Планети Сонячної системи. Марс

Планету Марс в давнину назвали на честь бога війни за свій криваво-червоний колір, який відразу ж впадає в очі і ще більш помітний при спостереженнях в телескоп. За часів Піфагора (VI ст. До н.е.) греки називали цю планету «Фаетон», що означає «блискучий, променистий», Арістотель (IV ст. До н.е.) назвав Марс «Аресом» на ім'я бога війни.

Зображення Марса, складене комп'ютером з сотні фотографій з «Вікінга». Овальні плями зліва - гігантські вулкани. Марс - перша після Землі планета Сонячної системи, до якої людина виявила особливий інтерес з надією, що там є розвинена позаземне життя. Навряд чи якась планета викликала у людей стільки суперечок і дискусій, як Марс. Сперечалися не тільки учені, але і люди самих різних професій, занять і віків.

Удосконалювалися методи досліджень, змінювали один одного астрономи різних поколінь, змінювався і сам характер дискусій. У XIX столітті сперечалися, головним чином, про канали на Марсі, про наявність там розумних мешканців - марсіан. Сперечалися про існування на Марсі рослинності і взагалі органічного життя.

Який планеті присвячено найбільше число фантастичних романів, повістей, оповідань? Звичайно, Марсу. Фантазія письменників підігрівала інтерес широкої публіки до природи загадкової планети. Астрономів закидали питаннями.

Йшли десятиліття, змінювалися методи досліджень, нагромаджувалися наші знання про природу червоної планети. На місце одних загадок вставали інші, росло число учених, що прагнули проникнути в таємниці Марса. Зараз, в XXI столітті, кількість загадок Марса не зменшилася, а, навпаки, зросла.

Марс обертається навколо Сонця по орбіті радіусом 1,524 а.е. за 687 земних діб. Ексцентриситет 0,093 порівняно високий, тому орбіта Марса витягнута. Відстань до Сонця змінюється протягом року на 21 мільйон кілометрів, а енергія, яку отримує Марс, змінюється в 1,45 рази. Нахил орбіти до екліптики - 1 ° 51 ', а середня швидкість руху становить 24,1 км / с. Відстані від Землі змінюється від 56 до 400 мільйонів км. Відстані між Землею і Марсом в моменти протистоянь змінюються від 55 до 102 мільйонів км, при цьому будь-які протистояння, коли відстань між двома планетами менше 60 млн. Км, називаються великими протистояннями, вони повторюються кожні 15-17 років.

Період обертання навколо осі - зоряна доба - дорівнює 24,62 години - всього на 41 хвилину більше періоду обертання Землі. Нахил екватора до орбіти: 25 ° 12 '(у Землі - близько 23 °). Це означає, що зміна дня і ночі і зміна пір року на Марсі протікає майже так само, як на Землі. Є там і кліматичні пояси, подібні до земних. Але є і відмінності. Перш за все, через віддаленість від Сонця клімат, взагалі, суворіше земного. Далі, рік Марса майже вдвічі довше земного, а значить, довше тривають і сезони. Нарешті, через ексцентриситет орбіти тривалість і характер сезонів помітно відрізняються в північній і південній півкулях планети. Таким чином, в північній півкулі літо довге, але прохолодне, а зима коротка і м'яка, тоді як в південній півкулі літо коротке, але тепле, а зима довга і сувора.

Припускають, що кілька мільярдів років тому на Марсі була атмосфера щільністю 1-3 бар; при такому тиску вода повинна знаходитися в рідкому стані, а вуглекислий газ повинен випаровуватися. Міг виникнути парниковий ефект (як на Венері), могли протікати річки, які й залишили русла, що спостерігаються в даний час. Особливістю марсіанських річок була їх взаємозв'язок з явищами, схожими на карст, - догляд під поверхню в якій-небудь крапці. Але Марс поступово втрачав атмосферу через свою малу масу. Парниковий ефект зменшувався, з'явилася вічна мерзлота і полярні шапки, які спостерігаються і понині. Вулкани Олімп і Альба, гора Аскрійская, Павлина і Арсия вивергали лаву, ймовірно, близько 1,5 млрд. Років тому. В даний час не знайдено жодного діючого вулкана на Марсі. Сліди вулканічного попелу на схилах інших гір дозволяють припустити, що раніше Марс був вулканически активним.

Зміна температури повітря з висотою.

