Марс — четвёртая по удалённости от Солнца и седьмая по размерам планета Солнечной системы, 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. 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 и имеют неправильную форму. Они могут являться захваченными гравитационным полем Марса астероидами, подобными астероиду (5261) Эврика из Троянской группы.
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» (англ. «Mariner 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, кроме 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 НАСА «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.
По 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/с² (0,378 земного); первая космическая скорость составляет 3,6 км/с и вторая — 5,027 км/с. Марс вращается вокруг своей оси, наклонённой к перпендикуляру плоскости орбиты под углом 24°56′. Период вращения планеты — 24 часа 37 минут 22,7 секунд. Таким образом, марсианский год состоит из 668,6 марсианских солнечных суток (называемых солами). 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.
Температура на планете колеблется от −153°C на полюсе зимой и до более +20 °C на экваторе в полдень. Средняя температура составляет −50 °C.
 |
| Атмосфера Марса. |
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. Максимальное значение достигает 10—12 мбар в бассейне Эллада на глубине 8 км. В отличие от Земли, масса марсианской атмосферы сильно изменяется в течение года в связи с таянием и намерзанием полярных шапок, содержащих углекислый газ.
Атмосфера состоит на 95 % из углекислого газа; также в ней содержится 2,7 % азота, 1,6 % аргона, 0,13 % кислорода, 0,1 % водяного пара, 0,07 % угарного газа. Имеются следы метана.
Марсианская ионосфера простирается в пределах от 110 до 130 км над поверхностью планеты.
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. Орбитальный зонд «Марс Одиссей» 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.
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 данным исследователей из Центра имени Карла Сагана, в последние десятилетия на Марсе идёт процесс потепления. Другие специалисты считают, что такие выводы делать пока рано.
Марсоходом «Оппортьюнити» были зафиксированы многочисленные пыльные вихри. Это воздушные завихрения, возникающие у поверхности планеты и поднимающие в воздух большое количество песка и пыли. Они часто наблюдаются и на Земле, однако на Марсе могут достигать гораздо больших размеров.
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.
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.
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.
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 км 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.
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. Для земного наблюдателя кажется, что волна потемнения распространяется от полярной шапки к экватору, хотя орбитальные аппараты не фиксируют каких-либо существенных изменений.
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.
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.
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.
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.
Данные марсоходов НАСА «Спирит» и «Оппортьюнити» также свидетельствуют о наличии воды в прошлом (найдены минералы, которые могли образоваться только в результате длительного воздействия воды). Аппарат «Феникс» обнаружил залежи льда непосредственно в грунте.
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.
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». «Мы были приятно удивлены полученными данными. Такой тип грунта широко представлен и у нас на Земле — любой сельский житель ежедневно имеет с ним дело на огороде. В нём отмечено высокое (значительно большее, чем предполагалось) содержание щелочей, обнаружены кристаллы льда. Такой грунт вполне пригоден для выращивания различных растений, например спаржи. Здесь нет ничего, что делало бы жизнь невозможной. Даже наоборот: с каждым новым исследованием мы находим дополнительные подтверждения в пользу возможности её существования», сообщил ведущий исследователь-химик проекта Сэм Кунейвс.
В месте посадки аппарата в грунте имеется также значительное количество водяного льда.
В отличие от Земли, на Марсе нет движения литосферных плит. В результате вулканы могут существовать гораздо более длительное время и достигать гигантских размеров.
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/см³. 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 плавнение 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 железам.
У Марса есть магнитное поле, но оно слабо и 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.
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.
Хесперианская эпоха: от 3,5 млрд лет назад до 2,9 — 3,3 млрд лет назад. Эта эпоха отмечена образованием огромных лавовых полей.
Амазонская эпоха (названа в честь «Амазонской равнины» на Марсе): от 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.
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.
 |
| Фобос (сверху) и Деймос (снизу). |
Оба спутника имеют форму, приближающуюся к трёхосному эллипсоиду, Фобос (26,6×22,2×18,6 км) несколько крупнее Деймоса (15×12,2×10,4 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.
