Marsjord -
Martian soil

Fra Wikipedia, den gratis encyklopædi

Nysgerrighed
's
opfattelse af Mars jord og kampesten efter at have krydset 'Dingo Gap' klit (februar 9, 2014, billede forvandlet til jordlignende atmosfærisk opfattelse oprindelige billede ).

Marsjord er den fine regolit, der findes på overfladen af Mars . Dens egenskaber kan afvige væsentligt fra terrestrisk jord , herunder dets toksicitet på grund af tilstedeværelsen af perchlorater . Udtrykket marsjord refererer typisk til den finere brøkdel af regolit. Indtil videre er ingen prøver blevet returneret til Jorden, målet med en Mars-prøve-returmission , men jorden er blevet undersøgt eksternt ved hjælp af Mars-rovere og Mars-kredsløb .

På Jorden inkluderer udtrykket "jord" normalt organisk indhold. I modsætning hertil vedtager planetforskere en funktionel definition af jord for at skelne den fra klipper. Klipper refererer generelt til 10 cm skala og større materialer (f.eks. Fragmenter, breccia og eksponerede friløb) med høj termisk inerti, med arealfraktioner i overensstemmelse med Viking Infrared Thermal Mapper (IRTM) data, og immobile under aktuelle æoliske forhold . Derfor klassificeres sten som korn, der overstiger størrelsen på brosten på Wentworth -skalaen .

Denne fremgangsmåde muliggør enighed på tværs af Mars -fjernmålingsmetoder, der spænder over det elektromagnetiske spektrum fra gamma til radiobølger . '' Jord '' refererer til alt andet, typisk ukonsolideret materiale, herunder materialer, der er tilstrækkeligt finkornede til at blive mobiliseret af vind. Jord omfatter derfor en række forskellige regolith -komponenter, der er identificeret på landingssteder. Typiske eksempler indbefatter: bedform rustning, clasts , concretions , afdrift , støv , stenede fragmenter og sand . Den funktionelle definition forstærker en nyligt foreslået generisk definition af jord på terrestriske legemer (herunder asteroider og satellitter ) som et ikke-konsolideret og kemisk forvitret overfladisk lag af finkornet mineral eller organisk materiale, der overstiger centimeters skala tykkelse, med eller uden grove elementer og cementerede dele.

Marsstøv betegner generelt endnu finere materialer end Mars -jord, den fraktion, der er mindre end 30 mikrometer i diameter. Uenighed om betydningen af ​​jordens definition opstår på grund af manglen på et integreret jordbegreb i litteraturen. Den pragmatiske definition "medium til plantevækst" er almindeligt blevet vedtaget i planetforskningsfællesskabet, men en mere kompleks definition beskriver jord som "(bio) geokemisk/fysisk ændret materiale på overfladen af ​​et planetarisk legeme, der omfatter overfladiske udenjordiske telluriske aflejringer." Denne definition understreger, at jord er en krop, der bevarer oplysninger om sin miljøhistorie, og som ikke behøver tilstedeværelse af liv.

Toksicitet

Marsjord er giftig på grund af relativt høje koncentrationer af perchloratforbindelser , der indeholder chlor . Elementært klor blev først opdaget under lokaliserede undersøgelser af Mars Rover Sojourner og er blevet bekræftet af Spirit , Opportunity og Curiosity . Den Mars Odyssey Orbiter har også opdaget perchlorater hen over overfladen af planeten.

NASA Phoenix lander opdagede først chlorbaserede forbindelser, såsom calciumperchlorat . Niveauerne påvist i Mars -jorden er omkring 0,5%, hvilket er et niveau, der betragtes som giftigt for mennesker. Disse forbindelser er også giftige for planter. En jordbaseret undersøgelse fra 2013 viste, at et lignende koncentrationsniveau som det, der blev fundet på Mars (0,5 g pr. Liter) forårsagede:

  • et betydeligt fald i klorofylindholdet i planteblade,
  • reduktion i oxidationsevne af planterødder
  • reduktion i anlæggets størrelse både over og under jorden
  • en ophobning af koncentrerede perchlorater i bladene

Rapporten bemærkede, at en af ​​de undersøgte plantetyper, Eichhornia crassipes , virkede modstandsdygtig over for perchloraterne og kunne bruges til at hjælpe med at fjerne de giftige salte fra miljøet, selvom planterne selv ville ende med at indeholde en høj koncentration af perchlorater som følge heraf . Der er tegn på, at nogle bakterielle livsformer er i stand til at overvinde perchlorater og endda leve af dem. Den ekstra effekt af de høje UV -niveauer, der når overfladen af ​​Mars, bryder imidlertid de molekylære bindinger og skaber endnu farligere kemikalier, som ved laboratorietest på Jorden viste sig at være mere dødelige for bakterier end perchloraterne alene.

