Марс е четвъртата планета в нашата слънчева система и втората най-малка след Меркурий. Кръстен на древния римски бог на войната. Прозвището му "Червената планета" идва от червеникавия оттенък на повърхността, който се дължи на преобладаването на железен оксид. На всеки няколко години, когато Марс е в опозиция със Земята, той е най-видим на нощното небе. Поради тази причина хората са наблюдавали планетата в продължение на много хилядолетия и появата й в небето е изиграла голяма роля в митологията и астрологичните системи на много култури. В съвременната епоха той се превърна в съкровищница от научни открития, които разшириха разбирането ни за Слънчевата система и нейната история.
Размер, орбита и маса на Марс
Радиусът на четвъртата планета от Слънцето е около 3396 km на екватора и 3376 km в полярните региони, което съответства на 53% от радиуса на Земята. И въпреки че е приблизително наполовина по-малко, масата на Марс е 6,4185 x 10²³ kg, или 15,1% от масата на нашата планета. Наклонът на оста е подобен на този на земята и е равен на 25,19° спрямо равнината на орбитата. Това означава, че четвъртата планета от Слънцето също изпитва смяна на сезоните.
На най-отдалеченото му разстояние от Слънцето, Марсорбити на разстояние 1,666 AU. д., или 249,2 милиона км. В перихелий, когато е най-близо до нашата звезда, е на 1,3814 AU от нея. д., или 206,7 милиона км. Червената планета отнема 686,971 земни дни, което е еквивалентно на 1,88 земни години, за да завърши орбита около Слънцето. В марсианските дни, които на Земята са един ден и 40 минути, годината е 668,5991 дни.
Състав на почвата
Със средна плътност от 3,93 g/cm³, тази характеристика на Марс го прави по-малко плътен от Земята. Обемът му е около 15% от обема на нашата планета, а масата му е 11%. Червеният Марс е резултат от наличието на железен оксид на повърхността, по-известен като ръжда. Наличието на други минерали в праха осигурява други нюанси - златисто, кафяво, зелено и др.
Тази земна планета е богата на минерали, съдържащи силиций и кислород, метали и други вещества, които обикновено се намират в скалисти планети. Почвата е слабо алкална и съдържа магнезий, натрий, калий и хлор. Експериментите, направени върху почвени проби, също показват, че нейното pH е 7,7.
Въпреки че течната вода не може да съществува на повърхността на Марс поради тънката му атмосфера, големи концентрации на лед са концентрирани в полярните шапки. Освен това от полюса до 60° географска ширина се простира поясът на вечна замръзване. Това означава, че водата съществува под по-голямата част от повърхността като смес от нейните твърдо и течно състояние. Радарните данни и пробите от почвата потвърдиха наличието на подземни резервоарисъщо в средните ширини.
Вътрешна структура
Планетата Марс на 4,5 милиарда години се състои от плътно метално ядро, заобиколено от силициева мантия. Ядрото е съставено от железен сулфид и съдържа два пъти повече леки елементи от ядрото на Земята. Средната дебелина на земната кора е около 50 km, максималната е 125 km. Ако вземем предвид размера на планетите, тогава земната кора, чиято средна дебелина е 40 км, е 3 пъти по-тънка от марсианската.
Съвременните модели на вътрешната му структура предполагат, че размерът на ядрото е в радиус от 1700-1850 км, и то се състои главно от желязо и никел с приблизително 16-17% сяра. Поради по-малкия си размер и маса, гравитацията на повърхността на Марс е само 37,6% от земната. Гравитационното ускорение тук е 3,711 m/s², в сравнение с 9,8 m/s² на нашата планета.
Повърхностни характеристики
Червеният Марс е прашен и сух отгоре и геоложки много прилича на Земята. Има равнини и планински вериги и дори най-големите пясъчни дюни в Слънчевата система. Тук се намира и най-високата планина - щитният вулкан Олимп, и най-дългият и дълбок каньон - долината Маринера.
