น้ำของเหลวสามารถมีอยู่บนดาวอังคารได้หรือไม่?

นอกเหนือจากสภาพแวดล้อมของงานฝีมือพิเศษแล้วของเหลวบนดาวอังคารสามารถมีอยู่ได้หรือไม่? ไม่ใช่เวลาในอดีตอันไกลโพ้น แต่ภายในไม่กี่ปีที่ผ่านมา ชั้นบรรยากาศของดาวอังคารนั้นบางเกินไปที่จะมีน้ำใช่ไหม

บางทีถ้าน้ำถูกผสมกับเกลือหรือแร่ธาตุอื่น ๆ จุดระเหิดของมันอาจเปลี่ยนแปลงได้เพียงพอที่จะดำรงอยู่หรือไม่? ดาวอังคารสามารถอุ่นขึ้นได้ในช่วงฤดูร้อนสูงสุดประมาณ 20 องศาเซลเซียสที่เส้นศูนย์สูตร บางทีในบางพื้นที่และช่วงเวลาเราอาจได้รับน้ำของเหลวหรือไม่

ขออภัยที่ธรรมชาติของคำถามนี้เก็งกำไร แต่หลังจากที่นาซาพูดถึงความเป็นไปได้ของน้ำของเหลวฉันก็สงสัยว่ามันเป็นไปได้หรือไม่

mars water

— จอห์นนี่
แหล่งที่มา

คำตอบ:

โดยหลักการแล้วของเหลวเหลวสามารถพบได้ในหลาย ๆ สถานที่บนดาวอังคารในยุคปัจจุบัน แต่ก็มีเรื่องราวที่น่าสนใจอยู่บ้าง

ที่ระดับความสูงต่ำความดันบรรยากาศก็สูงพอ ความดันสามจุดของ H2O คือ 611 Pascal ซึ่งสอดคล้องกับระดับความสูงระดับกลาง ที่ระดับความสูงต่ำเช่นที่ราบลุ่มทางเหนือความดันบรรยากาศจะเกินความดันสามจุดดังนั้นสถานะของเหลวของ H2O จึงเป็นไปได้
จะมี "การระบายความร้อนระเหิด" ที่สำคัญหรือการระบายความร้อนแบบระเหย เมื่อความดันบางส่วนของ H2O เกือบจะสูงเท่ากับความดันรวมไอระเหยจะหนีออกสู่บรรยากาศอย่างรวดเร็วซึ่งใช้พลังงานจำนวนมาก หากคุณวางก้อนน้ำแข็งที่เส้นศูนย์สูตรของดาวอังคารมันจะไม่ละลายเพราะการระบายความร้อนของการระเหิดมีขนาดใหญ่กว่าพลังงานแสงอาทิตย์ที่เข้ามาแม้ในตอนเที่ยง
อย่างไรก็ตามหากก้อนน้ำแข็งนั้นถูกปกคลุมด้วยชั้นฝุ่นบาง ๆ หรือมีฝุ่นที่จะสะสมอยู่ด้านบนในขณะที่น้ำแข็ง sublimates การสูญเสียไอจะลดลง ในกรณีนี้น้ำแข็งสามารถละลายเพื่อสร้างน้ำของเหลว
นั่นทำให้เกิดคำถามว่าน้ำแข็งจะมาถึงที่นั่นได้อย่างไรในตอนแรก ฉันเรียกมันว่า "ปัญหาต้นกำเนิด" สถานที่บนดาวอังคารที่ร้อนจัดได้สูญเสียน้ำแข็งไปหมดแล้วและสถานที่บนดาวอังคารที่มีน้ำแข็งไม่อุ่นพอ ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากที่จะหาน้ำของเหลวบนดาวอังคาร แต่เป็นไปได้ในหลักการ
ด้วยเกลือซึ่งทำให้จุดหลอมเหลวต่ำลงทุกอย่างจะกลายเป็นเรื่องง่ายขึ้นแม้ว่าจะต้องการน้ำแข็ง / น้ำค้างแข็งและเกลือก็ตาม เมื่อน้ำที่มีเกลือระเหยไปความเข้มข้นของเกลือจะเพิ่มขึ้นดังนั้นการแก้ปัญหาจึงถูกส่งไปยังจุดยูเทคติกซึ่งการปราบปรามจุดหลอมเหลวจะแรงที่สุด

— Norbert S
แหล่งที่มา

บางทีลมอาจทำให้น้ำแข็งกระจายตัวจากสภาพอากาศที่เย็นกว่าไปจนถึงอากาศที่อุ่นกว่าได้?

