Четвертая планета Солнечной системы Марс - место действия многих фантастических историй. Писатели и режиссеры часто размещают здесь внеземные цивилизации, враждебные или дружественные нам. Исследования, однако, показывают, что столь высокоразвитой жизни на Марсе точно нет. Это не означает, что Красная планета - место скучное и неинтересное. Напротив, очень многие ученые в своих мыслях уносятся именно сюда, пытаясь постичь тайны и объяснить особенности четвертой планеты. Такие параметры, как диаметр Марса, его масса, ускорение первая и вторая на планете и так далее, тщательно собираются и анализируются на всем протяжении периода изучения нашего соседа. Познакомимся же с ним поближе.
Особенности орбиты
Марс - описание планеты, пожалуй, стоит начать именно с этого - по степени удаленности от Солнца следует сразу за Землей. Его орбита имеет протяженность практически 1,5 млрд километров и, как и у большинства планет, представляет собой эллипс. За орбитой Марса располагается Главный пояс астероидов.
На один оборот вокруг светила Красной планете требуется значительно больше времени, чем Земле, - 687 суток. Среднее расстояние Марса до Солнца - примерно 228 млн километров. Для сравнения тот же показатель для Земли - 149,5 млн км.
Сходство
Есть и близкие по своим значениям параметры, которыми характеризуются Земля и Марс. Описание планеты всегда содержит информацию о периоде вращения вокруг оси. Как известно, для Земли это примерно 24 часа. В случае Красной планеты цифра не сильно отличается - 24 ч 37 мин 22,7 с. Из-за столь быстрого вращения наш сосед имеет несколько приплюснутую с полюсов форму. В результате диаметр Марса на экваторе несколько отличается от этого же показателя для полюсов. Впрочем, такая же особенность свойственна и Земле. Диаметр Марса в километрах в районе экватора достигает 6739,8. Это составляет примерно 53% от аналогичного параметра нашей планеты. Диаметр Марса, если измерить его в районе полюсов, будет меньше на 42 км. Этот параметр находится в таком же соотношении с земным, как и предыдущий.
Ось Красной планеты имеет довольно большой угол наклона к плоскости орбиты (24°56′), что обеспечивает Марсу еще одно сходство с Землей - наличие смены времен года. Правда, в силу других особенностей планеты различия между летним и зимним периодами здесь значительно более резкие.
Некоторые другие физические параметры
В целом по основным характеристикам Земля выглядит более внушительной, чем Марс. Масса планеты составляет 6,4185×10 23 кг - это всего лишь 0,107 от аналогичного параметра Земли.
Плотность вещества, составляющего Марс, - 6,4185×10 23 кг. Величина ускорения свободного падения - 3,7 м/c 2 . Температурные условия на Красной планете сильно отличны от земных. На экваторе в летнее время днем воздух может разогреться до +30º, а зимней ночью остыть до -80º. В районе же полюсов температура иногда опускается до -143º.
Поверхность
Планета Марс, фото которой доставляют практически все аппараты, чей курс пролегает мимо Красной планеты, характеризуется довольно интересными особенностями рельефа поверхности. Здесь можно встретить огромное число кратеров и следы протекавшей в древности атмосферной и водной активности.
Основная особенность поверхности - ее разделение на две зоны. Южное полушарие напоминает лунный ландшафт. В целом поверхность здесь поднимается на один-два километра над средним уровнем. Северная часть планеты, наоборот, располагается ниже среднего уровня. Кратеров тут небольшое количество, основную часть пространства занимают более или менее гладкие равнины, предположительно образовавшиеся в результате эрозии и затопления лавой. Неправильная и широкая граница, разделяющая две зоны, проходит по большому кругу, наклоненному примерно на 30º к экватору. Причина подобного разделения поверхности ученым пока неясна.
Состав
Планета Солнечной системы Марс входит в ту же группу космических объектов, что и Земля. Это так называемые планеты земной группы. Для них характерно каменистое строение в отличие от газовых гигантов, в составе которых доминируют газообразные вещества. Лидирующее место среди прочих элементов в составе Марса занимает кремний (21%), за ним следуют железо, магний, кальций и алюминий (12,7; 5; 4 и 3% соответственно). Кроме того, на Красной планете достаточно высокий в сравнении с Землей уровень серы - 3,1% от общего состава.
Планета Марс, фото которой трудно перепутать со снимками других объектов, имеет, как известно, красноватой оттенок поверхности. Такой эффект обеспечивают оксиды и гидраты железа, входящие в состав почвы планеты наряду с силикатами, составляющими его основу.
На полюсах
Полярные шапки Красной планеты имеют толщину почти до четырех километров. Они состоят из водяного льда и углекислого газа. Последний в условиях низких температур, господствующих здесь, конденсируется из атмосферы. В районе южной полярной шапки были обнаружены гейзеры, представляющие собой смесь с пылью и льдом, выбрасывающиеся на значительную высоту над поверхностью.
