utilization Experiment) состоит из трех основных узлов. Первый – это система сбора и сжатия (CAC), которая собирает марсианский воздух через пылевые фильтры и создает давление, примерно равное земному. Далее сжатый воздух, который на 95% состоит из диоксида углерода, поступает в электролизный блок (SOXE), где электрохимически расщепляется на кислород и моноксид углерода. И наконец в третьем блоке анализа состава (СМ) определяется чистота полученного кислорода, измеряется его количество и оценивается работа системы в целом. После этого он вместе с CO возвращается в марсианскую атмосферу.

Читайте так же:
Что такое сенаж в пленке или почему у них молоко вкуснее?

Процесс подачи сжатого газа в блок SOXE должен быть тщательно откалиброван, в противном случае может начаться процесс расщепления марсианского воздуха на кислород и твердый углерод, который может вывести систему из строя. Еще один нюанс – электролиз идет при температуре около 800 градусов по Цельсию. Для работы в таких условиях теплообменники, которые охлаждают и нагревают сделаны из термостойкого никелевого сплава, а аэрогель выступает в качестве теплоизоляции.

Схема узлов MOXIE. Источник: NASA

Схема узлов MOXIE. Источник: NASA

Расщепление двуокиси углерода происходит в электролизных ячейках с твердым электролитом (в MOXIE используется оксид циркония). В результате полученный СО накапливается на катоде, а ионы кислорода объединяются в молекулы на аноде.

Для начала первого цикла работы, MOXIE потребовалось примерно два часа прогрева, после чего он вошел в рабочий режим. После часа работы было получено 5,4 грамма кислорода.

График первого цикла работы. Источник: NASA

График первого цикла работы. Источник: NASA

За время исследовательской миссии марсохода Perseverance планируется еще минимум 9 циклов работы MOXIE. Прибор будет испытан при различных погодных условиях, смене времени суток и сезонов.

Перспективы

MOXIE – один из проектов программы НАСА под названием ISRU. Она подразумевает использование, хранение и получение ресурсов на других планетах и космических телах. Соответственно их не нужно будет доставлять с Земли.

По словам главного исследователя MOXIE, Майкла Хехта, чтобы вернуть четырех астронавтов с Марса понадобится около 7 т ракетного топлива и 25 т кислорода. В то же время для дыхания такому экипажу в течение года понадобится чуть больше тонны кислорода. Поэтому одна из сложностей марсианской экспедиции – доставка кислорода с Земли для использования, в первую очередь, в качестве топлива.

Транспортировка такого груза сегодня выглядит сложной и дорогой задачей. По мнению разработчиков, гораздо выгоднее будет доставить на красную планету версию MOXIE, которая справится с генерированием кислорода в таких объемах. По расчётам прибор будет весить около тонны.

Но для создания полномасштабной версии аппарата, необходимо учитывать некоторые нюансы. Во-первых, это колебания давления и температуры на поверхности Марса. Именно для оценки работы при разных условиях MOXIE будет запускать циклы по выработке кислорода в течение всего года. Датчики прибора будут оценивать эффективность работы и сообщать о проблемах. По словам разработчиков, MOXIE может работать в диапазоне давления от 2 до 12 мм рт. ст. (среднее значение на Марсе 4,5 мм рт. ст.)

Второй момент – это энергия. Здесь потребуется альтернатива солнечным батареям, которые на Марсе, скорее всего будут не совсем эффективны. Возможное решение – программа НАСА Kilopower, которая направлена на создание ядерных реакторов для размещения на космических аппаратах, а также на Луне и Марсе. Тестовый образец был построен в 2017 году. Спустя два года, руководитель проекта Патрик Макклюр сообщил, что первый реактор для летных испытаний будет готов в 2022 году.

Читайте так же:
Самые большие объекты во Вселенной – список, размеры, сравнение, фото и видео

Визуализация реактора Kilopower, размещенного на Луне

Визуализация реактора Kilopower, размещенного на Луне

И третий нюанс – хранение. Сжижение кислорода сам по себе процесс энергозатратный. Плюс понадобятся емкости для его хранения. Пока решение этого вопроса остается открытым.

Несмотря на вышеперечисленные проблемы, возможно работа MOXIE – один небольшой шаг, который может приблизить нас к покорению других миров.

Дата-центр ITSOFT — размещение и аренда серверов и стоек в двух дата-центрах в Москве. За последние годы UPTIME 100%. Размещение GPU-ферм и ASIC-майнеров, аренда GPU-серверов, лицензии связи, SSL-сертификаты, администрирование серверов и поддержка сайтов.

Perseverance постарался: Кислорода на Марсе стало почти на 6 граммов больше

Если что, то марсоход за марсианский год запасется кислородом на несколько часов.

В NASA не стали тянуть с задуманным экспериментом. Провели его 20 апреля 2021 года – на 60-й марсианский день (sol) пребывания марсохода Perseverance на соседней планете. А именно впервые добыли там кислород – с помощью подручных средств, что называется. Извлекли из местной атмосферы, совершенно непригодной для дыхания. О чем специалисты американского космического агентства сообщили на своем сайте.

