Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 05:40 • sest 21:16 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 15:13 • Sest 05:59 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 03:57 • Síðdegis: 16:31 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 10:23 • Síðdegis: 22:34 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Náttúruvísindi og verkfræði Stjarnvísindi: sólkerfið

Hvernig er yfirborð Mars og hver er meðalhitinn þar?

Þorsteinn Þorsteinsson

Hér er einnig svarað spurningu Berglindar Ingu Gunnarsdóttur: Hvað er Mars stór og hve gamall er hann?
Aldur Mars er talinn vera nokkurn veginn hinn sami og aldur jarðar og raunar sólkerfisins alls; um 4600 milljónir ára.




Nokkrar tölur um Mars, til upprifjunar, og tölur um jörðina til samanburðar:

MarsJörð
Meðalfjarlægð frá sól228 milljón km150 milljón km
Meðalhraði á braut um sól23 km/s30 km/s
Þvermál6750 km12700 km
Möndulhalli25°23.5°
Lengd ársins687 (jarðar)dagar365 dagar
Lengd sólarhrings24 klst og 37 mín23 klst 56 mín
Þyngdarhröðun~3,8 m/s2~10 m/s2
Meðalhiti-63 °C+14 °C
LoftþrýstingurUm 6 mbUm 1000 mb
Fjöldi tungla21

Lofthjúpur Mars er að mestu úr koltvísýringi (95%) en einnig er í honum dálítið af vatnsgufu. Stundum er skýjað á Mars og á veturna snjóar nærri heimskautunum, aðallega CO2-snjó. Hitastig fer niður fyrir -150 °C á heimskautasvæðunum að vetrarlagi, en á sumrin getur það á stöku stað farið upp fyrir +20°C.

Ef yfirborð jarðar og Mars er borið saman þá er mikilvægasti munurinn að sjálfsögðu sá að höf þekja 70% af yfirborði jarðar, en engin höf eða vötn er nú að finna á Mars. Mesti hæðarmunur tveggja staða á ytra borði jarðskorpunnar (hafsbotn meðtalinn) er um 20 km, en á Mars er sambærileg tala um 30 km.

Á Mars er svæðið norðan við um það bil 50° norðlægrar breiddar láglent og flatlent, að undanteknum allstórum jökli á sjálfu norðurskautinu. Telja sumir að þarna sé um fornan hafsbotn að ræða. Suðurhvelið er á hinn bóginn hálent og alsett gígum. Ef haf þekti 70% af yfirborði Mars væru meginlönd fyrst og fremst á suðurhvelinu, en mest mundi bera á hinu svokallaða Tarsis-hálendi (e. Tharsis) sem er nærri miðbaug hnattarins. Það er nokkuð áþekkt Suðurskautslandi jarðar að stærð og á eða við Tarsis eru stærstu eldfjöll Mars, þar á meðal Olympus Mons eða Ólympsfjall, sem er stærsta eldfjall í sólkerfinu.

Á Mars er loftþrýstingur mjög lítill og hiti helst oftast neðan frostmarks, svo að vatn er þar aðeins til sem ís í heimskautajöklunum eða sem gufa í andrúmsloftinu. Þó er fræðilegur möguleiki á að ferskvatn gæti verið í vökvaham á stöku stað á yfirborði hnattarins, en þó því aðeins að fullnægt sé ákveðnum skilyrðum um þrýsting og hitastig. Allir kannast við að vatn sýður hér á jörð við lægra hitastig þegar hærra dregur, vegna minnkandi loftþrýstings með hæð. Til dæmis sýður vatn við rúmlega 70°C á tindi Everestfjalls og rúmlega 90°C á Hvannadalshnúk.

Ný gögn frá geimfarinu Mars Global Surveyor hafa gert mönnum kleift að útbúa nákvæmt hæðarkort af Mars og þar með reikna hvernig loftþrýstingur er þar breytilegur með hæð. Samkvæmt þeim reikningum getur þrýstingur mestur orðið 12 millibör á botni Hellas-lægðarinnar, sem myndaðist er stór loftsteinn rakst á suðurhvel Mars snemma í sögu hnattarins. Þar er suðumarkið +10°C, svo ef geimfar lenti þar á mátulega hlýjum degi að sumarlagi og vatnsbolli væri settur á yfirborðið gæti vatnið haldist í fljótandi formi þar til kvölda tæki og hitastig færi niður fyrir frostmark.

