Jump to content

Вода на наземных планетах солнечной системы

Присутствие воды на наземных планетах Солнечной системы ( ртуть , Венера , Земля , Марс и близкородственная луна Земли ) варьируется в зависимости от каждого планетарного тела, причем точное происхождение остается неясным. на земной планете на земной планете Кроме того, известно, что на поверхности есть водный лед.

Запасы воды

[ редактировать ]

Меркурий

[ редактировать ]

Из-за его близости к солнцу и отсутствия видимой воды на ее поверхности планета ртуть рассматривалась как не нестабильная планета . Данные, полученные из миссии Mariner 10, нашли доказательства водорода (H), гелия (HE) и кислорода (O) в экзосфере ртути. [ 1 ] Улетающие вещества также были найдены вблизи полярных регионов. [ 2 ] Messenger , однако, отправил данные из множества встроенных инструментов, которые привели ученых к выводу, что Меркурий был волатильным богатым. [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] Меркурий богат калием (k), который был предложен в качестве прокси для летучего истощения на планетарном теле. Это приводит к предположению, что Меркурий могла бы нарастить воду на ее поверхности, относительно близости Земли, если бы ее близость не была настолько близок к Солнцу. [ 6 ]

Текущая атмосфера Венеровцы содержит всего ~ 200 мг/кг H 2 O (G) в своей атмосфере, а режим давления и температуры делает воду нестабильными на своей поверхности. Тем не менее, если предположить, что ранняя Венера H 2 O имела соотношение между дейтерием (тяжелым водородом, 2H) и водородом (1H), аналогичным средней средней воде в океане (VSMow) в Вене ( VSMOW ) из 1,6 × 10 −4 , [ 7 ] Соотношение D/H в атмосфере Венеровской атмосферы 1,9 × 10 −2 , почти в × 120 земных, может указывать на то, что Венера имела гораздо больший инвентарь H 2 O. [ 8 ] В то время как большое несоответствие между наземными и венерианскими коэффициентами D/H затрудняет оценку геологически древнего водного бюджета Венеры. [ 9 ] Его масса могла быть не менее 0,3% от гидросферы Земли. [ 8 ] Венеры, Оценки, основанные на уровнях дейтерия показывают, что планета потеряла от 4 метров (13 футов) поверхностных вод до «достоинства океана Земли». [ 10 ]

Гидросфера Земли содержит ~ 1,46 × 10 21 кг (3,22 × 10 21 LB) H 2 O, а осадочные породы содержат ~ 0,21 × 10 21 кг (4,6 × 10 20 LB), для общего запаса коры ~ 1,67 × 10 21 кг (3,68 × 10 21 LB) H 2 O. Инвентаризация мантии плохо ограничена в диапазоне 0,5 × 10 21 –4×10 21 кг (1,1 × 10 21 –8.8×10 21 фунт). Следовательно, объемный инвентарь H 2 O на Земле может быть консервативно оценен как 0,04% массы Земли (~ 2,3 × 10 21 кг (5,1 × 10 21 фунт)).

Земная луна

[ редактировать ]

Недавнее наблюдение, сделанное рядом космических кораблей, подтвердило значительное количество лунной воды . Вторичный ионный масс -спектрометр (SIMS) измерен H 2 O, а также другие возможные летучие вещества в лунных вулканического стекла пузырьках . В этих вулканических очках было обнаружено 4-46 ч / млн по весу (WT) H 2 O, а затем смоделировано, что было 260-745 ч / млн WT перед извержениями лунного вулкана. [ 11 ] Симс также обнаружил лунную воду в образцах скалы, а космонавты Аполлона вернулись на Землю. Эти образцы породы были протестированы тремя различными способами, и все пришли к тому же выводу, что луна содержит воду. [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]

Существует три основных набора данных для численности воды на лунной поверхности: образцы на высокогорье, образцы Kreep и образцы пирокластического стекла. Образцы на высокогорье были оценены для лунного магма-океана в 1320-5000 ч / млн . начале [ 16 ] Образец Urkreep оценивает 130-240 ч / млн мас. Стоимость H 2 O, что аналогично результатам в текущих образцах высокогорья (до моделирования). [ 17 ] Пирокластические стеклянные образцы были использованы для оценки содержания воды в мантийном источнике и массовой силикатной луне. Источник мантии был оценен в 110 ч / млн мас. Стол H 2 а объемная силикатная луна содержала 100-300 ч / млн мас O , . [ 18 ] [ 17 ]

