Отчётная конференция обучающихся 5-6 классов,

посвященная Дню Российской науки

Этот удивительный Марс

Ангарск

2017

Оглавление:

Введение ………………………………………………………………………3

1. Теоретическая часть ………………………………………………………..5

2. Практическая часть………………………………………………………...12

3. Заключение ………………………………………………………………...17

Список источников информации……………………………………………19

Приложения №№ 1-7………………………………………………………20-26 

Введение 

Однажды я со своим классом была на экскурсии в Иркутском планетарии и эта поездка очень запомнилась мне. Нам показывали небесную сферу со звездами, учили находить на небе созвездия, рассказвали о планетах и спутниках, кометах и метеоритах.

Из лекции по астрономии я узнала,  что Солнце меняется и через 3,5 милиарда лет оно будет на 40% ярче и жарче. Это приведет к изменениям и на Земле – океаны будут испаряться а ледники таять, планета будет осушаться, жизнь в таких условиях перестанет существовать. А еще через 5,4 милиардов лет Солнце превратится в красного гиганта и стремительно увеличиваясь в размерах охватит орбиты ближайших планет – Меркурия, Венеры и Земли. Конечно это произойдет в далеком-далеком будущем и только через много милиардов лет Земля станет непригодной для проживания людей. Но вопрос о том, что будет с нашими потомками, где и как они будут жить является актуальным для человечества уже сейчас.

Я и почти все мои однокласники были очень впечатлены этой информацией, обсуждали её. И мне стало интересно, смогут ли люди будущего жить на Марсе? Есть ли условия, для развития жизни на этой планете?

Объект: четвертая планет солнечной системы – Марс.

Предмет: жизнь на планете Марс.

Цель: выяснить, возможна ли жизнь на Марсе.

Гипотеза: предположим, что жизнь на Марсе возможна.

Задачи:

1.        Изучение научно-популярной и справочной литературы по проблеме иследования.

2.        Поиск информации из других источников (в глобальных компьютерных сетях) по теме исследования.

3.        Проведение эксперимента с микроорганизмами в воде.

Методы исследования, которые использовались в исследовательской работе:

1.        Наблюдение;

2.        Фотографирование;

3.        Видеосъемка;

4.        Сравнение;

5.        Эксперимент;

6.        Анализ полученных результатов;

7.        Прогнозирование.

1.     Теоретическая часть

«Есть ли жизнь на Марсе, нет ли жизни на Марсе – науке неизвестно» - это высказывание героя популярной кинокомедии «Карнавальная ночь» широко вошло в наш разговорный язык и стало ходячей шуткой. Ведь вполне возможно, что когда-то по Марсу гуляли разумные существа, подобно человеку! Как известно, ученые проводят различные эксперименты по поиску жизни во Вселенной. И некоторые исследователи полагают, что одним из мест, где может существовать какая-то форма жизни, является планета Марс.

Теоретическая значимость моей иследовательской работы заключается в том, что полученая информация помогает понять - почему же ученые остановились именно на Марсе? 

Самое важное с моей точки зрения это то, что Марс – четвертая планета от Солнца и последняя «земляная» (каменистая) планета. Все остальные планеты, расположенные на более дальних орбитах газообразные.

Но даже не зная этих данных люди с древности интересовались необычной красной планетой, связывали с ней много суеверий и оставили достаточно свидетельств по этому поваду.

Первое записанное имя этой планете – «Гор Дашр» («Гор Красный») дали египтяне. Жители Вавилона звали его «Нергал» (Звезда смерти). Греки и римляне называли планету в честь своих богов войны Ареса и Марса соответственно. «Маадим» или «тот, кто краснеет» называли евреи. Многие древние народы верили, что красноватый оттенок планеты происходит от настоящей крови, пролитой на Марсе.

Сейчас мы знаем, что эта планета окрашена в красный цвет благодаря значительному распространению в почве оксидов железа (известным нам как ржавчина). Если говорить буквально, металические камни на Марсе ржавеют. Наличие такой пыли в атмосфере придает небу Марса розовый оттенок.

Как известно, символ Марса выглядит как щит и копье бога Марса (Ареса). Этот символ также олицетворяет мужское начало.

А вот то, что месяц Март назван в честь Марса, я узнала готовя материал для этой иследовательской работы.

Египтяне называли Марс «обратный странник», потому что, судя по их наблюдениям, он двигался в сторону обратную созвездиям каждые 25,7 месяцев.

Николай Коперник последовательно объяснил, что Марс движется по небу в обратную сторону, потому что Земля обгоняет Марс по своей орбите вокруг Солнца.

Первым человеком, наблюдавшим Марс в телескоп, был Галилео Галилей в 1609 году.

Марс – первая после Земли планета Солнечной системы, к которой человек проявил особый интерес с надеждой о возможности жизни на Марсе, из-за близости планеты и ее сходства с Землей. Поиск признаков жизни начался в XIX веке и продолжается по настоящее время.

Совершенствовались методы исследования, сменяли друг друга астрономы разных поколений, менялась и тема для дискуссий. В XIX веке спорили, главным образом, о каналах на Марсе, о наличии там разумных обитателей – марсиан. Спорили о существовании на Марсе растительности и вообще органической жизни.

Уже в течении многих лет люди представляют себе то, какой могла бы быть жизнь на Марсе, и возможна ли она там в принципе. В современной (и не очень) культуре, особенно в фильмах и книгах, человечество много раз захватывали марсиане. Их представляли то маленькими зелеными человечками, то суперсуществами сверх развитых цивилизаций. Однако все эти фантазии были опровергнуты автоматическими межпланетными миссиями, которые до сих пор, не нашли живые организмы в других мирах и не выявили признаков их присутствия в прошлом. Но главным результатом этих космических исследований можно назвать то, что ученые обнаружили явные доказательства того, что однажды на Марсе мог существовать основной компонент для существования жизни – вода (Приложение № 1).

Рис. 2  Проведение исследований на Марсе. 2013г.

Шли десятилетия, менялись методы исследований, накапливались наши знания о природе красной планеты. На место одних загадок вставали другие, росло число ученых, стремившихся узнать тайны Марса. Сейчас, в XXI веке, Марс остается такой же сложной, неоднозначной загадкой, а вопрос возможности существования жизни на Марсе остается открытым.

Дело в том, что по космическим меркам Марс считают двойником Земли.

Еще в середине XIX века астрономами были выявлены такие сходства между этими планетами, как продолжительность суток и что наклон оси планеты Марс схож с земным, что говорит о том, что сезоны (времена года) на Марсе схожи с земными, только длятся в два раза дольше из-за большей продолжительности марсианского года. Эти наблюдения натолкнули иследователей на мысль, что светлые пятна на Марсе являются сушей, а темные водой. В связи с этим была выдвинута гипотеза о наличии той или иной формы жизни на планете.

Современые иследователи с помощью инфракрасного спектрометра обнаружили несколько областей где давление у поверхности превосходит 6,1 миллибар. В этих сильно пониженных областях поверхности красной планеты может существовать жидкая вода.

Рис. 3  Снимок инфракрасного спектрометра.

По расстоянию до солнца он идет сразу после нашей планеты. Диаметр Марса чуть не вдвое меньше диаметра Земли. Один оборот вокруг Солнца Марс совершает почти за два земных года. Продолжительность же марсианского дня практически совпадает с земным днем.

Масса красной планеты сравнительно невелика и составляет 0,107 массы Земли. Она равна 6,4*10(23) кг.

Диаметр экватора рассматриваемой нами планеты равен 0,53 диаметра экватора Земли (почти половине).

Марс, как и наша планета, вращается аналогично – с запада на восток вокруг оси. Марс обладает 37,5% гравитации Земли. Это означает, что школьник, вешающий на Земле 45 кг, на Марсе будет весить лишь 17 кг и сможет прыгнуть в три раза выше!

Средняя температура на Марсе равна - 27°С (перепады температуры зимой - 96°С, летом + 22°С). Температура на экваторе Марса колеблется от + 30°С в полдень и до - 80°С в полночь. Вблизи полюсов минимальная температура достигает - 153°С.

Краткие сравнительные характеристики планет Земля и Марс представлены в таблице № 1.

Таблица № 1.

Сравнительные характеристики Земли и Марса.

Все данные, приведеные в таблице № 1 были получены людьми в результате многолетней кропотливой работы по изучению Марса. Межпланетные станции провели первые научные иследования этой планеты с пролетной траектории в 1969 году. Первые космические аппараты проводили исследования состава атмосферы Марса с применением спектроскопических методик и определение температуры поверхности по измерениям инфракрасного излучения. Современые марсоходы представляют собой автономную химическую лабораторию в несколько раз больше и тяжелее своих предшественников.

Очень большие ресурсы используются для разработки новых экспедиций, которым поставлены такие цели, как поиск возможных следов прошлой или настоящей жизни на Марсе, иследование распределения воды и других веществ на поверхности планеты, доставка образцов грунта и др. Осенью 2016 года Американская компания SpaceX объявила о планах по созданию транспортного корабля для заселения Марса.

В итоге изучения литературы я узнала, что красная планета Марс интересна не только своим внешним видом.

Рис. 4 Земля и Марс.

Оказывается, несмотря на то, что Марс примерно в два раза меньше Земли, суши у этих двух планет примерно одинаково. Причиной этого является то, что поверхность Земли в основном покрыта водой.

Кроме Земли, Марс является единственной планетой, у которой есть полярные ледниковые шапки. В поисках подтверждения своей гипотезы я нашла информацию о том, что исследователи NASA считает марсианскую почву на удивление похожей на земную (Приложение № 2). В ней есть все питательные вещества, необходимые для поддержания жизни. Они утверждают, что Марсианский грунт идеально подходит для выращивания спаржи и репы, но клубнику на нем вырастить не получится.

Как и на Земле, на Марсе бывают пыльные бури. Только они – самые жестокие пылевые бури в Солнечной системе и могут продолжаться более месяца без остановки (Приложение № 2).

Мне было интересно узнать, что самые большие в Солнечной системе вулкан и каньон находятся именно на Марсе (Приложение № 3).

Я увидела сходство двух планет по многим признакам и поняла, почему Марс считают двойником Земли. А значит, возможно он тоже может быть удобен для жизни людей.

2.     Практическая часть.

По Вернадскому – жизнь возникает всегда, когда для этого есть подходящие физические  условия – необходима жидкая вода. На поверхности Марса холодно и вся вода в виде льда, в то время как в почве – наверняка жидкая вода найдется. А в воде могут находиться бактерии и микроорганизмы, то есть жизнь. Основываясь на этих фактах я решила провести эксперимент и выяснить - так ли это?

31 марта 2016 года, я взяла четыре стеклянных банки. Для чистоты эксперимента все четыре банки были одинаково обработаны: тщательно промыты с моющим средством, хорошо промыты проточной водой из под крана и высушены. Также были обработаны две металлические крышки, позволяющие герметично закрыть банки.

На банки были наклеены маркеры № 1, № 2, № 3 и № 4.

Во все банки была налита чистая вода из под крана.

Затем я взяла небольшое количество воды из опытной банки № 1 пипеткой и поместила его на стеклышко с № 1 (препарат № 1). Также я подготовила еще три стеклышка (препарата) с образцами воды из следующих банок по порядку.

Затем я установила препарат № 1 на предметный столик школьного цифрового микроскопа Bresser Junior 40x–1024x, настроила свет таким образом, чтобы препарат был ярко освещен, настроила резкость изображения. Нашла наиболее удачное изображение немного подвигая предметное стекло и начала настраивать увеличение. Выбрала лучший вариант в фокусе и начала наблюдение.

Тоже самое я сделала по очереди с остальными препаратами.

С помощью школьного цифрового микроскопа Bresser Junior 40x–1024x (Приложение № 4), 31 марта 2016 года, были сделаны контрольные фото- и видеоизображения, которые показали, что во всех образцах присутствует незначительное содержание бактерий и микроорганизмов (Таблица № 2).

Таблица № 2

Содержание бактерий и микроорганизмов в образцах (банках) в начале эксперимента 31 марта 2016 года.

Из таблицы № 2 видно, что все четыре опытных образца (банки) были заполнены водой одинакового состава и содержание в них каких-либо живых микроорганизмов было очень незначительным.

Банки № 1и № 2 были закрыты крышками. Банки № 3 и № 4 остались открытыми. Банки № 2 и № 3 я поставила на подоконник, и они были подвержены воздействию солнечного света естественным образом (на свету). № 1 и № 4 были помещены в шкаф (в тени).

Через почти два месяца, 26 мая 2016 года, я достала все банки (Приложение № 5). При осмотре я заметила, что количество воды в банках № 3 и № 4 значительно уменьшилось за счет испарения: в № 3 больше, в № 4 меньше.

Снова были сделаны снимки и видео (с помощью школьного цифрового  микроскопа Bresser Junior 40x–1024x), которые показали, что в опытных образцах произошли существенные изменения: в банках, герметично закрытых крышкой было замечено незначительное (1-2 движущихся тела) увеличение бактерий и микроорганизмов, в банках, оставшихся открытыми, образовались колонии бактерий и микроорганизмов (Таблица № 3).

Таблица № 3.

Содержание бактерий и микроорганизмов в образцах (банках) в конце эксперимента 26 мая 2016 года.

Исходя из результатов (снимков, представленых в Таблице № 3)  можно сделать вывод, что для появления жизни необходима вода и контакт с окружающей средой. Открытые банки с водой, в которую могли беспрепятственно попадать пылинки (а с ними бактерии и микроорганизмы) из воздуха оказались рассадником колоний новой «жизни». Так же мы видим, что воздействие солнечного света и повышение температуры (что происходило с банками, находившимися на подоконнике) может быть губительно для размножения бактерий и микроорганизмов или замедляет этот процесс.

Практическая значимость мой работы в том, что она показывает механизм зарождения жизни в самом примитивном её виде, и это можно использовать в школьном курсе «Биологии».

В подтверждение моих выводов могу привести в пример следующие научные эксперименты.

В конце 2012 года российские и американские биологи опубликовали результаты исследований штаммов бактерий-экстремофилов, найденных ими в 40-метровых скважинах на полуострове Таймыр. Анализ структуры рибосомной РНК бактерий показал, что все они относятся к так называемым карнобактериям (Carnobacterium). После их размножения учёные поместили их в искусственно воссозданные марсианские условия. Шесть штаммов бактерий выжили и продолжали расти и размножаться, хотя и с очень низкой скоростью. По словам биологов, данные бактерии способны расти при нулевых или отрицательных температурах, а также выносить давление, которое в 144 раза ниже нормального значения для атмосферы Земли. Один из видов микробов, условно названный WN 1359, лучше чувствовал себя в марсианских условиях, чем при земных температурах, давлении и количестве кислорода. Остальные пять штаммов бактерий, как и некоторые другие карнобактерии, способны переносить заморозку и низкое давление, однако не так хорошо как WN 1359.

В апреле 2012 года были опубликованы исследования учёных Германского Аэрокосмического центра (DLR), в ходе которых исследовалась возможность выживания земных организмов в марсианских условиях. Лишайники и сине-зелёные водоросли, собранные в Альпах (на высоте до 3500 метров) и Антарктиде, были помещены в атмосферу, имеющую марсианский состав. В специальной модельной камере ученые воспроизвели существующие на поверхности Марса состав атмосферы, грунт, давление, температуру, и солнечное излучение.

Эксперимент длился 34 дня, за это время лишайники и сине-зелёные водоросли не только выжили, но и продолжали фотосинтезировать. Эксперимент подтвердил, что у живых существ есть шанс выжить на Марсе в трещинах скал и маленьких пещерах (для защиты от ультрафиолетового излучения), даже пробыв там в течение длительного периода.

Если будет вода - то будет и жизнь. Также не обходим воздух и соответствующая температура окружающей среды.

 Я считаю, что мое предположение, что жизнь на Марсе возможна (при условии наличия жидкой воды) подтвердилось.

Заключение

Считаем, что цель нашей работы – выяснить, возможна ли жизнь на Марсе – достигнута через решение поставленных задач. Нами было собрано и изучено большое количество информации подтверждающей, что надежда человечества в существование возможной жизни на красной планете небезосновательна.

Выдвинутая гипотеза, что предположительно на Марсе возможна жизнь (при соблюдении определенных условий), частично подтвердилась.

В результате исследования я впервые работала с таким прибором, как микроскоп цифровой Bresser Junior 40x–1024x, позволяющим не только проводить наблюдения, но и получать фото- и видеоизображения исследований. Этот опыт очень важен и интересен для меня, теперь я умею делать фотографии и производить видеосъемку такой аппаратурой – а это дает мне возможность проводить и дальше подобные исследования.

