Марс: что мы знаем о Красной планете

Марс-четвертая планета от солнца. Приличествуя кровавому цвету Красной планеты, римляне назвали ее в честь своего бога войны. По правде говоря, римляне копировали древних греков, которые также назвали планету в честь своего бога войны Ареса. Другие цивилизации также обычно давали планете названия, основанные на ее цвете — например, египтяне называли ее «хер Дешер», что означает «Красная звезда», в то время как древние китайские астрономы называли ее «огненной звездой».»

Физические характеристики

Яркий ржавый цвет Марса известен благодаря богатым железом минералам в его реголите-рыхлой пыли и камням, покрывающим его поверхность. Почва земли-это тоже своего рода реголит, хотя и загруженный органическим содержанием. По данным НАСА, железные минералы окисляются или ржавеют, в результате чего почва выглядит красной.

Холодная, тонкая атмосфера означает, что жидкая вода, вероятно, не может существовать на поверхности Марса в течение какого-либо периода времени. Особенности, называемые повторяющимися наклонными линиями, могут иметь всплески соленой воды, текущей по поверхности, но это доказательство оспаривается; некоторые ученые утверждают, что водород, замеченный с орбиты в этом регионе, может вместо этого указывать на соленые соли. Это означает, что, хотя эта пустынная планета имеет только половину диаметра Земли, она имеет такое же количество сухой земли.

Красная планета является домом как для самой высокой горы, так и для самой глубокой и длинной долины в Солнечной системе. Высота Олимпа составляет примерно 17 миль (27 километров), примерно в три раза больше высоты Эвереста, в то время как система долин долины Маринерис — названная в честь зонда Mariner 9, который обнаружил ее в 1971 году — достигает глубины 6 миль (10 км) и проходит с востока на запад примерно на 2500 миль (4000 км), около одной пятой расстояния вокруг Марса и близко к ширине Австралии.

Ученые считают, что Долины Маринерис образовались в основном в результате рифтования земной коры, когда она растянулась. Отдельные каньоны в пределах системы достигают 60 миль (100 км) в ширину. Каньоны сливаются в центральной части долины Маринерис в регионе шириной до 370 миль (600 км). Большие каналы, выходящие из концов некоторых каньонов и слоистых отложений в пределах предполагают, что каньоны, возможно, когда-то были заполнены жидкой водой.

Марс также имеет самые большие вулканы в Солнечной системе, Олимп Монс является одним из них. Массивный Вулкан, который составляет около 370 миль (600 км) в диаметре, достаточно широк, чтобы покрыть штат Нью-Мексико. Олимп Монс-это щитовой вулкан, склоны которого постепенно поднимаются, как у Гавайских вулканов, и были созданы извержениями Лав, которые текли на большие расстояния, прежде чем затвердеть. Марс также имеет много других видов вулканических форм рельефа, от небольших, крутых конусов до огромных равнин, покрытых застывшей лавой. Некоторые незначительные извержения могут все еще происходить на планете.

Каналы, долины и овраги встречаются по всему Марсу и предполагают, что жидкая вода могла течь по поверхности планеты в последнее время. Некоторые каналы могут быть шириной 60 миль (100 км) и длиной 1200 миль (2000 км). Вода все еще может находиться в трещинах и порах в подземных породах. Исследование ученых в 2018 году показало, что соленая вода под поверхностью Марса может содержать значительное количество кислорода, который будет поддерживать микробную жизнь. Однако, количество кислорода зависит от температуры и давления; температура на Марсе время от времени меняется по мере того, как меняется наклон его оси вращения.

Многие районы Марса представляют собой плоские низменные равнины. Самые низкие из северных равнин относятся к числу самых плоских и гладких мест в Солнечной системе, потенциально созданных водой, которая когда-то текла по поверхности Марса. Северное полушарие в основном лежит на более низкой высоте, чем южное полушарие, предполагая, что кора может быть тоньше на севере, чем на юге. Это различие между Севером и Югом может быть связано с очень большим воздействием вскоре после рождения Марса.