Значительное количество поверхностного водорода наблюдалось во всем мире Mars Odyssey GRS. [ 19 ] Стеихиометрически оцениваемые водные фракции указывают на то, что, если свободно от углекислого газа , ближняя поверхность на полюсах почти полностью состоит из воды, покрытой тонким шпоном из мелкого материала. [ 19 ] Это подкрепляется наблюдениями Марсиса , с оценкой 1,6 × 10 6 км 3 (3.8 × 10 5 Cu mi) воды в южной полярной области с водой, эквивалентным глобальному слою (WEG) 11 метров (36 футов) глубиной. [ 20 ] Дополнительные наблюдения на обоих полюсах предполагают, что общее количество WEG составляет 30 м (98 футов), в то время как наблюдения Mars Odyssey NS помещают нижнюю границу на глубине ~ 14 см (5,5 дюйма). [ 21 ] Геоморфные свидетельства способствуют значительно большему количеству поверхностных вод по сравнению с геологической историей, причем WEG до 500 м (1600 футов). [ 21 ] Текущий атмосферный резервуар воды, хотя и важный в качестве кабелепровода, является незначительным по объему с WEG не более 10 мкм (0,00039 дюймов). [ 21 ] Поскольку типичное поверхностное давление токовой атмосферы (~ 6 гПа (0,087 фунтов на квадратный дюйм) [ 22 ] ) меньше, чем тройная точка H 2 O, жидкая вода нестабильна на поверхности, если не присутствует в достаточно больших объемах. Кроме того, средняя глобальная температура составляет ~ 220 К (-53 ° C; -64 ° F), даже ниже точки эвтектического замораживания большинства рассолов. [ 22 ] Для сравнения, самые высокие суточные температуры поверхности на двух местах MER составляли ~ 290 К (17 ° C; 62 ° F). [ 23 ]

Аккреция воды земной и Марсом

[ редактировать ]

Изотопное соотношение D/H является основным ограничением на источник H 2 O на земных планетах. Сравнение соотношений планеты D/H с уровнями углеродистых хондритов и комет, позволяющих предварительно определять источник H 2 O. Наиболее ограничения для аккретированного H 2 O определяются из не-атмосферного H 2 O, поскольку отношение D/H у атмосферного компонента может быть подвергнуто быстрому изменению предпочтительного потери H. [ 22 ] Если это не в изотопном равновесии с поверхностью H 2 O. Отношение VSMow D/H Земли 1,6 × 10 −4 [ 7 ] и моделирование воздействий предполагает, что вклад кометального вклада в кору вода составлял менее 10%. Тем не менее, большая часть воды может быть получена из планетарных эмбрионов размером с ртуть, которые образовались в поясе астероида за 2,5 ат. [ 24 ] Оригинальное соотношение D/H Марса, оцениваемое путем деконволюции компонентов атмосферного и магматического D/H в марсианских метеоритах (например, Que 94201), составляет × (1,9 +/- 0,25) значение VSMow. [ 24 ] Более высокое D/H и моделирование воздействия (значительно отличаются от Земли из -за меньшей массы Марса) предпочитают модель, в которой Марс аккреции набрал в общей сложности от 6% до 27% массы текущей земной гидросфере, соответствующей исходному D/H между × 1,6 и × 1,2 значением SMOW. [ 24 ] Первое усиление согласуется с примерно равными астероидальными и кометратными вкладами, в то время как последний будет указывать в основном астероидные вклады. [ 24 ] Соответствующий WEG будет составлять 0,6–2,7 км (0,37–1,68 миль), что согласуется с эффективностью отрыва от датчика 50%, чтобы получить ~ 500 м (1600 футов) веге поверхностных вод. [ 24 ] Сравнение текущего соотношения D/H атмосферного соотношения × 5,5 отношения SMOW с первичным соотношением SMOW × 1,6 предполагает, что ~ 50 м (160 футов) было потеряно в пространстве с помощью солнечного ветра . [ 24 ]

Кометальная и астероидальная доставка воды для аккреции Земли и Марса имеет значительные предостережения, даже если она предпочитает изотопные соотношения D/H. [ 9 ] Ключевые проблемы включают: [ 9 ]