Ударните кратери са типични елементи от пейзажа, осеяни по планетата Марс. Възрастта им се оценява в милиарди години. Поради бавната скорост на ерозия, те са добре запазени. Най-голямата от тях е долината на Елада. Обиколката на кратера е около 2300 км, а дълбочината му достига 9 км.
На повърхността на Марс същомогат да се различат дерета и канали и много учени смятат, че някога през тях е течела вода. Сравнявайки ги с подобни образувания на Земята, може да се предположи, че те са поне частично образувани от водна ерозия. Тези канали са доста големи - 100 км широки и 2 хиляди км дълги.
Спътници на Марс
Марс има две малки луни, Фобос и Деймос. Те са открити през 1877 г. от астронома Асаф Хол и са кръстени на митични герои. Според традицията да се вземат имена от класическата митология, Фобос и Деймос са синове на Арес, гръцкия бог на войната, който е прототипът на римския Марс. Първият от тях олицетворява страх, а вторият - объркване и ужас.
Фобос е с диаметър около 22 км, а разстоянието до Марс от него е 9234,42 км в перигей и 9517,58 км в апогей. Това е под синхронната височина и са необходими само 7 часа, за да обиколи планетата спътник. Учените са изчислили, че след 10-50 милиона години Фобос може да падне на повърхността на Марс или да се разпадне в пръстеновидна структура около него.
Деймос има диаметър около 12 км, а разстоянието му от Марс е 23455,5 км в перигей и 23470,9 км в апогей. Сателитът прави пълен оборот за 1,26 дни. Марс може да има допълнителни спътници, които са по-малки от 50-100 m в диаметър, а между Фобос и Деймос има пръстен от прах.
Според учените тези спътници някога са били астероиди, но след това са били уловени от гравитацията на планетата. Ниското албедо и състава на двете луни (въглероднихондрит), който е подобен на материала на астероидите, подкрепят тази теория, а нестабилната орбита на Фобос изглежда предполага скорошно улавяне. Орбитите на двете луни обаче са кръгови и в равнината на екватора, което е необичайно за уловените тела.
Атмосфера и климат
Времето на Марс се дължи на наличието на много тънка атмосфера, която е 96% въглероден диоксид, 1,93% аргон и 1,89% азот, както и следи от кислород и вода. Той е много прашен и съдържа прахови частици с диаметър до 1,5 микрона, което превръща марсианското небе в тъмно жълто, когато се гледа от повърхността. Атмосферното налягане варира в рамките на 0,4–0,87 kPa. Това е еквивалентно на около 1% от земята на морското равнище.
Поради тънкия слой на газовата обвивка и по-голямото разстояние от Слънцето повърхността на Марс се затопля много по-зле от повърхността на Земята. Средно е -46 ° C. През зимата пада до -143°C на полюсите, а през лятото по обяд на екватора достига 35°C.
На планетата бушуват прашни бури, които се превръщат в малки торнадо. По-мощните урагани се появяват, когато прахът се издига и се нагрява от Слънцето. Ветровете се усилват, създавайки бури, които са дълги хиляди километри и продължават няколко месеца. Те всъщност крият почти цялата повърхност на Марс от поглед.
Следи от метан и амоняк
Следи от метан също са открити в атмосферата на планетата, чиято концентрация е 30 части на милиард. Изчислено е, чеМарс трябва да произвежда 270 тона метан годишно. Веднъж изпуснат в атмосферата, този газ може да съществува само за ограничен период от време (0,6–4 години). Неговото присъствие, въпреки краткия му живот, показва, че трябва да съществува активен източник.
Предложените опции включват вулканична активност, комети и наличие на метаногенни микробни форми на живот под повърхността на планетата. Метанът може да бъде произведен чрез небиологичен процес, наречен серпентинизация, включващ вода, въглероден диоксид и оливин, който е често срещан на Марс.
