Марс | Четвъртата планета от Слънцето в Слънчевата система и втората по големина планета

Външен вид

Марс е земна планета и е изградена от скали. Земята там е червена заради железния оксид (ръжда) в скалите и праха. Атмосферата на планетата е много тънка. Тя е съставена предимно от въглероден диоксид с малко аргон и азот и малки количества други газове, включително кислород. Температурите на Марс са по-ниски, отколкото на Земята, защото е по-далеч от Слънцето и има по-малко въздух, който задържа топлината. На северния и южния полюс има воден лед и замръзнал въглероден диоксид. Сега на повърхността на Марс няма течна вода, но следите от стичане на повърхността вероятно са причинени от вода.

Средната дебелина на кората на планетата е около 50 км, а максималната - 125 км.

 

Луни

Марс има две малки луни, наречени Фобос и Деймос.

Произходът на луните на Марс е неизвестен и противоречив. Една от теориите е, че луните са пленени астероиди. Въпреки това почти кръговите орбити на луните и малкият им наклон спрямо марсианския екватор не са в съгласие с хипотезата за улавяне.

Оценките на масата, изхвърлена от удар с размерите на Голямата Бореалис, се различават. Симулациите показват, че тяло с размер около 0,02 от масата на Марс (~0,002 земна маса) може да предизвика значителен диск отломки в марсианска орбита. Голяма част от материала ще остане в близост до Марс. На Марс има няколко други големи ударни басейна, които също биха могли да изхвърлят достатъчно отломки, за да се образуват луните.

 
Луните на Марс: Фобос и Деймос. Фобос е по-голямата от двете луни и е най-близо до Марс. Средният радиус на Фобос е 11 km, а на Деймос - 6 km.  

Физическа география

Липса на магнитно поле

На Марс няма глобално магнитно поле. Въпреки това наблюденията показват, че части от кората на планетата са намагнитизирани. Това предполага, че в миналото е имало обръщане на полярността. Този палеомагнетизъм е подобен на магнитните ивици, открити по дъната на океаните на Земята. Според една от теориите тези ивици свидетелстват за тектонична активност на плочите на Марс преди четири милиарда години, преди планетарното динамо да спре да работи и магнитното поле на планетата да отслабне.

Завъртане

Марсианският ден се нарича сол и е малко по-дълъг от земния. Марс се завърта за 24 часа и 37 минути. Той се върти около наклонена ос, точно както Земята, така че има четири различни сезона. От всички планети в Слънчевата система сезоните на Марс са най-подобни на земните, поради сходния наклон на оста им. Марсианските сезони са почти два пъти по-дълги от земните, тъй като по-голямото разстояние на Марс от Слънцето води до това, че марсианската година е дълга почти две земни години.

Температурите на марсианската повърхност варират от най-ниски стойности от около -143 °C (-225 °F) (в зимните полярни шапки) до високи стойности от 35 °C (95 °F) (през екваториалното лято). Големият диапазон от температури се дължи най-вече на тънката атмосфера, която не може да акумулира много слънчева топлина. Освен това планетата се намира на 1,52 пъти по-голямо разстояние от Слънцето, отколкото Земята, което води до едва 43% от количеството слънчева светлина.

Вода

В доклад от 2015 г. се казва, че тъмните ивици на марсианската повърхност са повлияни от вода.

Течна вода не може да съществува на повърхността на Марс поради ниското атмосферно налягане (няма достатъчно въздух, който да я задържи), освен на най-ниските височини за кратки периоди от време. Двете полярни ледени шапки изглежда са изградени предимно от замръзнала вода. Количеството лед в южната полярна ледена шапка, ако се разтопи, би било достатъчно да покрие цялата повърхност на планетата на дълбочина 11 метра. Вечно замръзналата мантия се простира от полюса до географски ширини от около 60°.

Геоложките данни, събрани от безпилотни мисии, сочат, че някога на повърхността на Марс е имало много течна вода. През 2005 г. радарни данни разкриха наличието на големи количества воден лед на полюсите и в средните ширини. През март 2007 г. марсоходът "Спирит" взе проби от химически съединения, съдържащи водни молекули. През юли 2008 г. спускаемият апарат "Феникс" откри воден лед в плитка марсианска почва. Ландшафтните форми, наблюдавани на Марс, категорично сочат, че в някакъв момент на повърхността на планетата е съществувала течна вода. Огромни площи от земята са изстъргани и ерозирани.

Полярни шапки

На Марс има две постоянни полярни ледени шапки. По време на зимата на полюса той се намира в непрекъснат мрак, който охлажда повърхността и води до отлагането на 25-30% от атмосферата в плочи от CO ₂лед (сух лед). Когато полюсите отново са изложени на слънчева светлина, замръзналият CO ₂сублимира (превръща се в пара), създавайки огромни ветрове, които отвяват полюсите със скорост до 400 км/ч. Всеки сезон това премества големи количества прах и водни пари, което води до появата на подобен на земния мраз и големи облаци цирус и прашни бури. Облаци от воден лед са заснети от марсохода Opportunity през 2004 г.

Полярните шапки на двата полюса се състоят предимно от воден лед.