  1. Более высокие отношения D/H в марсианских метеоритах могут стать следствием смещенной выборки, поскольку у Марса, возможно, никогда не было эффективного переработки коры процесса
  2. Земля Примитивная верхняя мантия 187 Ты/ 188 Изотопное соотношение OS превышает 0,129, что значительно больше, чем у углеродистых хондритов, но аналогично безводным обычным хондритам. Это делает маловероятным, что планетарные эмбрионы композиционно сходны с углеродистыми хондритами, поставляемыми водой на землю
  3. Содержание атмосферы Земли в NE значительно выше, чем можно было бы ожидать, если бы все редкие газы и H 2 O были аккреции из планетарных эмбрионов с углеродистыми хондритными композициями. [ 25 ]

Альтернативой кометральной и астероидной доставке H 2 O будет аккреция посредством физической формирования во время образования земных планет в солнечной туманности . Это будет соответствовать термодинамической оценке около двух земных масс водяного пара в пределах 3AU от солнечного аккреционного диска, которая превышала бы 40 массой воды, необходимой для того, чтобы нарастать эквивалент 50 гидросфереров Земли (наиболее экстремальная оценка объема Земли H 2 O) на территориальную планету. [ 9 ] Несмотря на то, что большая часть тумана H 2 O (G) может быть потеряна из -за высокой температурной среды аккреционного диска, для физической формирования H 2 O при аккреционных зернах можно было сохранить почти три температуры в земле H 2 O при 500 K (227 ° C; 440 ° F) температуры. [ 9 ] Эта модель адсорбции эффективно избегает 187 Ты/ 188 Проблема распределения неравенства ОС в дифференцированном соотношении H 2 O. Тем не менее, в настоящее время наилучшая оценка спектроскопического отношения к небуларному коэффициенту D/H, оцениваемой с Jovian и Saturnian Atmospheric CH 4, составляет всего 2,1 × 10 −5 , коэффициент 8 ниже, чем соотношение VSMow от Земли. [ 9 ] Неясно, как такая разница может существовать, если бы физическая форма действительно была доминирующей формой аккреции H 2 O для Земли в частности и на земных планетах в целом.