Основна складова атмосфери Марса - вуглекислий газ (95%), а середній тиск атмосфери на рівні поверхні близько 6,1 мбар. Це в 15 000 разів менше, ніж на Венері, і в 160 разів менше, ніж у поверхні Землі. У найглибших западинах тиск досягає 12 мбар. Взимку вуглекислота замерзає, перетворюючись на сухий лід. Хоча атмосфера Марса згубна для землян, знадобиться спеціальне обладнання, щоб виділити з неї кисень для дихання. «Вояджер» виявив в атмосфері рідкісні хмари. Однак навіть вся атмосферна волога, якби вона випала на поверхню, покрила б її шаром не товще 0,01 мм.

Над низинами і на дні кратерів в холодну пору доби стоять тумани, а «Вікінг-2» зареєстрував в 1979 році випадання снігу, який пролежав кілька місяців. На Марсі зареєстровано слабке магнітне поле В = 0,5 мкТл. Температура поверхні Марса була досить добре вивчена по наземних спостереженнями в інфрачервоних променях. Температура верхнього шару грунту під час літнього сонцестояння може підніматися до 0 ° C. Найнижча температура була зареєстрована над зимової полярною шапкою Марса: t = -139 ° C, при такій температурі конденсується вуглекислий газ. Для Марса характерний різкий перепад температур. У так званих оазисах, в районах озера Фенікс (плато Сонця) і землі листопада перепад температур складає від -53 ° C до + 22 ° C влітку і від -103 ° C до -43 ° C взимку. Отже, Марс - досить холодний мир, однак клімат там не набагато суворіше, ніж в Антарктиді.

Стародавні високогір'я, що покривають південну півкулю, відрізняються від більш молодих північних рівнин. Можливо, це пов'язано з падінням на Марс великого астероїда. Кратерів на півночі значно менше. Рельєфна карта Марса від «Марс-Орбитер»

Поблизу екватора в районі Фарсида виявлені високі вулкани, один з яких - Олімп - найвища гора в Сонячній системі (його висота - 27 400 м, а діаметр основи вулкана досягає 600 км). Близько Олімпу є й інші гігантські вулкани: гора Аскрійская, гора Павлина і гора Арсия, висота яких перевищує 20 км. Це найвищі гори на планетах Сонячної системи. Витекла з них лава, перш ніж завмерти, розтеклася на всі боки, тому вулкани за формою нагадують, скоріше, коржі, а не конуси. Інший район древніх вулканів - Елізіум - височить над навколишнім пейзажем на 5 км. На Марсі також сфотографовані піщані дюни, гігантські каньйони і розломи, а також метеоритні кратери. Найбільш грандіозна система каньйонів - долина Маринер довжиною 4 тисячі кілометрів - починається від Фарсида і тягнеться на схід.

Поверхня Марса має червонуватий колір через великі домішок оксидів заліза. Що лежать всюди кам'яні брили - шматки вулканічних порід, що відкололися під час марсотрясения або падіння метеоритів. Час від часу трапляються кратери - залишки метеоритних ударів. Подекуди поверхня покрита багатошаровими породами, схожими на земні осадові породи, що залишилися після відступу моря.

Північний полюс влітку. Полярна шапка складається в цей час здебільшого з води.

В даний час на Марсі немає рідкої води. Однак, швидше за все, білі полярні шапки, виявлені в 1704 році, складаються з водяного льоду з домішкою твердої вуглекислоти. Взимку вони простягаються на третину (південна полярна шапка - на половину) відстані до екватора. Навесні цей лід частково тане, а від полюсів до екватора поширюється хвиля потемніння, яку раніше приймали за марсіанські рослини. За сучасними уявленнями, загальний обсяг укладеного в полярній шапці північної півкулі льоду - приблизно 1,5 млн. Км3, отже, в талому вигляді цей лід ніяк не міг утворювати гігантський океан, який, на думку багатьох дослідників, колись покривав мало не все північне півкулю Марсу. Таким чином, залишається загадковим, куди поділася вода, яка колись була багата на нині посушливій планеті.