В ходе эксперимента под названием MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilization Experiment) доставленный на Марс небольшой прибор размером с автомобильный аккумулятор извлекал кислород, нагревая углекислый газа до температуры примерно в 800 градусов Цельсия. В результате термохимической реакции удается «отщепить» от молекул углекислого газа (СО2) атомы кислорода, соединить их попарно в молекулы кислорода (О2) и утилизировать их. Побочный продукт – угарный газ (СО) улетучивается в марсианскую атмосферу.

Экспериментальный прибор для добычи кислорода из марсианского углекислого гназа.

Примерно за час работы в тестовом режиме резервуар прибора всосал 5,37 граммов кислорода. Обычному человеку его хватило бы, чтобы дышать 10 минут. Реальная же производительность «кислородной фабрики» 10 граммов кислорода в час.

Прибор сначала разогревали, потом он начал продуктивно работать и примерно за час добыл чуть больше 5 граммов кислорода.

Специалисты намерены провести еще 9 экспериментов и добыть в итоге около 100 граммов кислорода.

Газ, полученный на месте, пригодится не только для дыхания будущих колонистов, но и для того, чтобы вернуть их на Землю. Если кто захочет, конечно.

В NASA подсчитали: на обратную дорогу необходимо 25 метрических тонн кислорода – в качестве окислителя для 7 тонн ракетного топлива. Топливо, скорее всего, придется привезти с Земли. А вот кислород вполне реально добыть непосредственно на Марсе. Чтобы не тратиться на его доставку.

Конечно, добывать кислород будет уже не тот прибор, который сейчас «газует» на соседней планете, а куда более мощная установка – в 10 раз крупнее нынешней демонстрационной.

Кстати, четырем «марсианам», к примеру, на год, чтобы только дышать, хватило бы и тонны кислорода, произведенного MOXIE, — сообщил разработчик эксперимента Майкл Хетч (Michael Hecht) из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology’s Haystack Observatory).

Читайте так же:
Самые полезные продукты на Земле — наша точка зрения на вопрос

Нынешний эксперимент назвали в NASA "жизненно важным в направлении переработки углекислого газа в кислород на Марсе", посчитали, что "полученные . результаты приближают к цели — увидеть людей на Марсе" . А вот руководителя Института космической политики Ивана Моисеева успех американцев не впечатлил. «Это демонстрационный эксперимент, марсоходу кислород не нужен. Это популяризация. Просто чтобы людям было интересно», — отметил он в беседе с телеканалом «360».

СПРАВКА «КОМСОМОЛКИ»

Есть ли жизнь на Марсе? Не узнаем раньше середины 30-х годов нынешнего века.

Напомню. Perseverance был мягко опущен в районе марсианского кратера Езеро (Jezero Crater) 18 февраля 2021 года. На что руководитель «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин быстро отреагировал «поздравительной открыткой».

Позравительная "открытка": от РРогозина - NASA.

Кратер Езеро, диаметр которого оставляет примерно 45 километров, расположен на западной окраине равнины Изида (Isidis Planitia), протянувшейся к северу от марсианского экватора. Ученые полагают: когда-то давным-давно – эдак 3,5 миллиардов лет назад – здесь текла река, впадала в озеро. Кратер вроде бы образовался там, где была дельта доисторической реки. В ее окрестностях и собираются заняться главным — искать следы былой марсианской жизни, собирая образцы с помощью инструментов марсохода. Ученые рассчитывают найти хотя бы окаменевшие останки простейших микроорганизмов.

Место посадки Perseverance .

Запланировано заполнить несколько десятков контейнеров: упаковать их, чтобы потом загрузить в ракету, которая доставит образцы на Землю – в ходе другой миссии под названием Mars Sample Return. Она намечена чуть ли не на середину 30-х годов нынешнего века.

Дрон-вертолет Ingenuity (Изобретательность), доставленный под «брюхом» марсохода, на днях совершил уже второй полет. Во время первого – он оторвался от поверхности, завис и сел. А во время второго полета поднялся на высоту в пять метров, отлетел в сторону на два метра, потом вернулся на место – откуда стартовал. А многие, включая писателя-фантаста Лукьяненко, не верили, что вертолет взлетит в атмосфере Марса, плотность которой у поверхности составляет примерно 1 процент земной. Подставился, однако.

Сообщение о втором полете марсианского вертолета.

Читайте также

Возрастная категория сайта 18 +

Сетевое издание (сайт) зарегистрировано Роскомнадзором, свидетельство Эл № ФС77-80505 от 15 марта 2021 г. Главный редактор — Сунгоркин Владимир Николаевич. Шеф-редактор сайта — Носова Олеся Вячеславовна.

Сообщения и комментарии читателей сайта размещаются без предварительного редактирования. Редакция оставляет за собой право удалить их с сайта или отредактировать, если указанные сообщения и комментарии являются злоупотреблением свободой массовой информации или нарушением иных требований закона.

АО "ИД "Комсомольская правда". ИНН: 7714037217 ОГРН: 1027739295781 127015, Москва, Новодмитровская д. 2Б, Тел. +7 (495) 777-02-82.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию