Среди объектов Солнечной системы Марс продолжает оставаться самой любопытной и самой исследуемой планетой. За все время пристального изучения человеком нашего ближнего космоса, только четвертая планета Солнечной системы удостоилась такого внимания. Причина такого повышенного интереса к нашему соседу заключается не только в его относительной близости к нашему миру. Красная планета интересна человечеству с точки зрения возможности освоения внеземного пространства.
Те данные, которые сегодня имеются о Меркурии и о Венере указывают на то, что это чужие, враждебные для нас миры. Для этих планет природа уготовила судьбу физических и химических лабораторий. Марс же по многим параметрам уже не такой мрачный и безжизненный. Недаром именно этой планете принадлежат литературные лавры родины первой внеземной цивилизации. Почему Марс так интересен для нас? С чем же на самом деле имеет дело человек, обращая свой взор на маленькую, красноватую звездочку на ночном небосклоне.
Описание красной планеты
Из всего списка планет Солнечной системы Марс является едва ли не единственным космическим объектом, до которого сегодня может долететь человек. Это вторая ближайшая к нам планета Солнечной системы. Даже тот уровень развития техники, которого достигла человеческая цивилизация, позволяет строить планы исследования Марса и осуществления полета человека на четвертую планету нашей звездной системы. Ориентировочно для осуществления этой масштабной и грандиозной программы потребуется еще 10-15 лет. Однако если сравнивать подготовительные мероприятия, идущие сейчас в этом направлении, с программой посещения человеком Луны, разница очевидна.
По многим данным, полученным в последнее время с помощью автоматических космических зондов и марсоходов, возможно на красной планете миллионы лет назад могла бы существовать жизнь. Недаром, изучая полученные снимки поверхности планеты Марс, ученые всех мастей единодушны во мнении — наш сосед не безнадежен. Имеются все предпосылки считать, что четвертая планета могла быть еще одним оазисом жизни в нашей Солнечной системе. Этому способствуют астрофизические параметры планеты, данные о марсианской атмосфере, климатическая картина на поверхности нашего соседа.
К тому же если марсианские полюса покрыты ледяными шапками, имеет право на жизнь версия о наличии жидкой воды в недрах планеты. Если будет доказано, что вода в жидком состоянии имеет все шансы быть в природе красной планеты, значит вопрос поиска форм жизни в этом суровом месте — всего лишь дело времени.
Уверенности сторонникам полезности Марса для освоения человеком, придает информация о составе марсианского воздуха и схожие с Землей астрофизические параметры. Даже при условии, что атмосфера планеты далека по своему составу от земной воздушной прослойки, можно говорить об относительно приемлемых условиях. Сильно разреженная атмосфера не внушает оптимизма, однако в какой-то мере это лучше, чем та картина, которую мы наблюдаем на Меркурии или на горячей Венере. Ученые считают, что по климатическим параметрам на Марсе вполне сносная погода. Суровые морозы с температурами до -170°С в полярных областях сменяются на тропическую жару в экваториальных районах. В летние дни температура достигает отметки +20°С. Однако в зимнее время и особенно ночью, температура может опускаться до отметки – 125°С.
Другими словами, при соответствующей технической и физической подготовке человека, марсианская среда может быть пригодной для обитания. Не стоит сбрасывать со счетов тот факт, что подобные климатические условия стали результатом космического катаклизма. Не исключено, что в далеком прошлом планеты климат на планете был более теплым и на планете буйствовала марсианская жизнь. Этого нельзя сказать по отношению к другим планетам земной группы, где напрочь отсутствуют малейшие намеки на существование условий для зарождения жизнь.
Сведения, которые сегодня собраны научным сообществом, дают все основания считать Красную планету удобным плацдармом для последующего освоения космоса. Многочисленные работы ученых, полеты автоматических зондов к планете и доставка на Марс марсоходов позволили получить массу полезной информации. Мы теперь знаем практически все о марсианской почве, имеем представлением о жесточайших пылевых бурях. Ученые получили подробные снимки почти всей поверхности планеты, включая северные и южные полярные шапки. Остается только обработать тонны полученной информации и сделать соответствующие выводы.
Краткая характеристика и особенности планеты
С точки зрения академической науки, Марс — ярко выраженная планета земной группы. Слегка вытянутая орбита планеты расположена в 1,5 раза дальше от Солнца, чем орбита Земли. В перигелии Марс удаляется от нашей звезды на расстояние 250 млн. км, а в афелии планету Марс от Солнца разделяет расстояние в 207 млн. км. Размер Красной планеты вдвое уступает нашей Земле. Диаметр четвертой по счету планеты составляет 6 779 км., против 12 742 км. диаметра Земли.
Если по своим размерам Марс только в два раза проигрывает Земле, то по массе Красная планета в десять раз легче нашей голубой красавицы, 6,39E23 кг против 5,972E24 кг. Соответственно, ускорение свободного падения у нашего соседа составляет всего 3,72 м/с2 против 9,807 м/с2. При всех своих миниатюрных размерах, рельеф у планеты достаточно разнообразен. На Красной планете присутствуют горы и долины, имеются обширные впадины, глубокие каньоны и даже метеоритные кратеры, подобные лунным образованиям. На поверхности нашего соседа обнаружены потухшие вулканы, свидетельствующие о бурной молодости Марса. Здесь находится самый высокий вулкан в Солнечной системе — гора Олимп. Его вершина упирается в марсианское небо, достигая 26 километров высоты. Этот потухший вулкан является рекордсменом, высота которого в 2,5 раз превышает относительную высоту земного вулкана Мауна-Кеа.
Однако, несмотря на разнообразный рельеф, ландшафт на Марсе довольно скучный и однообразный. Горные массивы сменяются бескрайними каменистыми пустынями. Светлые области на поверхности планеты принято называть материками, тогда как темные участки являются марсианскими морями. Эти элементы марсианского рельефа занимают более 70% площади южного полушария Марса.
При всем однообразии марсианской поверхности у планеты есть своя фишка. Оба полушария Марса существенно отличаются как по морфологическим признакам, так и с точки зрения интенсивности внешнего воздействия. В северном полушарии в рельефе доминируют долины и гладкие равнины, хотя сама поверхность планеты в этой части ниже среднего уровня. В южном полушарии преобладают метеоритные кратеры, а сама поверхность является приподнятой. Этот факт в некоторой степени объясняет наличие тектонических плит, которые совершали движение в глубокой древности. Унылый марсианский ландшафт скрашивают только полярные шапки, имеющиеся на северном и на южном полюсе планеты.
Как и все планеты земной группы, Марс имеет классическое строение:
- кора, толщиной от 100 км на полюсах ио 8 км в экваториальной области в районе впадины Эллада;
- промежуточный слой, состоящий из полужидких пород;
- силикатная мантия толщиной 1300-1500 км;
- железное ядро диаметром 2960 км, которое наполовину является жидким.
На Красной планете имеется собственная атмосфера. В ее составе главное место занимает углекислый газ. В меньшей степени воздушная масса планеты содержит азот, водород и кислород. Наличие водяного пара сильно ограниченно. Благодаря сильной разреженности атмосферное давление на Марсе меньше земного давления в 150 раз, всего 6,1 Миллибар. При этом толщина газовой оболочкой вокруг планеты составляет 110 км.
Оценивая физические сведения о планете, стоит обратить внимание на астрофизические параметры Марса, которые во многом сходны с земными параметрами. Четвертая планета совершает полный оборот вокруг нашей звезды за 687 земных суток. При этом скорость вращения красной планеты вокруг собственной оси практически равна скорости вращения Земли – 24 часа и 37 минут. Другими словами время на планете выглядит, так же как и на Земле. Благодаря своему углу наклона и скорости вращения Марс обладает сменой времен года, что является достаточно редким явлением для других планет Солнечной системы. Продолжительность сезонов на поверхности нашего соседа различна. В северном полушарии лето длится 177 марсианских суток, тогда как в южном полушарии лето на 21 день короче.
Краткое описание и характер исследований Марса
С момента первых полетов в космос, человек не оставлял попыток начать изучение соседних планет. Первым к Красной планете направился американский космический зонд «Маринер-4», который впервые сфотографировал Марс с близкого расстояния, пролетая мимо планеты. Последующие миссии были уже более основательными и носили прикладной характер. Американский зонд «Маринер-9» долетев до четвертой планеты, стал его первым искусственным спутником. В 1971 году первую в историю посадку на Марсе совершила советская АМС «Марс-3». Несмотря на удачную посадку, советский аппарат прожил всего 14 секунд. Последующие попытки высадиться на Марс заканчивались неудачами.
Только американской АМС «Викинг-1» в очередной раз удалось совершить мягкую посадку на планету и предоставить человеку первые снимки поверхности Марса. В этой же экспедиции аппаратом впервые были взяты образцы марсианского грунта и получены данные о составе почвы. Далее с завидной регулярностью к четвертой планете отправлялись советские и американские космические аппараты, автоматические зонды космических агентств разных стран, включая Китай, Японию и Европейского Сообщества. В течение последующих 45 лет с момента первого полета «Маринера-4» в сторону Марса с Земли были организованы 48 экспедиций к Красной планете. Из этого количества практически половина миссий закончилась неудачами.
На сегодняшний день планету продолжают исследовать следующие аппараты:
- орбитальный спутник Марса — американский аппарат «Марс-Одиссей»;
- с орбиты планеты автоматический зонд Европейского космического агентства «Марс-Экспресс»;
- американский орбитальный аппарат «Maven» и спутник военного ведомства;
- орбитальный индийский зонд «Мангальян» и космический зонд «Трейс гас Орбитер» ЕКА и Росскосмоса.
Непосредственно на планете продолжают работу два американских марсохода «Оппортьюнити» и «Кьюриосити», ставшие уже легендарными творениями человеческой мысли. Многочисленные космические зонды, автоматические марсианские станции и марсоходы – вся эта техника является арсеналом, брошенным научным сообществом на изучение красной планеты.
Постоянные спутники Марса
У Марса, несмотря на его размеры, имеется два естественных спутника — Фобос и Деймос, трехосные эллипсоиды с размерами 26,8×22,4×18,4 км и 15×12,2×10,4 км., соответственно.
Точное происхождение этих небесных тел неизвестно. Размеры марсианских спутников и их форма вызывают многочисленные споры сторонников различных теорий происхождения Фобоса и Деймоса. Предполагается, что это астероиды, захваченные красной планетой на заре образования Солнечной системы. Поставщиком материала для спутников Марса считается пояс астероидов, расположившийся между четвертой планетой и Юпитером.
Сторонники другой версии происхождения спутников красной планеты склоняются к их искусственной природе. Создать и запустить два искусственно созданных небесных тела могла древняя марсианская цивилизация.
Если наблюдать Землю и Марс с некоторого расстояния, становиться очевидно, что они демонстрируют некоторые поразительные различия. В первом случае преобладающие цвета – это белые и синие, соответствующие облакам и океанам, с коричневыми оттенками континентов. Таким образом, существование воды на в ее различных состояниях (твердом в полярных ледниках, жидком в океанах и морях и в газообразном состоянии в атмосфере) очевидно. А присутствие воды предполагает существование жизни.
Фактически даже с орбитальных спутников можно заметить интенсивную биологическую активность планеты. Это видно по антарктическому морскому льду или сезонным изменениям цветов лесных массивов.
Земля (первая полная фотография планеты, полученная от Аполлона 17, с Антарктидой наверху) и Марс (изображение, сделанное HST). Обратите внимание, изображения приведены не в реальном масштабе, поскольку Марс значительно меньше нашей планеты (экваториальные диаметры 12 756,28 и 6 794,4 километра соответственно).
Красная планета
Марс совсем другой. На его поверхности преобладают различные оттенки оранжевого цвета, вызванные высоким содержанием оксида железа. В зависимости от сезона и положения Красной Планеты относительно Земли, один из полюсов Марса может быть виден астрономам, и в этом случае белый цвет ему придает сухой лед (твердый углекислый газ). Однако несколько исследований, проведенных в последние годы, дали ученым понять, что на есть вода и что динамика жизненного цикла этого соединения на планете довольно сложна.
Марс имеет тонкую атмосферу, состоящую в основном из двуокиси углерода (95,32%), азота (2,7%), аргона (1,4%) и следов кислорода (0,13%). Атмосфера Земли же состоит в основном из азота (78,1%), кислорода (20,94%), аргона (0,93%) и переменного количества двуокиси углерода (составляет около 0,035% и быстро растет). Средние температуры на планетах сильно различаются: -55 градусов по Цельсию (ºC) в случае с Марсом с минимумами около -133 ºC и максимумами около +27 ºC; и в среднем около +15 ºC в случае Земли с минимумами -89,4 ºC (отмечена в Антарктиде, хотя недавно была зарегистрирована температура -93,2 ºC при проведении измерений, сделанных спутником) и максимумы +58 ºC, измеренная в Эль-Азизе, Ливия.
Средняя температура Земли зависит от парникового эффекта, вызванного газами, находящимися в атмосфере, главным образом двуокисью углерода, водяным паром, озоном (молекулами кислорода с тремя атомами кислорода вместо двух, которым мы дышим) и метаном. В противном случае средняя температура на Земле была бы примерно на 33 ºC ниже, около -18 ºC, и поэтому вода находилась бы в твердом состоянии на большей территории планеты.
Внутренне строение
В случае Марса и Земли их внутренняя структура делится на три хорошо дифференцированные области: кору, мантию и ядро. Однако, в отличие от Земли, ядро Марса сплошное и не создает свое собственное магнитное поле. При этом Марс обладает локальными магнитными полями, которые являются реликтовыми остатками глобального поля, существовавшего, возможно, когда Марс обладал частично жидким ядром. Фактическое отсутствие на Красной планете тектоники плит, какой мы ее знаем на Земле, вызывающей сильную вулканическую активность и орогенез (горообразование), означает, что марсианская почва намного старше, чем океанское дно и континенты Земли. Например, великая равнинная низменность южного полушария, Равнина Эллада, была образована воздействием большого небесного тела около 3900 миллионов лет назад. В случае Земли свидетельства о событии такого возраста давно бы исчезли в ее лица.
Сравнение профилей высот обеих планет показывает, что они очень разные: в то время как большая часть континентальной сухопутной массы Земли сосредоточена в северном полушарии, где к тому же отсутствует полярный континент, в северном полушарии на Марсе доминируют великая северная равнинная низменность, находящаяся на уровне тысячи метров ниже нулевой отметки высот Марса. Она расположена на высоте, где давление атмосферы составляет 6,1 миллибар и находится тройная точка воды, при которой вещество сосуществует в твердом, жидком и газообразном одновременно. В случае воды точное значение составляет 273,16 К (0,01 °С) при давлении 6,1173 миллибар. Следовательно, ниже точки отсчета высот Марса (например, на уровне Hellas Planitia), можно было бы найти жидкую воду, если бы температура там была бы достаточно высокой.
В отличие от того, как это выглядит на Марсе, в южном полушарии Земли преобладают океаны и моря, хотя в топографическом профиле нашей планеты выделяются несколько континентальных массивов, которые поднимаются на значительные высоты над уровнем моря (например, Антарктическое плато). Ситуация на Марсе более однородная. Наибольшее различие между планетами состоит в том, что большое количество воды в твердом состоянии сосредоточено на Южном полюсе Земли. Она занимает площадь около 14 миллионов квадратных километров летом, но, включая морской лед, может увеличиться до 30 миллионов. Размер же, достигнутый марсианской Антарктидой, намного меньше – около 140 000 квадратных километров, и ее состав сильно отличается от земного. Как упоминалось ранее, в ней преобладает сухой лед.
Любопытно, что в нашей Антарктиде мы находим некоторые близкие сходства с Марсом, а именно наличие низких температур и пониженную влажность. Это относится к системе долины Мак-Мердо, расположенной очень близко к побережью, которая геологически может иметь эквиваленты на Марсе.
Есть ли жизнь на Марсе?
Существует ли жизнь на Марсе или нет, или там когда-либо была какая-либо биологическая деятельность, остается открытым вопросом. Некоторые исследования показывают, что марсианская земля слишком соленая для жизни, чтобы она могла там развиваться. Однако на нашей планете существует множество примеров живых существ, которые развиваются в явно враждебных условиях. Они известны как .
Долины Мак-Мердо в Антарктиде, недалеко от побережья. Эта система, как правило, не содержит снега и необычайно сухая. Поэтому она может быть похожа на некоторые марсианские районы. Источник: НАСА, спутник Terra и инструмент ASTER.
Космические аппараты на Марсе
Несколько космических аппаратов за последнее время успешно высадились на Марсе. Одним из них был достигнувший поверхности планеты далеко на севере Phoenix Mars Lander в 2008 году. Его данные показали ученым равнину, покрытую многоугольными формами, напоминающими те, которые присутствуют в подобных регионах Земли. Это вечная мерзлота, которая затвердевает и плавится сезонно, что свидетельствует о наличии воды на планете. У Феникса были подходящие инструменты для бурения и анализа этих структур, включая изучение их химического состава. Он пытался определить, имеются ли какие-либо органические соединения (хотя и не обязательно биологические) на арктических равнинах Марса.
Сравнение арктических равнин на Марсе (выше) в изображении, полученном от американского зонда Phoenix Mars Lander и Земли (Шпицберген, Норвегия, Арктика).
Позже марсоход Curiosity приземлился в районе марсианского экватора в 2012 году. Он все еще находится в эксплуатации и провел за время своей работы множество экспериментов, включая бурение горных пород.
В любом случае, мы должны помнить, что по крайней мере на нашей планете есть живые существа (экстремофилы), которые могут расти в действительно удивительных условиях: от кислых сред до подводных вулканических кальдер при высоких температурах. Типичным примером такого места является экосистема Рио Тинто . К сожалению, нельзя исключать, что некоторые из зондов, которые приземлились на Красной планете, возможно, загрязнили ее биологическим материалом.
Обе планеты имеют интересные сходства и большие различия.
Большинство еще Марса предстоит открыть, и вероятнее всего не нам, а будущим поколениям землян.
Марс - четвёртая по удалённости от Солнца и седьмая (предпоследняя) по размерам планета Солнечной системы; масса планеты составляет 10,7 % массы Земли. Названа в честь Марса - древнеримского бога войны, соответствующего древнегреческому Аресу. Иногда Марс называют «красной планетой» из-за красноватого оттенка поверхности, придаваемого ей оксидом железа.
Марс - планета земной группы с разреженной атмосферой (давление у поверхности в 160 раз меньше земного). Особенностями поверхностного рельефа Марса можно считать ударные кратеры наподобие лунных, а также вулканы, долины, пустыни и полярные ледниковые шапки наподобие земных.
У Марса есть два естественных спутника - Фобос и Деймос (в переводе с древнегреческого - «страх» и «ужас» - имена двух сыновей Ареса, сопровождавших его в бою), которые относительно малы (Фобос - 26x21 км, Деймос - 13 км в поперечнике) и имеют неправильную форму.
Великие противостояния Марса, 1830-2035 гг.
| Год | Дата | Расстояние, а. е. |
|---|---|---|
| 1830 | 19 сентября | 0,388 |
| 1845 | 18 августа | 0,373 |
| 1860 | 17 июля | 0,393 |
| 1877 | 5 сентября | 0,377 |
| 1892 | 4 августа | 0,378 |
| 1909 | 24 сентября | 0,392 |
| 1924 | 23 августа | 0,373 |
| 1939 | 23 июля | 0,390 |
| 1956 | 10 сентября | 0,379 |
| 1971 | 10 августа | 0,378 |
| 1988 | 22 сентября | 0,394 |
| 2003 | 28 августа | 0,373 |
| 2018 | 27 июля | 0,386 |
| 2035 | 15 сентября | 0,382 |
Марс - четвёртая по удалённости от Солнца (после Меркурия, Венеры и Земли) и седьмая по размерам (превосходит по массе и диаметру только Меркурий) планета Солнечной системы. Масса Марса составляет 10,7 % массы Земли (6,423·1023 кг против 5,9736·1024 кг для Земли), объём - 0,15 объёма Земли, а средний линейный диаметр - 0,53 диаметра Земли (6800 км).
Рельеф Марса обладает многими уникальными чертами. Марсианский потухший вулкан гора Олимп - самая высокая гора в Солнечной системе, а долины Маринер - самый крупный каньон. Помимо этого, в июне 2008 года три статьи, опубликованные в журнале «Nature», представили доказательства существования в северном полушарии Марса самого крупного известного ударного кратера в Солнечной системе. Его длина - 10 600 км, а ширина - 8500 км, что примерно в четыре раза больше, чем крупнейший ударный кратер, до того также обнаруженный на Марсе, вблизи его южного полюса.
В дополнение к схожести поверхностного рельефа, Марс имеет период вращения и смену времён года аналогичные земным, но его климат значительно холоднее и суше земного.
Вплоть до первого пролёта у Марса космического аппарата «Маринер-4» в 1965 году многие исследователи полагали, что на его поверхности есть вода в жидком состоянии. Это мнение было основано на наблюдениях за периодическими изменениями в светлых и тёмных участках, особенно в полярных широтах, которые были похожи на континенты и моря. Тёмные борозды на поверхности Марса интерпретировались некоторыми наблюдателями как ирригационные каналы для жидкой воды. Позднее было доказано, что эти борозды были оптической иллюзией.
Из-за низкого давления вода не может существовать в жидком состоянии на поверхности Марса, но вполне вероятно, что в прошлом условия были иными, и поэтому наличие примитивной жизни на планете исключать нельзя. 31 июля 2008 года вода в состоянии льда была обнаружена на Марсе космическим аппаратом НАСА «Феникс» (англ. «Phoenix»).
В феврале 2009 орбитальная исследовательская группировка на орбите Марса насчитывала три функционирующих космических аппарата: «Марс Одиссей», «Марс-экспресс» и «Марсианский разведывательный спутник», это больше, чем около любой другой планеты, помимо Земли.
Поверхность Марса в настоящий момент исследовали два марсохода: «Спирит» и «Оппортьюнити». На поверхности Марса находятся также несколько неактивных посадочных модулей и марсоходов, завершивших исследования.
Собранные ими геологические данные позволяют предположить, что большую часть поверхности Марса ранее покрывала вода. Наблюдения в течение последнего десятилетия позволили обнаружить в некоторых местах на поверхности Марса слабую гейзерную активность. По наблюдениям с космического аппарата «Марс Глобал Сервейор», некоторые части южной полярной шапки Марса постепенно отступают.
Марс можно увидеть с Земли невооружённым глазом. Его видимая звёздная величина достигает 2,91m (при максимальном сближении с Землёй), уступая по яркости лишь Юпитеру (и то далеко не всегда во время великого противостояния) и Венере (но лишь утром или вечером). Как правило, во время великого противостояния, оранжевый Марс является ярчайшим объектом земного ночного неба, но это происходит лишь один раз в 15-17 лет в течение одной - двух недель.
Орбитальные характеристики
Минимальное расстояние от Марса до Земли составляет 55,76 млн км (когда Земля находится точно между Солнцем и Марсом), максимальное - около 401 млн км (когда Солнце находится точно между Землёй и Марсом).
Среднее расстояние от Марса до Солнца составляет 228 млн км (1,52 а. е.), период обращения вокруг Солнца равен 687 земным суткам. Орбита Марса имеет довольно заметный эксцентриситет (0,0934), поэтому расстояние до Солнца меняется от 206,6 до 249,2 млн км. Наклонение орбиты Марса равно 1,85°.
Марс ближе всего к Земле во время противостояния, когда планета находится в направлении, противоположном Солнцу. Противостояния повторяются каждые 26 месяцев в разных точках орбиты Марса и Земли. Но раз в 15-17 лет противостояния приходятся на то время, когда Марс находится вблизи своего перигелия; в этих так называемых великих противостояниях (последнее было в августе 2003 года) расстояние до планеты минимально, и Марс достигает наибольшего углового размера 25,1" и яркости 2,88m.
Физические характеристики
Сравнение размеров Земли (средний радиус 6371 км) и Марса (средний радиус 3386,2 км)
По линейному размеру Марс почти вдвое меньше Земли - его экваториальный радиус равен 3396,9 км (53,2 % земного). Площадь поверхности Марса примерно равна площади суши на Земле.
Полярный радиус Марса примерно на 20 км меньше экваториального, хотя период вращения у планеты больший, чем у Земли, что даёт повод предположить изменение скорости вращения Марса со временем.
Масса планеты - 6,418·1023 кг (11 % массы Земли). Ускорение свободного падения на экваторе равно 3,711 м/с (0,378 земного); первая космическая скорость составляет 3,6 км/с и вторая - 5,027 км/с.
Период вращения планеты - 24 часа 37 минут 22,7 секунд. Таким образом, марсианский год состоит из 668,6 марсианских солнечных суток (называемых солами).
Марс вращается вокруг своей оси, наклонённой к перпендикуляру плоскости орбиты под углом 24°56?. Наклон оси вращения Марса обеспечивает смену времён года. При этом вытянутость орбиты приводит к большим различиям в их продолжительности - так, северная весна и лето, вместе взятые, длятся 371 сол, то есть заметно больше половины марсианского года. В то же время, они приходятся на участок орбиты Марса, удалённый от Солнца. Поэтому на Марсе северное лето долгое и прохладное, а южное - короткое и жаркое.
Атмосфера и климат
Атмосфера Марса, фото орбитера «Викинг», 1976 г. Слева виден «кратер-смайлик» Галле
Температура на планете колеблется от -153 на полюсе зимой и до более +20 °C на экваторе в полдень. Средняя температура составляет -50°C.
Атмосфера Марса, состоящая, в основном, из углекислого газа, очень разрежена. Давление у поверхности Марса в 160 раз меньше земного - 6,1 мбар на среднем уровне поверхности. Из-за большого перепада высот на Марсе давление у поверхности сильно изменяется. Примерная толщина атмосферы - 110 км.
По данным НАСА (2004), атмосфера Марса состоит на 95,32 % из углекислого газа; также в ней содержится 2,7 % азота, 1,6 % аргона, 0,13 % кислорода, 210 ppm водяного пара, 0,08 % угарного газа, оксид азота (NO) - 100 ppm, неон (Ne) - 2,5 ppm, полутяжёлая вода водород-дейтерий-кислород (HDO) 0,85 ppm, криптон (Kr) 0,3 ppm, ксенон (Xe) - 0,08 ppm.
По данным спускаемого аппарата АМС «Викинг» (1976), в марсианской атмосфере было определено около 1-2 % аргона, 2-3 % азота, а 95 % - углекислый газ. Согласно данным АМС «Марс-2» и «Марс-3», нижняя граница ионосферы находится на высоте 80 км, максимум электронной концентрации 1,7·105 электрон/см3 расположен на высоте 138 км, другие два максимума находятся на высотах 85 и 107 км.
Радиопросвечивание атмосферы на радиоволнах 8 и 32 см АМС «Марс-4» 10 февраля 1974 г. показало наличие ночной ионосферы Марса с главным максимумом ионизации на высоте 110 км и концентрацией электронов 4,6·103 электрон/см3, а также вторичными максимумами на высоте 65 и 185 км.
Атмосферное давление
По данным НАСА на 2004 год, давление атмосферы на среднем радиусе составляет 6,36 мб. Плотность у поверхности ~0,020 кг/м3, общая масса атмосферы ~2,5·1016 кг.
Изменение атмосферного давления на Марсе в зависимости от времени суток, зафиксированное посадочным модулем Mars Pathfinder в 1997 году.
В отличие от Земли, масса марсианской атмосферы сильно изменяется в течение года в связи с таянием и намерзанием полярных шапок, содержащих углекислый газ. Во время зимы 20-30 процентов всей атмосферы намораживается на полярной шапке, состоящей из углекислоты. Сезонные перепады давления, по разным источникам, составляют следующие значения:
По данным НАСА (2004): от 4.0 до 8.7 мбар на среднем радиусе;
По данным Encarta (2000): от 6 до 10 мбар;
По данным Zubrin и Wagner (1996): от 7 до 10 мбар;
По данным посадочного аппарата Викинг-1: от 6,9 до 9 мбар;
По данным посадочного аппарата Mars Pathfinder: от 6,7 мбар.
Ударная впадина Эллада (Hellas Impact Basin) - самое глубокое место, где можно обнаружить самое высокое атмосферное давление на Марсе
В месте посадки зонда АМС Марс-6 в районе Эритрейского моря было зафиксировано давление у поверхности 6,1 миллибара, что на тот момент считалось средним давлением на планете, и от этого уровня было условлено отсчитывать высоты и глубины на Марсе. По данным этого аппарата, полученным во время спуска, тропопауза находится на высоте примерно 30 км, где давление составляет 5·10-7 г/см3 (как на Земле на высоте 57 км).
Область Эллада (Марс) настолько глубока, что атмосферное давление достигает примерно 12,4 миллибара, что выше тройной точки воды (~6,1 мб) и ниже точки кипения. При достаточно высокой температуре вода могла бы существовать там в жидком состоянии; при таком давлении, однако, вода закипает и превращается в пар уже при +10 °C.
На вершине высочайшего 27-километрового вулкана Олимп давление может составлять от 0,5 до 1 мбар (Zurek 1992).
До высадки на поверхность Марса посадочных модулей давление было измерено за счет ослабления радиосигналов с АМС Маринер-4, Маринер-6 и Маринер-7 при их захождении за марсианский диск - 6,5 ± 2,0 мб на среднем уровне поверхности, что в 160 раз меньше земного; такой же результат показали спектральные наблюдения АМС Марс-3. При этом в расположенных ниже среднего уровня областях (например, в марсианской Амазонии) давление, согласно этим измерениям, достигает 12 мб.
Начиная с 1930-х гг. советские астрономы пытались определять давление атмосферы методами фотографической фотометрии - по распределению яркости вдоль диаметра диска в разных диапазонах световых волн. Французские ученые Б.Лио и О.Дольфюс производили с этой целью наблюдения поляризации рассеянного атмосферой Марса света. Сводку оптических наблюдений опубликовал американский астроном Ж.-де Вокулер в 1951 году, и по ним получалось давление 85 мб, завышенное почти в 15 раз из-за помех со стороны атмосферной пыли.
Климат
Микроскопическое фото конкреции гематита размером 1,3 см, снятое марсоходом «Оппортьюнити» 2 марта 2004 г., показывает присутствие в прошлом жидкой воды
Климат, как и на Земле, носит сезонный характер. В холодное время года даже вне полярных шапок на поверхности может образовываться светлый иней. Аппарат «Феникс» зафиксировал снегопад, однако снежинки испарялись, не достигая поверхности.
По сведениям НАСА (2004 г.), средняя температура составляет ~210 K (-63 °C). По данным посадочных аппаратов Викинг, суточный температурный диапазон составляет от 184 K до 242 K (от -89 до -31 °C) (Викинг-1), а скорость ветра: 2-7 м/с (лето), 5-10 м/с (осень), 17-30 м/с (пылевой шторм).
По данным посадочного зонда Марс-6, средняя температура тропосферы Марса составляет 228 K, в тропосфере температура убывает в среднем на 2,5 градуса на километр, а находящаяся выше тропопаузы (30 км) стратосфера имеет почти постоянную температуру 144 K.
По данным исследователей из Центра имени Карла Сагана, в последние десятилетия на Марсе идёт процесс потепления. Другие специалисты считают, что такие выводы делать пока рано.
Существуют сведения, что в прошлом атмосфера могла быть более плотной, а климат - тёплым и влажным, и на поверхности Марса существовала жидкая вода и шли дожди. Доказательством этой гипотезы является анализ метеорита ALH 84001, показавший, что около 4 миллиардов лет назад температура Марса составляла 18 ± 4 °C.
Пылевые вихри
Пыльные вихри, сфотографированные марсоходом «Оппортьюнити» 15 мая 2005 г. Цифры в левом нижнем углу отображают время в секундах с момента первого кадра
Начиная с 1970-х гг. в рамках программы «Викинг», а также марсоходом «Оппортьюнити» и другими аппаратами были зафиксированы многочисленные пыльные вихри. Это воздушные завихрения, возникающие у поверхности планеты и поднимающие в воздух большое количество песка и пыли. Вихри часто наблюдаются и на Земле (в англоязычных странах их называют пыльными демонами - dust devil), однако на Марсе они могут достигать гораздо больших размеров: в 10 раз выше и в 50 раз шире земных. В марте 2005 года вихрь очистил солнечные батареи у марсохода «Спирит».
Поверхность
Две трети поверхности Марса занимают светлые области, получившие название материков, около трети - тёмные участки, называемые морями. Моря сосредоточены, в основном, в южном полушарии планеты, между 10 и 40° широты. В северном полушарии есть только два крупных моря - Ацидалийское и Большой Сырт.
Характер тёмных участков до сих пор остаётся предметом споров. Они сохраняются, несмотря на то, что на Марсе бушуют пылевые бури. В своё время, это служило доводом в пользу предположения, что тёмные участки покрыты растительностью. Сейчас полагают, что это просто участки, с которых, в силу их рельефа, легко выдувается пыль. Крупномасштабные снимки показывают, что на самом деле, тёмные участки состоят из групп тёмных полос и пятен, связанных с кратерами, холмами и другими препятствиями на пути ветров. Сезонные и долговременные изменения их размера и формы связаны, по-видимому, с изменением соотношения участков поверхности, покрытых светлым и тёмным веществом.
Полушария Марса довольно сильно различаются по характеру поверхности. В южном полушарии поверхность находится на 1-2 км над средним уровнем и густо усеяна кратерами. Эта часть Марса напоминает лунные материки. На севере большая часть поверхности находится ниже среднего уровня, здесь мало кратеров, и основную часть занимают относительно гладкие равнины, вероятно, образовавшиеся в результате затопления лавой и эрозии. Такое различие полушарий остаётся предметом дискуссий. Граница между полушариями следует примерно по большому кругу, наклонённому на 30° к экватору. Граница широкая и неправильная и образует склон в направлении на север. Вдоль неё встречаются самые эродированные участки марсианской поверхности.
Выдвинуто две альтернативных гипотезы, объясняющих асимметрию полушарий. Согласно одной из них, на раннем геологическом этапе литосферные плиты «съехались» (возможно, случайно) в одно полушарие, подобно континенту Пангея на Земле, а затем «застыли» в этом положении. Другая гипотеза предполагает столкновение Марса с космическим телом размером с Плутон.
Топографическая карта Марса, по данным Mars Global Surveyor, 1999 г.
Большое количество кратеров в южном полушарии предполагает, что поверхность здесь древняя - 3-4 млрд лет. Выделяют несколько типов кратеров: большие кратеры с плоским дном, более мелкие и молодые чашеобразные кратеры, похожие на лунные, кратеры, окружённые валом, и возвышенные кратеры. Последние два типа уникальны для Марса - кратеры с валом образовались там, где по поверхности текли жидкие выбросы, а возвышенные кратеры образовались там, где покрывало выбросов кратера защитило поверхность от ветровой эрозии. Самой крупной деталью ударного происхождения является равнина Эллада (примерно 2100 км в поперечнике).
В области хаотического ландшафта вблизи границы полушарий поверхность испытала разломы и сжатия больших участков, за которыми иногда следовала эрозия (вследствие оползней или катастрофического высвобождения подземных вод), а также затопление жидкой лавой. Хаотические ландшафты часто находятся у истока больших каналов, прорезанных водой. Наиболее приемлемой гипотезой их совместного образования является внезапное таяние подповерхностного льда.
Долины Маринер на Марсе
В северном полушарии, помимо обширных вулканических равнин, находятся две области крупных вулканов - Фарсида и Элизий. Фарсида - обширная вулканическая равнина протяжённостью 2000 км, достигающая высоты 10 км над средним уровнем. На ней находятся три крупных щитовых вулкана - гора Арсия, гора Павлина и гора Аскрийская. На краю Фарсиды находится высочайшая на Марсе и в Солнечной системе гора Олимп. Олимп достигает 27 км высоты по отношению к его основанию и 25 км по отношению к среднему уровню поверхности Марса, и охватывает площадь 550 км диаметром, окружённую обрывами, местами достигающими 7 км высоты. Объём Олимпа в 10 раз превышает объём крупнейшего вулкана Земли Мауна-Кеа. Здесь же расположено несколько менее крупных вулканов. Элизий - возвышенность до шести километров над средним уровнем, с тремя вулканами - купол Гекаты, гора Элизий и купол Альбор.
По другим данным (Faure и Mensing, 2007), высота Олимпа составляет 21287 метров над нулевым уровнем и 18 километров над окружающей местностью, а диаметр основания - примерно 600 км. Основание охватывает площадь 282600 км2. Кальдера (углубление в центре вулкана) имеет ширину 70 км и глубину 3 км.
Возвышенность Фарсида также пересечена множеством тектонических разломов, часто очень сложных и протяжённых. Крупнейший из них - долины Маринер - тянется в широтном направлении почти на 4000 км (четверть окружности планеты), достигая ширины 600 и глубины 7-10 км; по размерам этот разлом сравним с Восточноафриканским рифтом на Земле. На его крутых склонах происходят крупнейшие в Солнечной системе оползни. Долины Маринер являются самым большим известным каньоном в Солнечной системе. Каньон, который был открыт космическим аппаратом «Маринер-9» в 1971 году, мог бы занять всю территорию США, от океана до океана.
Панорама кратера Виктория, снятая марсоходом «Оппортьюнити». Она была заснята за три недели, в период с 16 октября по 6 ноября, 2006.
Панорама поверхности Марса в районе Husband Hill, снятая марсоходом «Спирит 23-28 ноября 2005».
Лёд и полярные шапки
Северная полярная шапка в летний период, фото Марс Глобал Сервейор. Длинный широкий разлом, рассекающий шапку слева - Северный разлом
Внешний вид Марса сильно изменяется в зависимости от времени года. Прежде всего, бросаются в глаза изменения полярных шапок. Они разрастаются и уменьшаются, создавая сезонные явления в атмосфере и на поверхности Марса. Южная полярная шапка может достигать широты 50°, северная - также 50°. Диаметр постоянной части северной полярной шапки составляет 1000 км. По мере того, как весной полярная шапка в одном из полушарий отступает, детали поверхности планеты начинают темнеть.
Полярные шапки состоят из двух составляющих: сезонной - углекислого газа и вековой - водяного льда. По данным со спутника Марс Экспресс толщина шапок может составлять от 1 м до 3,7 км. Аппарат «Марс Одиссей» обнаружил на южной полярной шапке Марса действующие гейзеры. Как считают специалисты НАСА, струи углекислого газа с весенним потеплением вырываются вверх на большую высоту, унося с собой пыль и песок.
Фотографии Марса, на которых видна пыльная буря. Июнь - сентябрь 2001 г.
Весеннее таяние полярных шапок приводит к резкому повышению давления атмосферы и перемещению больших масс газа в противоположное полушарие. Скорость дующих при этом ветров составляет 10-40 м/с, иногда до 100 м/с. Ветер поднимает с поверхности большое количество пыли, что приводит к пылевым бурям. Сильные пылевые бури практически полностью скрывают поверхность планеты. Пылевые бури оказывают заметное воздействие на распределение температуры в атмосфере Марса.
В 1784 г. астроном У. Гершель обратил внимание на сезонные изменения размера полярных шапок, по аналогии с таянием и намерзанием льдов в земных полярных областях. В 1860-е гг. французский астроном Э.Лиэ наблюдал волну потемнения вокруг тающей весенней полярной шапки, что тогда было истолковано гипотезой о растекании талых вод и росте растительности. Спектрометрические измерения, которые были проведены в начале XX в. в обсерватории Ловелла во Флагстаффе В. Слайфером, однако, не показали наличия линии хлорофилла - зелёного пигмента земных растений.
По фотографиям Маринера-7 удалось определить, что полярные шапки имеют толщину в несколько метров, а измеренная температура 115 K (-158 °C) подтвердила возможность того, что она состоит из замерзшей углекислоты - «сухого льда».
Возвышенность, которая получила название гор Митчелла, расположенная близ южного полюса Марса, при таянии полярной шапки выглядит как белый островок, поскольку в горах ледники тают позднее, в том числе, и на Земле.
Данные аппарата «Марсианский разведывательный спутник» позволили обнаружить под каменистыми осыпями у подножия гор значительный слой льда. Ледник толщиной в сотни метров занимает площадь в тысячи квадратных километров, и его дальнейшее изучение способно дать информацию об истории марсианского климата.
Русла «рек» и другие особенности
На Марсе имеется множество геологических образований, напоминающих водную эрозию, в частности, высохшие русла рек. Согласно одной из гипотез, эти русла могли сформироваться в результате кратковременных катастрофических событий и не являются доказательством длительного существования речной системы. Однако последние данные свидетельствуют о том, что реки текли в течение геологически значимых промежутков времени. В частности, обнаружены инвертированные русла (то есть русла, приподнятые над окружающей местностью). На Земле подобные образования формируются благодаря длительному накоплению плотных донных отложений с последующим высыханием и выветриванием окружающих пород. Кроме того, есть свидетельства смещения русел в дельте реки при постепенном поднятии поверхности.
В юго-западном полушарии, в кратере Эберсвальде обнаружена дельта реки площадью около 115 км2. Намывшая дельту река имела в длину более 60 км.
Данные марсоходов НАСА «Спирит» и «Оппортьюнити» свидетельствуют также о наличии воды в прошлом (найдены минералы, которые могли образоваться только в результате длительного воздействия воды). Аппарат «Феникс» обнаружил залежи льда непосредственно в грунте.
Кроме того, обнаружены тёмные полосы на склонах холмов, свидетельствующие о появлении жидкой солёной воды на поверхности в наше время. Они появляются вскоре после наступления летнего периода и исчезают к зиме, «обтекают» различные препятствия, сливаются и расходятся. «Сложно представить, что подобные структуры могли сформироваться не из потоков жидкости, а из чего-то иного», - заявил сотрудник НАСА Ричард Зурек.
На вулканической возвышенности Фарсида обнаружено несколько необычных глубоких колодцев. Судя по снимку аппарата «Марсианский разведывательный спутник», сделанному в 2007 году, один из них имеет диаметр 150 метров, а освещённая часть стенки уходит в глубину не менее, чем на 178 метров. Высказана гипотеза о вулканическом происхождении этих образований.
Грунт
Элементный состав поверхностного слоя марсианской почвы по данным посадочных аппаратов неодинаков в разных местах. Основная составляющая почвы - кремнезём (20-25 %), содержащий примесь гидратов оксидов железа (до 15 %), придающих почве красноватый цвет. Имеются значительные примеси соединений серы, кальция, алюминия, магния, натрия (единицы процентов для каждого).
Согласно данным зонда НАСА «Феникс» (посадка на Марс 25 мая 2008 года), соотношение pH и некоторые другие параметры марсианских почв близки к земным, и на них теоретически можно было бы выращивать растения. «Фактически, мы обнаружили, что почва на Марсе отвечает требованиям, а также содержит необходимые элементы для возникновения и поддержания жизни как в прошлом, так и в настоящем и будущем», сообщил ведущий исследователь-химик проекта Сэм Кунейвс. Также по его словам, данный щелочной тип грунта многие могут встретить на «своём заднем дворе», и он вполне пригоден для выращивания спаржи.
В месте посадки аппарата в грунте имеется также значительное количество водяного льда. Орбитальный зонд «Марс Одиссей» также обнаружил, что под поверхностью красной планеты есть залежи водяного льда. Позже это предположение было подтверждено и другими аппаратами, но окончательно вопрос о наличии воды на Марсе был решен в 2008 году, когда зонд «Феникс», севший вблизи северного полюса планеты, получил воду из марсианского грунта.
Геология и внутреннее строение
В прошлом на Марсе, как и на Земле происходило движение литосферных плит. Это подтверждается особенностями магнитного поля Марса, местами расположения некоторых вулканов, например, в провинции Фарсида, а также формой долины Маринер. Современное положение дел, когда вулканы могут существовать гораздо более длительное время, чем на Земле и достигать гигантских размеров говорит о том, что сейчас данное движение скорее отсутствует. В пользу этого говорит тот факт, что щитовые вулканы растут в результате повторных извержений из одного и того же жерла в течение длительного времени. На Земле из-за движения литосферных плит вулканические точки постоянно меняли своё положение, что ограничивало рост щитовых вулканов, и возможно не позволяло достичь им высоты, как на Марсе. С другой стороны, разница в максимальной высоте вулканов может объясняться тем, что из-за меньшей силы тяжести на Марсе возможно построение более высоких структур, которые не обрушились бы под собственным весом.
Сравнение строения Марса и других планет земной группы
Современные модели внутреннего строения Марса предполагают, что Марс состоит из коры со средней толщиной 50 км (и максимальной до 130 км), силикатной мантии толщиной 1800 км и ядра радиусом 1480 км. Плотность в центре планеты должна достигать 8,5 г/см2. Ядро частично жидкое и состоит в основном из железа с примесью 14-17 % (по массе) серы, причём содержание лёгких элементов вдвое выше, чем в ядре Земли. Согласно современным оценкам формирование ядра совпало с периодом раннего вулканизма и продолжалось около миллиарда лет. Примерно то же время заняло частичное плавление мантийных силикатов. Из-за меньшей силы тяжести на Марсе диапазон давлений в мантии Марса гораздо меньше, чем на Земле, а значит в ней меньше фазовых переходов. Предполагается, фазовый переход оливина в шпинелевую модификацию начинается на довольно больших глубинах - 800 км (400 км на Земле). Характер рельефа и другие признаки позволяют предположить наличие астеносферы, состоящей из зон частично расплавленного вещества. Для некоторых районов Марса составлена подробная геологическая карта.
Согласно наблюдениям с орбиты и анализу коллекции марсианских метеоритов поверхность Марса состоит главным образом из базальта. Есть некоторые основания предполагать, что на части марсианской поверхности материал является более кварцесодержащим, чем обычный базальт и может быть подобен андезитным камням на Земле. Однако эти же наблюдения можно толковать в пользу наличия кварцевого стекла. Значительная часть более глубокого слоя состоит из зернистой пыли оксида железа.
Магнитное поле Марса
У Марса было зафиксировано слабое магнитное поле.
Согласно показаниям магнетометров станций Марс-2 и Марс-3, напряжённость магнитного поля на экваторе составляет около 60 гамм, на полюсе 120 гамм, что в 500 раз слабее земного. По данным АМС Марс-5, напряжённость магнитного поля на экваторе составляла 64 гаммы, а магнитный момент - 2,4·1022 эрстед·см2.
Магнитное поле Марса крайне неустойчиво, в различных точках планеты его напряжённость может отличаться от 1,5 до 2 раз, а магнитные полюса не совпадают с физическими. Это говорит о том, что железное ядро Марса находится в сравнительной неподвижности по отношению к его коре, то есть механизм планетарного динамо, ответственный за магнитное поле Земли, на Марсе не работает. Хотя на Марсе не имеется устойчивого всепланетного магнитного поля, наблюдения показали, что части планетной коры намагничены и что наблюдалась смена магнитных полюсов этих частей в прошлом. Намагниченность данных частей оказалась похожей на полосовые магнитные аномалии в мировом океане.
По одной теории, опубликованной в 1999 году и перепроверенной в 2005 году (с помощью беспилотной станции Марс Глобал Сервейор), эти полосы демонстрируют тектонику плит 4 миллиарда лет назад до того, как динамо-машина планеты прекратила выполнять свою функцию, что послужило причиной резкого ослабления магнитного поля. Причины такого резкого ослабления неясны. Существует предположение, что функционирование динамо-машины 4 млдр. лет назад объясняется наличием астероида, который вращался на расстоянии 50-75 тысяч километров вокруг Марса и вызывал нестабильность в его ядре. Затем астероид снизился до предела Роша и разрушился. Тем не менее, это объяснение само содержит неясные моменты, и оспаривается в научном сообществе.
Геологическая история
Глобальная мозаика из 102 изображений орбитера Викинг-1 от 22 февраля 1980.
Возможно, в далёком прошлом в результате столкновения с крупным небесным телом произошла остановка вращения ядра, а также потеря основного объёма атмосферы. Считается, что потеря магнитного поля произошла около 4 млрд лет назад. Вследствие слабости магнитного поля солнечный ветер практически беспрепятственно проникает в атмосферу Марса, и многие из фотохимических реакций под действием солнечной радиации, которые на Земле происходят в ионосфере и выше, на Марсе могут наблюдаться практически у самой его поверхности.
Геологическая история Марса заключает в себя три нижеследующие эпохи:
Ноачианская эпоха (названа в честь «Ноачиской земли», района Марса): формирование наиболее старой сохранившейся до наших дней поверхности Марса. Продолжалась в период 4,5 млрд - 3,5 млрд лет назад. В эту эпоху поверхность была изрубцована многочисленными ударными кратерами. Плато провинции Фарсида было вероятно сформировано в этот период с интенсивным обтеканием водой позднее.
Гесперийская эра: от 3,5 млрд лет назад до 2,9 - 3,3 млрд лет назад. Эта эпоха отмечена образованием огромных лавовых полей.
Амазонийская эра (названа в честь «Амазонской равнины» на Марсе): 2,9-3,3 млрд лет назад до наших дней. Районы, образовавшиеся в эту эпоху, имеют очень мало метеоритных кратеров, но во всём остальном они полностью различаются. Гора Олимп сформирована в этот период. В это время в других частях Марса разливались лавовые потоки.
Спутники Марса
Естественными спутниками Марса являются Фобос и Деймос. Оба они открыты американским астрономом Асафом Холлом в 1877 году. Фобос и Деймос имеют неправильную форму и очень маленькие размеры. По одной из гипотез, они могут представлять собой захваченные гравитационным полем Марса астероиды наподобие (5261) Эврика из Троянской группы астероидов. Спутники названы в честь персонажей, сопровождающих бога Ареса (то есть Марса), - Фобоса и Деймоса, олицетворяющих страх и ужас, которые помогали богу войны в битвах.
Оба спутника вращаются вокруг своих осей с тем же периодом, что и вокруг Марса, поэтому всегда повёрнуты к планете одной и той же стороной. Приливное воздействие Марса постепенно замедляет движение Фобоса, и в конце концов приведёт к падению спутника на Марс (при сохранении текущей тенденции), или к его распаду. Напротив, Деймос удаляется от Марса.
Оба спутника имеют форму, приближающуюся к трёхосному эллипсоиду, Фобос (26,6x22,2x18,6 км) несколько крупнее Деймоса (15x12,2x10,4 км). Поверхность Деймоса выглядит гораздо более гладкой за счёт того, что большинство кратеров покрыто тонкозернистым веществом. Очевидно, на Фобосе, более близком к планете и более массивном, вещество, выброшенное при ударах метеоритов, либо наносило повторные удары по поверхности, либо падало на Марс, в то время как на Деймосе оно долгое время оставалось на орбите вокруг спутника, постепенно осаждаясь и скрывая неровности рельефа.
Жизнь на Марсе
Популярная идея, что Марс населён разумными марсианами, широко распространилась в конце XIX века.
Наблюдения Скиапарелли так называемых каналов, в сочетании с книгой Персиваля Лоуэлла по той же теме сделали популярной идею о планете, климат которой становился всё суше, холоднее, которая умирала и в которой существовала древняя цивилизация, производящая ирригационные работы.
Другие многочисленные наблюдения и объявления известных лиц породили вокруг этой темы так называемую «Марсианскую лихорадку» («Mars Fever»). В 1899 году, во время изучения атмосферных помех в радиосигнале, используя приёмники в Колорадской обсерватории, изобретатель Никола Тесла наблюдал повторяющийся сигнал. Затем он высказал догадку, что это может быть радиосигнал с других планет, например, Марса. В интервью 1901 года Тесла сказал, что ему пришла в голову мысль о том, что помехи могут быть вызваны искусственно. Хотя он не смог расшифровать их значение, для него было невозможным то, что они возникли совершенно случайно. По его мнению, это было приветствие одной планеты другой.
Теория Теслы вызвала горячую поддержку известного британского учёного-физика Уильяма Томсона (лорда Кельвина), который, посетив США в 1902 году, сказал, что по его мнению Тесла поймал сигнал марсиан, посланный в США. Однако затем Кельвин стал решительно отрицать это заявление перед тем, как покинул Америку: «На самом деле я сказал, что жители Марса, если они существуют, несомненно могут видеть Нью-Йорк, в частности свет от электричества».
На сегодняшний день условием для развития и поддержания жизни на планете считается наличие жидкой воды на её поверхности. Также существует требование, чтобы орбита планеты находилась в так называемой обитаемой зоне, которая для Солнечной системы начинается за Венерой и кончается большой полуосью орбиты Марса. Во время перигелия Марс находится внутри этой зоны, однако тонкая атмосфера, с низким давлением препятствует появлению жидкой воды на значительной территории на длительный период. Недавние свидетельства говорят о том, что любая вода на поверхности Марса является слишком солёной и кислотной для поддержания постоянной земноподобной жизни.
Отсутствие магнитосферы и крайне тонкая атмосфера Марса также являются проблемой для поддержания жизни. На поверхности планеты идёт очень слабое перемещение тепловых потоков, она плохо изолирована от бомбардировки частицами солнечного ветра, кроме того, при нагревании вода мгновенно испаряется, минуя жидкое состояние из-за низкого давления. Марс также находится на пороге т. н. «геологической смерти». Окончание вулканической активности по всей видимости остановило круговорот минералов и химических элементов между поверхностью и внутренней частью планеты.
Свидетельства говорят о том, что планета ранее была значительно более предрасположена к наличию жизни, чем теперь. Однако на сегодняшний день остатков организмов на ней не обнаружено. Согласно программе «Викинг», осуществлённой в середине 1970-х годов, была проведена серия экспериментов для обнаружения микроорганизмов в марсианской почве. Она дала положительные результаты, например, временное увеличение выделения CO2 при помещении частиц почвы в воду и питательную среду. Однако затем данное свидетельство жизни на Марсе было оспорено некоторыми учёными[кем?]. Это привело к их продолжительным спорам с учёным из NASA Гильбертом Левиным, который утверждал, что «Викинг» обнаружил жизнь. После переоценки данных «Викинга» в свете современных научных знаний об экстремофилах было установлено, что проведённые эксперименты были недостаточно совершенны для обнаружения этих форм жизни. Более того, эти тесты могли даже убить организмы, даже если они содержались в пробах. Тесты, проведённые в рамках программы «Феникс», показали, что почва имеет очень щелочной pH фактор и содержит магний, натрий, калий и хлорид. Питательных веществ в почве достаточно для поддержания жизни, однако жизненные формы должны иметь защиту от интенсивного ультрафиолетового света.
Интересно, что в некоторых метеоритах марсианского происхождения обнаружены образования, по форме напоминающие простейших бактерий, хотя и уступают мельчайшим земным организмам по размерам. Одним из таких метеоритов является ALH 84001, найденный в Антарктиде в 1984 году.
По результатам наблюдений с Земли и данных космического аппарата «Марс Экспресс» в атмосфере Марса обнаружен метан. В условиях Марса этот газ довольно быстро разлагается, поэтому должен существовать постоянный источник его пополнения. Таким источником может быть либо геологическая активность (но действующие вулканы на Марсе не обнаружены), либо жизнедеятельность бактерий.
Астрономические наблюдения с поверхности Марса
После посадок автоматических аппаратов на поверхность Марса появилась возможность вести астрономические наблюдения непосредственно с поверхности планеты. Вследствие астрономического положения Марса в Солнечной системе, характеристик атмосферы, периода обращения Марса и его спутников картина ночного неба Марса (и астрономических явлений, наблюдаемых с планеты) отличается от земной и во многом представляется необычной и интересной.
Цвет неба на Марсе
Во время восхода и захода Солнца марсианское небо в зените имеет красновато-розовый цвет, а в непосредственной близости к диску Солнца - от голубого до фиолетового, что совершенно противоположно картине земных зорь.
В полдень небо Марса жёлто-оранжевое. Причина таких отличий от цветовой гаммы земного неба - свойства тонкой, разрежённой, содержащей взвешенную пыль атмосферы Марса. На Марсе Рэлеевское рассеяние лучей (которое на Земле и является причиной голубого цвета неба) играет незначительную роль, эффект его слаб. Предположительно, жёлто-оранжевая окраска неба также вызывается присутствием 1 % магнетита в частицах пыли, постоянно взвешенной в марсианской атмосфере и поднимаемой сезонными пылевыми бурями. Сумерки начинаются задолго до восхода Солнца и длятся долго после его захода. Иногда цвет марсианского неба приобретает фиолетовый оттенок в результате рассеяния света на микрочастицах водяного льда в облаках (последнее - довольно редкое явление).
Солнце и планеты
Угловой размер Солнца, наблюдаемый с Марса, меньше видимого с Земли и составляет 2/3 от последнего. Меркурий с Марса будет практически недоступен для наблюдений невооружённым глазом из-за чрезвычайной близости к Солнцу. Самой яркой планетой на небе Марса является Венера, на втором месте - Юпитер (его четыре крупнейших спутника можно наблюдать без телескопа), на третьем - Земля.
Земля по отношению к Марсу является внутренней планетой, так же как Венера для Земли. Соответственно, с Марса Земля наблюдается как утренняя или вечерняя звезда, восходящая перед рассветом или видимая на вечернем небе после захода Солнца.
Максимальная элонгация Земли на небе Марса составит 38 градусов. Для невооружённого глаза Земля будет видна как яркая (максимальная видимая звёздная величина около -2,5) зеленоватая звезда, рядом с которой будет легко различима желтоватая и более тусклая (около 0,9) звёздочка Луны. В телескоп оба объекта покажут одинаковые фазы. Обращение Луны вокруг Земли будет наблюдаться с Марса следующим образом: на максимальном угловом удалении Луны от Земли невооружённый глаз легко разделит Луну и Землю: через неделю «звёздочки» Луны и Земли сольются в неразделимую глазом единую звезду, ещё через неделю Луна будет снова видна на максимальном расстоянии, но уже с другой стороны от Земли. Периодически наблюдатель на Марсе сможет видеть проход (транзит) Луны по диску Земли либо, наоборот, покрытие Луны диском Земли. Максимальное видимое удаление Луны от Земли (и их видимая яркость) при наблюдении с Марса будет значительно изменяться в зависимости от взаимного положения Земли и Марса, и, соответственно, расстояния между планетами. В эпохи противостояний оно составит около 17 минут дуги, на максимальном удалении Земли и Марса - 3,5 минуты дуги. Земля, как и другие планеты, будет наблюдаться в полосе созвездий Зодиака. Астроном на Марсе также сможет наблюдать прохождение Земли по диску Солнца, ближайшее произойдёт 10 ноября 2084 года.
Спутники - Фобос и Деймос
Прохождение Фобоса по диску Солнца. Снимки «Оппортьюнити»
Фобос при наблюдении с поверхности Марса имеет видимый диаметр около 1/3 от диска Луны на земном небе и видимую звёздную величину порядка -9 (приблизительно как Луна в фазе первой четверти). Фобос восходит на западе и садится на востоке, чтобы снова взойти через 11 часов, таким образом, дважды в сутки пересекая небо Марса. Движение этой быстрой луны по небу будет легко заметно в течение ночи, так же, как и смена фаз. Невооружённый глаз различит крупнейшую деталь рельефа Фобоса - кратер Стикни. Деймос восходит на востоке и заходит на западе, выглядит как яркая звезда без заметного видимого диска, звёздной величиной около -5 (чуть ярче Венеры на земном небе), медленно пересекающая небо в течение 2,7 марсианских суток. Оба спутника могут наблюдаться на ночном небе одновременно, в этом случае Фобос будет двигаться навстречу Деймосу.
Яркость и Фобоса, и Деймоса достаточна для того, чтобы предметы на поверхности Марса ночью отбрасывали чёткие тени. Оба спутника имеют относительно малый наклон орбиты к экватору Марса, что исключает их наблюдение в высоких северных и южных широтах планеты: так, Фобос никогда не восходит над горизонтом севернее 70,4° с. ш. или южнее 70,4° ю. ш.; для Деймоса эти значения составляют 82,7° с. ш. и 82,7° ю. ш. На Марсе может наблюдаться затмение Фобоса и Деймоса при их входе в тень Марса, а также затмение Солнца, которое бывает только кольцеобразным из-за малого углового размера Фобоса по сравнению с диском Солнца.
Небесная сфера
Северный полюс на Марсе, вследствие наклона оси планеты, находится в созвездии Лебедя (экваториальные координаты: прямое восхождение 21h 10m 42s, склонение +52° 53.0? и не отмечен яркой звездой: ближайшая к полюсу - тусклая звезда шестой величины BD +52 2880 (другие её обозначения - HR 8106, HD 201834, SAO 33185). Южный полюс мира (координаты 9h 10m 42s и -52° 53,0) находится в паре градусов от звезды Каппа Парусов (видимая звёздная величина 2,5) - её, в принципе, можно считать Южной Полярной звездой Марса.
Зодиакальные созвездия марсианской эклиптики аналогичны наблюдаемым с Земли, с одним отличием: при наблюдении годичного движения Солнца среди созвездий оно (как и другие планеты, включая Землю), выйдя из восточной части созвездия Рыб, будет проходить в течение 6 дней через северную часть созвездия Кита перед тем, как снова вступить в западную часть Рыб.
История изучения Марса
Исследование Марса началось давно, ещё 3,5 тысячи лет назад, в Древнем Египте. Первые подробные отчеты о положении Марса были составлены вавилонскими астрономами, которые разработали ряд математических методов для предсказания положения планеты. Пользуясь данными египтян и вавилонян, древнегреческие (эллинистические) философы и астрономы разработали подробную геоцентрическую модель для объяснения движения планет. Спустя несколько веков индийскими и исламскими астрономами был оценен размер Марса и расстояние до него от Земли. В XVI веке Николай Коперник предложил гелиоцентрическую модель для описания Солнечной системы с круговыми планетарными орбитам. Его результаты были пересмотрены Иоганном Кеплером, который ввел более точную эллиптическую орбиту Марса, совпадающую с наблюдаемой.
В 1659 году Франческо Фонтана, рассматривая Марс в телескоп, сделал первый рисунок планеты. Он изобразил чёрное пятно в центре чётко очерченной сферы.
В 1660 году к чёрному пятну прибавились две полярные шапки, добавленные Жаном Домиником Кассини.
В 1888 году Джованни Скиапарелли, учившийся в России, дал первые имена отдельным деталям поверхности: моря Афродиты, Эритрейское, Адриатическое, Киммерийское; озёра Солнца, Лунное и Феникс.
Расцвет телескопических наблюдений Марса пришёлся на конец XIX - середину XX века. Во многом он обусловлен общественным интересом и известными научными спорами вокруг наблюдавшихся марсианских каналов. Среди астрономов докосмической эры, проводивших телескопические наблюдения Марса в этот период, наиболее известны Скиапарелли, Персиваль Ловелл, Слайфер, Антониади, Барнард, Жарри-Делож, Л. Эдди, Тихов, Вокулёр. Именно ими были заложены основы ареографии и составлены первые подробные карты поверхности Марса - хотя они и оказались практически полностью неверными после полётов к Марсу автоматических зондов.
Колонизация Марса
Предполагаемый вид Марса после терраформирования
Относительно близкие к земным природные условия несколько облегчают выполнение этой задачи. В частности, на Земле есть места, в которых природные условия похожи на марсианские. Крайне низкие температуры в Арктике и Антарктиде сравнимы даже с самыми низкими температурами на Марсе, а на экваторе Марса в летние месяцы бывает так же тепло (+20 °C), как и на Земле. Также на Земле есть пустыни, схожие по виду с марсианским ландшафтом.
Но между Землёй и Марсом есть существенные различия. В частности, магнитное поле Марса слабее земного примерно в 800 раз. Вместе с разрежённой (в сотни раз в сравнении с Землёй) атмосферой это увеличивает количество достигающего его поверхности ионизирующего излучения. Измерения, проведённые американским беспилотным аппаратом The Mars Odyssey, показали, что радиационный фон на орбите Марса в 2,2 раза превышает радиационный фон на Международной космической станции. Средняя доза составила примерно 220 миллирада в день (2,2 миллигрея в день или 0,8 грея в год). Объём облучения, полученного в результате пребывания в таком фоне на протяжении трёх лет, приближается к установленным пределам безопасности для космонавтов. На поверхности Марса радиационный фон несколько ниже и доза составляет 0,2-0,3 Гр в год, значительно изменяясь в зависимости от местности, высоты и локальных магнитных полей.
Химический состав распространённых на Марсе минералов разнообразнее, чем у других небесных тел поблизости от Земли. По мнению корпорации 4Frontiers, их достаточно для снабжения не только самого Марса, но и Луны, Земли и астероидного пояса.
Время полёта с Земли до Марса (при нынешних технологиях) составляет 259 суток по полуэллипсу и 70 - по параболе. Для общения с потенциальными колониями может использоваться радиосвязь, которая имеет задержку 3-4 мин в каждом направлении во время максимального сближения планет (которое повторяется каждые 780 дней) и около 20 мин. при максимальном удалении планет; см. Конфигурация (астрономия).
К настоящему времени никаких практических шагов для колонизации Марса не предпринято, однако идёт разработка колонизации, например, проект Столетний космический корабль, разработка жилого модуля для пребывания на планете Deep Space Habitat.
Орбита Марса вытянута, поэтому расстояние до Солнца меняется в течение года на 21 млн км. Расстояние до Земли также не постоянно. В Великие противостояния планет, происходящие один раз в 15-17 лет, когда Солнце, Земля и Марс выстраиваются в одну линию, Марс максимально приближается к Земле на 50-60 млн км. Последнее Великое противостояние было в 2003 г. Максимальная удаленность Марса от Земли достигает 400 млн км.
Год на Марсе почти вдвое длиннее земного — 687 земных дней. Ось наклонена к орбите — 65 ° , что ведет к смене времен года. Период вращения вокруг своей оси равен 24,62 ч, т. е. всего на 41 мин больше периода вращения Земли. Наклон экватора к орбите почти как у Земли. Это значит, что смена дня и ночи и смена времен года на Марсе протекает почти так же, как на Земле.
По расчетам, ядро Марса имеет массу до 9 % массы планеты. Оно состоит из железа и его сплавов и пребывает в жидком состоянии. Марс имеет мощную кору толщиной 100 км. Между ними находится силикатная мантия, обогащенная железом. Красный цвет Марса как раз и объясняется тем, что его грунт наполовину состоит из окислов железа. Планета как бы «проржавела».
Небо над Марсом темно-фиолетовое, и яркие звезды видны даже днем в спокойную тихую погоду. Атмосфера имеет следующий состав (рис. 46): углекислый газ — 95 %, азот — 2,5, атомарный водород, аргон — 1,6 %, остальное — водяные пары, кислород. Зимой углекислота замерзает, превращаясь в сухой лед. В атмосфере встречаются редкие облака, над низинами и на дне кратеров в холодное время суток стоят туманы.
Рис. 46. Состав атмосферы Марса
Среднее давление атмосферы на уровне поверхности около 6,1 мбар. Это в 15 000 раз меньше, чем на , и в 160 раз меньше, чем у поверхности Земли. В самых глубоких впадинах давление достигает 12 мбар. Атмосфера Марса сильно разряжена. Марс — холодная планета. Самая низкая зарегистрированная температура Марса -139 °С. Для планеты характерен резкий перепад температур. Амплитуда температур может составлять 75-60 °С. На Марсе есть климатические пояса, подобные земным. В экваториальном поясе в полдень температура поднимается до +20-25 °С, а ночью падает до -40 °С. В умеренном поясе утром температура составляет 50-80 °С.
Предполагают, что несколько миллиардов лет назад на Марсе была атмосфера плотностью 1-3 бар. При таком давлении вода должна находиться в жидком состоянии, а углекислый газ — испаряться, и мог возникнуть парниковый эффект (как на Венере). Однако Марс постепенно терял атмосферу из-за своей малой массы. Парниковый эффект уменьшался, появились вечная мерзлота и полярные шапки, которые наблюдаются и поныне.