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 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. 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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
Ввиду близости Марса к Земле, его колонизация в обозримом будущем является важной задачей для человечества. Относительно близкие к земным природные условия облегчают выполнение этой задачи. В частности, на Земле есть такие разведанные человеком места, в которых природные условия во многом похожи на марсианские. Атмосферное давление на высоте 34 668 метров — рекордная по высоте точка, которой достиг воздушный шар с командой на борту (май 1961 г.) — примерно соответствует давлению на поверхности Марса. Крайне низкие температуры в Арктике и Антарктиде сравнимы даже с самыми низкими температурами на Марсе, а на экваторе Марса в летние месяцы бывает также тепло (+30 °C) как и на Земле. Также на Земле есть пустыни, схожие по виду с марсианским ландшафтом.
Тем не менее между Землёй и Марсом есть несколько существенных различий. В частности, магнитное поле Марса слабее земного примерно в 800 раз. Вместе с разрежённой атмосферой это увеличивает количество достигающего его поверхности ионизирующего излучения. Радиационные измерения, проведённые американским беспилотным космическим 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 будет, скорее всего, несколько ниже и может значительно изменяться в зависимости от местности, высоты и локальных магнитных полей.
Марс имеет определённый экономический потенциал для колонизации. В частности, южное полушарие Марса расплавлению не подвергалось, в отличие от всей поверхности Земли — поэтому горные породы южного полушария унаследовали количественный состав нелетучей компоненты протопланетного облака. По расчётам оно должно быть обогащено теми элементами (относительно Земли), которые на Земле «утонули» в её ядре при расплавлении планеты: металлы группы меди, железа и платиновые, вольфрам, рений, уран. Вывоз на Землю рения, платиновых металлов, серебра, золота и урана (в случае роста цен на него до уровня цен на серебро) имеет хорошие перспективы, но требует для своей реализации наличия поверхностного водоёма с жидкой водой для обогатительных процессов.
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 (противостояния Марса, с земной точки зрения, которое повторяется каждые 780 дней), и около 20 мин. при максимальном удалении планет (соединении Марса с Солнцем); см. Конфигурация (астрономия).
Однако к настоящему времени никаких практических шагов в направлении колонизации Марса не предпринято.
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.
 |
| Топографическая карта Марса. |
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, 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.
Орбитальные характеристики:
Перигелий
206,62×106 км
1,3812 а. е.
Афелий
249,23×106 км
1,6660 а. е.
Большая полуось (a)
227,92×106 км
1,5236 а. е.
Эксцентриситет орбиты (e)
0,093315
Сидерический период обращения
686,971 дней
1,8808 земного года
668,5991 сол
Синодический период обращения
779,94 дней
Орбитальная скорость (v)
24,13 км/с (средн.)
Наклонение (i)
1,85061° (относительно плоскости эклиптики)
5,65° (относительно солнечного экватора)
Долгота восходящего узла (Ω)
49,57854°
Аргумент перицентра (ω)
286,46230°
Спутники:
2 (Фобос и Деймос)
Физические характеристики
Приплюснутость
0,00589
Экваториальный радиус
3396,2 км
Полярный радиус
3376,2 км
Средний радиус
3386,2 км
Площадь поверхности (S)
144 798 465 км²
Объём (V)
1,6318×1011 км³
0,151 Земных
Масса (m)
6,4185×1023 кг
0,107 Земных
Средняя плотность (ρ)
3,9335 г/см³
Ускорение свободного падения на экваторе (g)
3,711 м/с² (0,378 g)
Вторая космическая скорость (v2)
5,027 км/с
Экваториальная скорость вращения
868,22 км/ч
Период вращения (T)
24 часа 39 минут и 36 секунд
Наклон оси
24,94°
Прямое восхождение северного полюса (α)
21 ч 10 мин 44 с
317,68143°
Склонение северного полюса (δ)
52,88650°
Альбедо
0,250 (Бонд)
0,150 (геом.альбедо)
Температура:
мин. сред. макс.