Nánar er fjallað um tengsl fasaskipta vatns, hitastigs og þrýstings í þessu svari.

Nýja hæðarkortið af Mars má skoða á þessari síðu á vegum NASA, og nýtt kort sem byggist bæði á ljósmyndum og nýjustu hæðarmælingum er á þessari síðu á setri tímaritsins National Geographic.

Þótt vatn geti ekki verið í stöðugu ástandi á yfirborði Mars er vel hugsanlegt að það geti leynst alldjúpt í jarðvegi, milli berglaga eða í stöðuvötnum undir heimskautajöklunum. Ein merkasta uppgötvun, sem gerð hefur verið með Mars Global Surveyor, bendir einmitt sterklega til að vatn hafi tiltölulega nýlega seytlað út á milli berglaga í hlíðum gíga og stórra gilja á Mars og myndað litla farvegi og giljadrög. Farvegir þessir bera lítil sem engin merki veðrunar og eru því taldir myndaðir mjög nýlega, jafnvel fyrir fáeinum árum eða áratugum. Um það er þó ekki hægt að segja með vissu.

Uppruna þessa vatns er að leita í sífrera sem talinn er mjög útbreiddur undir yfirborði hnattarins og nær sennilega niður á nokkurra kílómetra dýpi. Farvegirnir hafa eingöngu fundist meira en 30 breiddargráður frá miðbaug, og langflestir eru á suðurhveli hnattarins. Vísindamenn telja, að jarðhiti geti á stöku stað náð að bræða ís og bræðsluvatnið leiti síðan út á milli berglaga. Í því sambandi verður að nefna að hitinn þarf ekki að hækka upp í 0°C eða þar um bil til þess að bráðnun geti átt sér stað undir yfirborði, því að bræðslumark íssins getur lækkað um tugi Selsíusstiga ef hann er blandaður söltum.

Athyglisvert er að þessir farvegir hafa fyrst og fremst fundist í hlíðum og skriðum þar sem sólar nýtur lítið eða ekki (þær snúa móti norðri á norðurhveli Mars og móti suðri á suðurhveli hans). Í fyrstu kemur þetta ef til vill á óvart, því að við erum vön því hér á jörð að sól bræði ört snjó og klaka í hlíðum sem snúa móti sól og að við þá bráðnun myndist jafnvel litlir farvegir í skriðunum. Allt gengur hins vegar hægar þar sem sólar nýtur minna.

En skýringin á þessum sérstöku aðstæðum á Mars er talin vera þessi: Ef vatn leitar þar út á milli berglaga sem sólargeislar hita gufar vatnið samstundis upp og nær ekki að valda neinu rofi í hlíðinni. En ef sólar nýtur ekki, frýs vatnið um leið og það kemst í snertingu við andrúmsloftið og myndar íshaft í klettaveggnum. Vatn streymir þó áfram að haftinu innan frá og þrýstir sífellt meira á og þar kemur loks að haftið lætur undan og mikið magn vatns brýst fram á stuttum tíma og nær að mynda dálítinn farveg áður en það frýs eða gufar upp.

Marsfræðingar hafa kannað gerð og myndun svipaðra smáfarvega og giljadraga á heimskautasvæðum jarðar til að reyna að átta sig betur á myndun þessara fyrirbæra á Mars og hafa sumir þeirra lagt leið sína til Íslands í þessum tilgangi.

Þeim sem vilja skoða myndir frá Mars er bent á þessa myndasíðu á vefsetri NASA.

Einnig bendum við á þessa mynd, sem sýnir jörð og Mars í réttum stærðarhlutföllum.

Mynd: NASA - NSSDC Photo Gallery - Mars

Höfundur

Þorsteinn Þorsteinsson

jarðeðlisfræðingur við Raunvísindastofnun

Útgáfudagur

20.9.2002

Spyrjandi

Steinar Marinósson
Jakob Svavarsson

Efnisorð

Tilvísun

Þorsteinn Þorsteinsson. „Hvernig er yfirborð Mars og hver er meðalhitinn þar?“ Vísindavefurinn, 20. september 2002. Sótt 19. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=1974.