В ходе работы я узнала много новых фактов о планете Марс, например возможность прыгать выше дома, и что есть много снимков поверхности Марса на которых якобы изображены живые существа или творения рук живых существ (Приложение № 6).

Я с интересом прочитала выводы сделанные американским ученым Стивеном Беннером о том, что Марс – первоисточник жизни на Земле. Он утверждает, что когда-то давно около 3,5 миллиардов лет тому назад на Красной планете были намного лучшие условия, чем на Земле, гораздо больше кислорода. По словам Беннера первые микроорганизмы попали на нашу планету с метеоритом, прилетевшим с Марса. Ведь в марсианских метеоритах были обнаружены бор и молибден, которые просто необходимы для появления жизни, что подтверждает теорию Беннера.

Для меня было интересно узнать, что лишь 1/3 всех космических апаратов, отправленных на красную планету, успешно осуществили свою миссию, что наталкивает ученых на мысль о существовании марсианского «бермудского треугольника» или «Великого Галактического Упыря», который любит поедать космические корабли или кто-то упорно не пускает землян на свою территорию, а это уже возможная тема другого исследования.

Все это еще больше укрепило меня в актуальности решения данного вопроса. И я не одна считаю изучение Марса перспективной темой (Приложение № 7). НАСА и ЕКА (Европейское Космическое Агенство) планируют сотрудничество над будущими миссиями на Марс, включая пробные возвратные экспедиции, а также высадку человека на Марс к 2035 году.

Рис. 5 Земляне давно мечтают о высадке на Марс.

Список источников информации

1.                 Энциклопедия для детей.Т8 астрономия. Э68/Глав.ред. М.Д.Аксенова. -М:Авнта+, 1997г. 688ст.

2.                 Планеты солнечной системы. М.Я.Маров. –М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1981г.-256ст.

3.                 © http://v-kosmose.com/planeta-zemlya/temperatura/

4.                 © http://howitworks.iknowit.ru/paper1542.html

5.                 ©http://quasar.by/news/chto_budet_s_zemlej_kogda_solnce_stanet_krasnym_gigantom/2016-05-10-496

6.                 ©http://quasar.by/

7.                 Земные организмы могут развиваться на Марсе/АСТРОновости

8.                 Почему Марс? Н.В.Жарков, В.И.Мороз/2000

9.                   Викиновости по теме: Есть ли жизнь на Марсе ?     

10.            http://globuss24.ru/doc/planeta-mars

11.            http://www.novate.ru/blogs/031216/39061/

12.            http://www.novate.ru/blogs/031216/39061/

Приложение № 1

Следы потоков воды на Марсе. Ученые считают, что полосы на Марсе остаются от потоков воды, но пока не могут объяснить откуда появляется эта вода, оставившая соляные следы

Приложение № 2

Марсианский грунт. Ученые считают его состав похожим на Земной.

Марсианские пылевые бури. Снимок NASA сделанный в 1971 году «Маринер-9″.

Приложение № 3

Марсианский вулкан Олимп, формировавшийся на протяжении многих лет, имеет высоту 27 км. Он выше самой высокой земной горы Эверест в три раза.

Наикрупнейший каньон в Солнечной системе - долина Маринера. Она намного больше земного Большого каньона в Северной Америке. Ее ширина достигает 60 км, протяженность – 4 500 км, а глубина – до 10 км. Эта долина тянется вдоль экватора Марса.

Приложение № 4

Школьный микроскоп цифровой Bresser Junior 40x–1024x .

Я работаю с цифровым микроскоп Bresser Junior 40x–1024x .

Приложение № 5

Опытные образцы (промаркированные банки) в конце эксперимента, 26 мая 2016 года. № 1 и № 4 находились в тени.

№ 2 и № 3 находились на подоконнике.

Приложение № 6

Удивительные снимки Марса с марсохода Сuriosity, обработанные с помощью компьютерных технологий и вызвавшие много разных мнений у землян.

Приложение № 7

Более 100 000 человек  хотят стать первыми колонизаторами Красной планеты и они подали заявку на поездку в один конец в 2022 году (экспедиция Mars One). В настоящее время население Марса составляет семь роботов.

Скачано с www.znanio.ru