Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?

Научные направления

Поделиться:
Разделы: Геология, Физика, За горизонтом современной науки
Размещена 15.03.2024. Последняя правка: 09.03.2024.
Просмотров - 433

Эмпирические законы эволюции планеты Марс

Курков Андрей Андреевич

кандидат физико-математических наук

безработный

пенсионер

Аннотация:
Теоретическая планетология позволила вычислить эволюцию параметров планеты Марс в диапазоне времени от 5 млрд. лет назад до 1 млрд. лет вперед: давление атмосферы; температуру на поверхности планеты; глубину океанической впадины; соотношение площади континентальной коры к площади океанической коры и количество воды. Марс остывал по мере удаления от Солнца из-за космологического расширения. Сама планета также расширялась и давление атмосферы уменьшалось. Вода на Марсе образовалась в результате химических реакций в исходном составе элементов при известной температуре и давлении. Малая масса планеты, большой эксцентриситет орбиты и большая удаленность от Солнца привели к современному состоянию планеты – ледяная пустыня с разряженной атмосферой. Земля через 100 млн. лет станет похожей, поэтому Марс необходимо изучать в деталях. На Марсе был длительный период с нормальной атмосферой, температурой и влажностью, но с условиями «стерилизатора», когда «весной» вода кипела.


Abstract:
Theoretical planetary science has made it possible to calculate the evolution of the parameters the planet Mars in the time range from - 5 up to 1 billion years: atmospheric pressure; the temperature on the surface the planet; the depth of the oceanic depression; the ratio of the area the continental crust to the area of the oceanic crust and the amount of water. Mars cooled as it moved away from the Sun due to cosmological expansion. The planet itself was also expanding and the atmospheric pressure was decreasing. Water on Mars was formed as a result of chemical reactions in the initial composition of the elements at a known temperature and pressure. The small mass of the planet, the large eccentricity of the orbit and the great distance from the Sun led to the current state of the planet – an icy desert with a thin atmosphere. There was a long period on Mars with a normal atmosphere, temperature and humidity, but with the conditions of a "sterilizer" when the water boiled.


Ключевые слова:
модель Вселенная – частица; эволюция планет земной группы; эволюция температуры на поверхности Марса; эволюция давления атмосферы Марса; эволюция континентальной и океанической коры Марса; эволюция воды на Марсе; теоретическая планетология

Keywords:
model of the Universe as a particle; evolution of the terrestrial planets; evolution of the temperature on the surface of Mars; evolution of the pressure of the Martian atmosphere; evolution of the continental and oceanic crust of Mars; the evolution of water on Mars; theoretical planetary science


УДК 524 + 523.4

Введение

Планета Марс давно притягивает взор человека, но практическая реализация его интересов к этой планете наступила только в космическую эру. В течение 1972-2006 гг. орбитальные летательные аппараты получили снимки планеты Марс, изменившие наше представление об ее эволюции.

В 20 веке, как государственными учреждениями, так и частными компаниями разрабатывались проекты ряда миссий человека на эту планету.

Программы НАСА, Роскосмоса и ЕКА направлены на исследования, а создание постоянных баз пока не является главной целью. Имеются также планы исследования и колонизации Марса человеком и роботами. Все эти проекты основаны на оценке технического и социального прогресса землян.

Например, в 2016 году И. Маск раскрыл первые проекты SpaceX по созданию ракеты Starship для колонизации Марса. В 2018 году спускаемый аппарат NASA InSight садится на Марсе в Элизиум Планиция.

На 2030-е годы запланирована первая база людей на Марсе, а в 2040-е Марс получит орбитальную космическую станцию.

На Всемирном правительственном саммите 2017 года Объединенные Арабские Эмираты объявили о плане создания поселения на Марсе к 2117 году под руководством Космического центра Мохаммеда бен Рашида.

Все эти планы связаны с тем, что среди всех планет условия на Марсе наиболее пригодны для его колонизации.

Давление у поверхности Марса сильно понижено (1/170 от земного) и составляет 0,7-1,155 кПа, а содержание кислорода всего 0,146% (углекислого газа - 95,97%, азота – 1,89%).

Марсианская почва токсична из-за присутствия хлора и связанных с ним соединений (NaClO4 – перхлоратов), которые опасны практически для всех известных форм жизни, хотя некоторые микроорганизмы могут справляться с повышенными концентрациями перхлората, используя физиологические адаптации.

На нужды человека требуется примерно 100 л воды в день, не считая расходов на производственные нужды.

При разреженной атмосфере Марса суточные колебания температуры поверхности велики: летом на дневной половине до 20 С, но ночью холодает примерно до минус 73C; зимой вблизи полюсов температура опускается до минус 150 C.

Гидросфера Марса представлена водным льдом в полярных шапках, парами воды и облаками в атмосфере, льдом над поверхностью, сезонными ручьями из жидкой воды и возможными резервуарами жидкой воды и водных растворов солей в верхних слоях литосферы Марса. Исследователи оценивают общий объем водных ресурсов Марсав 65 миллионов кубических километров, которые могут покрыть всю поверхность Марса слоем 35 м.