Полярные шапки весной начинают таять. В результате заметно повышается атмосферное давление и возникают очень сильные ветры, способствующие перемещению внушительных по объему газовых масс в противоположное полушарие. при этом достигает иногда 100 м/с.
Эти перемещения и становятся причиной пылевых бурь, являющихся характерной особенностью планеты. Пылевые бури вносят заметный вклад в формирование условий на Марсе: влияют на изменение температуры, приводят к эрозии почвы.
Следы воды
Одна из мотиваций, заставляющих людей осваивать космос, - это желание найти если не развитую жизнь, то хотя бы условия, подходящие для ее возникновения. Марс долгое время рассматривался как один из достойных кандидатов на эту роль. Накопленные на сегодняшний день данные свидетельствуют о том, что на Красной планете когда-то давно могло быть одно из основных условий возникновения жизни - вода в жидком состоянии. На Марсе обнаружена эрозия, напоминающая по своим характеристикам водную. Снимки поверхности, переданные марсоходами, позволили ученым увидеть даже предполагаемые русла пересохших рек. Кроме того, аппараты нашли на Красной планете минералы, для формирования которых необходимы положительные температуры и водно-щелочная среда. Однако к окончательным выводам о водном прошлом Марса ученые пока не пришли.
Атмосфера
Водяной пар присутствует и в воздушной оболочке планеты, но в небольших количествах - 0,1%. В основном (на 95%) атмосфера планеты состоит из углекислого газа, также здесь присутствуют азот (2,7%), аргон (1,6%) и кислород (0,13%). В атмосфере были обнаружены также метан и тяжелые инертные газы в еще более незначительной концентрации, чем указанные выше вещества.
Метан считается одной из загадок Марса. Это вещество разлагается под действием солнечных лучей, и для его скопления в атмосфере даже в столь незначительном количестве необходим постоянный источник пополнения. На сегодняшний день существует два основных кандидата на эту роль: газогидраты, разогреваемые внутренним теплом, и марсианские бактерии, предположительно существующие в глубоких слоях литосферы.
Рекорды
Несмотря на то что диаметр Марса (в км), его масса и прочие параметры уступают земным, есть здесь и объекты, поражающие своими габаритами. Главные среди них - это вулканы и горы. Обширная вулканическая равнина Тарсис расположена в северном полушарии планеты и простирается на две тысячи километров. Здесь размещаются такие вулканы, как Арсия, Павонис и Аскреус. Рядом с ними, на краю Тарсиса, расположена и главная «достопримечательность» Красной планеты - гора Олимп. Достигающая высоты в 27 км, она считается самой высокой во всей Солнечной системе. Диаметр занимаемого Олимпом участка поверхности составляет 550 км.
На территории Тарсиса можно встретить и разломы. Самым крупным из них является так называемая 4,5 тысячи километров в длину и 600 км в ширину при глубине до 10 км. На склонах долины часто возникают самые внушительные в Солнечной системе оползни.
Магнитное поле
Если диаметр планеты Марс и прочие численные ее характеристики точно известны и не подвергаются сомнениям, то некоторые другие параметры вызывают у ученых массу вопросов. Среди них магнитное поле планеты. Фактически его нет: ничто не защищает Марс от воздействия солнечных лучей. Однако исследования космических аппаратов показали, что на планете есть зоны с достаточно сильным магнитным полем. Существует версия, что Марс примерно 4 миллиарда лет назад обладал мощной защитой от солнечных лучей, аналогичной земной, но затем потерял ее.
Зафиксированные остатки поля представляют собой полосы с переменной полярностью, тянущиеся с запада на восток. Ширина их достигает тысячи километров. Такие локальные магнитные поля - загадка для ученых. Непонятно ни их происхождение, ни причина такой полярности.
Диаметр Марса, впрочем, тоже некоторое время назад был загадкой для людей. Исследования Красной планеты продолжаются и становятся все более глубокими благодаря совершенствующейся технике и новым знаниям в области астрофизики. А поэтому есть все основания предполагать, что так или иначе будут раскрыты и объяснены в не столь далеком будущем.
Сколько существует человечество, столько и ведутся разговоры о том, есть ли жизнь на Марсе. Четвертая планета Солнечной системы, сияющая слабым красноватым светом на нашем небе, на сегодняшний день остается едва ли не последней надеждой человеческой цивилизации в поисках места пригодного для жизни в досягаемых пределах космоса. Эта маленькая красная точка на ночном небосводе могла бы стать запасным аэродромом для человечества.
Так это или нет на самом деле, покажут продолжающиеся космические исследования красной планеты, которые в последние годы заметно активизировались. Если будет доказано существование марсианской жизни, то это открытие можно будет считать самым знаковым в современной человеческой истории.
Какой Марс мы знаем: краткое описание планеты
Среди планет земной группы Марс представляет для научного сообщества огромный интерес. Ученые всего мира потратили колоссальные силы и средства на изучение ближайших к нам небесных светил, но только Марс предоставил нам шанс надеяться, что Земля не такая уж одинокая в космосе. Научные факты о планете Марс свидетельствуют, что этот космический объект обладает весьма интересными астрофизическими и физическими условиями.
Красную планету заметили еще древние астрономы, оракулы и астрологи, они приписывали этому небесному светилу самые необычные качества и свойства, оказывающие влияние на судьбы людей. Как правило, появление кровавой звезды связывали с началом военных действий, с наступлением больших и серьезных испытаний. В связи с этим наши предки дали этой небольшой планете грозное имя в честь бога войны — Марса. На самом деле, красный цвет спектра света далекой звезды объясняется большим количеством оксида железа, содержащегося в поверхностном слое марсианской коры. Это стало известно уже в современную эпоху, когда телескопы позволили заглянуть в лицо космическому богу.
Впервые научные наблюдения Марса проводил Галилео Галилей еще в 1610 году. Уже в XVII веке астрономы добавили сведения о поверхности планеты. На Марсе выявили темные участки и светлые области, которые соответствовали особенностям рельефа. Светлые полярные области вызывали наибольший интерес, однако истинная причина такого цвета поверхности планеты на полюсах была обнаружена только в XX веке.
Наблюдения итальянским астрономом Джованни Скиапарелли, сделанные в телескоп в 1877 году, позволили предполагать наличие разумной жизни на просторах Марса. Увиденные в объектив телескопа разломы марсианской коры ученый принял за искусственно созданную систему оросительных каналов.
Несмотря на то, что грозный Марс соседствует с Землей, по яркости света он уступает Венере и Юпитеру. Видимая звездная величина Марса равняется −2,91m. Среди планет земной группы красная планета является последней. Далее, за орбитой Марса начинается пояс астероидов и холодный мир газовых гигантов. Хорошо видно в небе красную звездочку раз в два года, во время большого противостояния. В эти периоды четвертая по счету планета находится на минимальном от нашего мира удалении. Расстояние до Земли составляет всего 77 млн. км.
Рассматривая Марс в телескопы, ученые-астрофизики получили следующие данные об этом космическом объекте:
- диаметр космического объекта;
- состояние и форма орбиты планеты;
- расстояние до нашего главного светила и до Земли;
- время оборота Марса вокруг Солнца и вокруг собственной оси;
- что из себя представляют спутники Марса.
Уже в наше время стала известна информация о марсианской атмосфере и о реальном рельефе маленькой красной планеты. Подробно изучена поверхность планеты Марс, состав марсианской коры и состояние полярных областей.
Размеры Марса вдвое меньше земных параметров. Диаметр грозного космического бога составляет всего 6779 км, а ее средний радиус составляет 0,53 радиуса планеты Земля. Вес планеты составляет 6,4169 х 1023 кг. Это является основной причиной того, что у Марса меньшая, в сравнении с Землей, плотность — 3,94 г/см3, против 5,52 г/см3 у Земли. В этом аспекте любопытно значение силы тяжести на марсианской поверхности, которое составляет 38% от земной силы тяжести. Другими словами, человек, весящий на Земле 80 кг, будет весить на Марсе всего 25 кг.
Как и другие планеты земной группы, Марс является плотным, массивным каменным телом. При таких физических параметрах соседняя с нами планета имеет и схожую структуру. В центре марсианского шара имеется достаточно крупное ядро диаметром почти в 3000 км. Ядро планеты окутывает слой мантии толщиной 1800-2000 км. Марсианская кора гораздо толще земной и составляет около 50 км. Такая толщина коры говорит о бурном тектоническом прошлом планеты — тектонические процессы на Марсе закончились значительно раньше, чем на Земле.
Орбита Марса достаточно интересна с точки зрения астрофизики. У нее большой эксцентриситет, обеспечивающий неравномерное движение планеты вокруг Солнца. В перигелии планета Марс пролетает на расстояние от Солнца в 209 млн. км. В афелии это расстояние увеличивается до 249 млн. км. Такое необычное положение орбиты объясняется влиянием Земли и Юпитера — ближайших к Марсу планет. Период обращения вокруг нашей звезды превышает земные параметры. При том, что скорость движения Марса по орбите составляет чуть более 24 км/с, марсианский год длиннее земного почти в два раза и составляет 686 земных дня. А вот время на планете течет так же, как и на земле и марсианский день практически такой же, как и на нашей планете — 24 часа и 37 минут. Маленькая планета достаточно вальяжно вращается вокруг собственной оси, которая имеет угол наклона 25° — практически такой же, как и у нашей голубой планеты. Это обеспечивает такую же смену сезонов, как и на Земле. Однако при этом, температурные режимы на обоих марсианских полушариях существенно отличаются от земных параметров.
Почему Марс интересен для землян?
С точки зрения астрофизики, Марс очень похож на наш земной мир. Несмотря на то, что по своим размерам планета меньше Земли и расположена значительно дальше нас от Солнца, многие параметры нашего соседа идентичны земным. Для этих двух планет одинаковыми являются и физические параметры.
