10.5: Maji na Maisha kwenye Mars

Malengo ya kujifunza

Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

• Eleza muundo wa jumla wa anga kwenye Mars
• Eleza kile tunachojua kuhusu kofia za barafu za polar kwenye Mars na jinsi tunavyojua
• Eleza ushahidi wa kuwepo kwa maji katika historia ya zamani ya Mars
• Muhtasari ushahidi kwa na dhidi ya uwezekano wa maisha kwenye Mars

Kati ya sayari na miezi yote katika mfumo wa jua, Mars inaonekana kuwa mahali pa kuahidi zaidi kutafuta maisha, viumbe vidogo vya mafuta na (tunatarajia) aina fulani za maisha zaidi chini ya ardhi ambazo bado zinaishi leo. Lakini wapi (na jinsi gani) tunapaswa kuangalia maisha? Tunajua kwamba mahitaji moja yanayoshirikiwa na maisha yote duniani ni maji ya maji. Kwa hiyo, kanuni inayoongoza katika kutathmini habitability kwenye Mars na mahali pengine imekuwa “kufuata maji.” Hiyo ni mtazamo tunaochukua katika sehemu hii, kufuata maji kwenye sayari nyekundu na tumaini litatuongoza kwenye uhai.

Anga na mawingu juu ya Mars

Anga ya Mars leo ina wastani wa shinikizo la uso wa bar 0.007 tu, chini ya 1% ya Dunia. (Hii ni jinsi hewa nyembamba ilivyo juu ya kilomita 30 juu ya uso wa Dunia.) Air Martian inajumuisha hasa kaboni dioksidi (95%), na karibu 3% nitrojeni na 2% argon. Uwiano wa gesi tofauti ni sawa na wale walio katika anga ya Venus (tazama Jedwali\(10.3.1\)), lakini kiasi kidogo cha kila gesi hupatikana katika hewa nyembamba kwenye Mars.

Wakati upepo juu ya Mars unaweza kufikia kasi ya juu, wao exert nguvu kidogo sana kuliko upepo wa kasi sawa ingekuwa duniani kwa sababu anga ni nyembamba sana. Upepo unaweza, hata hivyo, kufuta chembe nzuri sana za vumbi, ambazo wakati mwingine zinaweza kuendeleza dhoruba za vumbi duniani kote. Ni vumbi vyema vinavyovaa karibu uso wote, na kutoa Mars rangi yake nyekundu tofauti. Kutokuwepo kwa maji ya uso, mmomonyoko wa upepo una jukumu kubwa katika kuchora uso wa martian (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{1}\) Upepo mmomonyoko Mars. Vijiji hivi vya muda mrefu, vinavyoitwa yardangs, vinaendana na mwelekeo mkubwa wa upepo. Hii ni picha ya juu-azimio kutoka kwa Orbiter ya Mars Reconnessory na ni juu ya kilomita 1 pana.

Suala la jinsi nguvu upepo juu ya Mars inaweza kuwa na jukumu kubwa katika 2015 hit movie Martian ambapo mhusika mkuu ni stranded juu ya Mars baada ya kuzikwa katika mchanga katika dhoruba kubwa sana kwamba astronauts wenzake na kuondoka sayari hivyo meli yao si kuharibiwa. Wanaastronomia wamebainisha kuwa upepo wa martian haukuweza kuwa na nguvu kama ilivyoonyeshwa kwenye filamu. Kwa njia nyingi, hata hivyo, picha ya Mars katika filamu hii ni sahihi sana.

Ingawa anga ina kiasi kidogo cha mvuke wa maji na mawingu ya mara kwa mara ya barafu la maji, maji ya maji si imara chini ya hali ya sasa ya Mars. Sehemu ya tatizo ni joto la chini duniani. Lakini hata kama halijoto kwenye siku ya jua ya majira ya joto inapanda juu ya kiwango cha kufungia, shinikizo la chini linamaanisha kuwa maji ya kiowevu bado hayawezi kuwepo juu ya uso, isipokuwa kwenye miinuko ya chini kabisa. Kwa shinikizo la chini ya 0.006 bar, kiwango cha kuchemsha ni cha chini au cha chini kuliko kiwango cha kufungia, na maji hubadilika moja kwa moja kutoka imara hadi mvuke bila hali ya kati ya kioevu (kama vile “barafu kavu,” dioksidi kaboni, duniani). Hata hivyo, chumvi kufutwa katika maji hupunguza kiwango chake cha kufungia, kama tunavyojua kutokana na njia ya chumvi hutumiwa kutengeneza barabara baada ya kutengeneza theluji na barafu wakati wa majira ya baridi duniani. Kwa hiyo maji ya chumvi wakati mwingine yanaweza kuwepo katika fomu ya kioevu kwenye uso wa martian, chini ya hali sahihi.

Aina kadhaa za mawingu zinaweza kuunda katika anga ya martian. Kwanza kuna mawingu ya vumbi, yaliyojadiliwa hapo juu. Pili ni mawingu ya barafu ya maji yanayofanana na yale duniani. Hizi mara nyingi huunda karibu na milima, kama inatokea kwenye sayari yetu. Hatimaye, CO2 ya anga inaweza yenyewe condense katika miinuko ya juu ili kuunda hazes ya fuwele kavu barafu. Mawingu ya CO2 hayana mwenzake duniani, kwani hali ya joto ya sayari yetu haijawahi kushuka chini ya kutosha (chini hadi takriban 150 K au takriban 125 °C) kwa gesi hii iweke.

kofia za polar

Kupitia darubini, vipengele vya uso maarufu zaidi kwenye Mars ni kofia za polar zenye mkali, ambazo zinabadilika na misimu, sawa na kifuniko cha theluji cha msimu duniani. Sisi si kawaida kufikiri ya theluji baridi katika latitudo kaskazini kama sehemu ya kofia zetu polar, lakini kuonekana kutoka nafasi, nyembamba baridi theluji hujiunga na dunia nene, kofia ya kudumu barafu kujenga hisia kama vile kuonekana kwenye Mars (Kielelezo\(\PageIndex{2}\)).

Kielelezo\(\PageIndex{2}\) Martian North Polar Cap. (a) Hii ni picha Composite ya pole kaskazini katika majira ya joto, kupatikana katika Oktoba 2006 na Mars Upelelezi Orbiter. Inaonyesha zaidi maji-barafu mabaki cap ameketi juu ya mwanga, tan-rangi, layered sediments. Kumbuka kwamba ingawa mpaka wa picha hii ni mviringo, inaonyesha sehemu ndogo tu ya sayari. (b) Hapa tunaona sehemu ndogo ya eneo la layered karibu na pole ya kaskazini ya martian. Kuna kilima cha juu cha mita 40 ambacho kinashikilia nje ya shimo katikati ya picha.

Kofia za msimu kwenye Mars hazijumuishi theluji ya kawaida bali ya CO ₂ iliyohifadhiwa (barafu kavu). Hizi amana condense moja kwa moja kutoka anga wakati joto uso matone chini ya 150 K. kofia kuendeleza wakati wa baridi martian baridi na kupanua chini ya 50° latitude na mwanzo wa spring.

Tofauti kabisa na kofia hizi nyembamba za msimu wa CO ₂ ni kofia za kudumu au za mabaki ambazo zipo karibu na miti. Kofia ya kudumu ya kusini ina kipenyo cha kilomita 350 na inajumuisha amana za CO ₂ zilizohifadhiwa pamoja na barafu kubwa la maji. Katika majira ya joto ya kusini, inabakia katika hatua ya kufungia ya CO ₂, 150 K, na hifadhi hii ya baridi ni nene ya kutosha kuishi joto la majira ya joto.

Kofia ya kudumu ya kaskazini ni tofauti. Ni kubwa zaidi, kamwe kushuka kwa kipenyo chini ya kilomita 1000, na linajumuisha barafu la maji. Majira ya joto katika kaskazini ni ya juu mno kwa CO ₂ waliohifadhiwa kubaki. Vipimo kutoka kwa Mtafiti wa Global wa Mars vimeanzisha upeo halisi katika eneo la kaskazini la Polar la Mars, kuonyesha kwamba ni bonde kubwa kuhusu ukubwa wa bonde la Bahari ya Arctic. Kofia ya barafu yenyewe ni takriban kilomita 3 nene, na jumla ya kiasi cha takriban milioni 10 km3 (sawa na ile ya Bahari ya Mediteranea ya Dunia). Ikiwa Mars iliwahi kuwa na maji mengi ya maji, bonde hili la kaskazini la polar lingekuwa na bahari isiyojulikana. Kuna baadhi ya dalili ya pwani ya kale inayoonekana, lakini picha bora zitatakiwa kuthibitisha pendekezo hili.

Picha zilizochukuliwa kutoka obiti pia zinaonyesha aina tofauti ya ardhi ya eneo jirani kofia polar kudumu, kama inavyoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{2}\). Katika latitudo juu ya 80° katika hemispheres zote mbili, uso una amana za hivi karibuni zilizopambwa ambazo hufunika ardhi ya zamani iliyokuwa chini. Tabaka za kibinafsi ni kawaida kumi hadi makumi kadhaa ya mita nene, iliyowekwa na bendi za mwanga na giza za sediment. Pengine nyenzo katika amana za polar zinajumuisha vumbi vinavyotokana na upepo kutoka mikoa ya equatorial ya Mars.

Je, tabaka hizi za ardhi zinatuambia nini kuhusu Mars? Baadhi ya mchakato baiskeli ni kuweka vumbi na barafu juu ya vipindi vya muda. Mizani ya wakati inayowakilishwa na tabaka za polar ni makumi ya maelfu ya miaka. Inaonekana hali ya hewa ya martian inakabiliwa na mabadiliko ya mara kwa mara kwa vipindi sawa na yale kati ya umri wa barafu duniani. Mahesabu yanaonyesha kuwa sababu pengine pia zinafanana: kuvuta mvuto wa sayari nyingine hutoa tofauti katika obiti ya Mars na kutembea kama saa kubwa ya mfumo wa jua inapitia hatua zake.

Spacecraft Phoenix nanga karibu na kofia kaskazini polar katika majira ya joto (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)). Watawala alijua kwamba ni bila kuwa na uwezo wa kuishi baridi polar, lakini moja kwa moja kupima sifa za kanda Polar ilionekana muhimu kutosha kutuma ujumbe wa kujitolea. Ugunduzi wa kusisimua zaidi ulikuja wakati chombo cha angani kilijaribu kuchimba mfereji usiojulikana chini ya chombo cha angani. Wakati vumbi la juu liliondolewa, waliona nyenzo nyeupe nyeupe, inaonekana aina fulani ya barafu. Kutoka kwa njia ya barafu hii ilipungua zaidi ya siku chache zijazo, ilikuwa wazi kwamba ilikuwa maji yaliyohifadhiwa.

Kielelezo\(\PageIndex{3}\) evaporating Ice juu ya Mars. Tunaona mfereji uliochimbwa na Lander ya Phoenix katika eneo la kaskazini mwa polar siku nne za martian mbali mwezi Juni 2008. Ukiangalia eneo la kivuli chini ya kushoto ya mfereji, unaweza kuona matangazo matatu ya barafu katika picha ya kushoto ambayo yamepungua kwa picha sahihi. (mikopo: muundo wa kazi na NASA/JPL-Caltech/Chuo Kikuu cha Arizona/Chuo Kikuu cha Texas A&M)

Mfano\(\PageIndex{1}\): Kulinganisha Kiasi cha Maji kwenye Mars na Dunia

Inashangaza kukadiria kiasi cha maji (kwa namna ya barafu) kwenye Mars na kulinganisha hili na kiasi cha maji duniani. Katika kila kesi, tunaweza kupata kiasi cha jumla cha safu kwenye nyanja kwa kuzidisha eneo la nyanja (\(4 \pi R^2\)) kwa unene wa safu. Kwa Dunia, maji ya bahari ni sawa na safu ya 3 km nene kuenea juu ya sayari nzima, na radius ya Dunia ni 6.378 × 10 ⁶ m (tazama Kiambatisho F). Kwa Mars, maji mengi tunayo hakika ni katika hali ya barafu karibu na miti. Tunaweza kuhesabu kiasi cha barafu katika moja ya kofia za polar zilizobaki ikiwa ni (kwa mfano) 2 km nene na ina radius ya kilomita 400 (eneo la mduara ni\(\pi R^2\)).

Suluhisho

Kiasi cha maji ya Dunia kwa hiyo ni eneo\(4 \pi R^2\)

\[ 4 \pi \left( 6.378 \times 10^6 \text{ m} \right)^2=5.1 \times 10^{14} \text{ m}2 \nonumer\]

imeongezeka kwa unene wa 3000 m:

\[ 5.1 \times 10^{14} \text{ m}^2 \times 3000 \text{ m} = 1.5 \times 10^{18} \text{ m}^3 \nonumber\]

Hii inatoa 1.5 × 10 ¹⁸ m ³ ya maji. Kwa kuwa maji ina wiani wa tani 1 kwa kila mita ya ujazo (1000 kg/m ³), tunaweza kuhesabu wingi:

\[1.5 \times 10^{18} \text{ m}^3 \times 1 \text{ ton/m}^3 = 1.5 \times 10^{18} \text{ tons} \nonumber\]

Kwa Mars, barafu haina kufunika sayari nzima, tu kofia; eneo la polar cap ni

\[ \pi R^2= \pi \left( 4 \times 10^5 \text{ m} \right)^2 = 5 \times 10^{11} \text{ m}^2 \nonumber\]

(Kumbuka kwamba sisi kubadilishwa kilomita kwa mita.)

Kiasi = eneo × urefu, kwa hiyo tuna:

\[ \left( 2 \times 10^3 \text{ m} \right) \left( 5 \times 10^{11} \text{ m}^2 \right) = 1 \times 10^{15} \text{ m}^3=10^{15} \text{ m}^3 \nonumber\]

Kwa hiyo, wingi ni:

\[10^{15} \text{ m}^3 \times 1 \text{ ton/m}^3=10^{15} \text{ tons} \nonumber\]

Hii ni takriban 0.1% ile ya bahari za Dunia.

Zoezi\(\PageIndex{1}\)

Ulinganisho bora unaweza kuwa kulinganisha kiasi cha barafu katika kofia za barafu za Polar za Mars na kiasi cha barafu katika karatasi ya barafu ya Greenland duniani, ambayo imekadiriwa kuwa 2.85 × 10 ¹⁵ m ³. Je, hii inalinganishaje na barafu kwenye Mars?

Jibu

Karatasi ya barafu ya Greenland ina takriban mara 2.85 barafu nyingi kama katika kofia za barafu za polar kwenye Mars. Wao ni sawa na nguvu ya karibu ya 10.

Vituo na Gullies juu ya Mars

Ingawa hakuna miili ya maji ya kioevu iliyopo Mars leo, ushahidi umekusanya kwamba mito ilitiririka kwenye sayari nyekundu zamani. Aina mbili za sifa za kijiolojia zinaonekana kuwa mabaki ya mifereji ya maji ya kale, huku daraja la tatu—gullies ndogo-linapendekeza kuzuka kwa muda mfupi kwa maji kiowevu hata leo. Tutachunguza kila moja ya vipengele hivi kwa upande wake.

Katika nyanda tambarare ikweta, kuna umati wa ndogo, sinuous (wakasokota) channels-kawaida mita chache kirefu, baadhi ya mamia ya mita upana, na labda 10 au 20 kilomita kwa muda mrefu (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)). Wao huitwa njia za kurudiwa kwa sababu zinaonekana kama kile wanaojiolojia watatarajia kutokana na kurudiwa kwa uso wa dhoruba za mvua za kale. Njia hizi za kurudiwa zinaonekana kuwa zinatuambia kwamba sayari ilikuwa na hali ya hewa tofauti sana kwa muda mrefu uliopita. Ili kukadiria umri wa njia hizi, tunaangalia rekodi ya cratering. Makosa ya volkeno yanaonyesha ya kwamba sehemu hii ya sayari ina volkeno kubwa kuliko maria ya mwezi lakini chini ya volkeno kuliko nyanda za juu za mwezi. Kwa hiyo, njia za kurudiwa ni labda zaidi kuliko maria ya mwezi, labda kuhusu umri wa miaka bilioni 4.

Seti ya pili ya vipengele vinavyohusiana na maji tunaona ni njia za nje (Kielelezo\(\PageIndex{4}\)) ni kubwa zaidi kuliko njia za kurudiwa. Kubwa kati ya haya, ambayo huingia ndani ya bonde la Chryse ambako Pathfinder ilitua, ni kilomita 10 au zaidi pana na mamia ya kilomita kwa muda mrefu. Vipengele vingi vya njia hizi za nje zimewashawishi wanajiolojia kwamba walikuwa kuchonga kwa kiasi kikubwa cha maji ya maji, mbali sana kutolewa na mvua ya kawaida. Je! Maji hayo ya mafuriko yanaweza kutoka wapi Mars?

Kielelezo\(\PageIndex{4}\) Runoff na Outflow Vituo. (a) Njia hizi za kurudiwa katika nyanda za kale za martian hutafsiriwa kama mabonde ya mito ya kale inayotumiwa na mvua au chemchemi za chini ya ardhi. Upana wa picha hii ni karibu kilomita 200. (b) Kituo hiki cha kusisimua, kinachoitwa Nanedi Valles, kinafanana na mto wa Dunia kwa njia fulani (lakini si zote). Curves tight na matuta kuonekana katika channel hakika zinaonyesha mtiririko endelevu wa maji kama maji. Channel ni karibu kilomita 2.5 kote. (mikopo a: mabadiliko ya kazi na Jim Secosky/NASA; mikopo b: mabadiliko ya kazi na Jim Secosky/NASA)

Kwa mbali tunaweza kusema, mikoa ambapo njia za outflow zimetokana na maji mengi yaliyohifadhiwa kwenye udongo kama permafrost. Chanzo fulani cha joto cha ndani kinapaswa kutolewa maji haya, na kusababisha kipindi cha mafuriko ya haraka na ya janga. Labda inapokanzwa hii ilihusishwa na malezi ya mabonde ya volkano kwenye Mars, ambayo yanarudi kwa takribani wakati huo huo kama njia za nje.

Kumbuka kwamba hakuna njia za kurudiwa wala njia za nje ni pana za kutosha kuonekana kutoka duniani, wala hazifuati mistari ya moja kwa moja. Hawakuweza kuwa “mifereji” Percival Lowell alifikiri kuona kwenye sayari nyekundu.

Aina ya tatu ya kipengele cha maji, gullies ndogo, iligunduliwa na Mtafiti wa Global Mars (Kielelezo\(\PageIndex{5}\)). Picha za kamera za Mars Global Surveyor zilifikia azimio la mita chache, nzuri ya kutosha kuona kitu kidogo kama lori au basi juu ya uso. Juu ya kuta za mwinuko wa mabonde na craters kwenye latitudo za juu, kuna sifa nyingi za uharibifu ambazo zinaonekana kama gullies zilizochongwa na maji yanayotembea. Gullies hizi ni vijana sana: sio tu hakuna volkeno za athari za juu, lakini katika baadhi ya matukio, gullies huonekana kukata matuta ya hivi karibuni ya upepo. Labda kuna maji ya maji chini ya ardhi ambayo yanaweza kuvunja mara kwa mara ili kuzalisha mtiririko wa uso wa muda mfupi kabla ya maji kufungia au kuenea.

Kielelezo\(\PageIndex{5}\) Gullies juu ya Ukuta wa Garni Crater. Picha hii ya juu-azimio inatoka kwa Orbiter ya Upelelezi wa Mars. Mito ya giza, ambayo ni kila mita mia kadhaa kwa muda mrefu, hubadilika katika muundo wa msimu unaoonyesha kuwa husababishwa na mtiririko wa muda wa maji ya uso. (mikopo: NASA/JPL-Caltech/Chuo Kikuu cha Arizona)

Gullies pia wana mali ya ajabu ya kubadilisha mara kwa mara na misimu ya martian. Wengi wa Streaks giza (inayoonekana katika Kielelezo\(\PageIndex{5}\)) elongate ndani ya kipindi cha siku chache, kuonyesha kwamba kitu inapita mteremka-ama maji au giza sediment. Ikiwa ni maji, inahitaji chanzo kinachoendelea, ama kutoka anga au kutoka kwenye chemchemi ambazo hupiga tabaka za maji ya chini ya ardhi (aquifers.) Maji ya chini ya ardhi itakuwa uwezekano wa kusisimua zaidi, lakini maelezo haya inaonekana haiendani na ukweli kwamba wengi wa Streaks giza kuanza katika mwinuko juu ya kuta za craters.

Ushahidi wa ziada kwamba Streaks giza (kuitwa na wanasayansi mara kwa mara mteremko lineae) ni unasababishwa na maji ulipatikana katika 2015 wakati spectra walikuwa kupatikana ya Streaks giza (Kielelezo\(\PageIndex{6}\)). Hizi zilionyesha kuwepo kwa chumvi za hidrati zinazozalishwa na uvukizi wa maji ya chumvi. Ikiwa maji ni chumvi, inaweza kubaki kioevu kwa muda mrefu wa kutosha kutiririka chini kwa umbali wa mita mia moja au zaidi, kabla ya kuenea au kuingia ndani ya ardhi. Hata hivyo, ugunduzi huu bado hautambui chanzo cha mwisho cha maji.

Kielelezo\(\PageIndex{6}\) Ushahidi kwa maji Liquid juu ya Mars Streaks giza katika Horowitz volkeno, ambayo hoja downslope, wamekuwa kuitwa mara kwa mara mteremko lineae. Mito katikati ya picha huenda chini ya ukuta wa volkeno kwa umbali wa mita 100. Spectra zilizochukuliwa katika eneo hili zinaonyesha kwamba haya ni maeneo ambapo maji ya chumvi kioevu hutiririka juu au chini ya uso wa Mars. (Mwelekeo wa wima unaenea kwa sababu ya 1.5 ikilinganishwa na vipimo vya usawa.) (mikopo: NASA/JPL-Caltech/Chuo Kikuu cha Arizona)

Maziwa ya Kale na Glaciers

Rovers (Roho, Nafasi, na Udadisi) ambazo zimefanya kazi juu ya uso wa Mars zimetumika kuwinda ushahidi wa ziada wa maji. Hawakuweza kufikia maeneo ya kuvutia zaidi, kama vile gullies, ambazo ziko kwenye mteremko mwinuko. Badala yake, walichunguza maeneo ambayo yanaweza kukaushwa na vitanda vya ziwa, vinavyorejea wakati ambapo hali ya hewa kwenye Mars ilikuwa ya joto na hali ya hewa yenye nguvu zaidi - kuruhusu maji kuwa kioevu juu ya uso.

Roho alikuwa na lengo la kuchunguza kile kilichoonekana kama kitanda cha zamani cha ziwa katika volkeno la Gusev, na kituo cha nje kinachoingia ndani yake. Hata hivyo, wakati spacecraft nanga, iligundua kwamba ziwa zamani alikuwa kufunikwa na mtiririko mwembamba lava, kuzuia Rover kutoka upatikanaji wa miamba sedimentary alikuwa na matumaini ya kupata. Hata hivyo, Nafasi ilikuwa na bahati nzuri. Kuangalia kuta za volkeno ndogo, iligundua mwamba wa sedimentary layered. Miamba hii ilikuwa na ushahidi wa kemikali ya uvukizi, na kupendekeza kulikuwa na ziwa duni la chumvi mahali hapo. Katika miamba hii ya sedimentary pia ilikuwa nyanja ndogo ambazo zilikuwa matajiri katika hematite ya madini, ambayo huunda tu katika mazingira ya maji. Inaonekana bonde hili kubwa sana lilikuwa limewahi kuwa chini ya maji.

Miamba ndogo ya spherical ilikuwa jina la “blueberries” na timu ya sayansi na ugunduzi wa “bakuli la berry” zima lilitangazwa katika habari hii ya kuvutia kutoka NASA.

Rover ya udadisi iliingia ndani ya volkeno ya Gale, ambapo picha zilizochukuliwa kutoka obiti pia zilipendekeza mmomonyoko wa maji uliopita Iligundua miamba mingi ya sedimentary, baadhi ya aina ya matope kutoka kwa ziwa la kale; pia ilipata dalili za miamba iliyotengenezwa na hatua ya maji ya kina wakati wa sediment iliundwa (Kielelezo\(\PageIndex{7}\)).

Hata leo kuna ushahidi wa kiasi kikubwa cha barafu chini ya uso wa Mars. Katikati ya latitudo, picha za juu-azimio kutoka obiti zimefunua glaciers zilizofunikwa na uchafu na vumbi. Katika baadhi ya maporomoko, barafu huzingatiwa moja kwa moja (angalia Mchoro\(\PageIndex{7}\)). Glaciers hizi zinafikiriwa kuwa zimeundwa wakati wa joto, wakati shinikizo la anga lilikuwa kubwa na theluji na barafu zinaweza kuzunguka. Pia zinaonyesha maji yaliyohifadhiwa kwa urahisi ambayo yanaweza kusaidia utafutaji wa binadamu wa baadaye wa sayari.

Kielelezo\(\PageIndex{7}\) Gale Crater na Underground Ice Amana. (a) eneo hili, picha na Cudiasity Rover, inaonyesha lakebed kale ya mudstones kupasuka. (b) Wanajiolojia wanaofanya kazi na Rover ya Udadisi hutafsiri picha hii ya mchanga uliovuka katika volkeno la Gale kama ushahidi wa maji ya maji yanayopita juu ya kitanda kilichopungua cha sediment wakati mwamba huu ulipoundwa. (c) Bendi za barafu urefu wa mita mia zinaonekana katika bluu kwenye uso wa mwamba kwenye Mars, na kupendekeza amana kubwa ya maji yaliyohifadhiwa kuzikwa mita chache tu chini ya uso. Kumbuka kuwa rangi ya rangi ya bluu imekuwa chumvi katika picha hii, iliyochukuliwa na spacecraft ya Mars Reconnessory Orbiter. (mikopo a: mabadiliko ya kazi na NASA/JPL-Caltech/MSSS; mikopo b: mabadiliko ya kazi na NASA/JPL-Caltech/MSSS; mikopo c: mabadiliko ya kazi na NASA/JPL-Caltech/UA/USGs)

astronomy na pseudoscience: “uso juu ya Mars”

Watu kama nyuso za kibinadamu. Sisi binadamu tumejenga ujuzi mkubwa katika kutambua watu na kutafsiri maneno ya uso. Pia tuna tabia ya kuona nyuso katika mafunzo mengi ya asili, kutoka mawingu hadi mtu katika Mwezi. Moja ya curiosities ambayo iliibuka kutoka ramani ya kimataifa ya Waviking orbiters ya Mars ilikuwa ugunduzi wa mesa ya ajabu umbo katika eneo Cydonia ambayo ilifanana na uso wa binadamu. Licha ya uvumi wa baadaye wa kufunika, “Face on Mars” ilikuwa, kwa kweli, kutambuliwa na wanasayansi wa Viking na kuingizwa katika mojawapo ya taarifa za vyombo vya habari vya awali vya ujumbe. Kwa azimio la chini na taa ya oblique ambayo picha ya Viking ilipatikana, mesa ya maili pana ilikuwa na kitu cha kuonekana kama sphinx.

Kwa bahati mbaya, bendi ndogo ya watu binafsi aliamua kuwa malezi hii ilikuwa bandia, kuchonga uchongaji wa uso wa binadamu kuwekwa juu ya Mars na ustaarabu wa kale kwamba kustawi huko mamia ya maelfu ya miaka iliyopita. Bendi ya “waumini wa kweli” ilikua karibu na uso na kujaribu kuthibitisha asili ya “wachongaji” walioifanya. Kundi hili pia liliunganisha uso kwa aina mbalimbali za matukio mengine ya pseudoscientific kama vile duru za mazao (chati katika mashamba ya nafaka, hasa nchini Uingereza, sasa inajulikana kuwa kazi ya pranksters).

Wanachama wa kundi hili walishutumu NASA kwa kufunika ushahidi wa maisha ya akili juu ya Mars, na walipata msaada mkubwa katika kutangaza mtazamo wao kutoka vyombo vya habari vya habari. Baadhi ya waumini walichukua maabara ya Jet Propulsion wakati wa kushindwa kwa ndege ya Mars Observer, wakizunguka hadithi kwamba “kushindwa” kwa Mars Observer yenyewe ilikuwa bandia, na kwamba ujumbe wake wa kweli (siri) ulikuwa kupiga picha uso.

Kamera ya Mars Observer ya juu-azimio (MOC) ilirejeshwa kwenye ujumbe wa Mars Global Surveyor, ambao ulifika Mars mwaka 1997. Mnamo Aprili 5, 1998, katika Orbit 220, MOC ilipata picha ya oblique ya uso kwa azimio la mita 4 kwa pixel, sababu ya-10 uboreshaji katika azimio juu ya picha ya Viking. Picha nyingine mwaka 2001 ilikuwa na azimio la juu zaidi. Mara moja iliyotolewa na NASA, picha mpya zilionyesha kilima cha chini cha mesa-kama kilima kilichokatwa kwa njia ya barabara na matuta kadhaa ya mstari, ambayo yalitambuliwa vibaya katika picha ya 1976 kama macho na mdomo wa uso. Tu kwa kiwango kikubwa cha mawazo unaweza kufanana yoyote kwa uso kuonekana katika picha mpya, kuonyesha jinsi kasi tafsiri yetu ya jiolojia inaweza kubadilika na maboresho makubwa katika azimio. Picha za awali na za juu za azimio zinaweza kuonekana kwenye Kielelezo\(\PageIndex{8}\).

Kielelezo\(\PageIndex{8}\) uso juu ya Mars. Kinachojulikana kama “Uso juu ya Mars” huonekana (a) katika azimio la chini kutoka kwa Viking (“uso” uko katika sehemu ya juu ya picha) na (b) na azimio bora mara 20 kutoka kwa Mtafiti wa Global Mars.

Baada ya miaka 20 ya kukuza tafsiri za pseudoscientific na nadharia mbalimbali za njama, waumini wa “uso juu ya Mars” wanaweza sasa kukubali ukweli? Kwa bahati mbaya, haionekani hivyo. Wametuhumu NASA kwa kutengeneza picha mpya. Pia zinaonyesha kwamba utume wa siri wa Mars Observer ulijumuisha bomu la nyuklia lililotumika kuharibu uso kabla ya kupigwa picha kwa undani zaidi na Mtafiti wa Mars Global.

Nafasi wanasayansi kupata mapendekezo haya ya ajabu. NASA inatumia kiasi kikubwa cha utafiti juu ya maisha katika ulimwengu, na lengo kuu la ujumbe wa sasa na ujao wa Mars ni kutafuta ushahidi wa maisha ya zamani ya microbial kwenye Mars. Ushahidi kamili wa maisha extraterrestrial itakuwa moja ya uvumbuzi mkubwa wa sayansi na kwa bahati inaweza pia kusababisha kuongezeka kwa fedha kwa ajili ya NASA. Wazo kwamba NASA au mashirika mengine ya serikali yangeweza (au inaweza) kuunda njama ya kukandamiza ushahidi huo wa kuwakaribisha ni wa ajabu sana.

Ole, hadithi ya “uso juu ya Mars” ni mfano mmoja tu wa mfululizo mzima wa nadharia za njama ambazo zinahifadhiwa mbele ya umma na waumini wa kujitolea, na watu nje ili kufanya mume wa haraka, na kwa vyombo vya habari visivyojibika. Wengine ni pamoja na “hadithi ya miji” kwamba Jeshi la Anga ina miili ya extraterrestrials katika msingi wa siri, ripoti iliyosambazwa sana kwamba UFO ilianguka karibu na Roswell, New Mexico (kwa kweli ilikuwa puto kubeba vyombo vya kisayansi kupata ushahidi wa vipimo vya nyuklia vya Soviet), au wazo kwamba mgeni wanaanga walisaidia kujenga piramidi za Misri na makaburi mengine mengi ya kale kwa sababu babu zetu walikuwa wajinga mno kufanya hivyo peke yake.

Kwa kukabiliana na ongezeko la utangazaji uliotolewa kwa mawazo haya ya “sayansi ya uongo”, kundi la wanasayansi, waelimishaji, wasomi, na waganga (ambao wanajua hoax nzuri wanapoona moja) wameunda Kamati ya Uchunguzi wa Wasiwasi. Waandishi wawili wa awali wa kitabu chako wanafanya kazi kwenye kamati. Kwa habari zaidi kuhusu kazi yake delving katika maelezo ya busara kwa madai paranormal, angalia magazine yao bora, wasiwasi Inquirer, au angalia tovuti yao katika www.csicop.org/.

Mabadiliko ya Tabianchi Mars

Ushahidi kuhusu mito ya kale na maziwa ya maji kwenye Mars yaliyojadiliwa hadi sasa unaonyesha kwamba, mabilioni ya miaka iliyopita, joto la martian lazima liwe joto na anga lazima iwe kubwa zaidi kuliko ilivyo leo. Lakini nini inaweza kuwa iliyopita hali ya hewa juu ya Mars hivyo kwa kasi?