На Марсе находится самый высокий вулкан Солнечной системы — Олимп. Его высота 27 400 м, а диаметр основания вулкана достигает 600 км. Это потухший вулкан, который, вероятнее всего, около 1,5 млрд лет назад извергал лаву.
Общие характеристики планеты Марс
В настоящее время на Марсе не найдено ни одного действующего вулкана. Около Олимпа есть и другие гигантские вулканы: гора Аскрийская, гора Павлина и гора Арсия, высота которых превышает 20 км. Вытекшая из них лава, прежде чем застыть, растеклась во все стороны, поэтому вулканы по форме напоминают скорее лепешки, чем конусы. Есть на Марсе и песчаные дюны, гигантские каньоны и разломы, а также метеоритные кратеры. Наиболее грандиозная система каньонов — долина Маринера длиной 4 тыс. км. В прошлом на Марсе могли протекать реки, которые и оставили русла, наблюдаемые в настоящее время.
В 1965 г. американский зонд «Маринер-4» передал первые изображения Марса. На основании этих, а также снимков с «Маринер-9», советских зондов «Марс-4» и «Марс-5» и американских «Викинг-1» и «Викинг-2», работавших в 1974 г., была составлена первая карта Марса. А в 1997 г. американский космический корабль доставил на Марс робота — шестиколесную тележку длиной 30 см и массой 11 кг. Робот находился на Марсе с 4 июля по 27 сентября 1997 г., изучая эту планету. Передачи о его передвижении транслировались по телевидению и сети Интернет.
У Марса два спутника — Деймос и Фобос.
Предположение о существовании у Марса двух спутников высказал в 1610 г. немецкий математик, астроном, физик и астролог Иоганн Кеплер (1571 — 1630), открывший законы движения планет.
Однако открыты спутники Марса были только в 1877 г. американским астрологом Асафом Холлом (1829-1907).
> Сравнение Марса и Земли
Сравним Марс и планету Земля . Чем отличаются и похожи: размеры, атмосфера, гравитация, расстояние к Солнцу, условия жизни, характеристика в цифрах с фото.
Ранее ученые думали, что марсианская поверхность усеяна системой каналов. Из-за этого стали полагать, что планета смахивает на нашу и способна располагать жизнью. Но по мере детального изучения мы поняли, что между объектами есть много отличий.
Сейчас Красная планета представляет собою морозную пустыню, но когда-то этот мир был похожим на наш. Они сходятся по размеру, осевому наклону, структуре, составу и присутствию воды. Но отличия мешают нам быстро колонизировать планету. Давайте посмотрим, чем отличаются Марс и планета Земля.
Сравнение размера, массы, орбиты Земли и Марса
Средний земной радиус – 6371 км, а масса – 5.97 × 10 24 кг, из-за чего мы стоим на 5-м месте по величине и массивности. Радиус Марса – 3396 км на своем экваторе (0.53 земного), а масса – 6.4185 х 10 23 кг (15% земной). На верхнем фото можно заметить, насколько Марс меньше Земли.
Земной объем – 1.08321 x 10 12 км 3 , а марсианский – 1.6318 × 10¹¹ км³ (0.151 земного). Поверхностная плотность Марса – 3.711 м/с², что составляет 37.6% от Земли.
Их орбитальные пути полностью отличаются. Средняя удаленность Земли от Солнца – 149 598 261 км, а колебания от 147 095 000 км до 151 930 000 км. Максимальная удаленность Марса – 249 200 000 000 км, а приближенность – 206 700 000 000 км. При этом его орбитальный период достигает 686.971 дней.
Но их сидерический оборот практически одинаковый. Если у нас – 23 часа, 56 минут и 4 секунды, то у Марса – 24 часа и 40 минут. На фото показан уровень наклона оси Марса и Земли.
Также есть схожесть в наклоне оси: марсианские 25.19° против земных 23°. А значит, от Красной планеты можно ожидать сезонности.
Структура и состав Земли и Марса
Земля и Марс - представители планет земной группы, а значит обладают схожей структурой. Это металлическое ядро с мантией и корой. Но земная плотность (5.514 г/см 3) выше марсианской (3.93 г/см 3), то есть, Марс вмещает более легкие элементы. На нижнем рисунке сравнивается строение Марса и планеты Земля.
Марсианское ядро простирается на 1795 +/-65 км и представлено железом и никелем, а также 16-17% серы. Обе планеты владеют силикатной мантией вокруг ядра и твердой поверхностной корой. Земная мантия простирается на 2890 км и состоит из силикатных пород с железом и магнием, а кора охватывает 40 км, где помимо железа и магния есть гранит.
Марсианская мантия составляет всего 1300-1800 км и также представлена силикатной породой. Но она частично вязкая. Кора – 50-125 км. Получается, что при практически одинаковой структуре, они отличаются по толщине слоев.
Поверхностные особенности Земли и Марса
Именно здесь отмечают наибольший контраст. Не зря нас именуют голубой планетой, которая переполнена водой. А вот Красная планета – холодное и пустынное место. Там много грязи и оксида железа, из-за которого появился красный окрас. Вода присутствует в виде льда на полярных территориях. Также небольшое количество сохраняется под поверхностью.
Есть сходство по ландшафту. На обоих планетах встречаются вулканы, горы, хребты, ущелья, плато, каньоны и равнины. Марс также способен похвастаться самой большой горой в Солнечной системе – Олимп и глубокой пропастью – Долина Маринер.
Обе планеты пострадали от астероидных и метеоритных атак. Но на Марсе эти следы сохранились лучше, а возраст некоторых насчитывает миллиарды лет. Все дело в давлении воздуха и отсутствии осадков, которые на нашей планете разрушают формирования.
Привлекают внимание марсианские каналы и овраги, по которым в прошлом могла протекать вода. Полагают, что причиной создания могла быть водная эрозия. Простираются на 2000 км в длину и на 100 км в ширину.
Атмосфера и температура Земли и Марса
Здесь планеты кардинально отличаются. У Земли есть плотный атмосферный слой, разделенный на 5 шаров. У Марса атмосфера тонкая, а давление – 0.4-0.87 кПа. Земная атмосфера представлена азотом (78%) и кислородом (21%), а у Марса атмосферный состав – углекислый газ (96%), аргон (1.93%) и азот (1.89%).
Это повлияло и на отличие в показателях температуры. Средний земной – 14°C, максимум – 70.7°C, а минимум опускается к -89.2°C.
Из-за тонкости атмосферного слоя и дистанции к Солнцу, Марс намного прохладнее. Средняя опускается к -46°C, минимальная достигает -143°C, а прогреться может до 35°C. В марсианской атмосфере также содержится огромное количество пыли (размер частички – 1.5 микрометра), из-за чего планета кажется красной.
Магнитные поля Земли и Марса
Земное динамо обеспечивается вращением ядра, что вырабатывает токи и магнитное поле. Этот процесс крайне важен, ведь защищает земную жизнь. Полюбуйтесь на магнитные поля Марса и Земли на схеме НАСА.
Земная магнитосфера функционирует в качестве щита, который не позволяет пробиваться к поверхности опасным комическим лучам. Но у Марса она слабая и лишена целостности. Полагают, что это лишь остатки от изначальной магнитосферы, которая сейчас рассредоточена на различных территориях планеты. Наибольшая напряженность ближе к южной стороне.
Возможно, магнитосфера пропала из-за интенсивной метеоритной атаки. Или же все дело в процессе остывания, что привело к остановке динамо 4.2 млрд. лет назад. Дальше за дело принялся солнечный ветер, который снес остатки вместе с атмосферой и водой.
Спутники Земли и Марса
У планет есть спутники. Наша Луна выступает единственным соседом, отвечающим за приливы. Она присутствует с нами давно и запечатлелась во многих культурах. Это не просто один из крупнейших спутников в системе, но наиболее изученный.
Вокруг Марса совершают обороты две луны: Фобос и Деймос. Их нашли в 1877 году. Их имена даны в честь сыновей бога войны Ареса: страх и ужас. Фобос простирается на 22 км, а его отдаленность граничит между 9234.42 км и 9517.58 км. На один проход тратит 7 часов. Полагают, что через 10-50 млн. лет спутник врежется в планету.
Диаметр Деймоса – 12 км, а орбитальный путь составляет 23455.5 км – 23470.9 км. На обход уходит 1.26 дней. Есть также дополнительные спутники, чей диаметр не превышает 100 м. Они могут формировать пылевое кольцо.
Есть мнение, что ранее Фобос и Деймос были астероидами, притянутыми гравитацией. На это намекает их состав и низкий показатель альбедо.
Вывод о Земле и Марсе
Мы рассмотрели две планеты. Давайте сопоставим их главные параметры (Земля – слева, а Марс – справа):
- Средний радиус: 6 371 км / 3 396 км.
- Масса: 59.7 × 10 23 кг / 6.42 х 10 23 кг.
- Объем: 10.8 x 10 11 км 3 / 1.63 × 10¹¹ км³.
- Полуось: 0.983 – 1.015 а.е. / 1.3814 – 1.666 а.е.
- Давление: 101.325 кПа / 0.4 - 0.87 кПа.
- Гравитация: 9.8 м/с² / 3.711 м/с²
- Средний температурный показатель: 14°C / -46°C.
- Температурные колебания: ±160°C / ±178 °C.
- Осевой наклон: 23° / 25.19°.
- Продолжительность дня: 24 часа /24 часа и 40 минут.
- Длина года: 365.25 дней / 686.971 дней.
- Вода: обильная / прерывистая (в виде льда).
- Полярные ледяные шапки: Да / Да.
Мы видим, что Марс по сравнению с нами – маленькая и пустынная планета. Его характеристики показывают, что колонизаторам придется столкнуться с огромным количеством трудностей. И все же мы готовы рискнуть и отправиться в путешествие. Тем более, что расстояние от Земли до Марса относительно небольшое. Возможно, однажды мы сделаем его вторым домом.
