Цвет поверхности Марса

редактировать
Скала Йоги, исследована марсоходом Соджорнер (4 июля 1997 г.)

Поверхность планеты Марс издалека кажется красноватой из-за ржавой пыли, взвешенной в атмосфере. С близкого расстояния он выглядит более похожим на ириски, а другие распространенные цвета поверхности включают золотой, коричневый, коричневый и зеленоватый, в зависимости от минералов.

Кажущийся цвет марсианской поверхности позволил людям отличить его от других планет на раннем этапе истории человечества и побудил их сплетать легенды войны в связи с Марсом. Одно из самых ранних записанных имён, Хар дешер, буквально означало «Красный» на египетском языке. Его цвет, возможно, также внес свой вклад в злокачественную ассоциацию в индийской астрологии, поскольку ему дали имена Ангарака и Лохитанга, которые отражают отчетливо красный цвет Марса, видимый невооруженным глазом. Современные исследователи-роботы показали, что не только поверхности, но и небо над ними могут казаться красными в условиях солнечного света на Марсе.

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 Причина появления красного цвета и его обширность
  • 2 Наличие в пыли нанофазных оксидов железа (npOx)
  • 3 Красное небо на Марсе
  • 4 ссылки
  • 5 Внешние ссылки

Причина красного цвета и его обширность

Современные наблюдения показывают, что покраснение Марса является кожным. Поверхность Марса выглядит красноватой в первую очередь из-за повсеместного слоя пыли (частицы обычно составляют от 3 до 45 мкм в диаметре), который обычно имеет толщину порядка миллиметров. Даже там, где встречаются самые толстые отложения этой красноватой пыли, например, в районе Фарсиды, толщина слоя пыли, вероятно, не превышает 2 м (7 футов). Следовательно, красноватая пыль - это, по сути, чрезвычайно тонкий слой на поверхности Марса и никоим образом не представляет собой основную часть недр Марса.

Curiosity «сек Вид марсианского грунта и валуны после пересечения„Dingo Gap“ дюны (февраль 9, 2014; сырого цвета ).

Марсианская пыль имеет красноватый цвет в основном из-за спектральных свойств нанофазных оксидов железа (npOx), которые имеют тенденцию доминировать в видимом спектре. Конкретные минералы npOx не были полностью ограничены, но нанокристаллический красный гематит (α-Fe 2 O 3) может быть объемно доминирующим, по крайней мере, при глубине отбора проб менее 100 мкм инфракрасных удаленных датчиков, таких как инструмент Mars Express OMEGA.. Остальное железо в пыли, возможно, до 50% массы, может быть в обогащенном титаном магнетите (Fe 3 O 4). Магнетит обычно имеет черный цвет с черной полосой и не способствует красноватому оттенку пыли.

Массовая доля хлора и серы в пыли выше той, которая была обнаружена ( марсоходами Mars Exploration Rovers Spirit и Opportunity ) в типах почв в кратере Гусева и на Меридиани Планум. Сера в пыли также показывает положительную корреляцию с npOx. Это предполагает, что очень ограниченное химическое изменение тонкими пленками рассола (чему способствует образование инея из атмосферной H 2 O) может приводить к образованию некоторого количества npOx. Кроме того, наблюдения за атмосферной пылью с помощью дистанционного зондирования (которая показывает небольшие отличия по составу и размеру зерна от приземной пыли) показывают, что основной объем пылевых частиц состоит из полевого шпата плагиоклаза и цеолита, а также незначительных компонентов пироксена и оливина. Такой мелкодисперсный материал может быть легко образован путем механической эрозии из богатых полевым шпатом базальтов, таких как скалы в южных высокогорных районах Марса. В совокупности эти наблюдения показывают, что любое химическое изменение пыли из-за активности воды было очень незначительным.

Наличие нанофазных оксидов железа (npOx) в пыли

Существует несколько процессов, которые могут давать npOx в качестве продукта окисления без участия свободного кислорода (O 2). Один или несколько из этих процессов могли доминировать на Марсе, поскольку атмосферное моделирование в геологических временных масштабах показывает, что свободный O 2 (генерируемый в основном в результате фотодиссоциации воды (H 2 O)) всегда мог быть следовым компонентом с парциальным давлением, отличным от превышает 0,1 микропаскаль (мкПа).

Поверхность, усыпанная камнями, получена Mars Pathfinder (4 июля 1997 г.)

Один кислородно-(O 2) -независимый процесс включает прямую химическую реакцию двухвалентного железа (Fe 2+) (обычно присутствующего в типичных вулканических минералах) или металлического железа (Fe) с водой (H 2 O) с образованием трехвалентного железа (Fe 3+ (водн.)), Что обычно приводит к образованию гидроксидов, таких как гетит (FeO • OH) в экспериментальных условиях. Хотя эта реакция с водой (H 2 O) является термодинамически неблагоприятной, она, тем не менее, может поддерживаться быстрой потерей побочного продукта молекулярного водорода (H 2). Реакции могут дополнительно способствовать растворенные диоксид углерода (CO 2) и диоксид серы (SO 2), которые снижают pH пленок рассола, увеличивая концентрацию более окислительных ионов водорода (H +).

Однако для разложения (окси) гидроксидов Fe 3+, таких как гетит, на гематит, обычно требуются более высокие температуры (около 300 ° C). Образование палагонитовой тефры на верхних склонах вулкана Мауна-Кеа может отражать такие процессы, что согласуется с интригующим спектральным и магнитным сходством между палагонитовой тефрой и марсианской пылью. Несмотря на необходимость таких кинетических условий, длительные засушливые условия с низким pH на Марсе (такие как дневные пленки рассола) могут привести к возможному превращению гетита в гематит, учитывая термодинамическую стабильность последнего.

Fe и Fe 2+ также могут окисляться под действием перекиси водорода (H 2 O 2). Несмотря на то, что содержание H 2 O 2 в марсианской атмосфере очень низкое, он устойчив во времени и является гораздо более сильным окислителем, чем H 2 O. Окисление, вызванное H 2 O 2, до Fe 3+ (обычно в виде гидратированных минералов) было наблюдается экспериментально. Кроме того, распространенность спектральной сигнатуры α-Fe 2 O 3, но не гидратированных минералов Fe 3+, усиливает возможность того, что npOx может образовываться даже без термодинамически неблагоприятных посредников, таких как геотит.

Есть также свидетельства того, что гематит мог образовываться из магнетита в процессе эрозионных процессов. Эксперименты на Simulation лаборатории Mars из Университета Орхус в Дании, показывают, что, когда смесь магнетита порошка, кварцевого песка и кварцевых частиц пыли переворачивают в колбе, некоторые из магнетита обращенных в гематит, окрашивание образца красного цвета. Предлагаемое объяснение этого эффекта состоит в том, что когда кварц разрушается при измельчении, определенные химические связи разрываются на вновь открытых поверхностях; когда эти поверхности входят в контакт с магнетитом, атомы кислорода могут переноситься с поверхности кварца на магнетит, образуя гематит.

Красное небо на Марсе

Приблизительно полноцветные изображения на месте, полученные с миссий Mars Pathfinder и Mars Exploration Rover, показывают, что марсианское небо также может казаться людям красноватым. Поглощение солнечного света в диапазоне 0,4-0,6 мкм частицами пыли может быть основной причиной покраснения неба. Дополнительный вклад может дать преобладание рассеяния фотонов на пылевых частицах на длинах волн порядка 3 мкм, что находится в ближнем инфракрасном диапазоне, над рэлеевским рассеянием на молекулах газа.

Рекомендации

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2023-04-21 02:37:44
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте