Marss ir ceturtā planēta mūsu Saules sistēmā un otrā mazākā planēta pēc Merkura. Nosaukts seno romiešu kara dieva vārdā. Tās segvārds "Sarkanā planēta" cēlies no virsmas sarkanīgās nokrāsas, kas ir saistīta ar dzelzs oksīda pārsvaru. Ik pēc dažiem gadiem, kad Marss atrodas opozīcijā ar Zemi, tas ir visvairāk redzams nakts debesīs. Šī iemesla dēļ cilvēki ir novērojuši planētu daudzu gadu tūkstošu garumā, un tās parādīšanās debesīs ir spēlējusi lielu lomu daudzu kultūru mitoloģijā un astroloģiskajās sistēmās. Mūsdienu laikmetā tā ir kļuvusi par zinātnisku atklājumu dārgumu krātuvi, kas ir paplašinājusi mūsu izpratni par Saules sistēmu un tās vēsturi.
Marsa izmērs, orbīta un masa
Ceturtās planētas rādiuss no Saules ir aptuveni 3396 km pie ekvatora un 3376 km polārajos reģionos, kas atbilst 53% no Zemes rādiusa. Un, lai gan tas ir apmēram uz pusi mazāks, Marsa masa ir 6,4185 x 10²³ kg jeb 15,1% no mūsu planētas masas. Ass slīpums ir līdzīgs zemes slīpumam un ir vienāds ar 25,19° attiecībā pret orbītas plakni. Tas nozīmē, ka arī ceturtā planēta no Saules piedzīvo gadalaiku maiņu.
Vistālākajā attālumā no Saules, Marssorbītas 1,666 AU attālumā. e., jeb 249,2 milj.km. Perihēlijā, kad tā ir vistuvāk mūsu zvaigznei, tā atrodas 1,3814 AU attālumā no tās. e., jeb 206,7 milj.km. Sarkanajai planētai nepieciešama 686,971 Zemes diena, kas atbilst 1,88 Zemes gadiem, lai pabeigtu orbītu ap Sauli. Marsa dienās, kas uz Zemes ir viena diena un 40 minūtes, gads ir 668,5991 diena.
Augsnes sastāvs
Ar vidējo blīvumu 3,93 g/cm³ šī Marsa īpašība padara to mazāk blīvu nekā Zeme. Tās tilpums ir aptuveni 15% no mūsu planētas tilpuma, un tā masa ir 11%. Sarkanais Marss ir dzelzs oksīda klātbūtnes rezultāts uz virsmas, kas labāk pazīstams kā rūsa. Citu minerālu klātbūtne putekļos nodrošina citus toņus - zeltu, brūnu, zaļu utt.
Šī sauszemes planēta ir bagāta ar minerālvielām, kas satur silīciju un skābekli, metāliem un citām vielām, kas parasti atrodas uz akmeņainām planētām. Augsne ir nedaudz sārmaina un satur magniju, nātriju, kāliju un hloru. Eksperimenti, kas veikti ar augsnes paraugiem, arī liecina, ka tās pH ir 7,7.
Lai gan šķidrs ūdens nevar pastāvēt uz Marsa virsmas tā plānās atmosfēras dēļ, lielas ledus koncentrācijas ir koncentrētas polāros vāciņos. Turklāt no pola līdz 60° platuma grādiem sniedzas mūžīgā sasaluma josta. Tas nozīmē, ka ūdens atrodas zem lielākās daļas virsmas kā cietā un šķidrā stāvokļa maisījums. Radara dati un augsnes paraugi apstiprināja pazemes rezervuāru klātbūtniarī vidējos platuma grādos.
Iekšējā struktūra
4,5 miljardus gadu vecā planēta Marss sastāv no blīva metāla kodola, ko ieskauj silīcija apvalks. Kodols sastāv no dzelzs sulfīda un satur divreiz vairāk gaismas elementu nekā Zemes kodols. Vidējais garozas biezums ir ap 50 km, maksimālais 125 km. Ja ņem vērā planētu izmērus, tad zemes garoza, kuras vidējais biezums ir 40 km, ir 3 reizes plānāka nekā Marsa.
