 Планета Марс. Интернет-журнал
На днях свершились два значимых для дела освоения Марса события - к Красной Планете стартовали Марс-Экспресс и первый из Роверов. С большим волнением мы следили за их предстартовой подготовкой и вот теперь ожидаем продолжения начавшихся программ, надеясь на их успешность, а также ждем старта второго из MER-ов. Будем надеяться на то, что неудачи космонавтики закончились и полеты к Марсу этого года завершатся научными прорывами и открытиями, преумножив наши знания о Красной Планете.
Напомним, что "Красная Планета" в свое время уже писала в прошедших номерах об этих готовящихся экспедициях к Марсу и поэтому мы полагаем необязательным возвращаться к описаниям их миссий сейчас, тем более что тема в настоящее время стала модной и освещается многими, как электронными, так и печатными изданиями. В свое время мы писали и о MER-ах, и Марс-Экспрессе, и о Бигль-2, стараясь, с одной стороны, чрезмерно не забивать головы наших потенциальных читателей многочисленными техническими подробностями, но и в то же время, с другой, не скатиться в некое глуповатое передирание материалов с сайтов соответствующих проектов и легковесность. Не нам судить насколько это нам удавалось ("Красная Планета" все же издание молодое и поэтому имеет, как нам кажется, право на некое снисходительное отношение), но, как читатели некоторых других изданий, мы порой, возможно и несколько предвзято, находили опубликованные там материалы на эту тематику не всегда удачными. Однако, в любом случае, тема стала модной, что хорошо и свидетельствует о росте интереса народных масс к Марсу и его изучению, а также избавляет нас от необходимости вновь повторять то, что нами уже было сказано и всем, кто интересуется Марсом, давно известно. Мы очень надеемся на успешность миссий к Марсу, а также на то, что сможем, не дожидаясь веяний моды, одними из первых русскоязычных изданий начать освещать полученные ими результаты.
Cо времен Лоуэлла, предположившего, что так называемые "каналы" имеют искусственное происхождение и предназначены построившими их марсианами для транспортировки воды с полярных шапок в экваториальные области, считалась естественной картина Марса, как планеты во многом подобной Земле. Более поздние исследования развенчали миф о каналах, Марс оказался безводной холодной пустыней, более похожей на Луну, чем на нашу родную планету. Однако впоследствии на снимках Красной Планеты были обнаружены образования, напоминающие русла рек.
Наличие многочисленных извилистых долин с большой протяженностью, с притоками и островами, напоминающих русла земных рек высохшие русла земных рек должно свидетельствовать о том, что ранее на поверхности Марса были такие условия, при которых была возможность для существования жидкой воды на поверхности.
Снимок острова
Во-первых, по последним данным, может представиться, что собственно воды на Марсе очень и очень немного. По последним оценкам количество водяного льда северной полярной шапки (о полярных шапках рассказывалось в №4 "Красной Планеты"), в которой сосредоточены основные водяные запасы (южная, по современным представлениям, состоит в основном из углекислоты) может составлять порядка 4% от запасов воды в антарктическом леднике. Атмосферные запасы воды также незначительны. Вода, некогда текшая по сухим в настоящее время руслам, может быть, вероятнее всего, в том или ином виде содержится под поверхностью планеты. На это же указывают последние данные полученные с помощью " Марс Одиссея ". Однако же , данные эти нуждаются в уточнении и детализации, хотя наличие больших запасов воды в подповерхностной мерзлоте, было бы вполне ожидаемо и логически предсказуемо. Если дальнейшие исследования покажут, что марсианской "вечной мерзлоты" не существует или что количество подповерхностной воды мало, то встанет вопрос, куда же девалась марсианская вода, которой согласно современной научной гипотезе о образовании всех планет из единого газопылевого диска, на Марсе должно быть сходным с земным или даже большим, ведь Марс, как планета, пограничная с зоной планет-гигантов, должен был бы быть даже несколько обогащен летучими веществами по сравнению с Землей, зона формирования которой была теплее марсианской.
Во-вторых, неизвестно, как долго длились благоприятные для существования жидкой воды условия на поверхности Марса, были ли русла результатом длительного воздействия равномерно протекавшей воды или же их возникновение объясняется некими катастрофичными кратковременными воздействиями огромных масс воды прошедшей по каким-то причинам из одного места в другое.
