Marss un Venera ir līdzīgas Zemei, tāpēc zinātnieki nezaudē cerību atrast dzīvību uz kaimiņu planētām. Marsam tas ir vairāk iespējams. Rover Curiosity varēja droši noskaidrot, ka kādreiz tur plūdušas upes, kas nozīmē, ka valdīja atmosfēra. Iespējams, dzīvība uz Marsa pastāvēja ilgi pirms Zemes vai būs iespējama pēc terraformēšanas (klimatisko apstākļu izmaiņām). Tam nepieciešams magnētiskā lauka klātbūtne netālu no Marsa.
Planētu izmēri, masas un orbītas
Sarkanā planēta ir daudz mazāka par Zemi. Pēc zinātnieku aprēķiniem un daudzu pētījumu gaitā iegūtajiem datiem, uz Zemes ietilptu līdz sešiem tāda paša tilpuma objektiem kā Marss. Ceturtās planētas rādiuss no Saules gar ekvatoru ir 0,53 Zemes, un virsmas blīvums ir 37,6%.
Planētu orbitālie ceļi ir radikāli atšķirīgi, bet siderālais apgrozījums ir līdzīgs. Tas nozīmē, ka gads uz Marsa ilgst gandrīz 687 dienas, bet diena ir 24 stundas 40minūtes. Aksiālais slīpums ir gandrīz vienāds – 25 grādi Marsam, Zemei par diviem grādiem mazāk. Šī līdzība nozīmē, ka no sarkanās planētas var sagaidīt sezonalitāti.
Zemes un Marsa struktūra un sastāvs
Sauszemes planētu (Venēras, Zemes un Marsa) pārstāvji pēc uzbūves ir līdzīgi. Šis ir metāla kodols ar apvalku un garozu, bet Zemes blīvums ir lielāks nekā Marsam. Tas ir, sarkanā planēta sastāv no vieglākiem elementiem. Zemei ir akmeņains kodols ar šķidrumu, kā arī silikāta mantija un cieta virsmas garoza. Runājot par Marsu, zinātnieki vēl nav pilnībā pārliecināti par tā kodola uzbūvi. Ir zināms, ka Marsa kodols sastāv no dzelzs un niķeļa, 16-17% - no sēra. Marsa mantija ir tikai 1300-1800 km (salīdzinājumam: zemes apvalka biezums ir 2890 km), bet garoza aptver 50-125 km (pie Zemes - 40 km). Zemes un Marsa mantija un garoza ir gandrīz identiska pēc struktūras, bet atšķiras biezumā.
Virsmas funkcijas
Apmēram 70% no Zemes virsmas klāj okeānu ūdeņi. Saskaņā ar vienu versiju šķidrais ūdens bija daļa no gāzes un putekļu mākoņa, no kura veidojās Zeme. Saskaņā ar citu, tas parādījās intensīvas asteroīdu un komētu bombardēšanas rezultātā, ko piedzīvoja jaunā planēta. Daži zinātnieki uzskata, ka Zemes veidošanās laikā ūdens tika atbrīvots no hidratētiem minerāliem. Ir arī citas hipotēzes, un iespējams, ka tās visas ir vairāk vai mazāk patiesas.
Arī Marsā kādreiz bija šķidrs ūdens, kasir nepieciešams nosacījums dzīves attīstībai. Taču tagad tā ir auksta un pamesta planēta, kas bagāta ar dzelzs oksīdu, kas Marsa virsmai piešķir sarkanu nokrāsu. Ūdens ir pieejams ledus veidā pie stabiem. Zem virsmas uzkrājas neliels daudzums.
Marsam un Zemei ir līdzīga ainava. Uz planētām ir kalni un vulkāni, kanjoni un līdzenumi, aizas, grēdas, plakankalnes. Lielākais kalns uz Marsa tiek saukts par Olimpu, bet dziļākā bezdibene ir Mariner Valley. Abas planētas to veidošanās laikā tika pakļautas meteoru un asteroīdu uzbrukumiem, taču pēdas uz Marsa ir daudz labāk saglabājušās nokrišņu trūkuma un gaisa spiediena dēļ. Indivīdi ir miljardiem gadu veci. Uz Zemes šādi veidojumi pamazām sabruka.
