क्या मंगल को चुंबकीय क्षेत्र की आवश्यकता है?

हम रूब्रिक "एप्लाइड टेराफोर्मिंग" जारी रखते हैं। में पिछले मुद्दा है, हम मंगल ग्रह का निवासी कार्बन डाइऑक्साइड भंडार, और वातावरण में अपने परिवर्तन के लिए मानव की क्षमता का मूल्यांकन किया। आज हम इस बारे में बात करेंगे कि क्या यह चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में मंगल के वातावरण को भरने के लिए कोई मतलब है।

चुंबकीय क्षेत्र का विषय लगभग सभी चर्चाओं में पॉप अप करता है जब यह मंगल ग्रह के पृथ्वी जैसे ग्रह में परिवर्तित होने की बात करता है। प्राकृतिक विज्ञान के पाठों से कई, और कई लोकप्रिय विज्ञान फिल्मों और प्रकाशनों के प्रयासों के माध्यम से, इसे दृढ़ता से सच के रूप में याद किया गया है: पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र हमें सौर विकिरण से बचाता है, और सौर हवा से उड़ने से वातावरण। इसके अलावा, यह "उड़ाने" कई शाब्दिक रूप से माना जाता है - सौर प्लाज्मा प्रवाह द्वारा वायुमंडलीय गैसों को हटाने की एक यांत्रिक प्रक्रिया के रूप में।

इस तरह के चित्रों में पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र, एक वीर रक्षक के रूप में चित्रित किया गया है, जो सूर्य द्वारा भेजे गए उग्र हवा के बुरे धाराओं के मार्ग पर एक ढाल के साथ खड़ा है।



हालांकि, आधुनिक अंतरिक्ष अनुसंधान इस चित्र को संशोधित करने की दिशा में अधिक से अधिक कारण प्रदान करता है ताकि हेलिओस्फीयर और जियोस्फीयर की बातचीत की प्रक्रियाओं को जटिल बनाया जा सके। अधिक ईमानदार योजनाएं पहले से ही इंगित करती हैं कि मैग्नेटोस्फीयर ध्रुवों से वायुमंडलीय रिसाव से नहीं बचाता है, बल्कि यहां तक ​​कि योगदान भी करता है।



चलिए शुरू करते हैं। पहले आपको ग्रहों द्वारा वायुमंडल के नुकसान के कारणों को समझने की आवश्यकता है।

अंतरिक्ष में वायुमंडल के अपव्यय (बिखरने) का एक थर्मल और गैर-थर्मल मूल है। दो थर्मल तंत्र हैं: तथाकथित जीन्स, और हाइड्रोडायनामिक। पहला है सूर्य के प्रकाश द्वारा वायुमंडलीय अणुओं का ताप। जैसा कि आप जानते हैं, तापमान परमाणुओं और अणुओं के आंदोलन की तीव्रता है। यदि एक गर्म अणु के आसपास कई पड़ोसी हैं, तो यह गति की अपनी ऊर्जा को उनके पास स्थानांतरित करता है और धीमा कर देता है। यदि आस-पास कोई अणु और परमाणु नहीं हैं, और ऊर्जा का प्रवाह बंद नहीं होता है, तो कुछ बिंदु पर अणु ऐसी स्थिति तक गर्म हो जाएगा कि यह वास्तविक अंतरिक्ष यान की तरह, वातावरण को एक दूसरे ब्रह्मांडीय वेग पर छोड़ देता है । ऊपरी वातावरण में लगभग यही होता है - तथाकथित बाह्य वायुमंडल। और ग्रह के करीब सूर्य, इस कारक का प्रभाव जितना मजबूत होता है। लेकिन यहां बहुत कुछ ग्रह के द्रव्यमान पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन और हीलियम आसानी से शुक्र के वायुमंडल की सीमा को छोड़ देते हैं, लेकिन ग्रह के मजबूत गुरुत्वाकर्षण द्वारा अधिक भारी CO2 अणु धारण किए जाते हैं। पृथ्वी पर, वैसे, एक ही चीज होती है, केवल कम तीव्रता के साथ, लेकिन 250 टन हाइड्रोजन और 4 टन हीलियम हमेशा के लिए हमें हर दिन अलविदा कह देंगे ।

एक थर्मल प्रक्रिया के समान प्रक्रिया एक फोटोकैमिकल है, जब पराबैंगनी किरणों के प्रभाव में, अणु अलग-अलग परमाणुओं में टूट जाते हैं, उदाहरण के लिए, पानी को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में अलग किया जाता है, जो हाइड्रोजन के पलायन में योगदान देता है।