Результаты наблюдений за красной планетой в телескопы дали веские основания предполагать существование марсианской жизни. Итогом пристального изучения стала карта Марса, составленная в 1840. Более пристальное исследование поверхности планеты пришлось на вторую половину XIX века. Тайны, которые таил в себе наш сосед по космосу, стали поводом для многочисленных инсинуаций. Богатое воображение ученых и любителей сенсаций заселило Марс разумными существами. Изучение спектра марсианской атмосферы позволило выявить спектральные линии, соответствующие молекулам воды, что только укрепило позиции сторонников теории о существовании марсиан. Еще в 1897 году английский писатель-фантаст Герберт Уэллс создал фантастический роман-бестселлер «Война миров», отведя главное место в книге кровожадным пришельцам с красной планеты.
В течение XX века тема существования внеземной марсианской цивилизации постоянно подпитывалась новыми научными данными и исследованиями, раскрывающими загадки Марса. Повышение качества оптических телескопов дало очередной толчок к появлению новых идей и теорий в отношении присутствия разумной жизни на Марсе.
Особенности рельефа поверхности натолкнули ученого Персиваля Лоуэлла на существование марсианских каналов, которые действительно напоминали собой искусственно созданные сооружения. Здесь уместно будет вспомнить о каменном лице, обнаруженным на поверхности красной планеты и об объектах, напоминающих пирамиды и другие культовые сооружения землян.
Стоит сказать, что многие из фантастических открытий на деле оказались очередными предположениями. Последующие во второй половине XX века космические исследования нашего соседа приоткрыли завесу тайн. Пирамиды и каменная маска оказались всего лишь искаженным изображением особенностей марсианской поверхности. Аналогичная картина и с историей о марсианских каналах. На фотоснимках, полученных с борта космических аппаратов «Викинг», «Маринер» и «Марс» стало видно, что это не каналы, а гигантские разломы марсианской коры, вызванные бурной вулканической молодостью планеты.
С точки зрения науки шансы найти и обнаружить на Марсе любые формы жизни выглядят скромнее. Тем не менее, попытки найти на Марсе жизнь или попытаться колонизировать планету имеют под собой веские основания и стали темой для амбициозной космической программы исследований Марса, полета и высадки человека на поверхность красной планеты.
Интересные детали и характеристики Марса
В 20-е годы XX века были впервые получены данные о температурном режиме красной планеты. Температура на поверхности Марса соответствует земным параметрам в самых экстремальных областях нашей планеты. Усилиями астрофизика Койпера удалось получить информацию о том, из чего на самом деле состоит атмосфера красной планеты. Ранее предполагалось, что газовая оболочка вокруг планеты в основном насыщенна углекислым газом. Койпер сумел точно определить это. Основным компонентом «марсианского воздуха» является двуокись углерода. Количество CO2 в марсианской атмосфере в 12 раз превышает количество земного углекислого газа.
Это открытие дало повод считать, что такое количество двуокиси углерода создает на Марсе парниковый эффект, результатом которого может стать улучшение марсианского климата. В настоящий момент установлено, что средняя температура газовой оболочки вблизи поверхности планеты варьируется в пределах 13-45° С ниже нуля. Несмотря на то, что марсианская атмосфера сильно разрежена, на этой планете существуют определенные метеорологические явления, формирующие ее климат.
Даже крайне малое наличие водяного пара в составе атмосферы Марса позволяет водяным облакам формироваться на высотах 15-30 км. Выше уже царствуют облака, сформированные из углекислого газа. Перепады температур на границе полярных областей с экваториальными районами создают метеорологические условия для рождения вихрей. В последние годы, благодаря снимкам, сделанным с космическим аппаратов, обнаружены циклонические вихри на марсианской поверхности. Обнаружены на Марсе и осадки. Это погодное явление не характерно для космического объекта со столь разреженной атмосферой. Еще в 1979 году в районе посадки космического аппарата «Викинг-2» был обнаружен выпавший снег. Позже, уже в 2008 году марсоходом «Феникс» был зафиксирован факт выпадения осадков в верхних частях приземного слоя марсианской атмосферы.
Омрачают картину марсианской безоблачности пылевые бури, хозяйничающие на поверхности Марса длительное время.
Обнаруженные полярные льды на южном полюсе планеты дают основания считать, что наш космический сосед не является безжизненной каменной пустыней. Полюса на Марсе являются самой малоизученной областью, ледяные шапки в этих районах позволяют допускать существование жидкой воды в глубинных слоях марсианской коры.
Марс интересен не только для климатологов, сумевших разобрать атмосферу планеты по полочкам. Геологическое строение планеты и ее рельеф также вызывают большой интерес. На Марсе имеются следы космического катаклизма вселенского масштаба. Свидетельством столкновения планеты с огромным космическим объектом на ранних стадиях формирования является огромный кратер, обнаруженный в Северном бассейне. Этот самый крупный в Солнечной системе кратер имеет диаметр 8,5 тыс. км. Поражает своими размерами и самый крупный вулкан Солнечной системы. Потухший вулкан Олимп имеет диаметр вулканического кратера в 85 км, достигая высоты 21 километров.