Смотрите также

[ редактировать ]
  1. ^ Broadfoot, AL; Шеменский, де; Кумар С. (1976). "Mariner 10: Mercury Atmosphere". Геофизические исследования . 3 (10): 577–580. Bibcode : 1976georl ... 3..577b . doi : 10.1029/gl003i010p00577 . ISSN   0094-8276 .
  2. ^ Слэйд, Массачусетс; Батлер, BJ; Muhleman, Do (1992-10-23). «Меркалолокационная визуализация: доказательство полярного льда». Наука . 258 (5082): 635–640. Bibcode : 1992sci ... 258..635s . doi : 10.1126/science.258.5082.635 . ISSN   0036-8075 . PMID   17748898 . S2CID   34009087 .
  3. ^ Эванс, Ларри Дж.; Пепловски, Патрик Н.; Роудс, Эдгар А.; Лоуренс, Дэвид Дж.; Маккой, Тимоти Дж.; Nittler, Larry R.; Соломон, Шон С.; Sprague, Ann L.; Stockstill-Cahill, Карен Р.; Старр, Ричард Д.; Weider, Shoshana Z. (2012-11-02). «Основные изделия на поверхности ртути: результаты спектрометра гамма-излучения мессенджера». Журнал геофизических исследований: планеты . 117 (E12): N/A. Bibcode : 2012jgre..117.0l07e . doi : 10.1029/2012je004178 . ISSN   0148-0227 .
  4. ^ Пепловски, Патрик Н.; Лоуренс, Дэвид Дж.; Эванс, Ларри Дж.; Клима, Рэйчел Л.; Блеветт, Дэвид Т.; Гольдстен, Джон О.; Murchie, Scott L.; Маккой, Тимоти Дж.; Nittler, Larry R.; Соломон, Шон С.; Старр, Ричард Д. (2015). «Ограничения на изобилие углерода в двухповерхностных материалах на ртути: результаты спектрометра гамма-излучения Messenger». Планетарная и космическая наука . 108 : 98–107. Bibcode : 2015p & ss..108 ... 98p . doi : 10.1016/j.pss.2015.01.008 . ISSN   0032-0633 .
  5. ^ Пепловски, Патрик Н.; Клима, Рэйчел Л.; Лоуренс, Дэвид Дж.; Эрнст, Кэролин М.; Деневи, Бретт В.; Фрэнк, Элизабет А.; Гольдстен, Джон О.; Murchie, Scott L.; Nittler, Larry R.; Соломон, Шон С. (2016-03-07). «Удаленные чувствительные доказательства древней углеродной коры на ртути». Природа Геонаука . 9 (4): 273–276. Bibcode : 2016natge ... 9..273p . doi : 10.1038/ngeo2669 . ISSN   1752-0894 .
  6. ^ Гринвуд, Джеймс П.; Карато, Шун-Ичиро; Вандер Кааден, Кэтлин Э.; Пахлеван, Каве; Усуи, Томохиро (2018-07-26). «Вода и нестабильные запасы Меркурия, Венера, Луны и Марса». Обзоры космических наук . 214 (5): 92. BIBCODE : 2018SSRV..214 ... 92G . doi : 10.1007/s11214-018-0526-1 . ISSN   0038-6308 . S2CID   125706287 .
  7. ^ Jump up to: а беременный Национальный институт стандартов и технологий (2005 г.), Отчет по расследованию
  8. ^ Jump up to: а беременный Куликов, Ю. N.; Lammer, H.; Лихтенэггер, он; Terada, N.; Рибас, я.; Kolb, C.; Langmayr, D.; Lundin, R.; Гинань, EF; Barabash, S.; Biernat, HK (2006). «Атмосферная и потеря воды от ранней Венера». Планетарная и космическая наука . 54 (13–14): 1425–1444. Bibcode : 2006p & ss ... 54.1425K . Citeseerx   10.1.1.538.9059 . doi : 10.1016/j.pss.2006.04.021 .
  9. ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон Дрейк, MJ (2005). «Происхождение воды на земных планетах» . Метеоритика и планетарная наука . 40 (4): 519–527. Bibcode : 2005m & ps ... 40..519d . doi : 10.1111/j.1945-5100.2005.tb00960.x .
  10. ^ Owen, (2007), News.nationalgeography.com/news/2007/11/071128-venus-earth_2.html
  11. ^ Саал, Альберто Э.; Hauri, Erik H.; Cascio, Mauro L.; Ван Орман, Джеймс А.; Резерфорд, Малкольм С.; Купер, Рейд Ф. (2008). «Летучие содержание лунных вулканических стаканов и наличие воды во внутренней части луны». Природа . 454 (7201): 192–195. Bibcode : 2008natur.454..192S . doi : 10.1038/nature07047 . ISSN   0028-0836 . PMID   18615079 . S2CID   4394004 .
  12. ^ Бойс, Джереми В.; Лю, Ян; Россман, Джордж Р.; Гуан, Юнбин; Эйлер, Джон М.; Столпер, Эдвард М.; Тейлор, Лоуренс А. (2010). «Лунный апатит с наземным летучим числом» (PDF) . Природа . 466 (7305): 466–469. Bibcode : 2010natur.466..466b . doi : 10.1038/nature09274 . ISSN   0028-0836 . PMID   20651686 . S2CID   4405054 .
  13. ^ Гринвуд, Джеймс П.; Ито, Шоичи; Сакамото, Наоя; Уоррен, Пол; Тейлор, Лоуренс; Yurimoto, Hisayoshi (2011-01-09). «Коэффициенты изотопов водорода в лунных породах указывают на доставку кометральной воды на луну». Природа Геонаука . 4 (2): 79–82. Bibcode : 2011natge ... 4 ... 79G . doi : 10.1038/ngeo1050 . HDL : 2115/46873 . ISSN   1752-0894 .