Mūsdienīgi tā iekšējās struktūras modeļi liecina, ka kodola izmērs ir 1700–1850 km rādiusā, un tas galvenokārt sastāv no dzelzs un niķeļa ar aptuveni 16–17% sēra. Mazāka izmēra un masas dēļ gravitācija uz Marsa virsmas ir tikai 37,6% no Zemes. Gravitācijas paātrinājums šeit ir 3,711 m/s², salīdzinot ar 9,8 m/s² uz mūsu planētas.
Virsmas īpašības
Sarkanais Marss no augšas ir putekļains un sauss, un ģeoloģiski tas ļoti atgādina Zemi. Tajā ir līdzenumi un kalnu grēdas un pat lielākās smilšu kāpas Saules sistēmā. Šeit atrodas arī augstākais kalns - vairogvulkāns Olimps un garākais un dziļākais kanjons - Marinera ieleja.
Trieciena krāteri ir tipiski ainavas elementi, kas iezīmē planētu Marsu. Viņu vecums tiek lēsts miljardos gadu. Lēnā erozijas ātruma dēļ tie ir labi saglabājušies. Lielākā no tām ir Hellas ieleja. Krātera apkārtmērs ir aptuveni 2300 km, un tā dziļums sasniedz 9 km.
Arī uz Marsa virsmasvar atšķirt gravas un kanālus, un daudzi zinātnieki uzskata, ka kādreiz pa tām plūda ūdens. Salīdzinot tos ar līdzīgiem veidojumiem uz Zemes, var pieņemt, ka tos vismaz daļēji veido ūdens erozija. Šie kanāli ir diezgan lieli - 100 km plati un 2 tūkstošus km gari.
Marsa satelīti
Marsam ir divi mazi pavadoņi, Foboss un Deimos. Tos 1877. gadā atklāja astronoms Asafs Hols, un tie ir nosaukti mītisku varoņu vārdā. Saskaņā ar tradīciju ņemt vārdus no klasiskās mitoloģijas, Fobs un Deimos ir grieķu kara dieva Ares dēli, kurš bija Romas Marsa prototips. Pirmā no tām personificē bailes, bet otrā - apjukumu un šausmas.
Fobosas diametrs ir aptuveni 22 km, un attālums līdz Marsam no tā ir 9234,42 km perigejā un 9517,58 km apogejā. Tas ir zem sinhronā augstuma, un ir nepieciešamas tikai 7 stundas, lai satelīts riņķotu ap planētu. Zinātnieki ir aprēķinājuši, ka pēc 10–50 miljoniem gadu foboss var nokrist uz Marsa virsmas vai sadalīties gredzena struktūrā ap to.
Deimos diametrs ir aptuveni 12 km, un tā attālums no Marsa ir 23455,5 km perigejā un 23470,9 km apogejā. Satelīts veic pilnīgu apgriezienu 1,26 dienās. Marsam var būt papildu satelīti, kuru diametrs ir mazāks par 50–100 m, un starp Fobosu un Deimosu ir putekļu gredzens.
Pēc zinātnieku domām, šie pavadoņi kādreiz bija asteroīdi, bet pēc tam tos notvēra planētas gravitācija. Abu pavadoņu zemais albedo un sastāvs (oglekļahondrīts), kas ir līdzīgs asteroīdu materiālam, atbalsta šo teoriju, un šķiet, ka Fobosa nestabilā orbīta liecina par nesenu notveršanu. Tomēr abu pavadoņu orbītas ir apļveida un atrodas ekvatora plaknē, kas ir neparasti notvertajiem ķermeņiem.
