Может ли на Марсе существовать жидкая вода вне специально созданной среды? Не когда-то в далеком прошлом, а в течение последних нескольких лет. Атмосфера Марса слишком тонкая для существования воды, верно?
Возможно, если бы вода была смешана с солями или другими минералами, ее точка сублимации могла бы измениться настолько, чтобы существовать? Марс может нагреваться в летние дни, примерно до 20 градусов по Цельсию на экваторе. Возможно, в определенных областях и периодах времени мы можем получить некую жидкую воду?
Извините за спекулятивный характер этого вопроса, но после того, как НАСА рассказало о возможности жидкой воды, я задумался, возможно ли это.
Жидкая вода в принципе может существовать во многих местах на современном Марсе, но в этой истории есть несколько интересных поворотов.
На небольшой высоте атмосферное давление достаточно высокое. Давление в тройной точке H2O составляет 611 Па, что соответствует средней высоте над уровнем моря. На низких высотах, таких как северные низменности, атмосферное давление будет превышать давление тройной точки, поэтому становится возможной жидкая фаза H2O.
Будет существенное «сублимационное охлаждение» или испарительное охлаждение. Когда парциальное давление H2O почти равно полному давлению, пар быстро уходит в атмосферу, на что уходит много энергии. Если положить кубик льда на экваторе Марса, он не растает, потому что сублимационное охлаждение больше, чем поступающая солнечная энергия даже в полдень.
Однако, если этот кубик льда покрыт тонким слоем пыли или содержит пыль, которая будет скапливаться сверху по мере сублимации льда, потери пара уменьшатся. В этом случае лед может таять, превращаясь в жидкую воду.
Это оставляет вопрос о том, как кубик льда попал туда изначально. Я называю это «проблемой источника». Места на Марсе, которые нагреваются, уже потеряли весь свой лед, а места на Марсе, где есть лед, недостаточно прогреваются. Итак, получить жидкую воду на Марсе сложно, но в принципе возможно.
С солями, которые понижают температуру плавления, все становится намного проще, хотя необходимы запасы льда/инея и соли. Когда вода с солью испаряется, концентрация соли увеличивается, поэтому раствор движется к эвтектической точке, где подавление точки плавления наиболее сильное.
Если бы вы спросили пару месяцев назад, ответ был бы «вероятно, да», сейчас это скорее «может быть».
Чистая вода не могла существовать в марсианской среде. Давление слишком низкое, поэтому вода превратится в водяной пар.
Да, если вы производите гиперконцентрированный рассол, он может некоторое время оставаться в жидкой форме в некоторых марсианских средах. Было показано, что растворы перхлоратов предохраняют жидкости от замерзания даже при температуре минус 70 градусов по Цельсию. Считалось , что это является причиной повторяющихся линий склонов (то есть линий, которые неоднократно появляются на склонах вокруг экватора). Фактическая модель того, как туда могла попасть вода (или рассол), была сложной.
Дальнейшее моделирование в этом году предполагает, что объекты представляют собой «зернистые потоки», т.е. песок, а не вода. На пологих склонах их нет. Вода будет течь вниз по любому склону, а для песка нужен крутой уклон. Поскольку линии появляются только на более крутых склонах, они больше похожи на потоки песка, чем на воду.
Однако речь идет о воде, так как на склонах с линиями были обнаружены гидратированные соли. Не существует четкого механизма, заставляющего песок начать скользить на одних склонах, а на других нет.
Проблемы с жидкой водой вызывает не только температура, но и атмосферное давление.
На Земле вода кипит при ~96°C, потому что атмосферное давление составляет около 1 бар. Если вы понизите давление, температура кипения воды также понизится.
На Марсе диапазон атмосферного давления составляет от 30 Па на горе Олимп (самая высокая гора) до 1,155 Па в глубинах равнины Эллады.
Если вы посмотрите на эту диаграмму давления пара , вы увидите, что 1,155 Па (0,001155 кПа) недостаточно для жидкой воды, когда лед на Марсе тает. Он мгновенно превратился бы в газ.
Кроме того, вы можете посмотреть Тройную Точку воды и схему на этом сайте, и вы увидите, когда вода будет твердой, жидкой или газообразной.
Джонни