Эти и многие другие факты из истории красной планеты представляют немалый интерес для научного сообщества. Доступность Марса для изучения делает его самым привлекательным и интересным космическим объектом в нашем ближайшем окружении.
Если у вас возникли вопросы - оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них
Самой большой загадкой для человечества остается все, что находится за пределами нашей планеты. Сколько неизведанного и неоткрытого таит в себе темный космос. Радует, что на сегодняшний день нам известна информация, пусть и не вся, про близлежащие планеты. Поговорим сегодня о Марсе.
Марс — четвертая по счету планета, удаленная от Солнца и ближайшая к Земле. Этой планете приблизительно 4,6 миллиарда лет, как Земле, Венере и остальным планетам солнечной системы.
Название планеты произошло от имени древнего римского и греческого бога войны — АРЕС. Римляне и греки ассоциировали планету с войной из-за ее сходства с кровью. Если смотреть на Марс с Земли, то эта планета красно-оранжевого цвета. Цвет планеты такой из-за обильного содержания в почве железных минералов.
В недавнем прошлом ученые обнаружили на поверхности Марса каналы, долины и рвы, а также были найдены залежи толстого слоя льда в северном и южном полюсах, что доказывает, что когда-то на Марсе существовала вода. Если это действительно так, то вода все еще может находиться в трещинах и скважинах подземных пород планеты. Кроме того, группа исследователей утверждают, что когда-то на Марсе обитали живые существа. В доказательства они приводят определенного рода материалы, найденные в метеорите, упавшем на Землю. Правда, утверждения этой группы не убедили большинство ученных.
Поверхность Марса очень разнообразна. К одним из впечатляющих особенностей относятся: система каньонов, которая гораздо глубже и длиннее, чем Гранд Каньон в США, и горная система, наивысшая точка которой гораздо выше, чем гора Эверест. Плотность атмосферы Марса в 100 раз меньше, чем атмосферы Земли. Однако это не мешает образованию таких явлений как облака и ветер. Огромные пылевые бури бушуют иногда на всей планете.
На Марсе гораздо холоднее, чем на Земле. Температура на поверхности варьируется от самой низкой -125° по Цельсию, зафиксированной в районе полюсов в зимний период, до самой высокой + 20° по Цельсию, зафиксированной в полдень в районе экватора. Средняя температура приблизительно составляет -60° по Цельсию.
Эта планета многим не похожа на Землю в основном из-за того, что она гораздо дальше находится от Солнца и гораздо меньше, чем Земля. Среднее расстояние от Марса до Солнца составляет около 227 920 000 км, что в 1,5 раза больше, чем расстояние от Земли до Солнца. Среднее значение радиуса Марса 3390 км — это около половины радиуса Земли.
Физические характеристики Марса
Орбита и вращение планеты
Подобно остальным планетам солнечной системы, Марс вращается вокруг Солнца по эллиптической орбите. Но его орбита более вытянута, чем орбита Земли и остальных планет. Наибольшее расстояние от Солнца до Марса — 249 230 000 км, наименьшее — 206 620 000 км. Продолжительность года — 687 земных суток. Продолжительность суток — 24 часа 39 минут и 35 секунды.
Расстояние между Землей и Марсом зависит от позиции этих планет в своих орбитах. Оно может варьироваться от 54 500 000 км до 401 300 000 км. 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.
Как и у Земли, ось Марса наклонена относительно плоскости орбиты на 25,19° по сравнению с 23, 45° Земли. Это отражается на количестве солнечного света, падающего на некоторые части планеты, что в свою очередь влияет на возникновение времен года, аналогичных временам года на Земле.
Масса и плотность
Масса Марса составляет 6,42*1020 тонн, что в 10 раз меньше массы Земли. Плотность — около 3,933 грамм на кубический сантиметр, что составляет примерно 70 % от плотности Земли.
Гравитационные силы
Вследствие меньшего размера и плотности планеты, сила тяжести на Марсе составляет 38% от силы тяжести Земли. Поэтому, если человек будет стоять на Марсе, то он будет чувствовать себя так, как будто его вес уменьшили на 62%. Или, если он уронит камень, то этот камень будет падать гораздо медленнее, чем такой же камень на Земле.
Внутреннее строение Марса
Вся информация, полученная о внутреннем строении планеты основывается: на расчетах, связанных с массой, вращением, плотностью планеты; на знаниях свойств других планет; на анализе марсианских метеоритов, упавших на Землю, а также на данных, собранных с научно-исследовательских аппаратов на орбите планеты. Все это дает возможность предполагать, что Марс, как и Земля, возможно, состоит из трёх основных слоев:
- марсианская кора;
- мантия;
- ядро.
Кора. Ученные предполагают, что толщина марсианской коры составляет приблизительно 50 км. Самая тонкая часть коры приходится на северное полушарие. Остальная большая часть коры состоит из вулканических пород.