Atmosfēra un klimats
Laikapstākļus uz Marsa nosaka ļoti plāna atmosfēra, kurā ir 96% oglekļa dioksīda, 1,93% argona un 1,89% slāpekļa, kā arī skābekļa un ūdens pēdas. Tas ir ļoti putekļains un satur daļiņas, kuru diametrs ir līdz 1,5 mikroniem, kas, skatoties no virsmas, Marsa debesis padara tumši dzeltenas. Atmosfēras spiediens svārstās 0,4–0,87 kPa robežās. Tas atbilst aptuveni 1% no zemes virsmas jūras līmenī.
Gāzveida apvalka plānā slāņa un lielākā attāluma no Saules dēļ Marsa virsma sasilst daudz sliktāk nekā Zemes virsma. Vidēji tas ir -46 ° C. Ziemā tas nokrītas līdz -143 ° C pie poliem, un vasarā pusdienlaikā pie ekvatora tas sasniedz 35 ° C.
Uz planētas plosās putekļu vētras, kas pārvēršas mazos viesuļvētros. Spēcīgākas viesuļvētras rodas, kad putekļi paceļas un tos silda Saule. Vēji pastiprinās, radot tūkstošiem kilometru garas vētras, kas ilgst vairākus mēnešus. Tie faktiski slēpj gandrīz visu Marsa virsmas laukumu.
Metāna un amonjaka pēdas
Planētas atmosfērā tika atrastas arī metāna pēdas, kuru koncentrācija ir 30 daļas uz miljardu. Tiek lēsts, kaMarsam vajadzētu saražot 270 tonnas metāna gadā. Kad šī gāze nonāk atmosfērā, tā var pastāvēt tikai ierobežotu laiku (0,6–4 gadi). Tā klātbūtne, neskatoties uz tā īso kalpošanas laiku, norāda, ka ir jābūt aktīvam avotam.
Ieteiktās iespējas ietver vulkānisko aktivitāti, komētas un metanogēno mikrobu dzīvības formu klātbūtni zem planētas virsmas. Metānu var iegūt nebioloģiskā procesā, ko sauc par serpentinizāciju, iesaistot ūdeni, oglekļa dioksīdu un olivīnu, kas ir izplatīts uz Marsa.
Mars Express atklāja arī amonjaku, taču ar salīdzinoši īsu kalpošanas laiku. Nav skaidrs, kas to rada, taču kā iespējamais avots ir ierosināta vulkāniskā aktivitāte.
Planētas izpēte
Mēģinājumi noskaidrot, kas ir Marss, sākās pagājušā gadsimta 60. gados. Laika posmā no 1960. līdz 1969. gadam Padomju Savienība uz Sarkano planētu palaida 9 bezpilota kosmosa kuģus, taču tie visi nespēja sasniegt mērķi. 1964. gadā NASA sāka palaist Mariner zondes. Pirmie bija "Mariner-3" un "Mariner-4". Pirmā misija neizdevās izvietošanas laikā, bet otrā, kas tika uzsākta 3 nedēļas vēlāk, veiksmīgi pabeidza 7,5 mēnešus ilgušo ceļojumu.
Mariner 4 uzņēma pirmos Marsa tuvplāna attēlus (rāda trieciena krāterus) un sniedza precīzus datus par atmosfēras spiedienu uz virsmas, kā arī atzīmēja magnētiskā lauka un radiācijas jostas neesamību. NASA turpināja programmu, palaižot vēl vienu pāri lidojošu zondu Mariner 6 un 7,kurš sasniedza planētu 1969. gadā
Pagājušā gadsimta septiņdesmitajos gados PSRS un ASV sacentās par pirmo, kas nogādās mākslīgo pavadoni orbītā ap Marsu. Padomju M-71 programmā bija trīs kosmosa kuģi - Kosmos-419 (Mars-1971C), Mars-2 un Mars-3. Pirmā smagā zonde avarēja palaišanas laikā. Nākamās misijas, Marss 2 un Mars 3, bija orbītas un nolaišanās ierīces kombinācija, un tās bija pirmās stacijas, kas nolaidās ārpus zemes (izņemot uz Mēness).