Разреженная атмосфера, токсичная почва, ограниченное количество воды, смертельная радиация и слабая гравитация – все это не самые большие проблемы при колонизации Марса. Самая большая проблема заключается в энергии. Без ее решения Марс не станет нам домом, так как искусственные места обитания со сложными системами жизнеобеспечения требуют много энергии. 

Исследования показали, что среди каменных планет Марс – потенциально пригодная для колонизации планета, но здесь никогда не было необходимых для жизни условий.

Если раньше земляне видели мертвый шар из камня и пыли, то сегодня, после всех гипотез, догадок и отрицаний наука собрала убедительные данные для смены мнения об эволюционном прошлом Марса.

История Марса написана на его скалах. Теперь известно, что поверхность Марса первые миллиарды лет своей истории значительно отличалась от поверхности сегодня. Собранные данные свидетельствуют, что 3,6 миллиарда лет назад на Марсе в течение длительного периода были озера, которые питались реками и несли все необходимые для жизни компоненты. В Кратере Гейл нашли в осадочных породах необходимые для жизни элементы: углерод, водород, серу, азот и фосфор. В дополнение к ним и воде необходим источник энергии, который бы питал метаболизм микроорганизмов, давая возможность жить химически-автотрофным микроорганизмам, способным получать из горных пород необходимую для жизни энергию.

В геологии Марса вода играла важную роль. Мощное наводнение формировало его гладкие стены карьеров, и построила подземные пещеры. Глубины в несколько сотен метров, с резьбой конических островов в форме капли, длиной до 100 километров. Эрозионные потоки подобного масштаба мог вызвать только крах плотины, что привело к перемещению глобального океана глубиной более 50 метров. Аналогичный поток произошел в Аресе Валлисе. Фотографии показывают огромный канал, который был заполнен водой на многие сотни километров.

Многие из самых больших и глубоких кратеров на Марсе были сформированы, когда у планеты была влажная и теплая окружающая среда, так как Эллада, Исидис и Аргир имеют низкие и нечеткие поля с плоским дном. Это показывает, что их образование восходит ко времени, когда Марс имел плотную атмосферу и подвергался быстрой эрозии.

Марсианский орбитальный лазерный высотомер (MOLA) показал, что кора планеты обладает бимодальностью (кора континентов и океанов, различающиеся по уровню, возрасту и составу минералов) и дихотомией (северное и южное полушария разительно различаются друг от друга по топографии и физиографии). Северная часть Марса представляет собой огромную впадину большая часть поверхности, которой находится на 3-6 км ниже по высоте, чем большая часть южной. Такая гипсометрическая кривая (распределение площади поверхности по высоте) рельефа Марса сравнима с соответствующей кривой Земли (бимодальностью и дихотомией).

Высотомер показал относительно гладкие и без кратеров низкие поверхности северного полушария и высокогорья южного полушария. Эти две области разделяет линия, описывающая круг, наклоненный примерно на 35 градусов к марсианскому экватору. Основными исключениями для топографии гладкого северного полушария являются горы Элизео и Тарсис, пересекающих линию раздела. Напротив, основными исключениями для топографии южного полушария являются некоторые части Валлес-Маринер и два заметных кратера, Аргир и Эллада, образованные ударами комет или астероидов. Аргир – представляющий равнину – имеет глубину 3 км и диаметр 630 км. Эллада имеет глубину 5 километров и диаметр около 2000 километров.

Дихотомия выражается также по разнице в плотности ударных кратеров и толщине коры между этими двумя полушариями. Полушарие к югу от границы дихотомии (южное нагорье) очень сильно изрыто кратерами (здесь расположено 93% от общего их числа) и оно древнее. У него неровная поверхность и его возраст относится к периоду тяжелых бомбардировок.

К северу от границы дихотомии поверхности гладкие и плоские, это полушарие без кратеров на несколько тысяч метров ниже южного. Такая особенность указывает на то, что с момента образования южного нагорья произошло обширное восстановление поверхности. Третье различие между двумя полушариями заключается в толщине коры. Измерения показывают, что кора в южных высокогорьях имеет максимальную толщину около 58 км, тогда как толщина коры в северных низменностях около 32 км.

Актуальность

Современные теории эволюции планет в своем большинстве умозрительны, и космология в них не учитывается. Считается, что гравитация – это только закон Всемирного притяжения и поверхности космических тел существуют как результат равновесия внутренних сил и гравитации. В этом случае эволюция планет происходит либо в результате изменения гравитационной константы, либо в результате внутренних термохимических процессов внутри планеты. Если не учитывать космологию и свойства Вселенной, то источником формирования планет служат газопылевые облака, а источником ее внутренней энергии - радиоактивные элементы. Варьирующими параметрами в таких моделях выступают состав элементов и доля радиоактивных элементов. Здесь возможности для вариаций весьма ограничены, так как за основу берется состав мелких космических тел – астероидов, комет. По этой причине даже самый распространенный элемент Вселенной – водород практически не имеет прописки в составе планет (если не считать исследований В.Н. Ларина и его модели «Изначально гидридной Земли»).