По всей планете 186 К 227 К 268 К
Атмосфера:
Атмосферное давление
0,6-1,0 кПа (0,006-0,01 атм)
Состав:
95,32 % Угл. газ
2,7 % Азот
1,6 % Аргон
0,2 % Кислород
0,07 % Угарный газ
0,03 % Водяной пар
0,01 % Окись азота
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.
Краткое описание позволит понять, почему она так интересна. Главная причина пристального внимания ученых – надежда на обнаружение там живых организмов, а значит и условий для жизни. За последние два столетия на Земле возникло множество проблем: загрязнение воздуха, воды и почвы, изменение климата, стихийные бедствия, перенаселение, не говоря уже об угрозе атомной войны. Все это заставило человека задуматься, сможем ли мы сохранить Землю для жизни, а если нет, то нам необходимо искать новый дом, которым мог бы стать Марс.
Общие сведения о Марсе
В нашей Солнечной системе Марс занимает четвертое место по удаленности от Солнца, а по своим габаритам – седьмое. Это ближайшая от нас планета. Ее примерный
возраст – 4,5 млрд лет, как и у других планет нашей Галактики.
Свое название планета получила благодаря ярко-красному цвету. В Древней Греции и Риме красный цвет ассоциировался с кровью и войной, поэтому название было дано в честь бога войны – Марса.
При ближайшем рассмотрении цвет поверхности Марса больше оранжевый, нежели красный. Такой оттенок возникает из-за большого содержания оксида железа. Ученые предполагают, что контакт с кислородом привел к окислению железа, а сильные пылевые штормы со временем разнесли ржавые частички по всей поверхности.
Физические параметры Марса
По своим размерам Марс примерно в два раза меньше Земли, средний радиус равен приблизительно 3390 км (у Земли 6370 км). Из-за этого сила тяжести также намного меньше – всего 38% от земной. Такая гравитация покажется человеку более комфортной, так как ощущение собственного веса уменьшится на 62%.
Как и все планеты нашей Галактики, Марс вращается вокруг Солнца по орбите в виде эллипса. Более вытянутая форма в сравнении с земной орбитой отдаляет Марс на большее расстояние от Солнца, что влияет на несколько параметров планеты. Во-первых, продолжительность марсианского года примерно вдвое превышает земной год (668 марсианских суток против 365 земных), несмотря на то, что средняя продолжительность суток обеих планет практически одинакова. Во-вторых, на Марсе отмечены большие скачки температуры на протяжении года: от +20 до -120°.
Большая отдаленность от Солнца делает Марс преимущественно холодной планетой. равен приблизительно -60°, из-за чего на поверхности нет воды в жидком виде, но есть большие залежи льда. Ученые надеются, что жидкая вода все-таки существует, но находится глубоко в расщелинах.
Строение Марса
Ученые могут только предполагать, какова структура Марса, опираясь на данные с орбитальных аппаратов, исследования метеоритов и опыт изучения других планет. Есть основания считать, что Марс, как и Земля, имеет трехслойную структуру:
- Ядро. Скорее всего, большую часть ядра составляет железо, сера и никель. Знания о плотности планеты и силе магнитного поля позволяют думать, что ядро Марса твердое и значительно меньше земного, примерно 2000км.
- Мантия по составу похожа на Земную. Возможно, в ее состав входят такие радиоактивные элементы, как уран, торий и калий. Их распад нагревает мантию до 1500°.
- Кора Марса неоднородна по толщине: слой увеличивается от северного полушария к южному. В основном она состоит из вулканического базальта.
Особенности поверхности
Благодаря роботизированным аппаратам, отправленным на Марс, удалось составить его подробную карту. Как оказалось, поверхность Марса очень напоминает Земную. Здесь есть равнины и горы, расщелины и вулканы.
Равнины.
Бо́льшую часть Марса, а особенно его северное полушарие, покрывают пустынные низменные равнины. Одна из них считается самой большой по площади низменностью во всей Солнечной системе, а ее относительная гладкость, возможно, является следствием нахождения здесь воды в далеком прошлом.
Каньоны.