Støvfare

Den potentielle fare for menneskers sundhed for det fine Mars -støv er længe blevet anerkendt af NASA . En undersøgelse fra 2002 advarede om den potentielle trussel, og der blev udført en undersøgelse med de mest almindelige silikater, der findes på Mars: olivin , pyroxen og feltspat . Det fandt ud af, at støvet reagerede med små mængder vand for at producere stærkt reaktive molekyler, der også produceres under minedrift af kvarts og kendt for at producere lungesygdom hos minearbejdere på jorden, herunder kræft (undersøgelsen bemærkede også, at månestøv kan være værre) .

I forlængelse heraf har NASAs Mars Exploration Program Analysis Group (MEPAG) siden 2005 haft et mål om at bestemme støvets mulige toksiske virkninger på mennesker. I 2010 bemærkede gruppen, at selvom Phoenix -landeren og roverne Spirit and Opportunity havde bidraget til at besvare dette spørgsmål, har ingen af ​​instrumenterne været egnede til at måle de særlige kræftfremkaldende stoffer, der er bekymrende. Den Mars 2020 rover er en astrobiologi mission, der vil også gøre målinger til at hjælpe designere af en fremtidig menneskelig ekspedition forstå eventuelle farer forbundet med Mars støv. Det anvender følgende relaterede instrumenter:

  • MEDA , et sæt atmosfæriske sensorer, der måler forskellige ting, herunder stråling og støvstørrelse og -form.
  • PIXL , en røntgenfluorescens spektrometer til bestemmelse af fine skala grundstofsammensætningen for Mars overfladematerialer.
  • SHERLOC , et ultraviolet Raman-spektrometer, der anvender billedbehandling i fin skala og en ultraviolet (UV) laser til at bestemme finskala mineralogi

Mars 2020 -rover -missionen gemmer prøver, der potentielt kan hentes af en fremtidig mission for deres transport til Jorden. Eventuelle spørgsmål om støvtoksicitet, der ikke allerede er besvaret in situ, kan derefter behandles af laboratorier på Jorden.

Observationer

Sammenligning af jord på Mars - prøver efter nysgerrighed , mulighed og spirit rovers (3. december 2012). (SiO 2 og FeO divideres med 10, og Ni, Zn og Br ganges med 100.)
Første anvendelse af Curiosity rover s scooper da det sorterer en belastning af sand på " Rocknest " (7 oktober, 2012).

Mars er dækket af store sand- og støvområder, og overfladen er fyldt med sten og kampesten. Støvet opsamles lejlighedsvis i store støvstorme på hele planeten . Mars -støv er meget fint, og der forbliver nok suspenderet i atmosfæren til at give himlen en rødlig nuance. Den rødlige nuance skyldes rustende jernmineraler, der formodentlig er dannet for et par milliarder år siden, da Mars var varm og våd, men nu hvor Mars er kold og tør, kan moderne rustning skyldes et superoxid, der dannes på mineraler udsat for ultraviolette stråler i sollys . Sandet menes kun at bevæge sig langsomt i Mars -vinde på grund af atmosfærens meget lave densitet i den nuværende epoke. Tidligere kan flydende vand, der strømmer i kløfter og floddale, have formet Mars -regolitten. Mars -forskere undersøger, om grundvandssåbning former Mars -regolitten i den nuværende epoke, og om kuldioxidhydrater findes på Mars og spiller en rolle.

Først røntgendiffraktion visning af Mars jord - Chemin analyse afslører feldspat , pyroxener , olivin og mere ( Nysgerrighed rover på " Rocknest ", den 17. oktober, 2012).

Det menes, at store mængder vand og kuldioxidis fortsat er frosset inde i regolitten i ækvatoriale dele af Mars og på dens overflade ved højere breddegrader. Ifølge High Energy Neutron Detector i Mars Odyssey -satellitten er vandindholdet i Mars -regolith op til 5 vægtprocent. Tilstedeværelsen af olivin , som er et let vejrbart primært mineral, er blevet fortolket til at betyde, at fysiske frem for kemiske forvitringsprocesser i øjeblikket dominerer på Mars . Høje koncentrationer af is i jord menes at være årsagen til accelereret jordkrybning , som danner det afrundede " blødgjorte terræn ", der er karakteristisk for de marianske midtergrader.