Атмосфера

Атмосферата на Марс е много тънка и почти не съдържа кислород (предимно въглероден диоксид). Тъй като има атмосфера, колкото и тънка да е тя, небето променя цвета си, когато слънцето изгрява и залязва. Прахът в марсианската атмосфера прави марсианските залези донякъде сини. Атмосферата на Марс е твърде тънка, за да го предпази от метеорити, което е една от причините Марс да има толкова много кратери.

Метеоритни кратери

След формирането на планетите всички те преживяват "късната тежка бомбардировка". Около 60 % от повърхността на Марс показва следи от удари от тази епоха. Голяма част от останалата повърхност вероятно лежи върху огромните ударни басейни, причинени от тези събития. Съществуват доказателства за огромен ударен басейн в северното полукълбо на Марс, простиращ се на 10 600 на 8 500 км, или приблизително четири пъти по-голям от най-големия известен досега ударен басейн. Това предполага, че Марс е бил ударен от тяло с размерите на Плутон преди около четири милиарда години. Смята се, че това събитие е причина за разликата между марсианските полукълба. То е създало гладката котловина Бореалис, която покрива 40% от планетата.

Някои метеорити се удрят в Марс с такава сила, че няколко парчета от Марс политат в космоса - дори към Земята! Понякога на Земята се откриват скали, чиито химикали са точно като тези в марсианските скали. Тези скали също така изглеждат така, сякаш са паднали много бързо през атмосферата, така че е разумно да се смята, че са дошли от Марс.

Последни попадения

Космическият апарат Insight откри сеизмични вълни, предизвикани от най-големите метеоритни удари, наблюдавани някога на Марс.

География

На Марс се намира най-високата известна планина в Слънчевата система - Olympus Mons. Олимп Монс е висок около 17 мили (или 27 км). Това е повече от три пъти повече от височината на най-високата планина на Земята - Еверест. Там се намира и Валес Маринерис - третата по големина система от разломи (каньон) в Слънчевата система, дълга 4000 км.

 

 
Микроскопска снимка, направена от Opportunity, показва сива хематитова конкреция, която предполага наличието на течна вода в миналото  

Наблюдение на Марс

Данните ни за наблюдение и записване на Марс водят началото си от древноегипетските астрономи през II хилядолетие пр.

Подробни наблюдения на местоположението на Марс са правени от вавилонски астрономи, които са разработили методи за прогнозиране на бъдещото положение на планетата с помощта на математика. Древногръцките философи и астрономи разработват модел на Слънчевата система с център Земята ("геоцентричен") вместо Слънцето. Те използвали този модел, за да обяснят движенията на планетите. Ведическите и ислямските астрономи оценяват размера на Марс и разстоянието му до Земята. Подобна работа е извършена и от китайските астрономи.

През XVI в. Николай Коперник предлага модел на Слънчевата система, според който планетите се движат по кръгови орбити около Слънцето. Този "хелиоцентричен" модел поставя началото на съвременната астрономия. Той е преразгледан от Йоханес Кеплер, който дава елиптична орбита за Марс, която отговаря по-добре на данните от нашите наблюдения.

Първите наблюдения на Марс с телескоп са извършени от Галилео Галилей през 1610 г. В рамките на един век астрономите откриват ясно изразени характеристики на албедото (промени в яркостта) на планетата, включително тъмното петно и полярните ледени шапки. Те успяват да установят деня (периода на въртене) и аксиалния наклон на планетата.

По-добрите телескопи, разработени в началото на XIX в., позволяват да се картографират подробно постоянните характеристики на марсианското албедо. Първата груба карта на Марс е публикувана през 1840 г., последвана от по-добри карти от 1877 г. нататък. Астрономите погрешно смятат, че са открили спектроскопски знак за наличие на вода в марсианската атмосфера, и идеята за живот на Марс става популярна сред обществеността.

Жълти облаци на Марс са наблюдавани от 70-те години на ХХ век, като те са били разнасяни от вятъра пясък или прах. През 20-те години на ХХ в. е измерен диапазонът на температурата на марсианската повърхност; тя варира от -85 до 7^o C. Установено е, че атмосферата на планетата е суха, само със следи от кислород и вода. През 1947 г. Джерард Кайпер показва, че тънката марсианска атмосфера съдържа голямо количество въглероден диоксид; приблизително два пъти повече от количеството, което се намира в земната атмосфера. Първото стандартно наименование на характеристиките на повърхността на Марс е установено през 1960 г. от Международния астрономически съюз.

От 60-те години на миналия век насам множество роботизирани космически апарати и марсоходи са изпратени да изследват Марс от орбита и от повърхността. Планетата остава под наблюдение от наземни и космически инструменти в широк диапазон на електромагнитния спектър (видима светлина, инфрачервена светлина и други). Откриването на метеорити на Земята, които са дошли от Марс, позволи лабораторно изследване на химичните условия на планетата.