Целая сеть каньонов покрывает поверхность Марса. Они сосредоточены, главным образом на экваторе. Свое название – долина Маринера – эти каньоны получили в честь одноименной космической станции, которая зафиксировала их в 1971 году. Длина долины сопоставима с протяженностью Австралии и занимает примерно 4000км, а в глубину иногда уходит на 10км.
Вулканы.
На Марсе находится множество вулканов, в том числе самый большой вулкан Солнечной системы – Олимп. Его высота достигает 27км, что в 3 раза превышает высоту Эвереста. На сегодняшний день не обнаружено ни одного действующего вулкана, но наличие вулканических пород и пепла говорят об их былой активности.
Бассейны рек. На поверхности равнин Марса ученые обнаружили углубления, похожие на следы протекавших здесь рек. Возможно, раньше температура здесь была значительно выше, что позволяло воде существовать в жидком виде.
Спутники Марса
Вокруг Марса вращается два спутника — Фобос и . Они были названы в честь сыновей бога Марса. В сравнении с земной Луной марсианские спутники очень малы, их диаметр всего 27 и 25 км, соответственно. Происхождение их неизвестно, но, возможно, они изначально были астероидами, которых притянуло на орбиту магнитное поле Марса.
О Марсе для детей
Изучение космоса – одна из самых интересных тем для маленьких исследователей. В первую очередь ребенок узнает о строении Солнечной системы и особенностях строения Земли. А сейчас предлагаем узнать, что из себя представляет ближайшая к нам планета – Марс. Краткое описание для детей поможет каждому ребенку познакомиться с этой удивительной планетой и узнать множество интересных подробностей.
Марс в цифрах
Марс находится на четвертом месте в Солнечной системе по удаленности от Солнца.
Марс – небольшая планета, она всего лишь седьмая по размерам в нашей Галактике. Эта планета по габаритам меньше Земли примерно в 2 раза, и в 10 раз меньше по массе.
Примерный возраст Марса соответствует возрасту Галактики – 4,5 млрд лет.
Если космический корабль отправится в путь от Марса до Земли, то ему предстоит пролететь примерно 228млн км.
Путь от Марса до Солнца составит около 223млн км.
Марс находится сравнительно далеко от Солнца, поэтому температура планеты достаточно низкая – от +20° до -120°.
Марс и Земля: сходства и различия
Полный оборот вокруг своей оси эти две планеты совершают почти за одинаковое время: Земля – за 23 часа 56 мин, а Марс – за 24 часа 37 мин, зато марсианский год почти вдвое превышает наш и составляет 668 марсианских суток.
И Марс, и Земля вращаются вокруг солнца по эллиптической орбите, но форма орбиты Марса значительно более вытянутая, что как раз является причиной такой большой длительности марсианского года.
И Марс, и Земля имеют спутники, но у Земли только один спутник – Луна, а у Марса их два — Фобос и Деймос.
Ученые предполагают, что Марс имеет такое же строение, как Земля, то есть имеет ядро, мантию и кору. Однако ядро Марса скорее всего твердое, в отличие от жидкого Земного ядра.
Гравитация на Марсе мягче примерно в 2,5 раза ниже, чем на Земле. По этой причине, например, пыль, поднятая штормом, будет намного дольше висеть в воздухе, чем мы привыкли.
Карта и рекорды планеты Марс
Поверхность Марса похожа на песчаную пустыню, на которой нет ни жизни, ни воды, по крайней мере, пока ничего не обнаружено. Однако рельеф планеты достаточно разнообразен и даже интересен. Каньоны, вулканы, расщелины, равнины, следы от, возможно, высохших рек, воронки от метеоритов и астероидов, ледяные шапки – вот чем богата планета Марс.
Самым интересным объектом является гигантский вулкан Олимп. Его назвали самым большим вулканом во Вселенной. Он достигает в высоту 27 км, а это 3 Эвереста, а по ширине ему вовсе нет равных.
Еще одним рекордом может похвастаться планета Марс: на ней расположена самая низменная равнина в Солнечной системе. Ее исключительная гладкость дает основания полагать, что когда-то на ее месте мог находиться океан.