Освоение космоса дало начало новой науке – геологии Солнечной системы. Теперь эволюцию Земли и планет земной группы можно исследовать и понять в общих рамках планетарной эволюции.

Более того, в данной статье эволюция планеты Марс рассматривается с учетом свойств квантового гравитационного поля, космологии и физических свойств Венеры, Земли и Марса. В этом случае параметры перечисленных планет выступают как статистические данные для получения общих законов их эволюции. При этом нет нужды учитывать элементный состав планет (распределение элементов в зависимости от их масс, химических свойств и магических свойств их ядер), их геохимию и термохимические свойства, так как эволюция планет протекает в соответствии с более фундаментальными (космологическими) законами.

Цели, задачи, материалы и методы

Под физическими параметрами планет следует понимать: температуру на поверхности планеты, давление атмосферы, количество воды и уровень океанов, а также соотношение площадей континентальной и океанической коры и их относительный уровень по высоте. Перечисленные параметры планет возможно вычислить только зная свойства Вселенной из ее модели как частицы, которые, в свою очередь, позволяют вычислить светимость Солнца, скорость удаления планеты от звезды и скорость расширения самой планеты (и пропорциональный расширению рост массы планеты). Точками отсчета служит современный срез соответствующих параметров для трех планет с атмосферами: Венеры, Земли и Марса. По этим трем точкам получены статистически значимые (при наличии физического закона) регрессионные зависимости, которые позволяют восстановить закон эволюции параметра в прошлое и будущее для каждой из перечисленных планет.

В модели Вселенная – частица ее внутреннее пространство создается суперпозицией гравитационных волн связанных со своими зарядами (массами). Эти заряды не излучают гравитационных волн, ноимеют строгую иерархию по массе в занимаемом ими пространстве и сами создают иерархию пространства и масс вокруг себя. То есть масса (гравитационный заряд) имеет вокруг себя волновой гравитационный «кокон», который имеет строго определенные размеры. Вселенная – частица также имеет границы, которые расширяются со скоростью света, но так как она имеет строгую иерархию элементов, то эти элементы, в свою очередь, также расширяются пропорционально их размерам. Если скорость света постоянна, то происходит линейный рост, как массы космических тел, так и линейный рост линейных размеров космических тел и пространства между телами при постоянстве структуры Вселенной.

Вселенная – частица обладает еще одним закономерным свойством – исходный элементный состав всех ее компонент одинаков.

Эти простые свойства Вселенной – частицы положены в основание новой науки – теоретической планетологии. На основе этих свойств сформулированы универсальные единицы измерения для экспериментальной проверки теории и для получения эмпирических законов эволюции физических параметров планет земной группы.

Теоретическая планетология создана в рамках заявки на грант РФФИ № 11-05-00013-а «Фундаментальные физические законы эволюции планет земной группы». На подобные исследования гранты, естественно, не дают, но работа в этом направлении продолжается на общественных началах (точнее за счет времени и пенсии автора).

1.     Закон эволюции атмосферы на планете Марс

Из свойства линейного увеличения линейных размеров космических тел и пространства между ними следует, что при удалении Луны от Земли на ΔRM-E за год при расстоянии между ними RM-E, можно вычислить возраст Солнца и всех планет: to = RM-E/ΔRM-E = 10,1·109 [1, 2].

Зная возраст Марса и закон увеличения линейных размеров космических тел вычислим скорость увеличения радиуса этой планеты: ΔrM = rM/to = 0,3356 мм/год, а скорость удаления Марса от Солнца равна ΔRM = RM/to = 22,57 м/год [3].

Свойство Вселенной – частицы сохранять структура означает, что эволюция каждой из планет определена только возрастом и срезом параметров в некоторый момент времени, например в наше время. Исходный состав химических элементов планет также идентичен (водород был преобладающим элементом). Несмотря на сохранность структуры, привычной стационарности Вселенной здесь нет, но наблюдается очень динамичная эволюция всех параметров каждой из планет. Для Земли это показано в [4, 5].

Далее задачей теоретической планетологии служит приведение данных о планетах с атмосферами к таким относительным единицам измерения выбранного физического параметра, который применим ко всем этим планетам. Относительная единица измерения параметра должна быть такой, чтобы получить для нее значимую регрессию. Обратный процесс пересчета относительных единиц по полученной регрессии приведет к закону эволюции физического параметра для конкретной планеты в зависимости от текущего возраста.

Благодаря теоретической планетологии найден ряд значимых регрессий для законов эволюции планет с атмосферами [6, 7]. В статье [7] расписана последовательность получения универсальной единицы измерения давления атмосферы и некоторые правила для получения статистически значимой регрессии.

Регрессия для давления атмосферы с коэффициентом детерминации (R2 = 99,98%) распространяется на все три планеты (Венера, Земля и Марс) и имеет следующий вид:

(Pr5)/(T4M2) = 7,535R-2 – 1,2452.                       (1)

Здесь переменные: P – давление атмосферы, r – радиус планеты, T – температура на поверхности, M – масса планеты и R – радиус ее орбиты.