Мантия. Мантия близка по составу к Земной мантии. Как и на Земле основным источником тепла планеты является радиоактивный распад — распад ядер атомов элементов, таких как уран, калий и торий. В связи с радиоактивным излучением, средняя температура марсианской мантии может составлять примерно 1500 градусов по Цельсию.
Ядро. Основными составляющими ядра Марса, вероятно, являются: железо, никель и сера. Информация о плотности планеты дает некоторое представление о размерах ядра, которое предположительно должно быть меньше, чем ядро Земли. Возможно, радиус ядра Марса составляет приблизительно 1500-2000 км.
В отличие от ядра Земли, которое частично расплавлено, ядро Марса должно быть твердым, так как эта планета не имеет достаточного магнитного поля. Однако, данные полученные с космической станции, показывают, что некоторые из древнейших марсианских пород были сформированы в результате влияния большого магнитного поля — это дает основания полагать, что в далеком прошлом Марс имел расплавленное ядро.
Описание поверхности Марса
Поверхность Марса весьма разнообразна. Кроме гор, равнин, полярных льдов, практически вся поверхность густо усеяна кратерами. К тому же всю планету окутывает мелкозернистая красноватая пыль.
Равнины
Большая часть поверхности состоит из плоских, низменных равнин, которые в основном расположены в северном полушарии планеты. Одна из таких равнин является самой низменной и относительно гладкой среди всех равнин солнечной системы. Такая гладкость, вероятно, была достигнута отложениями осадочных пород (крошечные частицы, которые оседают на дне жидкости), сформированных в результате нахождения воды в этом месте — что является одним из доказательств того, что когда-то на Марсе была вода.
Каньоны
Вдоль экватора планеты расположено одно из самых поразительных мест — система каньонов известная как долина Маринера, названная в честь космической научно-исследовательской станции «Маринера-9», которая первая обнаружила долину в 1971 году. Долина Маринера простирается с востока на запад и в длину составляет приблизительно 4000 км, что равно ширине континента Австралия. Ученые считают, что эти каньоны образовались в результате раскола и растяжения коры планеты, глубина в некоторых местах достигает 8-10 км.
Долина Маринера на Марсе. Фото с сайта astronet.ru
С восточной части долины выходят каналы, а в некоторых местах обнаружены слоистые отложения. Основываясь на этих данных можно предполагать, что каньоны были заполнены частично водой.
Вулканы на Марсе
На Марсе расположен самый большой вулкан в солнечной системе — вулкан Olympus Mons (перевод с лат. Гора Олимп) высотой 27 км. Диаметр горы составляет 600 км. Три других больших вулкана — горы Арсия, Аскреус и Повонис, расположены на огромном вулканическом нагорье, называемом Тарсис.
Все склоны вулканов на Марсе постепенно повышаются, аналогично вулканам на Гавайях. Гавайские и Марсианские вулканы являются ограждающими, формирующиеся из извержения лавы. В настоящее время не найдено ни одного действующего вулкана на Марсе. Следы вулканического пепла на склонах других гор позволяют предположить, что раньше Марс был вулканически активным.
Кратеры и бассейны рек Марса
Большое количество метеоритов нанесли ущерб планете, образовав на поверхности Марса кратеры. На Земле редко встречается явление ударных кратеров по двум причинам: 1) те, кратеры, которые образовались в начале истории планеты, уже размыты; 2) Земля имеет очень плотную атмосферу,которая препятствует падению метеоритов.
Марсианские кратеры аналогичны кратерам на луне и другим объектам солнечной системы, которые имеют глубокое, чашеобразное дно с приподнятыми колесообразными краями. Большие кратеры могут иметь центральные пики, формирующиеся в результате ударной волны.
Улыбающийся кратер. Фото с сайта astrolab.ru
Количество кратеров на Марсе изменяется от места к месту. Практически все южное полушарие усыпано кратерами разных размеров. Самым крупным кратером Марса является бассейн Эллада (лат. Hellas Planitia) в южном полушарии, диаметр которого составляет приблизительно 2300 км. Глубина впадины — около 9 км.
На поверхности Марса обнаружены каналы и долины рек, многие из которых были разлиты по низменным равнинам. Ученые предполагают, что марсианский климат был достаточно теплым, раз вода существовала в жидком виде.
Полярные месторождения
Наиболее интересной особенностью Марса являются толстые накопления мелко слоистых отложений, расположенных в обоих полюсах Марса. Ученые считают, что слои состоят из смеси водяного льда и пыли. Атмосфера Марса, вероятно хранила эти слои в течении длительного периода. Они могут служить доказательством сезонной активности погоды и долгосрочным изменением климата. Шапки льда обоих полушарий Марса остаются замороженными в течении всего года.
Климат и атмосфера Марса
Атмосфера
Атмосфера Марса разряжена, содержание кислорода в атмосфере составляет всего 0,13%, тогда как в атмосфере Земли - 21%. Содержания углекислого газа - 95,3%. К другим газам, содержащимся в атмосфере, относятся азот — 2,7%; аргон — 1,6%; окись углерода — 0,07% и вода — 0,03%.
