|
|
Куда пропал кислород из атмосферы Марса?
Андрей Зиновьев [ua3bm@mail.ru]
В статье А.М. Хазена "Ключи к проблеме жизни на Марсе" в "Науке и жизни" №1 2004 г. приведены соображения в пользу того, что красный цвет Марса имеет причиной окислы железа, возникшие в результате его столкновения с астероидом, образовавшим гигантскую воронку Эллада.
Мною проведен оценочный расчёт возможных размеров такого астероида.
Чтобы получить для расчета данные, я сделал предположение, позволяющее вычислить массу кислорода, которая, возможно, была ранее на Марсе. Я рассуждал так: масса атмосферы планеты зависит от силы притяжения, которая пропорциональна массе планеты и массе атмосферы. Масса атмосферы пропорциональна объему, а объем атмосферы пропорционален кубу диаметра планеты.
Если в первом приближении считать, что на планетах, где существует жизнь, выделение ею кислорода происходит в масштабах бизких к земным, то масса кислорода на Марсе (предполагаемая) соотносится к массе кислорода на Земле, как кубы диаметров планет. Это, конечно, грубое приближение, но оно создаёт отправную точку для уточнений.
Проведу расчёт согласно сделанному предположению.
Из справочных данных имеем:
1)Красный оттенок может давать окись железа Fe2O3, которая получается при окислении атомарного железа: 3 Fe + 2 O2 = Fe2O3 + FeO. Через атомарный вес это равенство 167.541 + 64 = 159.697 + 71.844
2)Объем шара V = 4/3 π R3
3)Плотность железа 7.88 * 103 кг/м3
4)Диаметр Земли 12 756 км
5)Диаметр Марса 6 794 км
6)Атмосфера Земли весит 5.15 * 1018 кг
7)Содержание кислорода по массе в атмосфере Земли 23.1 %
8)Удельная теплота плавления железа 293 кдж/кг
9)Удельная теплота испарения железа 6300 кдж/кг
Расчет:
1)В атмосфере Земли кислорода 5.15 *1018 * 0.231 = 1.08 * 1018 кг
2)Если предположить, что прошлый состав атмосферы Марса соответствует нынешнему на Земле, то количество кислорода (по массе) на Марсе должно относиться к количеству кислорода (по массе) на Земле как отношения кубов их диаметров, т.е. (12756)3 / (6794)3 = 1.08* 1018 / Х. Отсюда масса кислорода на Марсе (в прошлом) Х = 0.163* 1018 кг.
3)Для связывания всего этого кислорода в твердое вещество – окись железа, потребуется атомарного железа (из уравнения окисления) Y = X * 167.541 / 64 = 0.427 * 1018 кг
4)Эта масса может находиться в шаре, радиусом Z. Тогда из формулы объема и плотности железа, найдем, что Y= 7.88 * 103 * 4/3 * π *Z3 или Z3 = (0.427 *1018) / (7.88 * 103 * 4/3* π) = 12.9 * 1012 м3. Следовательно, диаметр железного шара (астероида), который мог «поглотить» весь кислород на Марсе равен около 2*2.34*104 м или около 47 км, что, с учетом диаметра кратера Эллада, вполне реально!
Что могло случиться с этим астероидом?
1) Масса астероида М = 7.88 * 103 *4/3* π*12.9* 1012 = 4.25 * 1017 кг
2) Если принять, что скорость астероида была v =10 км/с (104 м/с) (хотя иногда скорости входа метеоритов в атмосферу Земли доходит до 72 км/с), то при ударе о поверхность со скоростью v выделиться кинетическая энергия Е = M*v2 /2 = 4.25 * 1017 * 108 / 2 = 2.12 * 1025 дж
3) На единицу массы метеорита придется 2.12 * 1025 / 4.25 * 1017 = 0.5 * 108 = 50 000 кдж/кг , т.е. почти в 10 раз больше, чем требуется для испарения всего вещества метеорита!
Пары железа могли разлететься на большое расстояние и, как губка, связать весь (или большую часть) кислорода прошлой атмосферы Марса. Таким образом, если что и смогло бы выжить после катаклизма, вследствие падения астероида на поверхность Марса, должно было, неминуемо задохнутся в лишенной кислорода атмосфере.
|
|