Марсианские русла слишком глубокие и слишком прямые, чтобы быть руслами рек в нашем привычном понимании, они очень слабо похожи на русла земных рек, но при этом достаточно близки к долинам ледников. Возможно, именно ледники ответственны за их образование. Другой гипотезой образования марсианских русел является предположение о имевшей место в относительно недавнюю эпоху гидротермальной активности. В толще вечной мерзлоты могут образовываться довольно крупные, толщиной 30-100 м и диаметром до 10 км, линзы жидкой воды, подогреваемой локальной тектоникой. В некоторых случаях линза может перегреться и закипеть, и тогда вытеснение объема воды, на поверхность приводит к образованию катастрофического селевого потока, образующего глубокий каньон. Согласно этой гипотезе, русла оказываются проделаны не жидкой водой, а смесью грязи, льда и пара, причем протекающими лишь эпизодически. Имеются и другие гипотезы.
Каковы бы ни были механизмы образования русел, и каковы бы ни были предположения и гипотезы об их возникновении, на данный момент у науки недостаточно информации и решение загадок "марсианских рек" дело будущего. Мы же пока упомянем наиболее заметные из деталей марсианского рельефа этого вида - это долины Маадим и Ниргал .
Снимки долин Маадим (слева) и Ниргал (справа). Итак, был ли Марс некогда богатым водой миром, с морями, океанами и реками, или всегда являл собой ледяную пустыню, станет известно лишь после его непосредственного изучения, которое невозможно без высадки на его поверхность людей и их длительного там пребывания. На данный же момент можно лишь констатировать, что марсианские "реки" это еще одна волнующая загадка таинственной Красной Планеты, ждущей своих первооткрывателей и исследователей.
КОЛОНИЗАЦИЯ. Задача синтеза сырья для химической промышленности марсианской колонии.
В нашем обществе нефть по сию пору используется в большей части как источник энергии, хотя еще Менделеев в свое время говорил о том, что использование нефти подобным образом равноценно тому, чтобы "топить печь ассигнациями", ведь нефть - это прежде всего богатейший источник углеводородов для синтеза разнообразных полимеров, без которых наша современная жизнь просто непредставима. Применение изделий из полимеров столь обширно и разнообразно, что наше время даже можно было бы, по аналогии с различными прошедшими периодами в истории человечества, назвать Веком Полимеров. При планировании колонизации Марса естественным образом встает вопрос об источнике углеводородов. Итак, зададимся вопросом: "Есть ли на Марсе нефть?"
Вопрос этот может показаться наивным - настолько Марс представляется иным по сравнению с нашей Землей. Естественным предполагается отрицательный ответ. Однако, на мой взгляд, вопрос о наличии или отсутствии нефти на Красной Планете является отнюдь не столь уж и явным. Напомним, что о возникновении нефти на Земле бытуют два представления: согласно первому она образовалась в результате разложения неких живых организмов, по второму углеводороды присутствовали на нашей планете изначально, будучи достаточно равномерно распределены по сформировавшему Солнечную Систему газопылевому облаку. Второе представление в последнее время получает все большее подтверждение (к примеру, в его пользу свидетельствуют данные, полученные при бурении Кольской сверхглубокой скважины) и, при принятии именно этой гипотезы за базовую, предположение о наличии нефти на Марсе представляется уже не столь малореальным и фантастическим - ведь если углеводороды есть на Земле, есть в системах планет-гигантов, то почему им в таком случае не быть и на "промежуточном" Марсе? Тем не менее, при столь слабых познаниях нашей науки о марсианской геологии и планетологии вообще, мы не можем при проектировании марсианской колонизации полагаться на возможно имеющиеся там углеводородные ресурсы. Поэтому, даже предполагая наличие нефти на Марсе, мы не вправе рассчитывать на скорое открытие месторождений гипотетической "марсианской нефти" и на их быстрое включение в эксплуатацию при проведении колонизации Марса. Представляется необходимым, в любом случае, иметь замену самородной нефти - либо на первое время, либо вообще на случай ее полного и принципиального отсутствия. Марсианский Проект должен быть полностью автономен от каких-либо расчетов на возможность наличия каких-либо легкодоступных ресурсов кроме тех, присутствие которых на планете является абсолютно достоверным и доказанным. В качестве таковой замены нефти как источника углеводородного сырья нами предлагается способ извлечения углерода из марсианской атмосферы и связывание его водородом, полученным из местной воды (существование значительных количеств которой на Марсе представляется вполне доказанным), либо хлором, с получением углеводородных соединений для последующего производства из них полимеров. "Побочным продуктом" процесса будет являться кислород, который, естественно, найдет свое применение в Марсианском Проекте. Вот один из предлагаемых возможных вариантов:
1) СО2 = С + О2 Данная реакция при наличии достаточно мощного источника энергии не представляется особенно затруднительной для массового разложения углекислого газа на составляющие элементы. Полученный кислород из реакционной зоны удаляется и идет на обработку его для дальнейшего использования, а углерод направляется на дальнейшее превращение. Следующая стадия представляет собой получение карбида кальция (CаC2). В промышленности его получают путем нагревания угля с негашеной известью в электрических печах при температуре порядка 2500 о С по реакции: 2) 3С + СаО = CаC2 + СО Угарный газ (СО) в дальнейших превращениях не участвует и выводится из зоны реакции, однако называть его при этом "отходом" было бы несправедливо, так как его вполне реально, к примеру, использовать на реакцию с хлором (СО + Сl2 = СОСl2) - образовавшийся фосген является применяемым сырьем для производства полимеров в современной промышленности. 3) CаC2 + 2H2О = Са(ОН)2 + С2Н2
Получившийся в результате этой реакции ацетилен (С2Н2), являясь основным продуктом, выводится из зоны реакции. На основе ацетилена как исходного сырья имеются промышленно используемые технологии синтеза таких важнейших продуктов, как уксусная кислота, синтетический каучук, пластмассы, различные растворители и пр. Гашеная известь (Са(ОН)2) нагревом с отщеплением воды переводится в негашеную (СаО) и направляется на начало процесса: 4) Са(ОН)2 = СаО + H2О Получившаяся в качестве побочного продукта вода может быть сконденсирована и направлена на третью стадию процесса.