Mars Express също откри амоняк, но с относително кратък живот. Не е ясно какво го произвежда, но вулканичната активност е предложена като възможен източник.
Изследване на планетата
Опитите се да разберете какво представлява Марс започнаха през 60-те години на миналия век. В периода от 1960 до 1969 г. Съветският съюз изстреля 9 безпилотни космически кораба към Червената планета, но всички не успяват да достигнат целта. През 1964 г. НАСА започва да пуска сонди Маринър. Първите бяха "Маринер-3" и "Маринер-4". Първата мисия се провали по време на разполагането, но втората, стартирана 3 седмици по-късно, завърши успешно 7,5-месечното пътуване.
Mariner 4 направи първите снимки на Марс в близък план (показващи ударни кратери) и предостави точни данни за атмосферното налягане на повърхността и отбеляза липсата на магнитно поле и радиационен пояс. НАСА продължи програмата с изстрелването на друга двойка летящи сонди Mariner 6 и 7,който достигна планетата през 1969 г.
През 70-те години на миналия век СССР и САЩ се състезаваха кой да бъде първият, който ще изведе изкуствен спътник в орбита около Марс. Съветската програма М-71 включваше три космически кораба - Космос-419 (Марс-1971C), Марс-2 и Марс-3. Първата тежка сонда се разби по време на изстрелване. Следващите мисии, Марс 2 и Марс 3, бяха комбинация от орбитален апарат и спускаем апарат и бяха първите станции, които кацнаха извънземно (различни от Луната).
Те бяха успешно изстреляни в средата на май 1971 г. и летяха от Земята до Марс в продължение на седем месеца. На 27 ноември спускаемият апарат Марс 2 кацна аварийно поради повреда на бордовия компютър и стана първият обект, създаден от човека, достигнал повърхността на Червената планета. На 2 декември Марс-3 направи редовно кацане, но предаването му беше прекъснато след 14.5 от излъчването.
Междувременно НАСА продължи програмата Mariner и през 1971 г. бяха пуснати сонди 8 и 9. Mariner 8 се разби в Атлантическия океан по време на изстрелването. Но вторият космически кораб не само достигна до Марс, но и стана първият успешно изстрелян в неговата орбита. Докато прашната буря продължи в планетарен мащаб, сателитът успя да направи няколко снимки на Фобос. След като бурята утихна, сондата направи снимки, които предоставиха по-подробни доказателства, че вода някога е текла на повърхността на Марс. Установено е, че хълм, наречен Снеговете на Олимп (един от малкото обекти, останали видими по време на планетарна прашна буря), е най-високото образувание в Слънчевата система, което води допреименувайки го на връх Олимп.
През 1973 г. Съветският съюз изпрати още четири сонди: 4-та и 5-та орбитални апарати за Марс, както и орбиталните и спускащи се сонди Марс-6 и 7. Всички междупланетни станции с изключение на Марс-7 , предават данни и най-успешната беше експедицията на Марс-5. Преди разхерметизирането на корпуса на предавателя станцията успя да предаде 60 изображения.
До 1975 г. НАСА изстреля Viking 1 и 2, които се състоят от два орбитални апарата и два апарата за спускане. Мисията до Марс беше насочена към търсене на следи от живот и наблюдение на неговите метеорологични, сеизмични и магнитни характеристики. Резултатите от биологични експерименти на борда на Reentry Vikings бяха неубедителни, но повторният анализ на данните, публикувани през 2012 г., подсказа признаци на микробен живот на планетата.
Orbiters предоставиха допълнителни данни, потвърждаващи, че някога е съществувала вода на Марс - големи наводнения са образували дълбоки каньони с дължина хиляди километри. Освен това петна от разклонени потоци в южното полукълбо предполагат, че някога тук са паднали валежи.