Второе название Марса – «красная планета». Ее так называют, потому что она в основном состоит из железа, которое окисляется при контакте с кислородом, а значит ржавеет. Сильные штормы распространили частички ржавчины по всей поверхности, что придало ей оранжево-красный цвет.
Планета получила название благодаря красному цвету своей поверхности. Для древних греков и римлян красный цвет был символом войны, а бога войны они называли Марсом.
Названия спутникам Марса также были даны в соответствии с греческой и римской мифологией. Фобос и Деймос – сыновья бога Марса.
Удивительно, но небо на Марсе выглядит совсем по-другому. Днем оно кажется слегка красноватым, зато во время восхода или заката солнце подсвечивается синим цветом, у нас же все наоборот. Это происходит из-за отсутствия атмосферы: световые лучи в таких условиях преломляются особенным образом.
Вопрос-ответ
Сколько лететь до Марса?
Расстояние от Земли до Марса постоянно меняется, поэтому время зависит от того, в какой момент начать полет. При самом близком расположении планет и на самом быстром космолете до Марса можно было бы долететь за 160 дней. Для сравнения: на современном космическом корабле до Луны можно добраться за 70 часов.
Как и когда можно увидеть Марс с Земли?
Лучшее время для наблюдения – когда расстояние между нашей планетой и Марсом будет минимальным. Такое случается раз в 15 лет. Кстати, следующее так называемое, великое противостояние произойдет совсем скоро – 27 июля 2018г. В этот день можно наблюдать на небе красноватую немигающую точку. Это и есть Марс.
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.
Поверхность Марса. Фото НАСА
Марс - ближайшая к Земле планета после Венеры. По размеру она почти в два раза меньше Земли. Марс называют Красной планетой. Своему красно-оранжевому оттенку он обязан огромным залежам в грунте оксида железа, в обиходе называемого ржавчиной. Красный цвет в древности ассоциировался с цветом крови, и поэтому планета была названа в честь римского бога войны Марса.
Как и у Земли, у Марса есть полюса, покрытые ярко-белыми шапками льда. Самая большая находится на северном полюсе.
Атмосфера планеты толщиной 110 км очень разреженная и состоит в основном из углекислого газа. Давление у поверхности планеты - в 160 раз меньше земного.
Температура колеблется от -153°С на полюсе зимой и до более +20°С на экваторе в полдень. Средняя температура составляет -50°С. Так что если бы в прошлом даже существовали водные каналы на Марсе, то со временем жидкая вода либо испарилась бы, либо замерзла и стала льдом и снегом.
На Марсе много вулканов. Именно здесь находится самый высокий вулкан в Солнечной системе, возвышающийся на 27 км над окружающими равнинами, а его общая площадь составляет 550 км.
У Марса есть два небольших спутника - Фобос(около 27 км в поперечнике) и Деймос (15 км), которые больше похожи на астероиды. Оба спутника вращаются в непосредственной близости от планеты. Фобос настолько близок к Марсу, что его траектория вращения больше похожа на спираль. Он год от года приближается к планете и, вполне возможно, однажды упадет на его поверхность.
В сентябре 2015 г. было объявлено о доказательстве наличия на Марсе жидкой воды. Там при определенных условиях - температуре, давлении и солености - вода переходит в жидкое состояние. Довольно давно было известно, что на Красной планете есть вода в виде льда (твердое состояние) и пара (газообразное состояние).
Исследователи НАСА обнаружили на поверхности Марса перхлораты - сложные химические вещества, содержащие соли хлорной кислоты. Когда перхлораты наполняются настоящей водой, то есть намокают, то вода может существовать и при очень низкой температуре. Когда температура поднимается выше -23°С, эта мокрая соль стекает со склонов на поверхности Марса и оставляет следы - русла рек на склонах холмов.
Спектрометры зарегистрировали эти мокрые минералы, а значит, на Марсе есть вода в жидком состоянии, по крайней мере сезонно.
Недавние исследования, проведенные на Красной планете, подтвердили, что в далеком прошлом по ней протекали водные потоки. Тогда же и атмосфера Марса была намного плотнее, чем сейчас. И возможно, в то время его населяли мельчайшие живые организмы.