Tunadhani kwamba, kama Dunia na Venus, Mars labda imeundwa na shukrani ya juu ya joto la uso kwa athari ya chafu. Lakini Mars ni sayari ndogo, na mvuto wake wa chini unamaanisha kwamba gesi za anga zinaweza kutoroka kwa urahisi zaidi kuliko kutoka Dunia na Venus. Kama zaidi na zaidi ya anga ilitoroka katika nafasi, joto juu ya uso hatua kwa hatua akaanguka.

Hatimaye Mars ikawa baridi kiasi kwamba sehemu kubwa ya maji yalijitokeza nje ya angahewa, na kupunguza zaidi uwezo wake wa kuhifadhi joto. Sayari hiyo ilipata aina ya athari ya jokofu ya kukimbia, kinyume cha athari ya chafu ya kukimbia ambayo ilitokea Venus. Pengine, hasara hii ya anga ilitokea ndani ya chini ya miaka bilioni baada ya Mars kuunda. Matokeo yake ni baridi, kavu Mars tunayoona leo.

Masharti mita chache chini ya uso martian, hata hivyo, inaweza kuwa tofauti sana. Kuna, maji kioevu (hasa maji chumvi) inaweza kuendelea, naendelea joto na joto ndani ya Mars au tabaka kuhami imara na mwamba. Hata juu ya uso, kunaweza kuwa na njia za kubadilisha hali ya martian kwa muda.

Mars inawezekana kupata mzunguko wa hali ya hewa ya muda mrefu, ambayo inaweza kusababisha sababu ya kubadilisha obiti na tilt ya sayari. Wakati mwingine, kofia moja au mbili za polar zinaweza kuyeyuka, ikitoa mvuke mkubwa wa maji katika anga. Labda athari ya mara kwa mara na kimondo inaweza kuzalisha anga ya muda ambayo ni nene ya kutosha kuruhusu maji ya kioevu juu ya uso kwa wiki chache au miezi michache. Wengine wamependekeza kuwa teknolojia ya baadaye inaweza kutuwezesha kutengeneza MARS-yaani, kuhandisi hali yake na hali ya hewa kwa njia ambazo zinaweza kufanya sayari iwe na ukarimu zaidi kwa makao ya binadamu ya muda mrefu.

Utafutaji wa Maisha kwenye Mars

Ikiwa kulikuwa na maji ya bomba kwenye Mars katika siku za nyuma, labda kulikuwa na maisha pia. Je, maisha, kwa namna fulani, kubaki katika udongo wa martian leo? Kupima uwezekano huu, hata hivyo uwezekano, ilikuwa moja ya malengo ya msingi ya landers Viking katika 1976. Wafanyabiashara hawa walibeba maabara miniature ya kibiolojia ili kupima vijiumbe katika udongo wa martian Udongo Martian alikuwa scooped up na mkono spacecraft ya muda mrefu na kuwekwa katika vyumba majaribio, ambapo ilikuwa pekee na incubated katika kuwasiliana na aina ya gesi, isotopu mionzi, na virutubisho kuona nini kitatokea. Majaribio yaliangalia ushahidi wa kupumua kwa wanyama hai, kunyonya virutubisho zinazotolewa kwa viumbe vinavyoweza kuwepo, na kubadilishana gesi kati ya udongo na mazingira yake kwa sababu yoyote. Chombo cha nne kilichochea udongo na kuchambua kwa uangalifu ili kuamua ni nyenzo gani za kikaboni (carbon-kuzaa) zilizomo.

majaribio Viking walikuwa hivyo nyeti kwamba, alikuwa mmoja wa spacecraft nanga mahali popote duniani (isipokuwa uwezekano wa Antaktika), ingekuwa urahisi wamegundua maisha. Lakini, kwa tamaa ya wanasayansi wengi na wanachama wa umma, hakuna maisha yaliyogunduliwa kwenye Mars. Vipimo vya udongo kwa ajili ya kunyonya virutubisho na kubadilishana gesi vilionyesha shughuli fulani, lakini hii ilikuwa uwezekano mkubwa unasababishwa na athari za kemikali zilizoanza kama maji yaliongezwa kwenye udongo na haikuwa na uhusiano wowote na maisha. Kwa kweli, majaribio haya yalionyesha kuwa udongo wa martian unaonekana kuwa hai zaidi kuliko udongo wa ardhi kwa sababu ya yatokanayo na mionzi ya jua ya ultraviolet (tangu Mars haina safu ya ozoni).

Jaribio la kemia ya kikaboni lilionyesha hakuna maelezo ya nyenzo za kikaboni, ambazo zinaonekana kuharibiwa juu ya uso wa martian na athari ya sterilizing ya mwanga huu wa ultraviolet. Wakati uwezekano wa maisha juu ya uso haujaondolewa, wataalam wengi wanaona kuwa ni duni. Ingawa Mars ina mazingira zaidi duniani ya sayari yoyote katika mfumo wa jua, ukweli wa kusikitisha ni kwamba hakuna mtu anayeonekana kuwa nyumbani leo, angalau juu ya uso.