Þorsteinn Þorsteinsson. (2002, 20. september). Hvernig er yfirborð Mars og hver er meðalhitinn þar? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=1974

Þorsteinn Þorsteinsson. „Hvernig er yfirborð Mars og hver er meðalhitinn þar?“ Vísindavefurinn. 20. sep. 2002. Vefsíða. 19. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=1974>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki
Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Hvernig er yfirborð Mars og hver er meðalhitinn þar?

Hér er einnig svarað spurningu Berglindar Ingu Gunnarsdóttur: Hvað er Mars stór og hve gamall er hann?
Aldur Mars er talinn vera nokkurn veginn hinn sami og aldur jarðar og raunar sólkerfisins alls; um 4600 milljónir ára.




Nokkrar tölur um Mars, til upprifjunar, og tölur um jörðina til samanburðar:

MarsJörð
Meðalfjarlægð frá sól228 milljón km150 milljón km
Meðalhraði á braut um sól23 km/s30 km/s
Þvermál6750 km12700 km
Möndulhalli25°23.5°
Lengd ársins687 (jarðar)dagar365 dagar
Lengd sólarhrings24 klst og 37 mín23 klst 56 mín
Þyngdarhröðun~3,8 m/s2~10 m/s2
Meðalhiti-63 °C+14 °C
LoftþrýstingurUm 6 mbUm 1000 mb
Fjöldi tungla21

Lofthjúpur Mars er að mestu úr koltvísýringi (95%) en einnig er í honum dálítið af vatnsgufu. Stundum er skýjað á Mars og á veturna snjóar nærri heimskautunum, aðallega CO2-snjó. Hitastig fer niður fyrir -150 °C á heimskautasvæðunum að vetrarlagi, en á sumrin getur það á stöku stað farið upp fyrir +20°C.

Ef yfirborð jarðar og Mars er borið saman þá er mikilvægasti munurinn að sjálfsögðu sá að höf þekja 70% af yfirborði jarðar, en engin höf eða vötn er nú að finna á Mars. Mesti hæðarmunur tveggja staða á ytra borði jarðskorpunnar (hafsbotn meðtalinn) er um 20 km, en á Mars er sambærileg tala um 30 km.

Á Mars er svæðið norðan við um það bil 50° norðlægrar breiddar láglent og flatlent, að undanteknum allstórum jökli á sjálfu norðurskautinu. Telja sumir að þarna sé um fornan hafsbotn að ræða. Suðurhvelið er á hinn bóginn hálent og alsett gígum. Ef haf þekti 70% af yfirborði Mars væru meginlönd fyrst og fremst á suðurhvelinu, en mest mundi bera á hinu svokallaða Tarsis-hálendi (e. Tharsis) sem er nærri miðbaug hnattarins. Það er nokkuð áþekkt Suðurskautslandi jarðar að stærð og á eða við Tarsis eru stærstu eldfjöll Mars, þar á meðal Olympus Mons eða Ólympsfjall, sem er stærsta eldfjall í sólkerfinu.

Á Mars er loftþrýstingur mjög lítill og hiti helst oftast neðan frostmarks, svo að vatn er þar aðeins til sem ís í heimskautajöklunum eða sem gufa í andrúmsloftinu. Þó er fræðilegur möguleiki á að ferskvatn gæti verið í vökvaham á stöku stað á yfirborði hnattarins, en þó því aðeins að fullnægt sé ákveðnum skilyrðum um þrýsting og hitastig. Allir kannast við að vatn sýður hér á jörð við lægra hitastig þegar hærra dregur, vegna minnkandi loftþrýstings með hæð. Til dæmis sýður vatn við rúmlega 70°C á tindi Everestfjalls og rúmlega 90°C á Hvannadalshnúk.