Възобновяване на полетите
Четвъртата планета от слънцето не е изследвана до 90-те години на миналия век, когато НАСА изпрати мисията Mars Pathfinder, която се състоеше от космически кораб, който кацна станция с движещата се сонда Sojourner. Устройството кацна на Марс на 4 юли 1987 г. и стана доказателство за жизнеспособността на технологиите, които ще бъдат използвани в следващите експедиции, катокато приземяване на въздушна възглавница и автоматично избягване на препятствия.
Следващата мисия до Марс е картографският спътник MGS, който достигна планетата на 12 септември 1997 г. и започна да работи през март 1999 г. По време на една пълна марсианска година, от малка надморска височина, почти в полярна орбита, той изучаваше цялата повърхност и атмосфера и изпрати повече планетарни данни от всички предишни мисии взети заедно.
5 ноември 2006 г. MGS загуби контакт със Земята и усилията за възстановяване на НАСА приключиха на 28 януари 2007 г.
През 2001 г. е изпратен орбиталния апарат на Mars Odyssey, за да разбере какво е Марс. Целта му беше да търси доказателства за съществуването на вода и вулканична активност на планетата с помощта на спектрометри и термовизори. През 2002 г. беше обявено, че сондата е открила голямо количество водород, доказателство за огромни отлагания на лед в горните три метра на почвата в рамките на 60° от Южния полюс.
На 2 юни 2003 г. Европейската космическа агенция (ESA) изстреля Mars Express, космически кораб, състоящ се от спътник и спускаемия апарат Beagle 2. Тя излезе в орбита на 25 декември 2003 г. и сондата влезе в атмосферата на планетата в същия ден. Преди ESA да загуби контакт със спускащия апарат, Mars Express Orbiter потвърди наличието на лед и въглероден диоксид на южния полюс.
През 2003 г. НАСА започна да изследва планетата по програмата MER. Той използва два ровера Spirit и Opportunity. Мисията до Марс имаше за задача да изследва различнискала и почва, за да се намерят доказателства за наличието на вода тук.
12.08.05 Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) беше изстрелян и достигна орбитата на планетата на 10.03.06. На борда на устройството има научни инструменти, предназначени за откриване на вода, лед и минерали върху и под повърхността. В допълнение, MRO ще поддържа бъдещи поколения космически сонди чрез ежедневно наблюдение на времето и повърхностните условия на Марс, търсене на бъдещи места за кацане и тестване на нова телекомуникационна система, която ще ускори комуникацията със Земята.
6 август 2012 г. Научната лаборатория на НАСА MSL Mars и марсоходът Curiosity кацнаха в кратера Гейл. С тяхна помощ бяха направени много открития по отношение на местните атмосферни и повърхностни условия, а също така бяха открити органични частици.
На 18 ноември 2013 г., в пореден опит да се разбере какво е Марс, беше изстрелян спътникът MAVEN, чиято цел е да изучава атмосферата и да предава сигнали от роботизирани роувъри.
Изследването продължава
Четвъртата планета от Слънцето е най-изучаваната планета в Слънчевата система след Земята. В момента на повърхността му работят станции Opportunity и Curiosity, а в орбита работят 5 космически кораба - Mars Odyssey, Mars Express, MRO, MOM и Maven.
Тези сонди са заснели невероятно подробни изображения на Червената планета. Те помогнаха да се открие, че някога там е имало вода, и потвърдиха, че Марс и Земята са много сходни - имат полярни шапки, сезони, атмосфера иналичието на вода. Те също така показаха, че органичният живот може да съществува днес и най-вероятно е съществувал преди.
Манията на човечеството по Марс продължава неотслабващо и усилията ни да проучим повърхността му и да разгадаем историята му далеч не са приключили. През следващите десетилетия вероятно ще продължим да изпращаме там роувъри и да изпращаме там човек за първи път. И с течение на времето, предвид наличието на необходимите ресурси, четвъртата планета от Слънцето някой ден ще стане обитаема.