Количество кратеров на Марсе резко варьируется от места к месту, в зависимости от возраста поверхности. Большая часть поверхности южного полушария чрезвычайно стара, и поэтому имеет много кратеров — включая самую большую планету Эллады шириной 1400 миль (2300 км), в то время как северное полушарие моложе и поэтому имеет меньше кратеров. Некоторые вулканы также имеют несколько кратеров, что говорит о том, что они изверглись недавно, с получением лавы, покрывающей любые старые кратеры. Некоторые кратеры имеют необычно выглядящие отложения мусора вокруг них, напоминающие застывшие селевые потоки, что потенциально указывает на то, что ударный элемент попал в подземную воду или лед.

В 2018 году космический аппарат Mars Express Европейского космического агентства обнаружил то, что может быть суспензией воды и зерен под ледяным Planum Australe. (Некоторые отчеты описывают его как «озеро», но неясно, сколько реголита находится внутри воды.) Этот водоем, как говорят, около 12,4 миль (20 км) в поперечнике. Его подземное расположение напоминает аналогичные подземные озера в Антарктиде,в которых были обнаружены микробы. В конце года «Марс Экспресс» также обнаружил огромную ледяную зону в кратере Красной планеты Королев.

Полярные шапки

Обширные отложения того, что кажется тонкослойными штабелями водяного льда и пыли, простираются от полюсов до широт около 80 градусов в обоих полушариях. Вероятно, они были отложены в атмосфере в течение длительного промежутка времени. Поверх большей части этих слоистых отложений в обоих полушариях находятся шапки водяного льда, которые остаются замороженными круглый год.

Зимой появляются дополнительные сезонные шапки мороза. Они состоят из твердого углекислого газа, также известного как» сухой лед», который конденсируется из углекислого газа в атмосфере. В самую глубокую часть зимы этот мороз может простираться от полюсов до широт до 45 градусов, или на полпути к экватору. Слой сухого льда, по-видимому, имеет пушистую текстуру, как свежевыпавший снег, согласно отчету в журнале Geophysical Research-Planets.

Климат

Марс намного холоднее Земли, в значительной степени из-за его большего расстояния от солнца. Средняя температура составляет около минус 80 градусов по Фаренгейту (минус 60 градусов Цельсия), хотя она может варьироваться от минус 195 F (минус 125 C) вблизи полюсов зимой до целых 70 F (20 C) в полдень вблизи экватора.

Насыщенная углекислым газом атмосфера Марса также примерно в 100 раз менее плотна, чем атмосфера Земли в среднем, но тем не менее она достаточно плотна, чтобы поддерживать погоду, облака и ветры. Плотность атмосферы меняется сезонно, поскольку зима заставляет углекислый газ замерзать в марсианском воздухе. В древнем прошлом атмосфера, вероятно, была более плотной и способной поддерживать воду, текущую по ее поверхности. Со временем более легкие молекулы в атмосфере Марса улетучились под давлением солнечного ветра, который воздействовал на атмосферу, потому что Марс не имеет глобального магнитного поля. Этот процесс изучается сегодня миссией НАСА MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution).

Орбитальный аппарат НАСА Mars Reconnaissance обнаружил первые окончательные обнаружения углекислых снежных облаков, что делает Марс единственным телом в Солнечной системе, известным для размещения такой необычной зимней погоды. Красная планета также вызывает выпадение водяного льда из облаков.

Пылевые бури на Марсе-самые крупные в Солнечной системе, способные окутать всю Красную планету и длиться месяцами. Одна из теорий о том, почему пыльные бури могут расти так сильно на Марсе, заключается в том, что частицы пыли в воздухе поглощают солнечный свет, нагревая марсианскую атмосферу в их окрестностях. Теплые карманы воздуха тогда текут к более холодным областям, производя ветры. Сильные ветры поднимают больше пыли с Земли, что, в свою очередь, нагревает атмосферу, поднимая больше ветра и поднимая больше пыли.