Значимость полученной регрессии достаточно высока, чтобы считать ее законом.

Регрессия (1) получена при давлении атмосферы Венеры P = 91,19 бар и Марса P = 0,00608 бар, но коэффициент детерминации был бы равен 100%, если давление указать 93,22 бар и 0,006383 бар соответственно для Венеры и Марса. Как видно из приведенного примера значимость регрессии весьма зависима от ошибок наблюдений.

Восстановим полученную регрессию (1) для планет с атмосферами до закона эволюции давления атмосферы планеты Марс, что позволит сравнить предсказания теоретической планетологии с данными наблюдений и может оказаться весьма полезным всем тем, кто занимается исследованием эволюции Марса и проектами его колонизации.

Так как термодинамические процессы и химические реакции зависят от температуры и давления среды, в которой они протекают, то знание эволюция давление атмосферы планеты определяет, например, время появления и эволюцию воды – важнейшего условия для существования жизни. Это тем более важно, что предлагаемые законы эволюции планет чрезвычайно динамичны, в отличие от их статичных современных оценок.

Из регрессии (1) видно, что давление атмосферы на планетах зависит от их радиуса в степени 5 и от температуры на поверхности в степени минус 4. Такие большие значения степеней переменных свидетельствуют о чрезвычайной динамичности эволюции планет и необходимости точного измерения их параметров.

Регрессия (1) в привычных единицах измерения (зависимость давления атмосферы от возраста планеты) для Марса представлена на рисунке 1. Для сравнения здесь же приведена эволюция давления водяного пара в зависимости от соответствующей температуры на поверхности планеты.

Из рисунка 1 видно, что до возраста планеты t < 2,6 млрд. лет назад давление атмосферы Марса меньше давления водяного пара из-за малой массы планеты. В этом случае вода поступала на поверхность в виде пара, а жидкая вода появилась при возрасте планеты, когда давление атмосферы стало превышать давление водяного пара. Более подробно эти зависимости представлены на рисунке 2.

Рисунок 1. Эволюция давления атмосферы Марса от возраста планеты – черная линия. Эволюция давления водяного пара также от возраста планеты – серая линия.

 

Рисунок 2. То же, что на рисунке 1 в диапазоне t = (2,75÷0) млрд. лет назад.

Из рисунка 2 хорошо видно, что вода в жидком виде появилась на Марсе t = 2,64 млрд. лет назад, а замерзла примерно t = 1,3 млрд. лет назад.

Однако приведенные даты получены для средней орбиты планеты. Если учесть значительный эксцентриситет орбиты Марса (e = 0,0934), то грубая оценка отклонений от приведенных датировок составит примерно t = ± 0,5 млрд. лет. То есть в течение примерно 1 млрд. лет вода «весной» закипала. Если учесть еще очень большой перепад уровней поверхности планеты и соленость воды, то ее появление на поверхности возможно и в наше время в каком-нибудь потухшем вулкане. Скорее всего, следует ожидать, что вся литосфера планеты пропитана водой или содержит лед.

Полученная зависимость эволюции давления атмосферы для Марса показывает, что примерно до возраста t = 2,3 млрд. лет назад планета практически представляла собой стерилизатор. Это объясняет многие особенности Марса, ее красный цвет поверхности (из-за оксида железа (III)), огромное количество дейтерия (на Марсе в пять раз больше дейтерия, чем на Земле) и многое другое [9].

Момент равенства атмосферного давления и водяного пара наступил при давлении P = 1,175 бар и температуре поверхности T = 105 С, что эквивалентно P = 12 метрам водного столба. Следовательно, на современной остывшей планете можно ожидать такое количество свободной воды (слой воды не более 12 метров по всей поверхности Марса), без учета воды в литосфере.

Большой эксцентриситет орбиты привел к тому, что периоды конденсации и испарения воды повторялись миллионы раз. В результате вся поверхность планеты хорошо промыта водой, и все рассолы собраны в «моря» и «океаны». Содержание солей в воде может быть настолько велико, что и сейчас рассолы могут проявлять себя в жидком состоянии. К сожалению, всю воду Марса можно собрать в нескольких водоемах общей площадью в несколько процентов от площади планеты.

На Марсе в течение примерно 1 миллиарда лет (t = 2,5-1,5 млрд. лет назад) была вода в жидком виде, приемлемая температура, влажность и атмосфера, но это был стерилизатор. Такой не утешительный прогноз дает закон эволюции давления атмосферы в теоретической планетологии для планеты Марс.

2. Закон эволюции температуры на поверхности Марса

В статье [8] показано, что температура планет земной группы определяется их обогревом Солнцем и не зависит от собственных источников тепла. Правильнее будет сказать, что планеты остывают по мере их удаления от Солнца.

Количество тепла, получаемого от Солнца, пропорционально телесному углу, стягиваемому i – й планетой Ti(t) ~ (ri/Ri)2. При расширении тел и пространства между ними этот угол не меняется, но радиус Солнца также линейно увеличивается во времени, поэтому количество тепла, излучаемого в телесный угол, уменьшается от возраста пропорционально площади поверхности Ti(t) ~ (ri/Ri)2(1/rC)2.

