How to live on Mars

[eugenebo]

Некоторые мысли относительно возможности заселения Марса людьми. Преимущественно для таких же маньяков космонавтики, как и я. Вас предупредили :)

Comments

[mixalych.livejournal.com]

1. По безразмерному моменту инерции. Да, верно, дифференцирован Марс послабее Земли, но следует учесть то, что и доля железа и сидерофильных элементов там тоже меньше (у Марса - примерно 25%, у Земли вроде в районе 32%). К тому же сам Марс гораздо меньше Земли. Следствие всего этого - более быстрое затухание процессов дифференциации, несмотря на вроде бы больший по сравнению с Землей остаточный потенциал. Хотя геологическое строение Марса в настоящее время еще слабо изучено - вроде даже не могут рассчитать точный размер ядра, толщину коры и мантии. Но судя по (не)наблюдаемой современной активной сейсмичности и вулканизму, мантийная конвекция на Марсе почти затухла, сравнительно с Землей. Т.е мой прогон про "свободное железо (и его "низкокислородные" окислы) в >макроскопическом количестве< в мантии Марса уже давно отсутствует" лучше читать как "свободное железо (и его "низкокислородные" окислы) в >количестве, достаточном для поддержания заметных процессов конвекции< в мантии Марса уже давно отсутствует".

2. По Ио. Ну, про элементный состав, близкий к Марсу - это преувеличение, судить хотя бы по современным значениям средней плотности (для Марса - 3,97 г\см3, для Ио - 3,5г.\см3), или по положению в плане удалённости от солнца. Ио явно менее богат железом и другими тяжелыми элементами и возможно алюмосиликатами, более богат серой и халькофильными элементами. Впрочем, речь не о том, речь о геологической активности, которая в случае Ио носит явно экзогенный характер - там же Юпитер (ну и остальные галилееевы спутники) близко, масштаб и характер приливных явлений на Ио можешь сам подсчитать. Учитывая то, что наверняка верхние слои Ио сложены в основном из легких и легкоплавких сульфидов и серы, получаем жидкую оболочку под тонкой корой охлаждения. Приливная энергия соответственно выделяется именно в ней - как следствие имеем масштабный вулканизм. Скорее всего - серно-сульфидный, а не алюмосиликатный, как на Земле.

3. По тепловому потоку. Тепловой поток - это не причина активной геотектоники, а следствие. Т.е. что-то там внутри дифференцируется - как следствие имеем выход тепла. Не факт, что если мы будем там что-то внутри нагревать и вследствие нагрева получим значимую конвекцию. Это ж не чайник с водой, вязкость не та, структура не та. Давай подумаем, что нагревать:
a. Нагреваем ядро, что имеем? Тут есть два варианта - либо ядро ферросульфидное (эвтектический сплав Fe и FeS) - тогда оно уже жидкое, так как ферросульфиды относительно легкоплавки, и температура их плавления слабо зависит от давления; либо ядро, как у Земли состоит из сплава железа и его монооксида - тогда может быть и твердым. Нагревая его, можем и расплавить, так как кривая зависимости температуры плавления от давления для этого дела достаточно полога. Но и расплавив ядро (ну или его внешние слои) мы ничего дельного не добьемся - расплав будет все равно тяжелее вещества верхних слоев.
b. Нагреваем глубокие слои мантии - ничего дельного не получим, так как кривая зависимости температуры плавления алюмосиликатов от давления очень крута - уже для глубины 2000 километров будет в районе 7000-8000 градусов. Даже в центре Земли на глубине ~6000 км температура меньше.
с. Плавим что-нибудь относительно неглубоко - да, получаем алюмосиликатный расплав, который должен быть легче окружающих пород. Будут интрузии мантийного вещества в кору, будет газовыделение, но что легко пришло - легко и уйдет вследствие серпентизации.

4. Дополнительные соображения - по временным масштабам. Все геолого-тектонические процессы крайне медлительны на самом деле - чтобы получить реакцию на воздействие, потребуется подождать миллионы лет, что собственно говоря и закрывает весь класс подобного рода решений твоей задачи. Ну, либо для скорого получения результата просто расплавить значительную часть литосферы (десятки процентов), да. Но это уже не тот масштаб. Для такого воздействия нужно закачать в литосферу Марса энергии порядка 10^36-10^37 эрг, т.е. порядка 10^30 Вт.

Примерно так. Извини, задержался с ответом.

[eugenebo.livejournal.com]

Пункт №4 -- весьма серьёзен. Действительно, чтобы прогреть существенную часть недр Марса хотя бы на 1000 градусов, нужно никак не меньше эдак 10²⁸ Дж, что при указанной мощности в 10¹⁴ ватт растянет процесс на 10 миллионов лет. Не удовлетворяет исходным ограничениям. Убираю из текста. Спасибо за убедительный аргумент :)

Что касается п. №3 -- а сильно ли важны кривульки плавления? Ну будет у нас в мантии не хватать половины температуры, так удвоим вкачиваемую энергию. Сделаем 10 тысяч градусов. Тепловой поток всё равно будет на уровне единиц ватт на квадратный метр. Или нет?

По п №2: У Марса больше радиус. Грубые оценки показывают, что разница в плотности примерно соответствует тому, чего можно ожидать за счёт большего сжатия его недр при примерно одинаковом составе. Собственно, примерно то же относится и к Луне, Земле и Венере.

[Сие нисколько не отменяет некоторых различий -- скажем, того факта, что Луна сильно обеднена летучими элементами по сравнению с Землёй. Но разница эта совершенно смехотворна по сравнению, например, с различиями между каменными и ледяными телами, действительно имеющими кардинально несхожую тектонику].

Хотя, конечно, механизм генерации вулканизма на Ио совсем другой, согласен, и, возможно, Ио поэтому не очень подходящая "реперная точка" для рассмотрения Марса.