Серед утворень, виявлених на поверхні Марса, особливу увагу привертають руслообразние протоки, або меандровий долини. Їх зовнішній вигляд, наявність «приток» навряд чи можна пояснити інакше, ніж запропонувавши, що це - русла річок. Однак на Марсі в даний час річки текти не можуть, там взагалі не може бути рідкої води. При такому невеликому тиску, яке діє в даний час на планеті, вона закипає при дуже низьких температурах. Ніяка інша рідина не могла утворити спостережуваних русел: лава швидко застигає, а рідка вуглекислота навіть в земних умовах не може існувати. Отже, меандри з'явилися через существовашіх раніше водних потоків, річок. Зараз для цього немає необхідних умов - значить, вони були в минулому. Для цього потрібно допустити, що в більш ранні епохи атмосферний тиск на Марсі було значно вище, ніж в даний час. Марс зазнав значні кліматичні зміни, але в далекому минулому він був більш теплою і вологою планетою, на якій цілком могла виникнути життя.

Втім, є й інше пояснення меандр. Можливо, їх залишили рухомі маси льоду на зразок льодовиків, що залишають глибокі борозни на поверхні Землі. З'ясувалося, що темні області не є западинами. Деякі з них, включаючи Великий Сирт, являють собою піднесене плато з ухилами на всі боки.

Тонка пил між каменями створює умови для тривалих пилових бур. Для підйому пилу потрібна швидкість вітру в 80 м / с, і на Марсі є області, де такі швидкості спостерігаються. Смерчі утворюються переважно поблизу перигелію, коли інтенсивність інсоляції на 23% більше, ніж під час «середнього» протистояння, і на 47% більше, ніж в афелії. Ось чому пилові бурі найчастіше бувають в періоди великих протистоянь, коли літо в південній півкулі збігаються з проходженням Марса через перигелій. Тривалість бур може досягати 50-100 діб. Мінливий колір поверхні зараз пояснюється саме бурями, тоді як раніше причиною цих змін вважався зростання марсіанських рослин.

У 1877 році італійський астроном Джованні Скіапареллі відкриває особливі утворення на поверхні Марса, які він називає каналами. Американський астроном Персіваль Ловелл припустив, що це - смуги рослинності, що тягнуться вздовж каналів з водою. Марсіани використовують канали, щоб транспортувати воду з полярних шапок в посушливі екваторіальні райони! Під впливом цього відкриття Герберт Уеллс пише свій знаменитий роман «Війна світів», а вчені починають дискусію на тему «Чи є життя на Марсі?». Однак майже всі канали виявилися оптичною ілюзією. У 1976 році американський космічний апарат «Вояджер» передав на Землю фотографію, на якій чітко було видно геологічне утворення, що нагадувало частина людського обличчя. Фахівці НАСА спростовували думки, що знімок доводить існування на Марсі цивілізації в минулому. За їх словами, схожість мало випадковий характер, і його причиною була гра світла і тіні. Тим не менш, деякі прихильники гіпотези існування позаземних цивілізацій не погодилися з цими доводами і почали власне розслідування. Використовуючи методи геології, картографії, комп'ютерного моделювання, математичної статистики та інших наук, вони прийшли до висновку, що сфотографоване «Вояджером» «особа» знаходилося всередині марсіанського міста, який був названий ними Кидонія. Одному з експертів вдалося навіть побудувати тривимірну модель марсіанського «портрета гуманоїда», яка не втрачала схожості з особою при будь-якому освітленні.

День 6. квітня 1998 року виявився нещасливим понеділком для любителів космічної екзотики. Представники НАСА офіційно заявили, що величезна «обличчя» на поверхні Марса насправді являє собою величезну скелю розміром більше милі. Більшість вчених на підставі аналізу свіжих фотографій тепер однозначно вважають, що «все побачене на Марсі має природне походження».

Незважаючи на успіхи досліджень Марса з Землі і космосу, перед астрономами невідступно стояв все той же питання: чи існує життя на Марсі? У 1976 році американські вчені зробили спробу вирішити його шляхом проведення ретельно продуманої серії експериментів на поверхні Марса приладами спускаються «Вікінг». Програма «Вікінг» готувалася кілька років; два космічні апарати були запущені 20 серпня і 9 вересня 1975 року. «Вікінг-1» після 10 місяців шляху вийшов на орбіту навколо Марса, а ще через місяць 20 липня 1976, здійснив посадку в області Хриса. Прилади «Вікінга-1» негайно розпочали передачу панорамних знімків поверхні планети. Район посадки має досить рівний рельєф і являє собою піщану пустелю з великою кількістю каменів, наполовину занесених шаром тонкого пилу. Умови в місці посадки блоку виявилися досить суворими. Рентгенівський флуоресцентний спектрометр передав попередні відомості про склад марсіанського грунту: 12-16% заліза, 13-15% кремнію, 3-8% кальцію, 2-7% алюмінію, 0,5-2% титану.