Здесь Ti(t) – зависимая от возраста температура на поверхности i – й планеты; ri(t) – текущий радиус i - й планеты и Ri(t) – текущий радиус ее орбиты;rC(t) – текущий радиус Солнца.

Ради соблюдения физического смысла «остывает по мере удаления от Солнца», регрессию зависимости температуры на поверхности планеты будем искать в виде:

T = aiR-2.                                                   (2)

Здесь ai – коэффициент пропорциональности свой для каждой планеты, равный: ai(t) = (Δri/ΔrC)2, где Δri – прирост радиуса i – й планеты и ΔrC – прирост радиуса Солнца.

С учетом удаления планет от Солнца и расширения планет получаются динамические характеристики эволюции температуры по уравнению (2), особенно для такой маленькой планеты как Марс, к тому же далеко отстоящей от Солнца.

Закону эволюции температуры на планетах земной группы и конкретно на Марсе посвящены работы [2-6, 8]. В них показано отличие равновесной температуры планеты от температуры на ее твердой поверхности, связанное с наличием атмосферы. Руководствуясь приведенной выше регрессией (2), для температуры на поверхности Марса получена следующая зависимость [2, 3]:

T = 1080,7R-2,                                           (3)

где T – температура на поверхности Марса [K], R – текущий радиус орбиты Марса [млн. км/100]. На рисунке 3 представлена зависимость температуры на поверхности Марса в градусах [C], а радиус орбиты пересчитан в возраст с учетом расширения пространства.

 

Рисунок 3. Эволюция температуры на поверхности Марса в зависимости от возраста планеты. На кривую нанесены некоторые теоретические критические точки: черный квадрат – возраст начала образование рифтов; крупный светлый квадрат – точка появления воды жидком виде; черная точка – наше время.

Полученный закон эволюции температуры на поверхности Марса можно проследить по критическим точкам. Критическая точка представляет собой некоторое явление, которое характеризуется температурой и возрастом его проявления на планете, что позволит сравнить прогноз теории с наблюдением. В таблице 1 и на рисунке 3 приведены прогнозные значения для некоторых критических точек. Точка начала образования рифтов на Марсе пока не определена опытным путем, поэтому она имеет прогнозное значение. Через точку, соответствующую нашему времени проведена представленная зависимость, а возраст появления воды в жидком виде прекрасно согласуется с ранее полученным по зависимости давления атмосферы.

Таблица 1. Критические теоретические точки планеты Марс

Критическая точка

T, C

возраст, млрд. лет назад

Начало образования рифтов

(506)

(4,89)

Точка жидкой воды

(105)

(2,63)

Современная температура на поверхности Марса

– 65

0

3. Эволюция поверхности и коры Марса

Гипсометрическая кривая – функция распределения высот поверхности планеты в зависимости от занимаемой площади. Такое распределение может быть дифференциальным, либо интегральным.

Наблюдения планет с помощью автоматических межпланетных станций (АМС) дают возможность составлять карты их поверхностей с высокой точностью и детальностью. В ноябре 1996 года NASA запустило космический робот Mars Global Surveyor. Робот – зонд имел лазерный высотомер Mars Orbiter (MOLA), который был разработан для определения глобальной топографии Марса. Он работал как высотомер и измерил высоты ~ 600 миллионов точек на поверхности Марса.

В ГАИШ по полученным космическим аппаратом (КА) Mars Global Surveyor точкам (в американском Центре планетных данных хранятся в общем доступе) были созданы гипсометрические карты Марса, представленные рисунками 4 и 5).

Из-за малой массы планеты и относительно малой ее плотности дифференциальная гипсометрическая кривая получилась несколько корявой, но на интегральной гипсометрической кривой отклонения сгладились. В целом перепад высот континентальной и океанической коры, а также их площади фиксируются достаточно надежно, чего нельзя сказать о дисперсиях дифференциальных распределений (таблица 2).

 

Рис. 4. Дифференциальная гипсометрическая кривая Марса. Черная сплошная линия – наблюдаемая кривая высот, пунктирная линия – суммарная расчетная кривая высот. Вертикальные пунктирные линии фиксируют максимумы в распределениях высот на океанической и континентальной коре. Сдвоенная вертикальная пунктирная линия разделяет распределения океанической и континентальной коры.

 

Рис. 5. Интегральная гипсометрическая кривая Марса. Черная сплошная линия – наблюдаемая кривая высот; пунктирная линия – суммарная расчетная кривая высот; вертикальная сдвоенная пунктирная прямая линия – отношение площади континентальной коры к площади океанической, равное 57,5/42,5.

По распределению высот поверхности планеты можно судить о ее геологическом прошлом. На Марсе это распределение бимодальное – есть два максимума распространенности, отражающие деление поверхности планеты на высоту материков и впадины океанических бассейнов. Но на Марсе имеются и разломы, похожие на зоны рифтов на Земле.

