Марс

Марс — четвертая от Солнца и самая исследованная (не считая Земли) планета Солнечной системы.

Ледяные облака, дрейфующие над поверхностью Марса.

Содержание

1. Краткая характеристика Марса
2. Описание и особенности Марса
3. Горы и долины
4. Поиски воды
5. Современные исследования
6. Колонизация и терраформирование
7. Лицо на Марсе

Марсианский ландшафт, составленный из изображений, полученных марсоходом «Кьюриосити».

Краткая характеристика Марса

• Первооткрыватель: неизвестен
• Время открытия: доисторический период
• Назван в честь: древнеримского бога войны
• Масса: 0,11 земной массы
• Объем: 0,15 объема земного шара
• Средний радиус: 3390 км
• Минимальная/максимальная температура: -87 / -5°С
• Марсианский день: 1,03 земных суток
• Марсианский год: 1,88 земного года
• Количество естественных спутников: 2
• Система колец: нет

Кликните по картинке, она откроется в новом окне и ее можно будет увеличить

Марс. Западное полушарие

Марс планета контрастов: экстремально высокие вулканы, глубокие впадины, гладкие равнины и «шероховатые» кратеры. Эта цветная мозаика красной планеты показывает, как мы видели бы Марс, находясь на орбите. Составленная из тысяч изображений, полученных одним из самых успешных проектов НАСА по изучению Марса беспилотной исследовательской станцией «Марс Глобал Сервейор» (Mars Global Surveyor), она содержит множество деталей марсианской поверхности, включая скалистые пустынные области на поверхности планеты характерного для марсианского реголита красноватого оттенка, а также холодные ледяные шапки на полюсах, появляющиеся и исчезающие в зависимости от марсианских времен года.

Фобос. Эта марсианский спутник неправильной формы успевает за день совершить три оборота вокруг своей родной планеты. Орбита Фобоса расположена на высоте 6000 км над поверхностью Марса, размеры спутника вдоль большой оси составляют всего 28,6 км.

Кликните по картинке, она откроется в новом окне и ее можно будет увеличить

Марс. Восточное полушарие

Северное полушарие Марса заметно ровнее изрытого кратерами южного полушария планеты. Во второй половине XIX века два известных астронома, Эжен Мишель Антониади и Джованни Скиапарелли, на основании своих наблюдений создали карты марсианской поверхности. Называя объекты, расположенные на Марсе, они использовали персонажей классической мифологии, чем создали прецедент. В дальнейшем Международный астрономический союз придерживался этого правила как для Марса, так и для других тел Солнечной системы.

Деймос. Орбита меньшего из двух марсианских спутников расположена на высоте 23,46 км над поверхностью планеты. Астрономы не уверены в природе спутников Красной планеты. Они могут быть как астероидами, захваченными силой Марса, так и объектами, образовавшимися в результате аккреции расположенного на орбите вещества.

Описание и особенности Марса

Планета Марс чаще любого другого астрономического объекта становилась предметом интереса научных фантастов. Названная в честь древнеримского бога войны, она часто имеет красноватый оттенок, причиной возникновения которого является большое количество оксида железа, содержащегося в марсианском грунте. Марс меньше Земли: его радиус равен приблизительно половине земного, а масса — всего 11% от массы нашей планеты. В силу небольшой массы Марс уже давно потерял большую часть своей атмосферы и в настоящее время имеет лишь тонкую оболочку, состоящую преимущественно из диоксида углерода. Среднее атмосферное давление на поверхности Марса сравнимо с давлением воздушных масс на Земле на высоте 35 км над уровнем моря.

Ось вращения Марса имеет наклон, сходный с наклоном земной оси, поэтому на Марсе, как и на Земле, наблюдается смена времен года. Марсианский год приблизительно в два раза длиннее земного, так что климатические сезоны на Красной планете длятся приблизительно в два раза дольше. Зимой прямой солнечный свет в обоих полушариях, как и на нашей планете, не достигает полюсов. В отличие от нашей планеты в атмосфере Марса имеются большие запасы диоксида углерода, из которых при замерзании в полярных областях Красной планеты формируется толстый слой того, что мы называем «сухим льдом». С возвращением Солнца сухой лед тает. Под слоем замерзшего диоксида углерода скрываются большие области водяного льда. В северной марсианской шапке содержатся запасы водяного льда, сравнимые с половиной запасов второго по размеру ледяного щита на Земле Гренландского.