Інший апарат опустився 3 вересня на рівнині Утопія, приблизно в 7400 км від «Вікінга-1», на 1400 км ближче до Північного полюса. Там картина виявилася майже такою ж, як і в області Хриса. Такі ж камені і брили серед піщаної пустелі, деякі з них поцятковані ямками і нагадують пемзу. Пошук мікроорганізмів на Марсі був основним завданням «Вікінгів». Всіх в першу чергу цікавили результати експериментів по забору та аналізу зразків ґрунту. 31 липня американські вчені прийшли в крайнє збудження. Аналізатор газообміну після двох годин інкубації показав 15-кратне збільшення вмісту кисню в порівнянні з нормою. Ще через 24 години концентрація кисню зросла ще на 30%, а потім почала падати і через тиждень впала до нуля.

У другому експерименті частина проби завантажувалася в резервуар з живильним бульйоном, в якому були радіоактивні атоми. Аналізатор детектувала виділялися гази і виявив збільшення двоокису вуглецю, майже таке ж, як при аналізі біологічно активних зразків земного грунту. Але незабаром і в цьому приладі рівень звітів впав майже до нуля. У третьому експерименті реєструвалося поглинання ізотопу вуглецю 14С передбачуваними органічними сполуками марсіанського грунту. Марсіанський вуглекислий газ 12С замінювався на радіоактивний 14С, грунт висвітлювався світлом, подібним сонячному. У земних умовах мікроорганізми добре засвоюють вуглекислий газ. Потім проба ґрунту нагрівалася, щоб виявити засвоєний радіоактивний вуглець 14С. На Марсі цей експеримент дав неоднозначний результат: то вуглець засвоювався, то немає.

На «Вікінг-2» виділення кисню із зразків проходило набагато повільніше, ніж на «Вікінг-1». Однак американські вчені вважають, що ці результати не можна пояснити одними хімічними реакціями. Основний висновок, який можна зробити за результатами цих експериментів: або кількість мікроорганізмів в місцях посадок «Вікінгів» мізерно мало, або їх немає взагалі.

7 серпня 1996 НАСА заявило, що на знайденому в Антарктиді метеориті, імовірно викинутим Марсом 1,5-3,6 мільярдів років тому і які зіткнулися із Землею близько 13 тисяч років тому, виявлені органічні сполуки і скам'янілі сліди, що нагадують бактерії. Збільшення кількості цих слідів з глибиною свідчило про їх космічне походження.

Життя на Марсі поки не знайдена. Але ми не сумніваємося ні на хвилину, що коли-небудь, і може бути, скоріше, ніж ми думаємо, на курну грунт Марса ступить людина, посланець нашої рідної Землі. У 1877 році Асаф Холл з Вашингтонської обсерваторії відкрив два маленьких супутника Марса - Фобос і Деймос. Супутники Марса набагато менше Місяця. Вони безформні і зовсім невеликі, розглянути їх в невеликий телескоп важко. Природа супутників Марса залишається неясною, але по фотографіях «Маринер-9» можна припустити, що і Фобос, і Деймос - кам'яні тіла. Вони дуже сильно відрізняються від нашого Місяця. Жоден з них не дає вночі стільки світла, скільки Місяць. Фобос світить на Марсі приблизно так само, як Венера на Землі, а Деймос - ще слабше. Поверхня обох супутників виключно темна. Відомості про них наведені в таблиці.

Супутник Марса Деймос

Фобос робить звернення навколо планети втричі швидше, ніж сам Марс обертається навколо своєї осі. За добу Марса Фобос встигає зробити три повних оберти і пройти ще дугу в 78 °. Для марсіанського спостерігача він сходить на заході і заходить на сході. Між послідовними верхніми кульмінаціями Фобоса відбувається 11 годин 07 хвилин. Зовсім інакше рухається небом Деймос. Його період обертання більше періоду обертання Марса, але не набагато. Тому він хоча і «нормально» сходить на сході і заходить на заході, але рухається по небу Марса вкрай повільно. Від однієї верхньої кульмінації до наступної проходить 130 годин - п'ять з гаком діб.

Джерело информации: "Відкрита Астрономія 2.5", ТОВ "ФІЗІКОН"

Головна сторінка розділу | Рельєфна карта Марса від «Марс-Орбитер» | Анімація Марса зі супутниками, 14сек | Анімація обертання Марса, 3сек | До проекту Mars Reconnaissance Orbiter - серпень 2005 - листопад 2006