Марсиански "канали

По време на опозицията през 1877 г. италианският астроном Джовани Скиапарели в Милано използва 22-сантиметров телескоп, за да състави първата подробна карта на Марс. Това, което привлича вниманието на хората, е, че картите имат особености, които той нарича канали. По-късно се оказва, че те са оптична илюзия (не са реални). Предполагаше се, че тези канали са дълги прави линии на повърхността на Марс, на които той дава имената на известни реки на Земята. Неговият термин canali е бил погрешно преведен на английски език като canals (канали) и се е смятало, че е създаден от разумни същества.

Други астрономи също смятат, че могат да видят каналите, особено американският астроном Пърсивал Лоуел, който начертава карти на изкуствена мрежа от канали на Марс.

Въпреки че тези резултати бяха широко приети, те бяха оспорвани. Гръцкият астроном Еужен М. Антониади и английският естествоизпитател Алфред Ръсел Уолъс са против идеята; Уолъс е изключително откровен. С използването на по-големи и по-добри телескопи се наблюдават все по-малко дълги и прави канали. По време на наблюдение през 1909 г., извършено от Фламарион с телескоп с диаметър 84 cm (33 инча), са наблюдавани неправилни модели, но не са забелязани канали.

 

 
Оцветена рисунка на Марс, направена през 1877 г. от френския астроном Трювело  

Живот на Марс

Тъй като Марс е една от най-близките до Земята планети в Слънчевата система, мнозина се питат дали на Марс има някакъв вид живот. Днес знаем, че животът, ако има такъв, би бил някакъв прост организъм от бактериален тип.

Метеорити

НАСА поддържа каталог с 34 марсиански метеорита, т.е. метеорити, които първоначално са дошли от Марс. Тези активи са изключително ценни, тъй като са единствените налични физически проби от Марс.

Проучванията на космическия център "Джонсън" на НАСА показват, че поне три от метеоритите съдържат възможни доказателства за минал живот на Марс под формата на микроскопични структури, наподобяващи вкаменени бактерии (т.нар. биоморфи). Въпреки че събраните научни доказателства са надеждни и скалите са правилно описани, не е ясно какво е накарало скалите да изглеждат така, както изглеждат. Към днешна дата учените все още се опитват да постигнат съгласие дали това наистина е доказателство за прост живот на Марс.

През последните няколко десетилетия учените се съгласиха, че когато се използват метеорити от други планети, намерени на Земята (или скали, донесени обратно на Земята), са необходими различни неща, за да сме сигурни в наличието на живот. Тези неща включват:

1. Дали скалата е от подходящото време и място на планетата за съществуването на живот?
2. Съдържа ли пробата следи от бактериални клетки (има ли някакви вкаменелости, дори да са много малки)?
3. Има ли данни за биоминерали? (минерали, които обикновено са причинени от живи същества)
4. Има ли доказателства за наличие на изотопи, характерни за живота?
5. Дали характеристиките са част от метеорита, а не са замърсяване от Земята?

За да могат хората да се съгласят с минал живот в геоложка проба, трябва да са изпълнени повечето или всички тези условия. Това все още не се е случило, но изследванията продължават. В момента се провеждат повторни изследвания на биоморфите, открити в трите марсиански метеорита.

Значението на водата

Течната вода е необходима за живота и обмяната на веществата, така че ако на Марс е имало вода, шансовете за развитие на живот са по-големи. Орбиталните апарати "Викинг" откриха доказателства за възможни речни долини в много райони, ерозия, а в южното полукълбо - разклонени потоци. Оттогава роувърите и орбиталните апарати също се вглеждат отблизо и в крайна сметка доказват, че някога на повърхността е имало вода, която все още се намира под формата на лед в полярните ледени шапки и под земята.

Днес

Досега учените не са открили живот на Марс - нито жив, нито изчезнал. Няколко космически сонди са се отправили към Марс, за да го изследват. Някои от тях са обикаляли около планетата, а други са кацали на нея. Съществуват снимки на повърхността на Марс, които са изпратени обратно на Земята от сондите. Някои хора се интересуват от изпращането на астронавти на Марс. Те биха могли да направят по-добро търсене, но изпращането на астронавти до там би било трудно и скъпо. Астронавтите ще бъдат в космоса в продължение на много години и това може да бъде много опасно заради слънчевата радиация. Досега сме изпращали само безпилотни сонди.

Най-новата сонда на планетата е Mars Science Laboratory. Тя се приземи на Еолис Палус в кратера Гейл на Марс на 6 август 2012 г. Тя донесе със себе си мобилен изследовател, наречен "Curiosity". Това е най-модерната космическа сонда в историята. Curiosity изкопа марсианската почва и я изследва в своята лаборатория. Той е открил молекули на сяра, хлор и вода.

Популярна култура

За тази идея са написани няколко известни истории. Писателите са използвали името "марсианци" за разумни същества от Марс. През 1898 г. Х. Г. Уелс написва "Войната на световете" - известен роман за марсианците, които нападат Земята. През 1938 г. Орсън Уелс излъчва по радиото версия на тази история в САЩ и много хора си мислят, че това наистина се случва, и много се страхуват. От 1912 г. Едгар Райс Бъроуз написва няколко романа за приключения на Марс.

 
Марс от "Викинг 1" през 1980 г.