मंगल सूर्य से बहुत दूर है, इसलिए वायुमंडल कम प्रकाश प्राप्त करता है, लेकिन ग्रह का द्रव्यमान कम है, इसलिए, विभिन्न स्रोतों के अनुसार, यह दैनिक 1 से 100 टन वायुमंडल से खो देता है - मुख्य रूप से कार्बन डाइऑक्साइड।



लेकिन हमें याद है कि मंगल का कोई चुंबकीय क्षेत्र नहीं है! चलो इसे प्राप्त करते हैं, लेकिन अब हम वायुमंडलीय नुकसान की एक और थर्मल विधि पर विचार करेंगे - हाइड्रोस्टेटिक।

यदि ग्रह के वायुमंडल का ताप काफी तीव्र है, और यदि नीचे ऊष्मा का कोई अतिरिक्त स्रोत हैं, तो भारी गैस के अणु प्रकाश कणों के प्रवाह से दूर हो सकते हैं, गर्म हो सकते हैं और उसी दूसरे ब्रह्मांडीय को प्राप्त कर सकते हैं, जिससे वे ग्रह पर कभी नहीं लौटेंगे। संभवतः इस कारण से, बृहस्पति के पर्याप्त सक्रिय और बड़े पैमाने पर उपग्रह, Io, का कोई महत्वपूर्ण वातावरण नहीं है - यह लगातार शक्तिशाली ज्वालामुखी विस्फोटों द्वारा उड़ा दिया जाता है।



वायुमंडल से छुटकारा पाने का एक और तरीका है, जो आंशिक रूप से पिछले हाइड्रोस्टेटिक - प्रभाव के समान है। हम सभी जानते हैं कि शक्तिशाली विस्फोट कैसा दिखता है - धुएं का एक स्तंभ आसमान में उगता है, एक मशरूम में बदल जाता है। यदि विस्फोट पर्याप्त मजबूत है, तो यह स्तंभ अंतरिक्ष में बढ़ जाएगा, जहां एक दुर्लभ वातावरण में, गर्म अणुओं को हमेशा के लिए उड़ने के लिए पर्याप्त गति मिल सकती है। अपेक्षाकृत मजबूत गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र और पृथ्वी और शुक्र जैसे घने वातावरण वाले ग्रहों के लिए, यह कारक महत्वहीन हो सकता है, लेकिन मंगल के लिए नुकसान बहुत अधिक महत्वपूर्ण हो सकते हैं, और ऐसा लगता है कि यह पृथ्वी से अधिक हो गया है - एक क्षुद्र बेल्ट पास है। यह कारक उन लोगों के खिलाफ है जो एक क्षुद्रग्रह या मंगल पर एक बड़े धूमकेतु को नीचे लाने की पेशकश करते हैं - हमें अभी भी गणना करने की आवश्यकता है कि क्या विस्फोट के बाद कुछ भी बचा रहेगा।



यह कहना मुश्किल है कि प्रभाव तंत्र द्वारा मंगल के वातावरण के नुकसान में कितनी महत्वपूर्ण भूमिका निभाई गई थी। आप केवल मोटे अनुमान लगा सकते हैं, लेकिन मोटे अनुमान भी मुझे नहीं मिले हैं। हालांकि, किसी को यह नहीं भूलना चाहिए कि लगभग 3.8 बिलियन साल पहले लेट हैवी बॉम्बिंग के दौरान चंद्रमा और पृथ्वी को सबसे ज्यादा नुकसान हुआ था। लेकिन मंगल पर उन वर्षों में अभी भी घना माहौल था, क्योंकि नदियाँ बहती थीं।

एक महत्वपूर्ण बिंदु: उपरोक्त सभी कारक, चुंबकीय क्षेत्र किसी भी तरह से प्रभावित नहीं करता है। इसलिए, अरबों वर्षों में पृथ्वी, मंगल और शुक्र के भाग्य का सामना करती है - हाइड्रोजन का पूर्ण वाष्पीकरण, अर्थात्। एक रेगिस्तान में बदल रहा है। एसपीए-सैलून या समुद्र तटीय सैरगाह के लिए एक विज्ञापन हो सकता है - ऐसे अवसर पर तरल पानी का आनंद लें।



ग्रह को छोड़े बिना वायुमंडल पतला हो सकता है। यह तब होता है जब वायुमंडलीय गैसें सतह के साथ रासायनिक या भौतिक संपर्क में प्रवेश करती हैं। कार्बन और ऑक्सीजन चट्टानों के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए प्रभावी ढंग से बांध सकते हैं। यह माना जाता है कि यदि आप पृथ्वी के सभी कार्बन को छोड़ देते हैं, जो अब हाइड्रोकार्बन और कार्बोनेट चट्टानों के जमा में जुड़ा हुआ है, तो हमारा वातावरण शुक्र ग्रह से बहुत अलग नहीं होगा। इसलिए, मुझे उन सूक्ष्मजीवों के विकास के लाखों वर्षों के लिए धन्यवाद कहना चाहिए जिन्होंने हमारी पृथ्वी को एक खिलने वाले बगीचे में बदल दिया है। हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को पानी में बदलकर और महासागरों या ग्लेशियरों को बनाने से वायुमंडल से प्रभावी ढंग से हटाया जा सकता है, और सूर्य से अधिक सभी प्रकार की गैसें बर्फ में बदल सकती हैं।