Северное полушарие Марса относительно гладкое и сформировано потоками лавы. Южное полушарие несет на себе следы давнишних ударов метеоритов. Современные гипотезы предполагают, что в начале марсианской истории оба полушария были покрыты океанами, которые испарились по причине небольшой массы Красной планеты, оказавшейся неспособной удержать их силами гравитации. Ученые полагают, что последние океаны на Марсе располагались в северном полушарии планеты. При продвижении на юг переходная местность сменяется областями, изрытыми кратерами.

Горы и долины

Многие примечательные области марсианской поверхности, лучше всего различимые на снимках, переданных космическими аппаратами, очень похожи на аналогичные образования на нашей планете только несколько утрированные. Две из таких областей заслуживают особого внимания. Это гора Олимп, выдающийся вулкан, самый большой из обнаруженных к настоящему моменту в Солнечной системе. Его высота достигает 27 км, так что он в три раза выше самой высокой горы на Земле Эвереста. А также Долина Маринер гигантская система каньонов на Марсе длиной более 4000 км и глубиной больше 8 км. Для сравнения: длина Большого каньона (США), одного из глубочайших каньонов на Земле, равна 446 км, а максимальная глубина около 2 км.

Марс в разрезе. Так же как на Луне, на Марсе отсутствует тектоническая активность. В центре Красной планеты расположено твердое ядро, преимущественно железное, окруженное мантией. Кора, покрывающая мантию, имеет среднюю толщину 50 км, что немногим больше толщины земной коры.

Поиски воды

В 1877 году итальянский астроном Джованни Скиапарелли создал первую детальную карту марсианской поверхности. Используя телескоп, он обнаружил на Марсе протяженные объекты, которые назвал каналами (ит. canali), то есть желобами, протоками, руслами. Но многие прочие языки этот термин был переведен словом «каналы», которое предполагает разумную деятельность при создании этих образований, то есть наличие жизни на Красной планете. Последователем Скиапарелли в исследовании Красной планеты был американский астроном Персиваль Лоуэлл. В своей книге «Марс как обитель жизни» (Mars as the Abode of Life) он представил вниманию широкой общественности концепцию обитаемого Марса. Лоуэлл не только утверждал, что видел марсианские каналы, но и рассуждал о том, как они наполняются водой и пересыхают в зависимости от сезона.

Первым намеком на то, что по поверхности Марса когда-то текли потоки воды, послужило обнаружение оврагов, аналогичных тем, которые представлены на фотографии. Данные овраги расположены в южном высокогорье и напоминают водные каналы, которые встречаются на Земле.

Одна из распространенных в то время гипотез была из тех элегантных, красивых и ошибочных гипотез, которые время от времени снова становятся популярными. Согласно ей Марс был домом умирающей цивилизации, Земля процветающей, а горячая болотистая Венера являла собой будущее. Сегодня мы знаем, что каналы Лоуэлла были оптической иллюзией, а его заключения основывались на хорошо известном предположении, что даже в бесформенных кляксах люди видят некие осмысленные изображения, определяющиеся особенностями их собственной личности (на этом свойстве человеческой психики основан известный психодиагностический тест швейцарского психиатра Германа Роршаха).

Современные исследования Марса, стартовали в 1964 году, когда автоматическая межпланетная станция «Маринер-4» (Mariner-4) программы НАСА «Маринер Марс» совершила первый успешный пролет около планеты, сделала снимки ее поверхности с близкого расстояния и передала их на Землю. В 1971 году космический аппарат «Маринер-9» (Mariner-9) вышел на орбиту Марса, став, таким образом, первым искусственным спутником другой планеты в истории человечества. Самым большим сюрпризом для ученых стали переданные этими спутниками фотоснимки марсианских оврагов, которые выглядели в точности как бассейны земных рек. Это было первое достоверное свидетельство того, что когда-то по марсианской поверхности текли потоки воды, идея, в настоящее время ставшая общепринятой в научной среде.

В обыденном представлении самым большим достижением марсианских миссий стала посадка на Марс двух аппаратов «Викинг-1» и «Викинг-2». Фотографии марсианской поверхности, переданные этими межпланетыми станциями, стали первыми хитами Интернета.

Запущенная НАСА в 1996 году беспилотная исследовательская станция «Марс Глобал Сер-вейор» (Mars Global Surveyor) стала следующим важным шагом в программе по исследованию Марса. За 10 лет ее работы на орбите удалось составить детальную карту поверхности.

В 1997 году первый роботизированный марсоход космического агентства НАСА «Соджорнер» (англ. Sojourner «пришелец») опустился на поверхность Марса. Это была первая успешная посадка ровера (планетохода) на поверхность другой планеты. На ней отрабатывалась передовая технология высадки спускаемого аппарата с применением подушек безопасности для смягчения посадки с последующим выпуском газа из них, для того чтобы аппарат пришел в движение. Изначально предполагалось, что марсоход будет работать в течение месяца, однако «Соджорнер» работал целых три, став первым в череде других марсианских роверов, работавших на Красной планете дольше, чем было изначально запланировано.

Современные исследования

В XXI веке появлилась целая флотилия космических и спускаемых аппаратов, а также искусственных спутников, запущенных к Марсу. Помимо проектов НАСА, работали миссии Европейского космического агентства, России, Китая и Финляндии. К наиболее впечатляющим можно отнести исследовательские проекты планетоходов «Спирит» (Spirit) и «Оппортьюнити» (Opportunity), которые успешно спустились на поверхность планеты в 2004 году. Эти роверы исследовали марсианские горные породы и минералы, в короткие сроки установив, что когда-то на поверхности Красной планеты была жидкая вода.

Ожидалось, что марсоходы будут работать несколько месяцев, но они проработали шесть лет. Ученые посчитали, что причина была в том, что пыльные бури не повредили солнечные панели, позволив обоим аппаратам работать в полную силу. В 2010 году «Спирит» завяз в песке и после многочисленных попыток освободить его был преобразован в стационарную обсерваторию. «Оппортьюнити» же прошел по марсианской поверхности не менее 20 км.

Ученые НАСА в окружении моделей марсоходов. Возглавляет группу марсианских роверов расположенный в левом нижнем углу самый маленький из них «Соджорнер», а завершает находящийся в правом верхнем углу самый большой «Кьюриосити». Этот снимок иллюстрирует, как возрастали с течением времени сложность и размеры марсианских планетоходов.

Следующая стадия исследований началась в 2011 году. Это была программа НАСА «Марсианская научная лаборатория» (Mars Science Laboratory, MLS), в ходе которой на Марс был доставлен марсоход третьего поколения «Кью-риосити» (Curiosity). Аппарат размером с автомобиль Beetle доставил на Марс научные инструменты из шести разных стран.

«Кьюриосити» совершил мягкую посадку в 2012 году в месте посадки Брэдбери, названном так в честь автора «Марсианских хроник», фантаста Рэя Брэдбери, ушедшего из жизни за два месяца до посадки марсохода. Оно располагалось в центре большого кратера, геология которого должна была дать важную информацию об истории планеты. В 2013 году ровер начал путешествие длиною в год в направлении геологической формации Гора Эолида (неофициально Гора Шарпа, лат. Aeolis Mons) центрального пика кратера Гейла, расположенного в 8 км от места высадки марсохода. Собирая по пути образцы горных пород, «Кьюриосити» получил новые подтверждения того, что жидкая вода на Марсе ранее существовала.

В то же время «Марсианский разведывательный спутник» (МРС; Mars Reconnaissance Orbiter, MRO) нашел доказательства того, что жидкая вода может и сейчас появляться на поверхности Марса. МРС заметил на склонах линии, которые становились то темнее, то светлее. Одна из теорий объясняла это выходом соленых вод: как известно, соляной раствор при прочих равных условиях замерзает при более низких температурах, чем вода, также как соль, разбросанная по поверхности льда, вызывает его таяние. Если причина действительно в этом, то под марсианской поверхностью могут находиться запасы жидкой воды. Однако последние научные данные свидетельствуют скорее о том, что обнаруженные МРС линии меняют освещенность не в результате появления и исчезновения соляных течений, а в результате движения песка и грязи.

В рамках миссии НАСА, которая должна стартовать в 2020 году, предполагается запустить улучшенную версию «Кьюриосити», который попытается ответить на вопрос о жизни на Марсе.

Колонизация и терраформирование

Даже не смотря на то, что из всех планет Солнечной системы Марс походит на Землю больше всего, условия на его поверхности далеки от пригодных для жизни человека. В первую очередь там отсутствует полноценная атмосфера: марсианское защитное газовое «одеяло» слишком тонкое и не содержит кислорода. Кроме того, его давление настолько низкое, что физиологические жидкости будут вскипать уже при температуре тела. Таким образом, тому, кто рискнет поселиться на Марсе, необходим специальный костюм, поддерживающий нормальное давление и снабжающий его кислородом, аналогичный летному высотно-компенсирующему костюму, принцип действия которого основан на механическом обжатии с удельным давлением, равным давлению газа в легких.