I juni 2008 returnerede Phoenix -landeren data, der viste, at Mars -jorden var let alkalisk og indeholdt vitale næringsstoffer som magnesium , natrium , kalium og chlorid , som alle er ingredienser for levende organismer til at vokse på Jorden. Forskere sammenlignede jorden nær Mars 'nordpol med den i baghavehaver på Jorden og konkluderede, at den kunne være egnet til vækst af planter. Men i august 2008, Phoenix Lander udført simple kemiske eksperimenter, blande vand fra jorden med marsjorden i et forsøg på at teste dets pH , og opdagede spor af salt perchlorat , samtidig bekræfter mange forskeres teorier, Marsoverfladen var betydeligt grundlæggende , måler 8.3. Tilstedeværelsen af ​​perchloratet gør Mars -jord mere eksotisk end tidligere antaget (se afsnittet om toksicitet ). Yderligere test var nødvendig for at eliminere muligheden for, at perchlorataflæsningerne blev forårsaget af terrestriske kilder, som man på det tidspunkt mente kunne have migreret fra rumfartøjet enten til prøver eller instrumentering. Hver ny lander har imidlertid bekræftet deres tilstedeværelse i jorden lokalt, og Mars Odyssey orbiter bekræftede, at de er spredt globalt over hele overfladen af ​​planeten.

" Sutton Inlier " jord på Mars - mål for ChemCams laser - Curiosity rover (11. maj 2013).

I 1999 udførte Mars Pathfinder -roveren en indirekte elektrostatisk måling af Mars -regolitten. Wheel Abrasion Experiment (WAE) blev designet med femten metalprøver og filmisolatorer monteret på hjulet for at reflektere sollys til en fotovoltaisk sensor. Lander -kameraer viste støv, der ophobede sig på hjulene, da roveren bevægede sig, og WAE opdagede et fald i mængden af ​​lys, der ramte sensoren. Det menes, at støvet kan have fået en elektrostatisk ladning, da hjulene rullede hen over overfladen, hvilket fik støvet til at klæbe til filmoverfladen.

Selvom vores forståelse af marsjord er ekstremt rudimentær, kan deres mangfoldighed rejse spørgsmålet om, hvordan vi kan sammenligne dem med vores jordbaserede jordbund. Anvendelse af et jordbaseret system kan stort set diskuteres, men en enkel mulighed er at skelne den (stort set) biotiske jord fra det abiotiske solsystem og inkludere alle ikke-jordbund i en ny World Reference Base for Soil Resources Reference Group eller USDA jordtaksonomi Ordre, som måske foreløbigt kaldes Astrosols.

Den 17. oktober 2012 ( Curiosity rover ved " Rocknest ") blev den første røntgendiffraktionsanalyse af Mars-jord udført. Resultaterne afslørede tilstedeværelsen af ​​flere mineraler, herunder feltspat , pyroxener og olivin , og antydede, at Mars -jorden i prøven lignede de "forvitrede basaltiske jordarter " på hawaiiske vulkaner . Hawaiisk vulkansk aske er blevet brugt som Mars -regolith -simulator af forskere siden 1998.

I december 2012 annoncerede forskere, der arbejdede på Mars Science Laboratory -missionen, at en omfattende jordanalyse af Mars -jord udført af Curiosity rover viste tegn på vandmolekyler , svovl og klor , samt antydninger af organiske forbindelser . Imidlertid jordbaseret forurening, som kilden til de organiske forbindelser og kunne ikke udelukkes.

Den 26. september 2013 rapporterede NASA -forskere, at Mars Curiosity -roveren registrerede "rigeligt, let tilgængeligt" vand (1,5 til 3 vægtprocent) i jordprøver i Rocknest -regionen i Aeolis Palus i Gale Crater . Derudover rapporterede NASA, at Curiosity- roveren fandt to primære jordtyper: en finkornet mafisk type og en lokalt afledt, grovkornet felsisk type . Den mafiske type, der ligner andre marsjord og marsstøv , var forbundet med hydrering af jordens amorfe faser. Også, perchlorater , hvis tilstedeværelse kan gøre påvisning af livets-relaterede organiske molekyler vanskelig, blev fundet ved nysgerrighed rover landing site (og tidligere ved den mere polære stedet for Phoenix Lander ), hvilket antyder en "global fordeling af disse salte". NASA rapporterede også, at Jake M rock , en sten, Curiosity stødte på på vej til Glenelg , var en mugearit og lignede meget terrestriske mugearitsten.

Den 11. april 2019 annoncerede NASA, at Curiosity rover på Mars boret ind, og tæt studerede, en " ler-bærende enhed ", som ifølge den rover Projektleder, er en "vigtig milepæl" i Curiosity

's
rejse op Mount Skarp .

Nysgerrighed boret ind i en " lerbærende enhed ".

Mennesker har brug for ressourcer på stedet til kolonisering af Mars. Det kræver en forståelse af det lokale ikke -konsoliderede bulksediment, men klassificeringen af ​​sådant sediment er stadig et igangværende arbejde. For lidt af hele Mars -overfladen vides at tegne et tilstrækkeligt repræsentativt billede. I mellemtiden er det korrekt at bruge betegnelsen jord bedre til at angive ukonsolideret sediment af Mars.