Таким образом, итоговая реакция процесса, исключая побочную "фосгеновую" ветвь и реакции, связанные с восстановлением окиси кальция, который в реакциях является в принципе нерасходуемым, будет такой: 5) 3СО2 + H2О = 3О2 + СО + С2Н2 Исходными веществами для процесса будут являться такие простейшие и распространеннейшие вещества (наличие воды на Марсе признано в настоящее время в научных кругах уже не подлежащим сомнениям), как углекислый газ (СО2) и вода (H2О), а продуктами будут являться кислород (О2) (необходимый как непосредственно для дыхания, так и как, к примеру, окислитель для двигателей транспорта, как вещество для химического синтеза различных веществ и т.п.), угарный газ (СО) (который может быть превращен, к примеру, в фосген, который, в свою очередь, может использоваться как сырье для дальнейшего синтеза и т.п.) и ацетилен (С2Н2), который является важным сырьем химического синтеза разнообразнейших веществ. Так, одно из применений ацетилена заключается в производстве из него бензола (С6Н6): 6) 3 С2Н2 = С6Н6
Также возможна полимеризация по другому пути - при пропускании ацетилена через раствор хлористой меди и хлорида аммония в соляной кислоте при 80оС образуется винилацетилен, который, в дальнейшем, при присоединении НCl, превращается в хлоропрен, применяемый для получения синтетического каучука. При присоединении воды, протекающем при каталитическом действии солей ртути (реакция Кучерова), получается виниловый спирт, который изомеризуется в уксусный альдегид. Данная реакция имеет большое промышленное значение, т.к. уксусный альдегид является в технике веществом, которое в огромных количествах применяется для получения уксусной кислоты, этилового спирта и ряда других веществ.
Также ацетилен служит в промышленности исходным продуктом для синтеза таких растворителей, как, например, трихлорэтилен и т.д. Химически чистый ацетилен в смеси с этиленом (данный газ именуется "нарцилен") может применяться в качестве наркоза при хирургических операциях.
Итак, данный вариант получения сырья для химического производства марсианской колонии позволяет наладить производство на месте столь важных веществ, как каучук, различные растворители, ароматические вещества (производные бензола), уксусная кислота и т.д., что, несомненно, должно представлять интерес при проектировании серьезного освоения Марса. Предполагается, что создание технологии цепочки производств, максимально автоматизированных и взаимосвязанных, должно являться одной из главных задач проекта освоения.
Содержание журнала.
Сopyright 2002-2023 © Сайт "Галактика" • Проект "Астрономическая энциклопедия" • Идея, дизайн, хостинг, веб-мастер сайта - Кременчуцкий Александр, Москва. |
Снимок "Викинга", на котором видно одно из сухих русел на поверхности Марса.
Современные условия на планете таковы, что при малом атмосферном давлении, существующем сейчас на Марсе, оказавшаяся там вода способна закипеть без какого либо нагрева. При среднем значении давления для поверхности Марса 6,1 мбар лед переходит непосредственно в пар, минуя жидкое состояние.
Так ли это? И если это так, то куда девалась вся эта вода, что прорыла такие впечатляющие каналы и русла? На этот и другие вопросы ответов пока нет, их отыскание дело будущих миссий АМС и, возможно, первых пилотируемых экспедиций.