Ný gögn frá geimfarinu Mars Global Surveyor hafa gert mönnum kleift að útbúa nákvæmt hæðarkort af Mars og þar með reikna hvernig loftþrýstingur er þar breytilegur með hæð. Samkvæmt þeim reikningum getur þrýstingur mestur orðið 12 millibör á botni Hellas-lægðarinnar, sem myndaðist er stór loftsteinn rakst á suðurhvel Mars snemma í sögu hnattarins. Þar er suðumarkið +10°C, svo ef geimfar lenti þar á mátulega hlýjum degi að sumarlagi og vatnsbolli væri settur á yfirborðið gæti vatnið haldist í fljótandi formi þar til kvölda tæki og hitastig færi niður fyrir frostmark.

Nánar er fjallað um tengsl fasaskipta vatns, hitastigs og þrýstings í þessu svari.

Nýja hæðarkortið af Mars má skoða á þessari síðu á vegum NASA, og nýtt kort sem byggist bæði á ljósmyndum og nýjustu hæðarmælingum er á þessari síðu á setri tímaritsins National Geographic.

Þótt vatn geti ekki verið í stöðugu ástandi á yfirborði Mars er vel hugsanlegt að það geti leynst alldjúpt í jarðvegi, milli berglaga eða í stöðuvötnum undir heimskautajöklunum. Ein merkasta uppgötvun, sem gerð hefur verið með Mars Global Surveyor, bendir einmitt sterklega til að vatn hafi tiltölulega nýlega seytlað út á milli berglaga í hlíðum gíga og stórra gilja á Mars og myndað litla farvegi og giljadrög. Farvegir þessir bera lítil sem engin merki veðrunar og eru því taldir myndaðir mjög nýlega, jafnvel fyrir fáeinum árum eða áratugum. Um það er þó ekki hægt að segja með vissu.

Uppruna þessa vatns er að leita í sífrera sem talinn er mjög útbreiddur undir yfirborði hnattarins og nær sennilega niður á nokkurra kílómetra dýpi. Farvegirnir hafa eingöngu fundist meira en 30 breiddargráður frá miðbaug, og langflestir eru á suðurhveli hnattarins. Vísindamenn telja, að jarðhiti geti á stöku stað náð að bræða ís og bræðsluvatnið leiti síðan út á milli berglaga. Í því sambandi verður að nefna að hitinn þarf ekki að hækka upp í 0°C eða þar um bil til þess að bráðnun geti átt sér stað undir yfirborði, því að bræðslumark íssins getur lækkað um tugi Selsíusstiga ef hann er blandaður söltum.

Athyglisvert er að þessir farvegir hafa fyrst og fremst fundist í hlíðum og skriðum þar sem sólar nýtur lítið eða ekki (þær snúa móti norðri á norðurhveli Mars og móti suðri á suðurhveli hans). Í fyrstu kemur þetta ef til vill á óvart, því að við erum vön því hér á jörð að sól bræði ört snjó og klaka í hlíðum sem snúa móti sól og að við þá bráðnun myndist jafnvel litlir farvegir í skriðunum. Allt gengur hins vegar hægar þar sem sólar nýtur minna.

En skýringin á þessum sérstöku aðstæðum á Mars er talin vera þessi: Ef vatn leitar þar út á milli berglaga sem sólargeislar hita gufar vatnið samstundis upp og nær ekki að valda neinu rofi í hlíðinni. En ef sólar nýtur ekki, frýs vatnið um leið og það kemst í snertingu við andrúmsloftið og myndar íshaft í klettaveggnum. Vatn streymir þó áfram að haftinu innan frá og þrýstir sífellt meira á og þar kemur loks að haftið lætur undan og mikið magn vatns brýst fram á stuttum tíma og nær að mynda dálítinn farveg áður en það frýs eða gufar upp.

Marsfræðingar hafa kannað gerð og myndun svipaðra smáfarvega og giljadraga á heimskautasvæðum jarðar til að reyna að átta sig betur á myndun þessara fyrirbæra á Mars og hafa sumir þeirra lagt leið sína til Íslands í þessum tilgangi.

Þeim sem vilja skoða myndir frá Mars er bent á þessa myndasíðu á vefsetri NASA.

Einnig bendum við á þessa mynd, sem sýnir jörð og Mars í réttum stærðarhlutföllum.

Mynd: NASA - NSSDC Photo Gallery - Mars...