Hata hivyo, hakuna sababu ya kufikiri kwamba maisha hayakuweza kuanza Mars kuhusu miaka bilioni 4 iliyopita, wakati huo huo ilianza duniani. Sayari hizo mbili zilikuwa na hali sawa za uso hapo. Hivyo, tahadhari ya wanasayansi imebadilika kutafuta maisha ya mafuta kwenye Mars. Moja ya maswali ya msingi ya kushughulikiwa na spacecraft ya baadaye ni kama Mars mara moja aliunga mkono aina zake za maisha na, kama ni hivyo, jinsi maisha haya ya martian ikilinganishwa na ile kwenye sayari yetu wenyewe. Ujumbe wa baadaye utajumuisha kurudi kwa sampuli za martian zilizochaguliwa kutoka miamba ya sedimentary kwenye maeneo ambayo mara moja yamekuwa maji na hivyo labda maisha ya kale. Utafutaji wenye nguvu zaidi wa maisha ya martian (uliopita au wa sasa) utafanyika katika maabara yetu hapa duniani.

ulinzi wa sayari

Wanasayansi wanapoanza kutafuta maisha kwenye sayari nyingine, wanapaswa kuhakikisha kwamba hatuwezi kuharibu ulimwengu mwingine na maisha yaliyotokana na Dunia. Mwanzoni mwa utafutaji wa spacecraft juu ya Mars, makubaliano ya kimataifa yalibainisha kuwa landers wote walikuwa na sterilized kwa makini ili kuepuka ajali kupandikiza microbes duniani kwa Mars. Katika kesi ya Viking, tunajua sterilization ilifanikiwa. Kushindwa kwa Viking kuchunguza viumbe vya martian pia kunamaanisha kuwa majaribio haya hayakugundua viumbe vidogo vya duniani.

Kama tulivyojifunza zaidi juu ya hali mbaya juu ya uso wa martian, mahitaji ya sterilization yamekuwa yamehifadhiwa. Ni dhahiri kwamba hakuna microbes duniani inaweza kukua juu ya uso wa martian, na joto lake la chini, ukosefu wa maji, na mionzi makali ya ultraviolet. Microbes kutoka Dunia inaweza kuishi katika hali dormant, kavu, lakini hawawezi kukua na kuenea juu ya Mars.

Tatizo la kuchafua Mars litakuwa mbaya zaidi, hata hivyo, tunapoanza kutafuta maisha chini ya uso, ambapo joto ni la juu na hakuna mwanga wa ultraviolet huingia. Hali itakuwa ngumu zaidi ikiwa tunazingatia ndege za binadamu kwenda Mars. Binadamu yeyote atabeba pamoja nao wingi wa microbes duniani za kila aina, na ni vigumu kufikiria jinsi tunavyoweza kushika kwa ufanisi biospheres mbili pekee kutoka kwa kila mmoja ikiwa Mars ina maisha ya asili. Pengine hali bora inaweza kuwa moja ambayo aina mbili za maisha ni tofauti kiasi kwamba kila mmoja ni ufanisi asiyeonekana kwa nyingine-haijatambuliwa kwa kiwango cha kemikali kama hai au kama chakula cha uwezo.

Suala la haraka zaidi la wasiwasi wa umma si kwa uchafuzi wa Mars bali kwa hatari zozote zinazohusiana na kurudi sampuli za Mars duniani. NASA ina nia ya kutengwa kamili ya kibiolojia ya sampuli zilizorudishwa hadi zinaonyeshwa kuwa salama. Ingawa nafasi ya uchafuzi ni ndogo sana, ni bora kuwa salama kuliko pole.

Uwezekano mkubwa hakuna hatari, hata kama kuna maisha ya Mars na microbes mgeni hitch safari ya Dunia ndani ya baadhi ya sampuli akarudi. Kwa kweli, Mars inatuma sampuli duniani wakati wote kwa namna ya meteorites ya Mars. Kwa kuwa baadhi ya microbes hizi (kama zipo) zinaweza kuishi safari ya Dunia ndani ya nyumba yao ya mawe, huenda tumekuwa wazi mara nyingi kwa viumbe vidogo vya martian. Labda hawaingiliani na maisha yetu ya duniani, au kwa kweli sayari yetu tayari imechukuliwa dhidi ya mende kama mgeni.

Zaidi ya sayari nyingine yoyote, Mars imewaongoza waandishi wa sayansi ya uongo zaidi ya miaka. Unaweza kupata hadithi za kisayansi za busara kuhusu Mars katika orodha ya somo la hadithi hizo mtandaoni. Kama bonyeza Mars kama mada, utapata hadithi na idadi ya wanasayansi nafasi, ikiwa ni pamoja na William Hartmann, Geoffrey Landis, na Ludek Pesek.

Dhana muhimu na Muhtasari

Anga ya martian ina shinikizo la uso la chini ya 0.01 bar na ni 95% CO ₂. Ina mawingu ya vumbi, mawingu ya maji, na mawingu ya kaboni (barafu kavu). Maji ya maji machafu juu ya uso haiwezekani leo, lakini kuna permafrost ya chini kwenye latitudo ya juu. Vipu vya polar vya msimu vinatengenezwa kwa barafu kavu; kofia ya kaskazini ya mabaki ni barafu la maji, wakati kofia ya kusini ya barafu ya kudumu inafanywa kwa kiasi kikubwa cha barafu la maji na kifuniko cha barafu la dioksidi kaboni. Ushahidi wa hali ya hewa tofauti sana katika siku za nyuma hupatikana katika vipengele vya mmomonyoko wa maji: njia zote za kurudiwa na njia za nje, mwisho uliochongwa na mafuriko ya janga. Rovers yetu, kuchunguza lakebeds kale na maeneo ambapo mwamba sedimentary imeunda, wamepata ushahidi wa maji ya kina ya uso katika siku za nyuma. Hata zaidi ya kusisimua ni gullies ambayo inaonekana kuonyesha uwepo wa maji yanayotembea ya chumvi juu ya uso leo, hinting katika aquifers karibu-uso. Wafanyabiashara wa Viking walitafuta maisha ya martian katika 1976, na matokeo mabaya, lakini maisha inaweza kuwa ilistawi muda mrefu uliopita. Tumepata ushahidi wa maji kwenye Mars, lakini kufuatia maji bado hakutuongoza kwenye maisha katika sayari hiyo.