Орбитальные характеристики

Ось Марса, как и земная, наклонена относительно Солнца. Это означает, что, как и Земля, количество солнечного света, падающего на определенные части Красной планеты, может сильно варьироваться в течение года, давая Марсу сезоны.

Однако времена года, которые испытывает Марс, более экстремальны, чем земные, потому что эллиптическая, овальная орбита Красной планеты вокруг Солнца более вытянута, чем у любой из других крупных планет. Когда Марс находится ближе всего к солнцу, его южное полушарие наклонено к Солнцу, давая ему короткое, очень жаркое лето, в то время как северное полушарие испытывает короткую, холодную зиму. Когда Марс находится дальше всего от солнца, северное полушарие наклонено к Солнцу, давая ему долгое, мягкое лето, в то время как южное полушарие испытывает долгую, холодную зиму.

Наклон оси Красной планеты дико колеблется с течением времени, потому что она не стабилизирована большой Луной, такой как Земля. Это привело к различным климатическим условиям на поверхности Марса на протяжении всей его истории. Исследование 2017 года предполагает, что изменение наклона также повлияло на выброс метана в атмосферу Марса, вызвав временные периоды потепления, которые позволили воде течь.

Факты об орбите Марса:

Среднее расстояние от солнца: 141 633 260 миль (227 936 640 км). Для сравнения: в 1,524 раза больше, чем на Земле.

Перигелий (ближайший): 128 400 000 миль (206 600 000 км). Для сравнения: в 1,404 раза больше, чем на Земле.

Афелии (самая дальняя): 154 900 000 миль (249 200 000 км). Для сравнения: в 1,638 раза больше, чем на Земле.

Состав и структура

Состав атмосферы (по объему)

По данным НАСА, атмосфера Марса состоит из 95,32 процента углекислого газа, 2,7 процента азота, 1,6 процента аргона, 0,13 процента кислорода, 0,08 процента окиси углерода, с незначительным количеством воды, оксида азота, неона, водорода-дейтерия-кислорода, Криптона и ксенона.

Магнитное поле

Марс в настоящее время не имеет глобального магнитного поля, но есть области его коры, которые могут быть по крайней мере в 10 раз сильнее намагничены, чем что-либо измеренное на Земле, что предполагает, что эти области являются остатками древнего глобального магнитного поля.

Химический состав

Марс, вероятно, имеет твердое ядро, состоящее из железа, никеля и серы. Мантия Марса, вероятно, похожа на земную в том, что она состоит в основном из перидотита, который состоит в основном из кремния, кислорода, железа и магния. Кора, вероятно, в основном состоит из базальта вулканической породы, который также распространен в корках Земли и Луны, хотя некоторые породы коры, особенно в северном полушарии, могут быть формой андезита, вулканической породы, которая содержит больше кремния, чем Базальт.

Внутренняя структура

Ученые считают, что в среднем марсианское ядро имеет диаметр от 1800 до 2400 миль (от 3000 до 4000 км), его мантия имеет ширину от 900 до 1200 миль (от 5400 до 7200 км), а толщина коры составляет около 30 миль (50 км).

Спутники Марса

Две луны Марса, Фобос и Деймос, были открыты американским астрономом Асафом Холлом в течение недели в 1877 году. Холл уже почти отказался от поисков марсианской луны, но его жена, Анджелина, настаивала на своем. Следующей ночью он обнаружил Деймос, а через шесть дней-Фобос. Он назвал Луны в честь сыновей греческого бога войны Ареса-Фобос означает «страх», а Деймос — «разгром».»

И Фобос, и Деймос, по-видимому, состоят из богатой углеродом породы, смешанной со льдом, и покрыты пылью и рыхлыми породами. Они крошечные рядом с луной Земли и имеют неправильную форму, так как им не хватает гравитации, чтобы вытянуть себя в более круглую форму. Самый широкий Фобос получает около 17 миль (27 км), а самый широкий Деймос получает примерно 9 миль (15 км).

Обе луны испещрены кратерами от ударов метеоритов. Поверхность Фобоса также обладает сложным рисунком борозд, которые могут быть трещинами, образовавшимися после удара, создавшего самый большой кратер Луны-отверстие около 6 миль (10 км) в ширину, или почти половину ширины Фобоса. Они всегда показывают Марсу одно и то же лицо, как наша Луна-Земле.