Atmosfærisk støv

Støv djævel på Mars - set af Curiosity rover - (9. august 2020)
Støv djævel på Mars ( MGS )
Støv djævle forårsage snoede mørke stier på Mars overflade
Serpent Dust Devil of Mars ( MRO )
Støv djævle i Valles Marineris ( MRO )
Støv stormer på Mars
25. november 2012
18. november 2012
Lokationer for Opportunity og Curiosity rovers noteres ( MRO )
.

Forskellen i koncentrationen af ​​støv i Jordens atmosfære og på Mars stammer fra en nøglefaktor. På jorden bliver støv, der efterlader atmosfærisk suspension, normalt aggregeret i større partikler gennem indvirkning af jordfugtighed eller bliver suspenderet i oceaniske farvande. Det hjælper, at det meste af Jordens overflade er dækket af flydende vand. Ingen proces forekommer på Mars, hvilket efterlader aflejret støv tilgængeligt til suspension tilbage i Mars -atmosfæren. Faktisk kan sammensætningen af ​​Mars -atmosfærisk støv - meget lig overfladestøv - som observeret af Mars Global Surveyor Thermal Emission Spectrometer , være volumetrisk domineret af kompositter af plagioklas feltspat og zeolit, som kan mekanisk afledes fra basiske basiske sten fra Mars uden kemisk ændring . Observationer af Mars Exploration Rovers magnetiske støvfælder tyder på, at omkring 45% af det elementære jern i atmosfærisk støv maksimalt (3+) oxideres, og at næsten halvdelen findes i titanomagnetit, begge i overensstemmelse med mekanisk afledning af støv med vandig ændring begrænset til kun tynde film af vand. Tilsammen understøtter disse observationer fraværet af vanddrevne støvaggregationsprocesser på Mars. Endvidere dominerer vindaktivitet overfladen af ​​Mars i øjeblikket, og de rigelige klitfelter på Mars kan let give partikler til atmosfærisk suspension gennem virkninger som større korn, der opdeler fine partikler gennem kollisioner.

De atmosfæriske støvpartikler på Mars er generelt 3 µm i diameter. Det er vigtigt at bemærke, at mens atmosfæren på Mars er tyndere, har Mars også en lavere gravitationsacceleration, så størrelsen af ​​partikler, der forbliver i suspension, kan ikke estimeres med atmosfærisk tykkelse alene. Elektrostatiske og van der Waals kræfter, der virker blandt fine partikler, introducerer beregninger yderligere kompleksitet. Strenge modellering af alle relevante variabler tyder på, at partikler med en diameter på 3 µm kan forblive i suspension på ubestemt tid ved de fleste vindhastigheder, mens partikler så store som 20 µm i diameter kan komme ind i suspension fra hvile ved overfladevindturbulens så lav som 2 ms −1 eller forblive i suspension ved 0,8 ms −1 .

I juli 2018 rapporterede forskere, at den største enkelt støvkilde på planeten Mars kommer fra Medusae Fossae -formationen .

Mars støvstorm - optisk dybde tau - maj til september 2018
( Mars Climate Sounder ; Mars Reconnaissance Orbiter )
(1:38; animation; 30. oktober 2018; filbeskrivelse )
Mars (før/efter) støvstorm (juli 2018)
Mars uden støvstorm i juni 2001 (til venstre) og med en global støvstorm i juli 2001 (til højre), set af Mars Global Surveyor
Namib sandklit (modvind) på Mars
( Curiosity rover ; 17. december 2015).
Erosion ved støvstorm

Forskning på jorden

En lille bunke JSC MARS-1A jordsimulator

Forskning på Jorden er i øjeblikket begrænset til at bruge Mars -jordsimulatorer , som er baseret på analysen fra de forskellige Mars -rumfartøjer . Disse er et terrestrisk materiale, der bruges til at simulere de kemiske og mekaniske egenskaber ved Martian regolith til forskning, eksperimenter og prototypetest af aktiviteter relateret til Mars-jord, såsom støvreducering af transportudstyr, avancerede livsstøttesystemer og ressourceudnyttelse på stedet .

En række Mars -prøve returmissioner er under planlægning, hvilket gør det muligt at returnere den faktiske Mars -jord til jorden for mere avanceret analyse, end det er muligt in situ på overfladen af Mars . Dette burde muliggøre endnu mere præcise simulanter. Den første af disse missioner er en flerdelt mission, der starter med Mars 2020- landeren. Dette vil indsamle prøver over en lang periode. En anden lander vil derefter samle prøverne og returnere dem til Jorden .

Se også

Referencer