अब वापस सौर हवा और चुंबकीय क्षेत्र में। सौर वायु आवेशित कणों की एक धारा है - इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन और अल्फा कण। कण अलग गति और धीमी (300-500 किमी / सेकंड) के कण कहते हैं "धीमी सौर हवा", तेज (600-800 किमी / सेकंड) - "तेज सौर हवा", और उच्च गति (900 किमी / सेकंड और अधिक) ) - "सौर विकिरण"। सूरज अन्य "विकिरणों" का एक टन भी उत्सर्जित करता है: पराबैंगनी, एक्स-रे, न्यूट्रॉन, गामा तक, लेकिन अब हम उस बारे में बात करेंगे जिसके पास विद्युत आवेश है और जो एक चुंबकीय क्षेत्र से प्रभावित है।

इसलिए, सौर कण सूर्य से पृथ्वी की ओर भागते हैं। लगभग 10 पृथ्वी रेडी की दूरी पर, हमारा चुंबकीय क्षेत्र उन्हें प्रभावित करना और उन्हें विक्षेपित करना शुरू कर देता है। कणों की ऊर्जा जितनी कम होगी, वे चुंबकीय क्षेत्र द्वारा उतने ही कुशल होंगे। इस बैठक की साइट पर, एक झटका लहर रूपों। नतीजतन, कुछ कण चुंबकीय लाइनों के माध्यम से फिसलते हैं, लेकिन पृथ्वी के पिछले हिस्से में उड़ने के लिए विचलित होते हैं, कुछ वायुमंडल द्वारा अवशोषित होते हैं, लेकिन विशाल बहुमत चुंबकीय रेखा के साथ ऊपर उठते हैं और पृथ्वी के चारों ओर चार्ज कणों के मौजूदा टोरस प्रवाह में विलय हो जाते हैं, जिसे "विकिरण बेल्ट" कहा जाता है। हुर्रे, ग्रह को बचाया गया है, चुंबकीय क्षेत्र ने अपना वीरतापूर्ण कार्य किया है ... लेकिन, यह क्या है? हमारे डंडे लाल और हरे क्यों हो गए?



औरोरा एक अद्भुत दृश्य है, जब तक कि आप वहां होने वाली प्रक्रियाओं के भौतिकी के बारे में नहीं सोचते हैं। और निम्न होता है: चुंबकीय रेखाएं न केवल सौर कणों को पकड़ती हैं, बल्कि उनमें से एक भाग को ध्रुवों तक निर्देशित किया जाता है। नए आगमन वाले कण एक चुंबकीय क्षेत्र द्वारा अतिरिक्त रूप से त्वरित होते हैं और पृथ्वी के वातावरण में ढह जाते हैं। वे तटस्थ परमाणुओं और अणुओं से इलेक्ट्रॉनों को मारते हैं, वे चार्ज हो जाते हैं और आक्रोश के साथ चमकते हैं। चार्ज किए गए आयन एक विद्युत क्षेत्र बनाते हैं जो एक त्वरक की तरह काम करना शुरू कर देता है और आयनों (अणुओं जो एक इलेक्ट्रॉन को खो देता है) को तेज करता है, जिससे वे एक दूसरे ब्रह्मांडीय वेग प्राप्त करते हैं और ग्रह को छोड़ देते हैं। इस तरह से विद्युत चुम्बकीय अपव्यय की प्रक्रिया होती है, जिससे एक चुंबकीय क्षेत्र माना जाता है कि हमें बचाता है। याद रखें कि हाइड्रोजन और हीलियम पृथ्वी से दूर उड़ रहे हैं? यहाँ भी ऑक्सीजन जोड़ें,जो थर्मल अपव्यय के लिए बहुत भारी है, और केवल ऐसे "अच्छे" और "देखभाल" चुंबकीय क्षेत्र के कारण पृथ्वी से दूर उड़ जाता है। ध्रुवीय क्षेत्र में प्रत्येक सुंदर रात से ऑक्सीजन के नुकसान की मात्रा अभी तक ज्ञात नहीं है, लेकिन तथ्य यह है कि पहले से ही हैयूरोपीय क्लस्टर उपग्रहों द्वारा सिद्ध किया गया ।