— จอห์นนี่

ถ้าคุณถามสองสามเดือนที่ผ่านมาคำตอบก็คือ "อาจจะใช่" ตอนนี้มันก็มากกว่า "อาจจะ"

น้ำบริสุทธิ์ไม่สามารถดำรงอยู่ได้ในสภาพแวดล้อมของดาวอังคาร แรงดันต่ำเกินไปดังนั้นน้ำจะเปลี่ยนเป็นไอน้ำ

ใช่ถ้าคุณผลิตน้ำเกลือเข้มข้นมากเกินไปมันจะยังคงอยู่ในรูปของเหลวในขณะที่อยู่ในสภาพแวดล้อมของดาวอังคาร โซลูชั่นของเพอร์คลอเรตแสดงให้เห็นว่าของเหลวไม่แข็งตัวแม้ในสภาวะที่เย็นจัดเท่ากับลบ 70 องศาเซลเซียส T เขาคิดว่าเป็นสาเหตุของการเกิด lineae ลาดซ้ำ (เช่นเส้นที่ปรากฏซ้ำ ๆ บนลาดรอบเส้นศูนย์สูตร) แบบจำลองที่แท้จริงของวิธีที่น้ำ (หรือน้ำเกลือ) สามารถไปถึงที่นั่นได้นั้นท้าทาย

การสร้างแบบจำลองเพิ่มเติมในปีนี้แสดงให้เห็นว่าคุณสมบัติที่ปรากฏเป็น "เม็ดละเอียด" เช่นทรายไม่ใช่น้ำ พวกมันไม่อยู่บนทางลาดตื้น น้ำจะไหลลงเขาบนทางลาดใด ๆ แต่ทรายต้องการทางลาดชันเพื่อไหล เนื่องจากเส้นเหล่านี้ปรากฏบนทางลาดชันเท่านั้นจึงมีลักษณะเหมือนทรายที่ไม่มีน้ำไหล

อย่างไรก็ตามมีส่วนเกี่ยวข้องกับน้ำเนื่องจากมีการตรวจพบเกลือไฮเดรตบนทางลาดด้วยเส้น ไม่มีกลไกที่ชัดเจนในการทำให้ทรายเริ่มเลื่อนบนเนินเขาบางแห่งและไม่ใช่บางแห่ง

— เจมส์เค
แหล่งที่มา

ไม่ใช่แค่อุณหภูมิที่ทำให้เกิดปัญหากับน้ำของเหลวเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความดันของบรรยากาศด้วย

บนโลกน้ำเดือดที่ ~ 96 ° C เพราะความดันของบรรยากาศนั้นอยู่ที่ประมาณ 1 บาร์ หากคุณลดความดันลงจุดเดือดของน้ำก็จะลดลงเช่นกัน

บนดาวอังคารช่วงความดันบรรยากาศอยู่ที่ 30 Pa บน Olympus mon (ภูเขาที่สูงที่สุด) ถึง 1.155 Pa ในส่วนลึกของ Hellas planitia

ถ้าคุณดูแผนภูมินี้สำหรับVapor Pressureคุณจะเห็นว่า 1.155 Pa (0.001155 kPa) นั้นไม่เพียงพอสำหรับน้ำของเหลวเมื่อน้ำแข็งบนดาวอังคารละลาย มันจะเปลี่ยนเป็นก๊าซทันที

นอกจากนี้คุณสามารถดูจุดสามจุดของน้ำและแผนภูมิที่ไซต์นี้และคุณจะเห็นว่าเมื่อใดที่น้ำจะเป็นของแข็งของเหลวหรือก๊าซ

— Hoargarth
แหล่งที่มา

จุดเดือดของน้ำบริสุทธิ์ที่ 1 บาร์คือ 100C ที่ 1 บาร์

— James K

@ JamesK, kinda - โดยทั่วไปแล้วเป็นข้อสันนิษฐานที่ดี แต่ถ้าคุณต้องการได้อุณหภูมิของจุดเดือดปกติที่ดีที่สุดก็ควรใช้ตารางความอิ่มตัวของไอน้ำ (เช่นตาราง NIST นี้ ) ซึ่งแสดงให้เห็นว่าแม่นยำยิ่งขึ้น จุดเดือดปกติของน้ำบริสุทธิ์ที่ 1 บาร์คือ 99.60593 ° C

— เทย์เลอร์สก็อต

@TaylorScott เพื่อความเป็นธรรม 100 ° C นั้นเป็น 99.6 ° C ทำให้รู้สึกมากกว่าที่จะพูดแบบนั้นมากกว่า ~ 96 ° C

— JMac

@JMac นั่นเป็นคำแถลงที่ถูกต้องและถูกต้อง แต่ก็ไม่ใช่สิ่งที่ฉันพยายามชี้ให้เห็น - ซึ่งก็คือค่าของ NBP ของน้ำหรือของเหลวใด ๆ จะไม่สะอาดดี แต่คุ้มค่า ค่อนข้างจะขึ้นอยู่กับความดันของระบบทั้งหมด - ตอนนี้ที่กล่าวว่ามีความซับซ้อนมากขึ้นโดยการละลายองค์ประกอบของตัวถูกละลายใด ๆ ในระบบมีแนวโน้มที่จะนำไปสู่ภาวะซึมเศร้าทั้งจุดเยือกแข็งและการยกระดับจุดเดือด

— Taylor Scott

@TaylorScott ฉันไม่รู้ว่ามีใครโต้แย้งไหม มันใช้งานได้มากกว่า "~ 96 ° C ที่ 1 บาร์" ซึ่งเป็นข้อกังวลเดียว เพียงค่าสุ่มจริงๆที่จะดึงออกมาพิจารณาว่ามีทางเลือกที่ดูสะอาดตาซึ่งจะใกล้เคียงกับการแก้ไขมากขึ้น

— JMac