Tie tika veiksmīgi palaisti 1971. gada maija vidū un septiņus mēnešus lidoja no Zemes uz Marsu. 27. novembrī lidmašīnas Marss 2 avārijas nosēšanās dēļ borta datora kļūmes dēļ kļuva par pirmo cilvēka radīto objektu, kas sasniedzis Sarkanās planētas virsmu. 2. decembrī Mars-3 veica regulāru nosēšanos, taču tā pārraide tika pārtraukta pēc 14,5 no pārraides.
Tikmēr NASA turpināja Mariner programmu, un 1971. gadā tika palaistas zondes 8 un 9. Mariner 8 palaišanas laikā ietriecās Atlantijas okeānā. Bet otrais kosmosa kuģis ne tikai sasniedza Marsu, bet arī kļuva par pirmo veiksmīgi palaistu savā orbītā. Kamēr putekļu vētra ilga planētu mērogā, satelītam izdevās uzņemt vairākas Fobosa fotogrāfijas. Vētrai norimstot, zonde uzņēma attēlus, kas sniedza detalizētākus pierādījumus tam, ka kādreiz uz Marsa virsmas plūdis ūdens. Tika konstatēts, ka pakalns, ko sauc par Olimpa sniegiem (viens no nedaudzajiem objektiem, kas palika redzams planētas putekļu vētras laikā), ir augstākais veidojums Saules sistēmā, kas noveda piepārdēvējot to par Olimpa kalnu.
1973. gadā Padomju Savienība nosūtīja vēl četras zondes: 4. un 5. Marsa orbītas, kā arī Mars-6 un 7 orbitālās un nolaišanās zondes. Visas starpplanētu stacijas, izņemot Marsu- 7 , pārraidīja datus un Mars-5 ekspedīcija bija visveiksmīgākā. Pirms raidītāja korpusa spiediena samazināšanas stacijai izdevās pārraidīt 60 attēlus.
Līdz 1975. gadam NASA palaida Viking 1 un 2, kas sastāvēja no diviem orbītiem un diviem nolaišanās lidmašīnām. Misija uz Marsu bija vērsta uz dzīvības pēdu meklēšanu un tās meteoroloģisko, seismisko un magnētisko raksturlielumu novērošanu. Bioloģisko eksperimentu rezultāti uz vikingu atgriešanās klāja nebija pārliecinoši, taču 2012. gadā publicēto datu atkārtota analīze liecināja par mikrobu dzīves pazīmēm uz planētas.
Orbiters snieguši papildu datus, kas apstiprina, ka kādreiz uz Marsa pastāvējis ūdens – lieli plūdi ir izveidojuši dziļus kanjonus tūkstošiem kilometru garumā. Turklāt zarojošu strautu plankumi dienvidu puslodē liek domāt, ka kādreiz šeit ir nokrišņi.
Lidojumu atsākšana
Ceturtā planēta no Saules tika izpētīta tikai deviņdesmitajos gados, kad NASA nosūtīja Marsa Pathfinder misiju, kas sastāvēja no kosmosa kuģa, kas nosēdināja staciju ar kustīgo Sojourner zondi. Ierīce nolaidās uz Marsa 1987. gada 4. jūlijā un kļuva par pierādījumu to tehnoloģiju dzīvotspējai, kuras tiks izmantotas turpmākajās ekspedīcijās, piemēram,piemēram, gaisa spilvenu nosēšanās un automātiska šķēršļu novēršana.
Nākamā misija uz Marsu ir MGS kartēšanas satelīts, kas sasniedza planētu 1997. gada 12. septembrī un sāka darboties 1999. gada martā. Viena pilna Marsa gada laikā no maza augstuma gandrīz polārajā orbītā tas pētīja visu virsmu un atmosfēru un nosūtīja vairāk planētu datu nekā visas iepriekšējās misijas kopā.
