«Викинги» на Марсе

В связи с проблемой эволюции атмосферы Марса Хюгенин [49] привлек внимание к тому, что происходящая на Марсе окислительная эрозия, которая стимулируется фотодиссоциацией, необратимо удаляет из атмосферы кислород и водород со скоростью от 10⁸ до 10¹¹ молекул/(см²·с), что соответствует суммарной потере водяного пара от 10²⁵ до 10²⁸ молекул/см² (10²— 10⁵ г/см²), если предполагать неизменность скорости этого процесса в геологическом прошлом. Дополнительное количество Н₂О удаляется в результате гидратации Fe₂O₃ и глинистых минералов, но эти потери обратимы. Углекислый газ необратимо удаляется из атмосферы при образовании СаСО₃ со скоростью 10⁷—10¹⁰ молекул/(см²·с), что эквивалентно суммарной потере 10²⁴— 10²⁷ молекул/см² (10–10⁴ г/см²).

Ранее предполагалось, что основным стоком для летучих компонентов является диссипация через атмосферу, обусловливающая потери всего лишь 10² г/см² водяного пара и 10⁰ г/см² углекислого газа за период геологического прошлого планеты. Недавнее обнаружение по данным СА «Марс-6» значительного количества аргона в атмосфере Марса допускает возможность того, что потери водяного пара и углекислого газа могли достичь 10⁵ и 10⁴ г/см² соответственно. Если количество водяного пара и углекислого газа, удаляемые за счет стимулируемой фотодиссоциацией окислительной эрозии, близки к упомянутым верхним пределам, возможно, что химическая эрозия оказывала главное влияние как фактор, ограничивающий поступление водяного пара и углекислого газа при аккумуляции их реголитом и полярными шапками.

В рамках научной программы АМС «Викинг» предприняты четыре вида измерений, имеющих важное значение с точки зрения решения остающейся открытой проблемы баланса летучих компонент на Марсе [33]. Это измерения температуры в зонах полярных шапок, содержания водяного пара, атмосферного давления и масс-спектрометрические измерения концентрации различных изотопов. Согласно имеющимся данным температура в зонах полярных шапок слишком высока, чтобы существовала возможность постоянного наличия твердой углекислоты. В связи с этим было показано, что допустимо наличие постоянных полярных шапок из льдообразного соединения — водного клатрата углекислоты СО₂·6Н₂О, вариации содержания которого могут регулировать атмосферное давление.

Если с орбитальных аппаратов АМС «Викинг» удастся осуществить регистрацию температуры полярных зон в течение целого марсианского года, это откроет возможность решить вопрос о том, состоят ли полярные шапки из клатрата, чисто льда или чистой твердой углекислоты. Для решения этой задачи важны также данные о содержании водяного пара в атмосфере.

Поскольку ранее были высказаны соображения о возможности объяснения наблюдаемых вариаций давления как обусловленных изменениями количества углекислого газа, адсорбированного реголитом, существенную роль должны сыграть измерения давления с орбитальных и спускаемых аппаратов. Масс-спектрометры, установленные на СА, позволят определить изотопный состав атмосферы, почвы и, возможно, отложений инея на поверхности. Если действительно существует резервуар связанного углекислого газа (адсорбция его реголитом), следует ожидать пониженного содержания изотопов ¹³С, ¹⁸О и ²Н в атмосферном водяном паре и углекислом газе.

9. Метеорологические наблюдения

В работах [41–46] описана программа метеорологических измерений, которая была реализована на спускаемых аппаратах АМС «Викинг» и включала измерения температуры воздуха, скорости ветра и атмосферного давления. Скорость и направление ветра измерялись при помощи термоанемометра с двумя ортогонально расположенными в горизонтальной плоскости пленочными датчиками. Для дублирования и однозначности определения направления ветра использовалась также система четырех термопар, расположенных по углам квадрата. Температура воздуха измерялась при помощи нескольких термопар, показания которых привязывались к показаниям контрольной термопары, находящейся внутри корпуса СА.

Все датчики ветра и температуры установлены в конце выдвижной стрелы на расстоянии не меньше 0,61 м от корпуса СА и на высоте 1,6 м над марсианской поверхностью (см. рис. 12). Испытания в аэродинамической трубе показали, что точность измерений скорости ветра более 2 м/с должна быть не хуже ±15%, направления ветра +10° и температуры ±1,5°С. Влияние корпуса СА может несколько сказываться лишь на определении ветра при азимутах 260° и 340° (по отношению к направлению на север). Для измерений атмосферного давления использовался датчик, расположенный внутри корпуса СА и обеспечивающий точность около 0,07 мбар.

Измерения в точке посадки (район Chryse: 22,48° с. ш., 48,0° з. д.) начались через 2 ч после посадки СА. В работе [42] рассмотрены данные за несколько первых марсианских суток (24,660 ч), полученные через интервалы времени, равные 1 ч 27 мин за периоды регистрации длиной 11 мин, в пределах которых показания осреднялись за 4 или 8 с.