Воспользуемся дифференциальным нормальным распределением и подгоним распределения высот для материков и впадин океанической коры таким образом, чтобы интегральное распределение максимально соответствовало наблюдаемой интегральной гипсометрической кривой рисунка 5. Результаты подгонки показаны на рисунках 4 и 5 пунктирными линиями, а параметры распределений приведены в таблице 2.

Таблица 2. Расчетные параметры гипсометрических кривых Марса

параметр

DHo

DHк

Hо, км

Hк, км

ΔH, км

Марс

1,3

1

– 3,25

2,0

5,25

Здесь Ho, Hк – средние значения дифференциальных распределений океанической и континентальной коры, а DHo, DHк – соответствующие дисперсии. Полученные распределения выглядят достаточно правдоподобно. Глубина океанической впадины составляет ΔH = Hк – Ho = 5,25 км.

Параметры гипсометрических кривых Венеры, Земли и Марса приведены в статье [10], а в статье [5] был выполнен учет воды океанов. Учет воды океанов произведен добавкой слоя коры на соответствующий слой воды, деленный на разницу плотности коры к воде (коэффициент 2,4). В результате распределение глубины океанической коры сместилось в сторону меньших значений глубины океанической впадины.

Теперь имеется два вида гипсометрических кривых: с учетом ΔHo и без учета водной массы ΔHc. Так как на Марсе вода присутствует в заметных количествах, то и для этой планеты получено соответствующее значение ΔHo. Все значения глубины впадин для всех планет сведены в таблицу 3.

Попытки получить регрессии для глубины впадины привели к следующим любопытным результатам:

1)    глубина впадины без учета воды зависит только от температуры на поверхности планеты и имеет вид (рисунок 6):

ΔHc = 7,174 – 0,009T;                                       (4)

2)    глубина впадины с учетом воды обратно пропорциональна квадрату орбиты планеты и имеет вид (рисунок 7):

ΔHo = 5,408 – 0,604R-2.                                              (5)

Зависимости глубины океанической впадины от массы планеты, ее плотности или от какого-либо другого параметра, кроме найденных зависимостей, обнаружить не удалось.

 

Рисунок 6. Регрессионная зависимость для глубины океанической впадины без учета воды океана в зависимости от температуры.

Значения глубины впадины без учета воды довольно хорошо обоснованы данными распределений для Венеры, Земли и Марса. Глубина океанической коры с учетом воды океанов для Марса получена подгонкой регрессии по точкам для Венеры и Земли при коэффициенте детерминации равной 100% (рисунок 7).

Таблица 3. Глубина океанической впадины для Венеры, Земли и Марса с учетом и без учета воды океана.

Параметр

Планета

Венера

Земля

Марс

ΔHc, км

0,25

4,5

5,25

ΔHo, км

0,25

2,7

4,25

Температура, [K]

736,15

289,53

210,05

По регрессионной зависимости (4), полученной с коэффициентом детерминации R2 = 100%, изменение глубины океанической впадины ΔHc без учета океанической воды с возрастом показано на рисунке 8, где температура пересчитана на возраст планеты.

 

Рисунок 7. Регрессионная зависимость для глубины океанической впадины с учетом воды океана в зависимости от R-2.

 

Рисунок 8. Зависимость глубины океанической коры от возраста планеты: черная кривая – без учета океанической воды; серая кривая – с учетом океанической воды; пунктирная кривая – разница предыдущих кривых (глубина впадины, занятая льдом).

Из полученной регрессии (4) следует, что образование океанической коры на всех планетах начинается при достижении температуры поверхности примерно To = 800 K (524 C) (точка начала образования рифтов на рисунке 3). Марс достиг указанной температуры при возрасте t = 4,9 млрд. лет назад и это указывает на прекрасное совпадение между рисунками 3 и 8.

Однако появление жидкой воды по рисунку 3 приходится на возраст t = 2,63 млрд. лет назад, а по рисунку 8 на возраст t = 3,6 млрд. лет назад.

На рисунках 4 и 5 показано, что отношение площади континентальной коры к площади океанической коры равно 57,5/42,5.

В статье [11] данные лазерного альтиметра Mars Orbiter (MOLA) также обработаны, но с целью получения распределения толщины коры по поверхности планеты. Результат представлен рисунком 9. Из полученного распределения следует, что отношение площади континентальной коры к площади океанической коры равно 53,5/46,5, что несколько отличается от предыдущего соотношения.

 

Рисунок 9. Дифференциальная кривая распределения толщины коры Марса по поверхности планеты.

 

Рисунок 10. Черная линия – относительная площадь континентальной коры, горизонтальный участок черной линии – относительная площадь всей поверхности Марса, серая линия – относительная площадь океанической коры, вертикальная пунктирная линия – наше время.

Предполагается, что до некоторого возраста расширение поверхности планеты происходило за счет расширения континентальной коры, а после этой даты расширение планеты происходило только за счет роста океанической коры. Если это так, то эволюция коры Марса представлена рисунком 10, но начало образования океанической коры приходится на возраст планеты t = 2,63 млрд. лет назад, то есть на момент появления воды на поверхности планеты. В этом случае соотношение площади континентальной коры к площади океанической коры равно 53,5/46,5 и это соотношение хорошо согласуется с данными статьи [11].