Остается неясным, как родились Фобос и Деймос. Они могли быть астероидами, захваченными гравитационным притяжением Марса, или они могли быть сформированы на орбите вокруг Марса в то же самое время, когда планета появилась на свет. Ультрафиолетовый свет, отраженный от Фобоса, дает убедительные доказательства того,что Луна является захваченным астероидом, по мнению астрономов из Университета Падуи в Италии.

Фобос постепенно движется по спирали к Марсу, приближаясь к Красной планете на 6 футов (1,8 метра) с каждым столетием. В течение 50 миллионов лет Фобос либо врежется в Марс, либо распадется и образует кольцо обломков вокруг планеты.

Исследование и разведка

Первым человеком, наблюдавшим Марс в телескоп, был Галилео Галилей. В следующем столетии астрономы обнаружили полярные ледяные шапки планеты. В 19-м и 20-м веках исследователи полагали, что они видели сеть длинных, прямых каналов на Марсе, которые намекали на возможную цивилизацию, хотя позже они оказались ошибочными интерпретациями темных областей, которые они видели.

Многие марсианские породы падали на поверхность Земли в течение эонов, предоставляя ученым редкую возможность изучать марсианские породы, не покидая нашу планету. Одной из самых спорных находок был Аллан Хиллс 84001 (ALH 84001) — марсианский метеорит, который в 1996 году, как говорили, содержал формы, напоминающие небольшие окаменелости. Находка привлекла большое внимание средств массовой информации в то время, но последующие исследования отвергли эту идею. Дебаты все еще продолжались в 2016 году, в 20-ю годовщину объявления. В 2018 году отдельное исследование метеоритов показало, что органические молекулы — строительные блоки жизни, хотя и не обязательно самой жизни — могли образоваться на Марсе в результате химических реакций, подобных батареям.

Роботизированные космические аппараты начали наблюдать Марс в 1960-х годах, а Соединенные Штаты запустили Mariner 4 в 1964 году и Mariners 6 и 7 в 1969 году. Миссии показали, что Марс был бесплодным миром, без каких-либо признаков жизни или цивилизаций, которые люди там себе представляли. В 1971 году «Маринер-9» вышел на орбиту Марса, нанеся на карту около 80 процентов планеты и обнаружив ее вулканы и каньоны.

Советский Союз также запустил множество космических аппаратов в 1960-х и начале 1970-х годов, но большинство из этих миссий потерпели неудачу. Марс 2 (1971) и Марс 3 (1971) работали успешно, но не смогли нанести на карту поверхность из-за пыльных бурь. Посадочный модуль НАСА Viking 1 приземлился на поверхность Марса в 1976 году, это была первая успешная посадка на Красную планету. Спускаемый аппарат сделал первые снимки поверхности Марса крупным планом, но не обнаружил никаких серьезных признаков жизни.

Следующие два корабля, которые успешно достигли Марса, были Mars Pathfinder, посадочный модуль и Mars Global Surveyor, орбитальный аппарат, оба запущенные в 1996 году. Маленький робот-Следопыт по имени Соджорнер-первый колесный марсоход, который исследовал поверхность другой планеты, — отважился исследовать поверхность планеты, анализируя камни.

В 2001 году НАСА запустило зонд Mars Odyssey, который обнаружил огромное количество водяного льда под поверхностью Марса, в основном в верхних 3 футах (1 метр). Остается неясным, находится ли под ним больше воды, поскольку зонд не может видеть воду глубже.

В 2003 году Марс прошел ближе к Земле, чем когда-либо за последние 60 000 лет. В том же году НАСА запустило два марсохода под названием Spirit и Opportunity, которые исследовали различные области поверхности Марса. Оба марсохода обнаружили признаки того, что вода когда-то текла по поверхности планеты.

В 2008 году НАСА отправило еще одну миссию, Phoenix, чтобы приземлиться на северных равнинах Марса и искать воду, что ему удалось сделать.