Атмосферное давление
Атмосферное давление на поверхности планеты составляет всего лишь 0,7 кПаскаль это 0,7% от атмосферного давления на поверхности Земли. При изменении сезонов атмосферное давление колеблется.
Температура Марса
На больших высотах в районе 65-125 км от поверхности планеты температура атмосферы составляет -130 градусов по Цельсию. Ближе к поверхности средняя дневная температура Марса колеблется от -30 до -40 градусов. Прямо у поверхности температура атмосферы может сильно изменяться в течении дня. Даже в районе экватора поздно ночью она может достигать -100 градусов.
Температура атмосферы может повышаться, когда на планете бушуют пылевые бури. Пыль поглощает солнечный свет, а затем передает большую часть тепла газам атмосферы.
Облака
Облака на Марсе образуются только на больших высотах, в виде замороженных частиц углекислого газа. Рано утром особенно часто появляются иней и туман. Туман, иней и облака на Марсе очень похожи друг на друга.
Пылевое облако. Фото с сайта astrolab.ru
Ветер
На Марсе, как и на Земле, существует общая циркуляция атмосферы, выражающаяся в виде ветра, который характерен для всей планеты. Основной причиной возникновения ветров является солнечная энергия и неравномерность ее распределения на поверхности планеты. Средняя скорость поверхностных ветров составляет приблизительно 3 м/c. Учеными были зафиксированы порывы ветра до 25 м/c. Тем не менее порывы ветра на Марсе имеют гораздо меньше сил, чем такие же порывы на Земле — это связано с низкой плотностью атмосферы планеты.
Пылевые бури
Пылевые бури являются наиболее впечатляющим погодным явлением на Марсе. Это закрученный ветер, который может за короткое время поднять пыль с поверхности. Выглядят такой ветер как торнадо.
Образование больших пылевых бурь на Марсе происходит следующим образом: когда сильный ветер начинает поднимать пыль в атмосферу, эта пыль поглощает солнечный свет и тем самым согревает воздух вокруг себя. Как только поднимается теплый воздух возникает еще больший ветер, который поднимает еще больше пыли. В результате — буря становится еще сильнее.
При больших масштабах пылевые бури могут окутывать поверхность площадью более 320 км. При крупнейших бурях пылью может быть охвачена вся поверхность Марса. Штормы такого размера могут длиться в течении нескольких месяцев, скрывая из поля зрения всю планету. Такие штормы были зафиксированы в 1987 и в 2001 годах. Пылевые бури чаще происходят при максимальном приближении Марса к Солнцу, так как в такие моменты солнечная энергия больше нагревает атмосферу планеты.
Спутники Марса
Марс сопровождают два маленьких спутника — Фобос и Деймос (сыновья бога Ареса), которых назвал и открыл в 1877 году американский астроном Асаф Холл. Оба спутника имеют неправильную форму. Наибольший диаметр Фобоса составляет приблизительно 27 км, Деймоса — 15 км.
Спутники имеют большое количество кратеров, большинство из которых были образованы в результате ударов метеоритов. Помимо этого Фобос имеет множество канавок — трещин, которые могли образоваться при столкновении спутника с крупным астероидом.
Ученым до сих пор не известно, каким образом и где были сформированы эти спутники. Предполагают, что они были образованы во время формирования планеты Марс. По другой версии спутники раньше были астероидами, летающими вблизи Марса, а гравитационная сила планеты вытянула их на свою орбиту. Доказательством последнего является то, что оба спутника имеют темно-серый цвет, который похож на цвет некоторых видов астероидов.
Астрономические наблюдения с 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.
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. Предположительно, жёлто-оранжевая окраска неба также вызывается присутствием 1% магнетита в частицах пыли, постоянно присутствующих в марсианской атмосфере и поднимаемой сезонными пылевыми бурями. Сумерки начинаются задолго до восхода Солнца и длятся долго после его заката. Иногда цвет марсианского неба приобретает фиолетовый оттенок в результате рассеяния света на микрочастицах водяного льда в облаках (последнее — довольно редкое явление). Земля на Марсе наблюдается как утренняя или вечерняя звезда, восходящая перед рассветом или видимая на вечернем небе после захода Солнца. Меркурий с Марса 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 будет увидеть не вооруженным глазом), на третьем — Земля.
Спутник Фобос при наблюдении с поверхности Марса имеет видимый диаметр около 1/3 от диска Луны на земном небе. Фобос восходит на западе и садится на востоке и дважды в сутки пересекает небо Марса. Движение Фобоса по небу легко заметно в течение ночи, так же, как и смена фаз. Невооружённым глазом можно рассмотреть крупнейшую деталь рельефа Фобоса — кратер Стикни.
Второй спутник Деймос восходит на востоке и заходит на западе, выглядит как яркая звезда без заметного видимого диска, медленно пересекающая небо в течении 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.