Atmosfēras sastāvs un temperatūra
Zemei ir blīva atmosfēra, kas sadalīta piecos slāņos. Marsam ir ļoti plāna atmosfēra un augsts spiediens. Zemes atmosfēru galvenokārt veido slāpeklis (78%) un 21% skābekļa (atlikušais 1% ir citas vielas gāzveida stāvoklī), un uz sarkanās planētas sastāvu galvenokārt pārstāv oglekļa dioksīds (96%), slāpeklis un argons (gandrīz 2 %, atlikušais 1 % - citas gāzes).
Tam bija ietekme uz temperatūru. Vidējā zemes temperatūra ir +14 grādi pēc Celsija, maksimālā - 70,7 grādi, minimālā - -89,2 grādi. Uz Marsa ir daudz vēsāks. Vidējā temperatūra pazeminās līdz -46 grādiem pēc Celsija, minimālā sasniedz -143 grādus, un maksimālā planēta sasilst līdz 35 grādiem. Turklāt iekšāsarkanās planētas atmosfērā ir daudz putekļu.
Vai Marsam ir magnētiskais lauks
Magnētiskais lauks izplūst no planētas kodola un rada aizsargzonu, kas novirza elektriskos lādiņus no sākotnējās trajektorijas. Visi Saules vai cita objekta lādiņi neapdraud planētu, kurai ir šāds aizsarglauks. Zemei ir magnētiskais lauks, bet vai Marsam ir šāda aizsardzība? Šajā ziņā planēta atšķiras no Zemes.
Kas ir magnētiskais lauks uz Marsa? Reiz ap planētu pastāvēja globāls aizsargapvalks, bet galu galā tas pazuda vairāku iemeslu dēļ. Tagad uz Marsa ir magnētiskais lauks, tas ir plašs, bet nenotver visu planētas virsmu. Ir lokalizētas zonas, kur lauks ir spēcīgāks. Marsa magnētiskā lauka rādiuss dažviet ir 0,2-0,4 Gauss, kas ir aptuveni vienāds ar zemes rādītājiem.
Zinātnieki šodien cenšas izskaidrot šīs pazīmes. Varēja noskaidrot, piemēram, ka Marsa magnētiskais lauks un planētas uzbūve ir savstarpēji saistīti. Lauks ir vājš kodola dēļ. Marsa kodols ir nekustīgs attiecībā pret garozu, kas vājina tā paša aizsarglauka iedarbību.
Magnetosfēru salīdzinājums
Zemes un Marsa magnētiskais lauks neļauj Saules vēja jonizētajām daļiņām un citām kosmiskām daļiņām izlauzties uz virsmu. Lauks burtiski aizsargā dzīvību uz Zemes. Lauka klātbūtne ir izskaidrojama ar metāla serdes rotāciju šķidrajā ārējā daļā. Pastāvīga elektrisko lādiņu kustība izraisa magnētiskā lauka veidošanos.
Bnesen tika uzskatīts, ka magnētiskie spēki būtiski mainās vai veicina skābekļa noplūdi no atmosfēras. Tā var būt taisnība, jo magnētiskie stabi laika gaitā var mainīties vietām, tie nav pastāvīgi. 160 miljonu gadu laikā stabi ir mainījušies apmēram 100 reizes. Pēdējo reizi tas notika apmēram pirms 720 000 gadu, un kad tas notiks nākamreiz, nav zināms.
Marsa magnētiskais lauks, salīdzinot ar Zemes, ir nepietiekams dzīvības uzturēšanai. Bet potenciāli apdzīvojamai planētai ir jābūt vismaz ar metālisku kodolu. Tas radīs priekšnoteikumus magnētiskā lauka veidošanai. Kas attiecas uz Marsu, tur ir magnētiskais lauks (kaut arī "līdzsvarā"), ir arī metālisks kodols. Tas nozīmē, ka teorētiski dzīvība uz planētas pastāvēja iepriekš, vai arī tā ir iespējama ar dažām izmaiņām.