Различия рисунков 3 и 8 в отношении площадей континентальной и океанической коры можно объяснить искажением гипсометрических распределений наличием большого количества льда на Марсе, так как лед имеет меньшую плотность, чем кора, но является твердым материалом.

Научная новизна

В статье показано, что новая наука, построенная на самом фундаментальном уровне (квантовой гравитации и новой космологии), отлично работает на примере планеты Марс.

Теоретической планетологии достаточно знать основные физические параметры Венеры, Земли и Марса, чтобы построить эволюцию каждой из этих планет. Из полученных прогнозов следует, что и наша обитель (Земля) следует по пути Марса. Длительность этого процесса около 100 миллионов лет, что допускает эволюцию человека как вида. Полигоном для подобной эволюции человека может послужить освоение Марса.

Заключение

При колонизации Марса человеку придется решать те же задачи, что и на их собственной планете в будущем из-за падения давления атмосферы, иссушения воздуха, падения уровня океана, сокращения источников пресной воды, снижения урожайности пищевых культур и сокращения сельхоз площадей, проблемы жилья при увеличении радиации и похолодания климата, но самое главное – энергия.

Удивительным фактом в данном исследовании служит то, что океаническая впадина начинает увеличиваться с появлением воды. Да и само наличие воды на Марсе кажется удивительным.

По-видимому, стоило ученым, занимающимся Науками о Земле обратить внимание на слова Вернадского В.И. о всеобъемлющей роли водорода и его соединений при рассмотрении эволюции планет, поскольку водород – самый распространенный элемент во Вселенной и теперь не только в звездах.

Не менее выдающимися свойствами обладает отличный окислитель – кислород. Соединение водорода с кислородом – вода, также обладает уникальными свойствами.

Вслед за Лариным В.Н., который всю свою жизнь посвятил исследованию гидридов и их роли в эволюции Земли и планет [12], можно повторить, что планеты изначально включали в себе водород. По этой причине вода не является привнесенной на планеты какими-то телами, а появилась там из их исходных компонентов, что объясняет большое количество воды в космических телах.

Водород на планетах – флюид с уникальными свойствами. Именно благодаря этим свойствам человечество имеет углеводороды.

Сравнение рисунков 4 и 9 позволяет считать верным предположение Ларина В.Н. о том, что вулканы Марса – гейзеры.

Библиографический список:

1. Курков А.А. Эмпирическая теория Вселенной: монография. ‒ М.: Издательский дом Академии Естествознания, 2016. – 84 С. ISBN 978-5-91327-379-6 DOI 10.17513/np.148
2. Курков А.А. Физическая теория объясняет эволюцию планет с атмосферами. – Издательство: LAP LAMBERT academic Publishing, 2016. – 108 С.
3. Курков А.А. Эволюция Марса в теоретической планетологии // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 5-2. – С. 288-292 URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=9240 (дата обращения: 05.02.2024).
4. Курков А.А. Физическая теория описывает эволюцию Земли // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 5-2. – С. 277-282 URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=9238 (дата обращения: 02.02.2024).
5. Курков А.А. Физика наукам о Земле // Электронный периодический рецензируемый научный журнал «SCI-ARTICLE.RU». – 2020. – № 80 (апрель). – С. 28-56. http://sci-article.ru/stat.php?i=1585274547
6. Курков А.А. Основы теоретической планетологии // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 3-2. – С. 237-240; URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=6521 (дата обращения: 05.02.2024).
7. Курков А.А. Эволюция атмосферы Венеры, Земли и Марса // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2016. – № 2-2. – С. 260-264 URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=8563 (дата обращения: 05.02.2024).
8. Курков А.А. Законы эволюции планет: температура классические закономерности // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2014. – № 5-2. – С. 125-129 URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=5352 (дата обращения: 05.02.2024).
9. Что мы узнали о Марсе в тридцать пятый марсианский год // пресс-центр ИКИ РАН. – 20.10.2021 URL: https://scientificrussia.ru/articles/cto-my-uznali-o-marse-v-tridcat-patyj-marsianskij-god (дата обращения: 05.02.2024).
10. Курков А.А. Анализ гипсометрических распределений Венеры, Земли и Марса // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 3-3. – С. 395-399 URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=6553 (дата обращения: 06.02.2024).
11. Нейман Г.А., Зубер М.Т., Вичорек М.А., Макговерн П.Дж., Лемуан Ф.Г., Смит Д.Э. Структура коры Марса по гравитации и топографии // Журнал геофизических исследований: Планеты. – 2004. – Т. 109, – p. E08002–E08017. Bibcode: 2004JGRE..109.8002Nrndoi:10.1029 / 2004JE002262
12. Ларин В.Н. Наша Земля (происхождение, состав, строение и развитие изначально гидридной Земли). – Москва: Издательство «Агар», 2005. – 242 С.