В 2011 году миссия НАСА Mars Science Laboratory отправила марсоход Mars Curiosity, чтобы исследовать марсианские породы и определить геологические процессы, которые их создали. Среди находок миссии был и первый метеорит на поверхности Красной планеты. Марсоход обнаружил сложные органические молекулы на поверхности, а также сезонные колебания концентрации метана в атмосфере.

НАСА имеет два других орбитальных аппарата, работающих вокруг планеты, Mars Reconnaissance Orbiter и MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution). Европейское космическое агентство (ЕКА) также имеет два космических аппарата, вращающихся вокруг планеты: Mars Express и Trace Gas Orbiter.

В сентябре 2014 года миссия Индийского марсианского орбитального корабля также достигла Красной планеты, что сделало ее четвертой страной, успешно вышедшей на орбиту вокруг Марса.

В ноябре 2018 года НАСА отправило на поверхность стационарный спускаемый аппарат Mars InSight. InSight изучит геологическую активность планеты, зарыв зонд под землю.

НАСА планирует запустить преемник миссии марсохода Curiosity, получивший название Mars 2020. Эта миссия будет искать древние признаки жизни и, в зависимости от того, насколько перспективными выглядят ее образцы, она может «кэшировать» результаты в безопасных местах на Красной планете для будущего ровера, чтобы забрать.

ЕКА работает над собственным марсоходом ExoMars, который также должен быть запущен в 2020 году, и будет включать в себя бурение, чтобы углубиться в Красную планету, собирая образцы почвы с глубины около 2 метров (6,5 футов).

Потерянные миссии

Марс-далеко не легкая планета для достижения. НАСА, Россия, Европейское космическое агентство, Китай, Япония и Советский Союз коллективно потеряли много космических аппаратов в их стремлении исследовать Красную планету. Известные примеры включают:

1992-наблюдатель Марса НАСА

1996-российский Марс 96

1998-марсианский климатический орбитальный аппарат НАСА, японский Нозоми

1999-Полярный спускаемый аппарат НАСА на Марс

2003-посадочный модуль «Бигль-2» ЕКА

2011 — России Фобус-грунт миссию к Фобосу с китайской Yinghuo-1 орбитальный аппарат

2016-тестовый посадочный модуль Schiaparelli ЕКА

Человеческие миссии в будущем

Роботы-не единственные, кто получает билет на Марс. Рабочая группа ученых из правительственных учреждений, научных кругов и промышленности определила, что пилотируемая миссия НАСА на Марс должна быть возможной к 2030-м гг. Однако в конце 2017 года администрация Трампа поручила НАСА отправить людей обратно на Луну, прежде чем отправиться на Марс. В настоящее время НАСА больше сосредоточено на концепции, называемой лунной орбитальной платформой-шлюзом, которая будет космической станцией на Луне и штаб-квартирой для дальнейшего освоения космоса.

Роботизированные миссии на Красную планету имели большой успех в последние несколько десятилетий, но это остается серьезной проблемой, чтобы получить людей на Марс. При современных ракетных технологиях путешествие людей на Марс займет несколько месяцев, а это означает, что они будут жить в течение нескольких месяцев в условиях микрогравитации, которая оказывает разрушительное воздействие на организм человека. Выполнение работ в умеренной гравитации на Марсе может оказаться чрезвычайно трудным после многих месяцев в условиях микрогравитации. На Международной космической станции продолжаются исследования воздействия микрогравитации.

НАСА-не единственный, у кого есть надежды на марсианских астронавтов. Илон Маск, основатель SpaceX, изложил несколько концепций, чтобы привести людей на Марс. В ноябре 2018 года Маск ребрендировал будущую «ракету большого Сокола» SpaceX на «звездолет». Другие страны, в том числе Китай и Россия, также объявили о своих целях по отправке людей на Марс.

Дополнительные ресурсы:

https://www.space.com/47-mars-the-red-planet-fourth-planet-from-the-sun.html

Ссылка на основную публикацию