यदि चुंबकीय क्षेत्र के बिना एक ग्रह सौर हवा के प्रभाव के अधीन होगा तो क्या होगा? यहां सब कुछ अधिक नाटकीय होगा - सौर कण स्वतंत्र रूप से अपने व्यास के डेढ़ की दूरी पर ग्रह से संपर्क करेंगे, और अपने वायुमंडल की ऊपरी परतों पर बमबारी करना शुरू कर देंगे। गैस के अणु इलेक्ट्रॉनों को खोना शुरू कर देंगे, एक चार्ज प्राप्त करेंगे और ... एक ही चार्ज के साथ सौर हवा की धाराओं को पीछे हटाना। उन। यहां, एक चुंबकीय क्षेत्र के साथ, एक झटके की लहर बनेगी, जो सौर कणों के थोक को करीब नहीं आने देगी। इस प्रभाव के कारण, शुक्र ने अपने अविश्वसनीय रूप से घने वातावरण को नहीं खोया, पृथ्वी या मंगल ग्रह की तुलना में सूर्य के अधिक निकट था।



अब तक, वैज्ञानिक यह नहीं कह सकते कि मार्टियन वातावरण के क्षरण में विद्युत चुम्बकीय अपव्यय का कितना महत्वपूर्ण योगदान है। इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, MAVEN उपग्रह को मंगल पर भेजा गया। इस बीच, मार्टियन वातावरण के नुकसान के बारे में कई तथ्य ज्ञात हैं:

• अब प्रति दिन 1 टन से भी कम वायुमंडल खो गया है - मार्स एक्सप्रेस अंतरिक्ष यान का पता चला , लेकिन माप एक सौर न्यूनतम पर किए गए;
• आज के ग्रह के निर्माण से, मंगल ग्रह ने वायुमंडल से उतना ही हाइड्रोजन खो दिया है जितना 110 मीटर गहरे समुद्र में समाहित किया जा सकता है, पूरे ग्रह को कवर करता है - यूरोपीय दक्षिणी वेधशाला के खगोलविदों ने मंगल के वातावरण में प्रकाश और भारी हाइड्रोजन समस्थानिक के अनुपात में परिवर्तन का विश्लेषण करके यह सीखा ;
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यह पता चला कि आज वैज्ञानिक केवल उन तंत्रों के बारे में अनुमान लगाते हैं जिनके कारण मंगल के पूरे वातावरण का 1/3 भाग नष्ट हो गया, और यह नहीं पता कि 2/3 और कहां हुआ। यह ज्ञात नहीं है कि विद्युत चुम्बकीय (सौर हवा), हाइड्रोस्टैटिक (सुपरवोलेंको के शक्तिशाली विस्फोट) और प्रभाव (क्षुद्रग्रह गिरावट) के कितने तंत्रों ने इस नुकसान में योगदान दिया। उसी समय, वायुमंडल की कमी के लिए सौर हवा के योगदान का अध्ययन किया जा रहा है और आने वाले वर्षों में इस सवाल का अधिक विशिष्ट उत्तर होगा, और मंगल ग्रह के वायुमंडलीय क्षरण के आवश्यक कारकों से ज्वालामुखियों और क्षुद्रग्रहों को बाहर रखा जा सकता है।

संक्षेप में: शुक्र के उदाहरण से पता चलता है कि सौर वायु वायुमंडल के वाष्पीकरण में एक निर्णायक कारक नहीं है। मंगल के लिए, इसका प्रभाव लगभग चार गुना कम तीव्र है। कुछ कारक जो अतीत में मंगल के वातावरण के नुकसान का कारण बन सकते थे, आज महत्वपूर्ण नहीं हैं: क्षुद्रग्रह गिरता है और शक्तिशाली ज्वालामुखी विस्फोट होते हैं। मंगल के दूरस्थ स्थान के कारण सूर्य का ऊष्मीय विकिरण, विघटन में एक निर्णायक कारक भी नहीं है, कम से कम अब यह है कि वातावरण में व्यावहारिक रूप से प्रकाश हाइड्रोजन और हीलियम नहीं हैं। इसलिए, मंगल ग्रह को एक खिलने वाले बगीचे में बदलने के लिए हमारे पास जो कुछ भी है, वह है MAVEN उपग्रह के परिणामों की प्रतीक्षा करना और अज्ञात गैस से मंगल के वातावरण को जादुई रूप से भरने के लिए कई अरब ऊर्जा का उत्सर्जन करना।और यहां क्या जादू लागू किया जा सकता है हम "एप्लाइड टेराफोर्मिंग" के अगले अंक में बात करेंगे। स्विच न करें।

Source: https://habr.com/ru/post/hi384695/