火星上可以存在液态水吗?


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在特殊工艺环境之外,火星上是否可能存在液态水?不是在遥远的过去,而是在最近几年。火星的大气太稀薄,水就不存在了,对吧?

也许,如果水与盐或其他矿物质混合,其升华点可能会改变得足以存在?火星在夏季会变暖,赤道的温度大约为摄氏20度。也许在某些地区和特定时期,我们可能会得到一种液态水?

对这个问题的推测性质感到抱歉,但是在NASA谈论液态水的可能性之后,我想知道是否有可能。

Answers:


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原则上,液态水可以存在于当今的火星上的许多地方,但是这个故事有一些有趣的转折。

  1. 在低海拔时,大气压力足够高。H2O的三点压力为611帕斯卡,大约等于中海拔。在低海拔地区,例如北部低地,大气压力将超过三点压力,因此H2O成为液相。

  2. 将有大量的“升华冷却”或蒸发冷却。当H2O的分压几乎等于总压时,蒸气迅速逸出到大气中,这会消耗大量能量。如果将冰块放在火星的赤道上,它将不会融化,因为即使在正午时分,升华冷却也比入射的太阳能大。

  3. 但是,如果该冰块上覆盖有一层薄薄的灰尘,或者包含随着冰升华而在顶部堆积的灰尘,则蒸汽损失将减少。在这种情况下,冰会融化形成液态水。

  4. 剩下的问题是冰块最初是如何到达那里的。我称其为“源问题”。火星上变热的地方已经失去了所有的冰,而火星上有冰的地方却没有变热。因此,很难在火星上得到液态水,但原则上是可能的。

  5. 用盐降低熔点,尽管需要冰/霜和盐,但一切都变得容易得多。当含盐的水蒸发时,盐浓度增加,因此溶液被驱向共晶点,该点的熔点抑制作用最强。


也许风能将冰从寒冷的气候散布到温暖的气候?
约翰尼

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如果您在几个月前问过,答案将是“可能是”,而现在的答案是“也许”。

火星环境中不可能存在纯净水。压力太低,因此水会变成水蒸气。

是的,如果您生产高浓度盐水,则在某些火星环境中,它可能以液态保持一段时间。高氯酸盐溶液已显示即使在温度低至70摄氏度的情况下也能防止液体冻结。Ť 他被认为是重复的斜坡lineae的原因(即线反复出现在斜坡上绕地球赤道)。水(或盐水)如何到达那里的实际模型具有挑战性。

今年的进一步建模表明,这些特征似乎是“颗粒流”,即沙子,而不是水。它们不存在于浅坡上。水将在任何坡度上下坡流动,但是沙子需要陡峭的坡度才能流动。由于这些线仅出现在较陡的斜坡上,因此它们看起来更像是沙流而不是水。

但是,涉及水,因为已经在线条的斜坡上检测到水合盐。在某些斜坡而不是其他斜坡上,没有明确的机制使沙子开始滑动。


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造成液态水问题的不仅是温度,还包括大气压力。

在地球上,水的沸腾温度约为96°C,因为大气压力约为1 bar。如果降低压力,水的沸点也会降低。

在火星上,大气压力的范围从奥林匹斯山(最高峰)上的30 Pa到地平行星深度的1.155 Pa。

如果查看此表的蒸气压,您会发现,当火星上的冰融化时,1.155 Pa(0.001155 kPa)的压力不足以供应液态水。它会立即变成气体。

另外,您可以查看水的三重点和此站点上的图表,并查看水何时将变成固体,液体或气体。


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1 bar时纯水的沸点为100℃
James K

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@JamesK,有点,这通常是一个很好的假设,但是如果您想获得确切的水的正常沸点温度,最好使用饱和蒸汽表(例如NIST表),该表可以更准确地显示出纯净水在1巴下的正常沸点为99.60593°C
Taylor Scott

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@TaylorScott公平地说,100°C基本上是99.6°C。这样说比〜96°C更有意义。
JMac

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@JMac,这是很公平的说法,绝对正确,但并非我要指出的完全正确-这是指水或任何液体的NBP值不会是一个干净,不错的值,但是相反,它完全取决于系统压力-现在说,由于任何溶质的成分溶解到系统中而使情况进一步复杂化,这可能会导致冰点降低和沸点升高
Taylor Scott

@TaylorScott我不知道是否有人对此表示怀疑。似乎唯一需要关注的是“ 1巴下约96°C”的使用。考虑到存在看起来更清洁的替代方案,这只是一个真正随机的值,可以更正。
JMac
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