Кроме того, на Марсе нет магнитного поля, то есть он не защищен от опасных космических лучей. Значит, необходимо было бы создать пригодные для длительного проживания укрытия, экранирующие радиацию. Создание на Марсе автономных человеческих поселений следующий шаг в нашем исследовании Солнечной системы.

Те, кто мечтает о длительном присутствии людей на Красной планете, часто представляют себе колонии-поселения, состоящие из расположенных на марсианской поверхности или под ней экранирующих излучение сооружений. В 1990-х годах в Аризоне был проведен эксперимент, насколько такая структура может быть реализована. В процессе эксперимента было сооружено гигантское здание, напоминающее теплицу, которое назвали «Биосфера-2». Предназначением «Биосферы-2» было исследование возможности создания полностью замкнутой экосистемы как раз такой, какая необходима для возникновения на Красной планете колоний-поселений. В 1994 году восемь бесстрашных «бионавтов» провели в ней целый год ради проверки концепции.

«Биосфера-2», расположенная в городе Тусон (Аризона, США), была построена как прототип гипотетической марсианской колонии. В 1994 году восемь «бионавтов» провели внутри нее год, чтобы исследовать возможность выживаемости человека в такой структуре.

Между прочим, создатели прототипа марсианской колонии назвали его «Биосфера-2», так как Земля в их понимании является «Биосферой-1».

До сих пор речь шла о колонизации Марса. Другая, более основательная и долговременная стратегия называется терраформированием. Согласно определению, терраформиирование (от лат. terra «земля» и forma «вид») - это изменение климатических условий планеты, спутника или же иного космического тела для приведения атмосферы, температуры и экологических условий в состояние, пригодное для обитания земных животных и растений. В применении к Красной планете это, в частности, включает в себя обогащение марсианской атмосферы газами, такими как аммиак или метан, которые призваны послужить спусковым механизмом для возникновения на Марсе парникового эффекта, а в конечном итоге повышения температуры вблизи поверхности. Единожды начавшись, такой процесс приведет к испарению с марсианских полюсов большого количества «сухого льда» (диоксида углерода), что и станет причиной нагревания атмосферы.

Другие схемы терраформирования Марса включают в себя сложные инженерные проекты, такие как разрушение марсианских лун и распределение их обломков по поверхности Красной планеты с целью повысить ее способность поглощать падающие на поверхность солнечные лучи или же создание в космосе больших зеркал, которые будут направлять солнечный свет в сторону планеты. В настоящее время терраформирование Марса скорее относится к области теоретических изысканий, чем к серьезным инженерным проектам.

Композитная фотография кратера Гейла, исследованием которого занимается марсоход «Кьюриосити». Центральный пик, известный как Гора Эолида, несет на себе печать геологической активности, начавшейся после формирования этого кратера в результате удара метеорита 3 миллиарда назад.

Лицо на Марсе

Мы могли бы с успехом в качестве единственного результата марсианских миссий представить новость, вызвавшую в свое время ажиотаж в таблоидах, продававшихся на кассах супермаркетов, а именно так называемое лицо на Марсе. 25 июля 1976 года космический аппарат «Викинг-1», находясь на орбите Красной планеты, делал снимки мест возможного «примарсения» своего коллеги «Викинг-2». В регионе Кидония, расположенном в северном полушарии Марса, который является пограничным между гладкими равнинами севера и изъеденными кратерами югом, он получил снимок низкого разрешения, на котором был запечатлен объект, напоминающий своими очертаниями уставившееся на космический аппарат лицо, окруженное чем-то похожим на египетские пирамиды. Ученые в центре управления полетом улыбались было совершенно очевидно, что это оптическая иллюзия, однако кто-то из функционеров НАСА решил, что предоставление фотографии для публикации в средствах массовой информации станет хорошим ходом в создании у широкой публики интереса к проведению марсианских исследований.

И действительно, в течение четырех лет после того решения снимок «Лица на Марсе» выступал в качестве основного продукта передовой науки. Например, заголовок одного из таблоидов кричал о том, что это лицо Элвиса Пресли!

Так продолжалось до тех пор, пока в 1998 году «Марс Глобал Сервейор» не получил снимки того региона с гораздо более высоким разрешением и другим освещением. Как и ожидалось, «лицо» исчезло, и данный результат был подтвержден рядом других миссий. Хотя вся эта история и была забавной, пока длилась, Лицо на Марсе пополнило наряду с лоуэлловскими рукотворными каналами список объектов Красной планеты, желаемая природа которых выдавалась некоторыми мыслителями за действительную.