  14. ^ МакКуббин, Фрэнсис М.; Вандер Кааден, Кэтлин Э.; Tartèse, Romain; Клима, Рэйчел Л.; Лю, Ян; Мортимер, Джеймс; Барнс, Джессика Дж.; Ширер, Чарльз К.; Трейман, Аллан Х.; Лоуренс, Дэвид Дж.; Элардо, Стивен М. (2015a). «Магматические летучие вещества (H, C, N, F, S, CL) в лунной мантии, коре и реголите: обилие, распределения, процессы и водохранилища» . Американский минералогист . 100 (8–9): 1668–1707. Bibcode : 2015mmin.100.1668m . doi : 10.2138/am-2015-4934ccbyncnd . ISSN   0003-004X .
  15. ^ МакКуббин, Фрэнсис М.; Вандер Кааден, Кэтлин Э.; Tartèse, Romain; Бойс, Джереми В.; Михаил, Сами; Уитсон, Эрик С.; Белл, Аарон С.; Ананд, Махеш; Франчи, Ян А.; Ван, Цзяньхуа; Hauri, Erik H. (2015b). «Экспериментальное исследование разделения F, Cl и OH между базальтовым расплавом Apatite и Fe-богатым при 1,0–1,2 ГПа и 950–1000 ° C». Американский минералогист . 100 (8–9): 1790–1802. Bibcode : 2015mmin.100.1790m . doi : 10.2138/AM-2015-5233 . ISSN   0003-004X . S2CID   100688307 .
  16. ^ Хуэй, Хедзиу; Гуан, Юнбин; Чен, Ян; Peslier, Anne H.; Чжан, Youxue; Лю, Ян; Флемминг, Роберта Л.; Россман, Джордж Р.; Эйлер, Джон М.; Нил, Клайв Р.; Осински, Гордон Р. (2017-09-01). «Гетерогенный лунный интерьер для изотопов водорода, как выявили образцы лунных нагорье» . Земля и планетарные научные письма . 473 : 14–23. Bibcode : 2017e & psl.473 ... 14h . doi : 10.1016/j.epsl.2017.05.029 . ISSN   0012-821X .
  17. ^ Jump up to: а беременный Hauri, Erik H.; Саал, Альберто Э.; Резерфорд, Малкольм Дж.; Ван Орман, Джеймс А. (2015). «Вода во внутренней части луны: правда и последствия» . Земля и планетарные научные письма . 409 : 252–264. BIBCODE : 2015E & PSL.409..252H . doi : 10.1016/j.epsl.2014.10.053 . ISSN   0012-821X .
  18. ^ Чен, Ян; Чжан, Youxue; Лю, Ян; Гуан, Юнбин; Эйлер, Джон; Столпер, Эдвард М. (2015). «Концентрации воды, фтора и серы в лунной мантии» (PDF) . Земля и планетарные научные письма . 427 : 37–46. BIBCODE : 2015E & PSL.427 ... 37C . doi : 10.1016/j.epsl.2015.06.046 . ISSN   0012-821X .
  19. ^ Jump up to: а беременный Бойнтон, WV; и др. (2007). «Концентрация H, Si, Cl, K, Fe и TH в низко-средне-легочных областях Марса» . Журнал геофизических исследований . 112 (E12): E12S99. Bibcode : 2007jgre..11212S99B . doi : 10.1029/2007je002887 .
  20. ^ Plaut, JJ; и др. (2007). «Подземное радиолокационное звучание южных полярных слоистых отложений Марса» . Наука . 316 (5821): 92–95. Bibcode : 2007sci ... 316 ... 92p . doi : 10.1126/science.1139672 . PMID   17363628 . S2CID   23336149 .
  21. ^ Jump up to: а беременный в Feldman, WC (2004). «Глобальное распределение ближнего водорода на Марсе» . Журнал геофизических исследований . 109 (E9): E09006. Bibcode : 2004jgre..109.9006f . doi : 10.1029/2003je002160 .
  22. ^ Jump up to: а беременный в Якоски, Б.М.; Филлипс, RJ (2001). «Волатильная и климатическая история Марса». Природа . 412 (6843): 237–244. Bibcode : 2001natur.412..237j . doi : 10.1038/35084184 . PMID   11449285 .
  23. ^ Sapovich, N.; Смит, доктор медицинских наук; Смит, Ph; Вольф, MJ; Кристенсен, PR; Squyres, SW (2006). «Поверхностные и ближние атмосферные температуры для мест посадки на Марс разведка ровер». ИКАРС . 180 (2): 314–320. Bibcode : 2006icar..180..314S . doi : 10.1016/j.icarus.2005.09.014 .
  24. ^ Jump up to: а беременный в дюймовый и фон Лунин, Джонатан I.; Chambers, J.; Morbidelli, A.; Лешин, Л.А. (2003). «Происхождение воды на Марсе». ИКАРС . 165 (1): 1–8. Bibcode : 2003icar..165 .... 1L . doi : 10.1016/s0019-1035 (03) 00172-6 .
  25. ^ Morbidelli, A.; Chambers, J.; Лунин, Джонатан I.; Petit, JM; Роберт, Ф.; Valsecchi, GB; Cyr, KE (2000). «Источники и временные рамки доставки воды на землю» . Метеоритика и планетарная наука . 35 (6): 1309–1320. Bibcode : 2000m & PS ... 35.1309M . doi : 10.1111/j.1945-5100.2000.tb01518.x .
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 65add0bf2d27183a13bd67204046ea60__1719765720
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/65/60/65add0bf2d27183a13bd67204046ea60.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Water on terrestrial planets of the Solar System - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)