Комментарии пользователей:

17.03.2024, 16:26 Цорин Борис Иосифович
Отзыв: Данная статья продолжает театр курковского абсурда: все рассуждения, как и в некоторых других его статьях, исходят из предположения, что расширение Вселенной подразумевает непрерывное линейное увеличение всех размеров, включая, допустим, радиусы планет. Соответственно, единственное, что доказывает эта статья, - то, что г. Курков за прошедшие годы так и не избавился от своих, мягко говоря, заблуждений.


18.03.2024, 20:53 Умаров Борис Мирасович
Отзыв: --- Теоретической планетологии достаточно знать основные физические параметры Венеры, Земли и Марса, чтобы построить эволюцию каждой из этих планет. Из полученных прогнозов следует, что и наша обитель (Земля) следует по пути Марса. Длительность этого процесса около 100 миллионов лет, что допускает эволюцию человека как вида. --- Данные спутников подтверждают то, что Северный магнитный полюс Земли неуклонно передвигается в сторону Сибири. И если Северный магнитный полюс последние 400 лет находился на территории Канадского арктического архипелага, то теперь он вышел за пределы Канады. Магнитный полюс со второй половины ХХ века дрейфует в сторону Таймыра. Можно сказать, что он с все возрастающей скоростью движется к берегам Сибири. В настоящее время по 40 км в год. Вывод о двух магнитных осях Земли, сделан из многочисленной информации из интернета. Компас отклоняется по результирующему значению. Через несколько лет он будет показывать в направлении восточной Сибири. То есть малое магнитное ядро быстро смещается к поверхности. В районе восточной Сибири, возможен выброс наружу, в космос. Выброс с энергетическим веществом ядра Земли, а это гравитационная реакция на поверхности Земли при 15 000 000 градусов. Магнитное ядро с энергетическим веществом выносится далеко в космос. Это рождение нового спутника Земли. Это возможно лет через 100, если не раньше. Оголившаяся часть планеты Земля закрывается. Кора утолщается, впоследствии более гладкая и тонкая, как на северной половине Марса. Все планеты удаляются от Солнца. Земля повторит историю Марса. Когда Венера займет место Земли, по мере остывания, на ней зародится жизнь. Через миллионы лет, имя новому спутнику Земли, дадут будущие жители Венеры.


19.03.2024, 9:40 Нечаев Алексей Вячеславович
Отзыв: Уважаемый Курков Андрей Андреевич! Не факт, что Земля следует по пути Марса. Похоже, что "мы пойдем своим путем". Крайние данные по орбите Земли указывают, что она начала сближение с Солнцем и это не временное явление. Третий закон Кеплера однозначно указывает, что с уменьшением длительности года должно уменьшаться расстояние до Солнца. Статья интересная и желательна к публикации. С уважением!


20.03.2024, 5:47 Курков Андрей Андреевич
Отзыв: Ау, Борис Иосифович, время крикунов уже прошло. Пора уже самому предложить что-то свое и не выставлять безосновательно двойки другим. У Вас кличка случайно не «зеленка»?


20.03.2024, 5:49 Курков Андрей Андреевич
Отзыв: Борис Мирасович, в этой моей статье нет ничего по поводу магнитного полюса Земли. Эволюция планеты Земля представлена моей первой статьей «Физика наукам о Земле» в этом журнале (https://sci-article.ru/stat.php?i=1585274547). Земля «повторит» эволюцию планеты Марс в том смысле, что давление атмосферы Земли уменьшается и падает температура на ее поверхности. В итоге иссушение поверхности и падение продуктивности «жизни на суше». Собственно это можно проследить по рисункам из энциклопедии по эволюции жизни: рыбы, амфибии, рептилии, динозавры, млекопитающие (часть из которых благоразумно вернулись в океан). Эволюция Венеры (статья https://applied-research.ru/ru/article/view?id=9239) повторит эволюцию Марса и Земли на физическом уровне, но условия для жизни там будут еще хуже, чем на Марсе (то есть условий для возникновения жизни на Венере не будет).


20.03.2024, 5:52 Курков Андрей Андреевич
Отзыв: Алексей Вячеславович, с наблюдением трудно спорить. Это хорошо, что узкие вопросы сейчас пытаются проверять экспериментом и ничего не принимают на веру, но существующие измерения орбиты находятся в пределах ошибок. Точность измерения длительности года стала настолько высока, что можно увидеть отклонение, зависящее от количества выпавшего снега. Геологические процессы на Земле дают еще большую ошибку и за геологический интервал времени. У меня шаг десятки миллионов лет, поэтому усреднение достаточно надежное. Спасибо за рекомендацию к публикации.


20.03.2024, 7:16 Цорин Борис Иосифович
Отзыв: А я напомню читателям комментариев, что г. Нечаев выводы о том, что "Земля начала сближение с Солнцем" сделал из изменений длительности суток. Он уже несколько лет как уверен, что если к суткам добавляют секунду координации, то от этого длиннее становится год.


Оставить комментарий


 
 

Вверх