2006. gada 5. novembris MGS zaudēja kontaktu ar Zemi, un NASA atjaunošanas pasākumi beidzās 2007. gada 28. janvārī
2001. gadā Marsa Odyssey Orbiter tika nosūtīts, lai noskaidrotu, kas ir Marss. Tās mērķis bija, izmantojot spektrometrus un termovizorus, meklēt pierādījumus par ūdens esamību un vulkānisko aktivitāti uz planētas. 2002. gadā tika paziņots, ka zonde ir atklājusi lielu daudzumu ūdeņraža, kas liecina par milzīgām ledus nogulsnēm augsnes augšējos trīs metros 60° no Dienvidpola.
Eiropas Kosmosa aģentūra (ESA) 2003. gada 2. jūnijā palaida kosmosa kuģi Mars Express, kas sastāv no satelīta un nolaižamā aparāta Beagle 2. Orbītā tā nonāca 2003. gada 25. decembrī, un tajā pašā dienā zonde iekļuva planētas atmosfērā. Pirms ESA zaudēja kontaktu ar nolaišanās ierīci, Mars Express Orbiter apstiprināja ledus un oglekļa dioksīda klātbūtni dienvidu polā.
2003. gadā NASA sāka planētas izpēti MER programmas ietvaros. Tas izmantoja divus roverus Spirit un Opportunity. Misijas uz Marsu uzdevums bija izpētīt dažādusklintis un augsne, lai atrastu pierādījumus par ūdens klātbūtni šeit.
12.08.05 tika palaists Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), kas planētas orbītu sasniedza 10.03.2006. Ierīcē ir zinātniski instrumenti, kas paredzēti ūdens, ledus un minerālu noteikšanai uz virsmas un zem tās. Turklāt MRO atbalstīs nākamās paaudzes kosmosa zondes, katru dienu pārraugot Marsa laikapstākļus un virsmas apstākļus, meklējot turpmākās nolaišanās vietas un testējot jaunu telekomunikāciju sistēmu, kas paātrinās saziņu ar Zemi.
2012. gada 6. augustā NASA MSL Marsa zinātnes laboratorija un Curiosity rover nolaidās Geila krāterī. Ar viņu palīdzību ir veikti daudzi atklājumi par vietējiem atmosfēras un virsmas apstākļiem, kā arī atklātas organiskās daļiņas.
2013. gada 18. novembrī kārtējā mēģinājumā noskaidrot, kas ir Marss, tika palaists pavadonis MAVEN, kura mērķis ir izpētīt atmosfēru un pārraidīt signālus no robotizētiem roveriem.
Pētījumi turpinās
Ceturtā planēta no Saules ir visvairāk pētītā planēta Saules sistēmā pēc Zemes. Pašlaik uz tās virsmas darbojas stacijas Opportunity un Curiosity, un orbītā darbojas 5 kosmosa kuģi - Mars Odyssey, Mars Express, MRO, MOM un Maven.
Šīs zondes ir uzņēmušas neticami detalizētus Sarkanās planētas attēlus. Viņi palīdzēja atklāt, ka tur kādreiz bija ūdens, un apstiprināja, ka Marss un Zeme ir ļoti līdzīgi – tiem ir polārie vāciņi, gadalaiki, atmosfēra unūdens klātbūtne. Tie arī parādīja, ka organiskā dzīvība var pastāvēt šodien un, visticamāk, pastāvēja arī agrāk.
Cilvēces apsēstība ar Marsu turpinās, un mūsu centieni pētīt tā virsmu un atšķetināt tā vēsturi nebūt nav beigušies. Tuvākajās desmitgadēs mēs, iespējams, turpināsim tur sūtīt roverus un pirmo reizi sūtīsim tur cilvēku. Un laika gaitā, ņemot vērā nepieciešamo resursu pieejamību, ceturtā planēta no Saules kādreiz kļūs apdzīvojama.