Lauku pazušanas teorijas
Kāpēc uz Marsa nav magnētiskā lauka? Kāda katastrofa "izlauzās cauri" aizsargapvalkam vai kas lika planētas metāla kodolam sas alt? Vai ir kāds veids, kā atjaunot lauku? Šobrīd zinātnieki apsver divas galvenās Marsa magnētiskā lauka izzušanas teorijas.
Saskaņā ar pirmo teoriju planētai kādreiz bija stabils magnētiskais lauks (kā uz Zemes), taču to “caurca” sadursme ar kādu lielu objektu. Šī sadursme apturēja planētas kodolu, lauks sāka vājināties un pēc tam pilnībā zaudēja savu mērogu. Un šodien dažas planētas daļas ir aizsargātas vairāk nekā citas.
Otrā teorija pilnībā ir pretrunā pirmajai. Marss varētu sāktiespastāvēšana bez magnētiskā lauka. Pēc planētas dzimšanas centrā esošais dzelzs kodols ilgu laiku palika nekustīgs un neradīja magnētiskos impulsus. Taču savulaik Saules sistēmas gāzes giganta Jupitera spēcīgākais magnētiskais lauks, kas spēj atvairīt ne tikai mazus asteroīdus, bet arī milzīgus objektus, atvairīja kādu kosmētisko ķermeni un nosūtīja uz Marsu.
Paisuma spēka ietekmes rezultātā vairāku desmitu tūkstošu gadu garumā uz Marsa parādījās konvekcijas straumes, kas piespieda planētas kodolu kustēties un izraisīja magnētiskā lauka veidošanos. Kosmiskajam ķermenim tuvojoties Marsam, lauks palielinājās, bet pēc vairākiem miljoniem gadu ķermenis sabruka, tā ka magnētiskais lauks pamazām sāka izzust. To tagad redz pētnieki.
Kāpēc NASA vēlas izveidot mākslīgu lauku
Vai Marsam ir magnētiskais lauks, kas ļautu kolonizēt planētu? Jau tagad ir skaidrs, ka tāda aizsargspēka nav, taču zinātnieki turpina pētījumus. Nesen izskanēja informācija, ka NASA vēlas uz Marsa izveidot mākslīgu magnētisko lauku, lai planētas atmosfēra kļūtu blīvāka. Tam vajadzētu ievērojami vienkāršot turpmāko sarkanās planētas izpēti un iespējamo kolonizāciju.
Kā izveidot magnētisko lauku uz Marsa? Planētu konferencē prezentētā ziņojuma autori ierosināja moduli izvietot punktā starp Marsu un Sauli, kur kosmosa kuģis var atrasties gandrīz bezgalīgi, neizmantojot dzinējus. Modulī tiks iekļautsīpaši magnēti, kas spēj radīt 1-2 teslu lielu lauku. Aptuveni tie paši magnēti tika uzstādīti lielajā hadronu paātrinātājā.
Lauks veido "asti", kas aptvers visu planētu. Šis lauks būs ļoti vājš, bet teorētiski ar to pietiks. Pēc NASA domām, pēc tam planētas atmosfēra sāks sabiezēt. Sasniedzot blīvumu, kas vienāds ar Zemi, vidējā temperatūra uz Marsa paaugstināsies līdz +4 grādiem pēc Celsija skalas, un sniega cepures pie poliem nokusīs. Viņiem ir pietiekami daudz ūdens, lai veidotu mērenas jūras.
Kosmosa moduļa izstrādes un uzturēšanas izmaksas uz Marsa un to, no kurienes tas ņems enerģiju, ziņo ziņojuma autori. Izmaksu efektivitātes ziņā metode nav salīdzināma ar citiem projektiem. Piemēram, bija ideja ražot SF6 gāzi uz Marsa. Pat ar nelielu šīs gāzes koncentrāciju pietiek, lai radītu siltumnīcas efektu un aizsargātu planētas virsmu no agresīviem ultravioletajiem stariem.
Līdz šim neviena no NASA koncepcijām nav pilnībā pierādīta. Tie ir tikai pieņēmumi, kas balstīti uz faktu, ka saules vējš bija Marsa atmosfēras zudumu avots. Taču slāpekļa zuduma cēloņi, visticamāk, nav saistīti tikai ar vēju, tāpēc zinātnieki nesteidzas ar projektu īstenošanu, bet turpina pētījumus.