Эволюция Марса
Путем изучения поверхности Марса ученым стало известно, как эволюционировал Марс с момента своего образования. Они сопоставили этапы эволюции планеты с возрастом различных регионов поверхности. Чем больше число кратеров в регионе, тем старше там поверхность.
Ученые условно поделили продолжительность жизни планеты на три этапа: Ноачийская эра, Гесперийская и Амазонийская эра.
Ноачийская эра. Ноачийская эра названа так по имени огромной горной области в южном полушарии планеты. В этот период огромное количество объектов, начиная с маленьких метеоритов и заканчивая большими астероидами, сталкивались с Марсом, оставляя за собой множество кратеров различных размеров.
Ноачийский период так же характеризовался большой вулканической активностью. Кроме того, во время этого периода, возможно, были образованы долины рек, которые оставили отпечаток на поверхности планеты. Существование этих долин позволяет предположить, что в ноачийскую эру климат на планете был теплее, чем сейчас.
Гесперийская эра. Гесперийская эра названа так по имени равнины, расположенной в низменных широтах южного полушария. Во время этого периода интенсивное поражение планеты метеоритами и астероидами постепенно утихло. Однако, вулканическая активность все еще продолжалась. Извержения вулканов покрыли большую часть кратеров.
Амазонийская эра. Эра названа так по имени равнины, расположенной в северном полушарии планеты. В это время столкновение с метеоритами наблюдается в меньшей степени. Вулканическая активность также характерна, причем извержения крупнейших вулканов происходили именно в этот период. Так же в этот период образовались новые геологические материалы, в том числе слоистые отложения льда.
Есть ли жизнь на Марсе?
Ученые считают, что Марс имеет три основные составляющие необходимые для жизни:
- химические элементы, такие, как углерод, водород, кислород и азот, при помощи которых образуются органические элементы;
- источник энергии, который могут использовать живые организмы;
- вода в жидком виде.
Исследователи предполагают: если когда-то на Марсе была жизнь, значит живые организмы могут существовать и сегодня. В доказательство они приводят следующие доводы: основные необходимые для жизни химические элементы, вероятно, присутствовали на планете на протяжении всей ее истории. Источником энергии могло служить солнце, а также внутренняя энергия самой планеты. Вода в жидком виде тоже могла существовать, раз на поверхности Марса обнаружены каналы, рвы и огромное количество льда, высотой более 1 м. Следовательно, вода и сейчас может существовать в жидком виде под поверхностью планеты. А это доказывает возможность существования жизни на планете.
В 1996 году, ученые во главе с Дэвидом С.Маккейном сообщили, что нашли доказательства существования микроскопической жизни на Марсе. Их доказательства подтверждались метеоритом, который упал на Землю с Марса. Доказательства это группы ученных включали в себя сложные органические молекулы, зерна минерала магнетита, которые могут образовываться в рамках некоторых видов бактерий, и крошечные соединения, которые напоминают окаменелые микробы. Однако выводы ученых весьма противоречивы. Но до сих пор нет общих научных соглашений о том, что на Марсе никогда не было жизни.
Почему люди не могут полететь на Марс?
Основной причиной невозможности полета на Марс является облучение космонавтов. Космическое пространство заполнено протонами от солнечных вспышек, гамма-лучами, исходящих от новообразованных черных дыр, и космическими лучами, образованных от взрывающихся звезд. Все эти излучения могут нанести огромный ущерб организму человека. Ученые подсчитали, что вероятность образования рака у человека после полета на Марс возрастет на 20%. Тогда как у здорового человека, который не выходил в космос, вероятность образования рака равна 20%. Получается, что слетав на Марс вероятность, что человек умрет от рака равна 40%.
Наибольшую угрозу для космонавтов представляют галактические космические лучи, которые могут ускоряться до скорости света. Одним из разновидностей таких лучей являются тяжелые лучи ионизированных ядер таких как Fe26. Эти лучи гораздо энергичнее, чем типичные протоны солнечных вспышек. Они могут проникать через поверхность корабля, кожу людей и после проникновения, как маленькие пушки разрывают нити молекул ДНК, убивая клетки и повреждая гены.
Космонавты космического корабля «Аполлон», при совершении полета на Луну, который продолжался всего несколько дней, сообщили, что видели вспышки космических лучей. Через некоторое время, практически у большинства из них развилась катаракта глаза. Этот полет занимал всего несколько дней, тогда как полет на Марс займет, возможно, год и более.
Для того чтобы узнать все риски полета на Марс, в Нью-Йорке в 2003 году открылась новая космическая лаборатория излучений. Ученые моделируют частицы, имитирующие космические лучи и исследуют их воздействие на живые клетки организма. Выяснив все риски, можно будет узнать из какого материала необходимо строить космический корабль. Возможно, будет достаточно алюминия, из которого сейчас построено большинство космических кораблей. Но есть еще один материал - полиэтилен, способный поглощать космические лучи на 20% больше, чем алюминий. Кто знает, может быть когда-то будут построены корабли из пластика…
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.
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.