No Marsa izpētes vēstures
Pirmie planētas novērojumi tika veikti pirms teleskopa izgudrošanas. Marsa esamību 1534. gadā pirms mūsu ēras fiksēja senie ēģiptiešu astronomi. Viņi aprēķināja trajektorijuplanētu kustības. Babilonijas teorijā tika precizēta Marsa atrašanās vieta naksnīgajās debesīs, un pirmo reizi tika iegūti planētu kustības laika mērījumi.
Nīderlandiešu astronoms H. Huigenss bija pirmais, kurš veica Marsa virsmas karti. Vairākus zīmējumus, kuros redzami tumši laukumi, viņš izveidoja 1659. gadā. Ledus cepures esamību pie poliem ierosināja itāļu astronoms J. Kasīni 1666. gadā. Viņš arī aprēķināja planētas rotācijas periodu ap savu asi - 24 stundas 40 minūtes. Tas ir pareizi, šis rezultāts atšķiras par mazāk nekā trīs minūtēm.
Kopš pagājušā gadsimta sešdesmitajiem gadiem vairākas AMS ir nosūtītas uz Marsu. Planētas attālinātā izpēte no Zemes turpinājās ar orbītā un uz zemes bāzētu teleskopu palīdzību, lai noteiktu virsmas sastāvu, pētītu atmosfēras sastāvu un izmērītu gaismas ātrumu.
Marsa magnētisko lauku, kas ir piecsimt reižu vājāks par Zemes, padomju laikos fiksēja stacijas "Mars-2" un "Mars-3". Kosmosa kuģi Mars 2 un 3 tika palaisti 1971. gadā. Galvenā tehniskā problēma netika atrisināta, taču zinātniskā izpēte savam laikam joprojām bija progresīva.
Amerikāņi palaida Mariner 4 uz Marsu 1964. gadā. Kosmosa kuģis fotografēja virsmu un pārbaudīja atmosfēras sastāvu. Pirmais planētas mākslīgais pavadonis bija Mariner 9, kas palaists 1971. gadā. Dzīvības meklēšanu augsnes paraugos 1975. gadā veica divi identiski kosmosa kuģi Vikingu programmas ietvaros. Nākotnē par sistemātiskuplanētas izpētē tika izmantotas Habla teleskopa iespējas.
Dzīvības esamība uz Marsa
Planētas magnētiskā lauka darbu zinātnieki pēta arī tādā nozīmē, ka tas var liecināt par dzīvības esamību uz Marsa. Daudzi novērojumi deviņpadsmitā gadsimta beigās izraisīja īstu "Marsa drudzi" par šo tēmu. Tad Nikola Tesla novēroja kādu neidentificētu signālu, pētot radio traucējumus atmosfērā.
Viņš ierosināja, ka tas varētu būt signāls no citām planētām, piemēram, Marsa. Viņš pats nevarēja atšifrēt signālu nozīmi, taču bija pārliecināts, ka tie nav radušies nejauši. Teslas hipotēzi atbalstīja britu fiziķis Viljams Tomsons (lords Kelvins). 1902. gadā, apmeklējot ASV, viņš teica, ka Tesla patiešām ir saņēmusi signālu no marsiešiem.
Zinātniskās hipotēzes par šo jautājumu pastāv jau ilgu laiku. Uz Marsa ir atklātas metāns un organiskās molekulas. Sarkanās planētas apstākļos gāze ātri sadalās, tāpēc ir jābūt tās rašanās avotam. Tā var būt baktēriju vai ģeoloģiskā aktivitāte (ņemot vērā faktu, ka uz Marsa nevarēja atrast aktīvos vulkānus, tas nav gāzes cēlonis).
Pašlaik dzīvības uzturēšanas problēmas uz Marsa ir šķidra ūdens trūkums, magnetosfēras trūkums un pārāk plāna atmosfēra. Turklāt planēta atrodas uz "ģeoloģiskās nāves" robežas. Vulkāniskās darbības beigas beidzot apturēs ķīmisko elementu apriti starp planētas iekšējo daļu unvirsma.
