Содержание
История открытия
Исследование Марса началось еще 3,5 тысячи лет назад, в Древнем Египте. Вавилонские астрономы составили подробные отчеты о положении этого небесного тела. Спустя несколько веков индийские ученые оценили размер Красной планеты и расстояние до нее от Земли.
В XVI веке Николай Коперник предложил гелиоцентрическую модель для описания Солнечной системы с круговыми планетарными орбитами. Его результаты были пересмотрены Иоганном Кеплером, который рассчитал более точную орбиту Марса.
Первые телескопические наблюдения Марса были проведены в 1610 году Галилео Галилеем. В XVII веке астрономы изучили темное пятно моря Сырт и светлые полярные ледяные шапки Красной планеты, а также определили период ее вращения и наклон оси. Улучшение качества оптики позволило в начале XIX века составить карту поверхности Марса.
В 1920-х годах ученые измерили диапазон температур на поверхности Марса, который был оценен как близкий к экстремальным условиям антарктических пустынь. В 1958 году был составлен официальный список названий и координат поверхности Красной планеты. В 1960 году начались запуски автоматических межпланетных станций, которые внесли огромный вклад в исследование Марса.
Физические характеристики Марса
Экваториальный радиус Марса равен 3396,2 км или 53% от земного, а его масса составляет лишь 15,1% от массы нашей планеты. Красная планета напоминает Земной шар по осевому наклону (25,19°), а значит, на ней также имеет место смена времен года.
Физические характеристики Марса
| Показатели | Значения показателей |
| Экваториальный радиус | 3396,2 км |
| Полярный радиус | 3376,2 км |
| Площадь поверхности | 1,44З7⋅108 км² |
| Масса | 6,4171⋅102З кг |
| Средняя плотность | З,9ЗЗ г/cм³ |
| Ускорение свободного падения на экваторе | З,711 м/c² |
| Первая космическая скорость | З,55 км/c |
| Экваториальная скорость вращения | 868,22 км/ч |
| Период вращения | 24 ч З7 мин. |
| Наклон оси | 25,1919° |
| Альбедо | 0,250 (Бонд) |
| Видимая звездная величина | −2,91m |
Атмосфера
У Марса очень тонкая и разреженная атмосфера, которая не защищает поверхность планеты от вредоносного излучения. Она не пригодна для жизни человека.
Состав марсианской атмосферы
| Компоненты атмосферы | Содержание, в % |
| Углекислый газ | 95,97 |
| Аргон | 1,93 |
| Азот | 1,89 |
| Кислород | 0,146 |
| Прочие компоненты | Менее 0,1% |
На Марсе наблюдаются так называемые «пыльные дьяволы» — вихревые движения воздуха в виде торнадо. Размер пылевых частиц в торнадо достигает 1,5 микрометров. «Дьяволы» встречаются и на Земле, но на Красной планете они намного больше и достигают в высоту нескольких километров.
Продолжительность суток и сезонность
Продолжительность марсианских суток максимально приближена к земным: один оборот вокруг своей оси Красная планета совершает за 24 часа 39 минут и 36 секунд. А вот на виток вокруг Солнца Марсу требуется 687 земных суток, то есть год на Красной планете длится почти в два раза дольше земного.
Причиной смены времен года на любой планете является наклон ее оси по отношению к плоскости эклиптики. У Земли этот показатель равен 23,5°, у Марса — 25,19°. Эти показатели очень близки друг к другу, следовательно, как и на нашей планете, на Марсе происходит смена времен года. Правда, из-за того, что марсианский год длится 687 суток, времена года на этой планете длятся гораздо дольше, чем земные.
Марс находится на 80 млн км дальше от Солнца, чем Земля. Поэтому марсианский климат прохладнее земного. Летом в районе экватора температура может подниматься до 35 °С, а в ночные часы опускаться до -73 °С. Постоянные колебания температуры связаны с тем, что атмосфера Марса в 100 раз менее плотная, чем атмосфера Земли, следовательно, она не в состоянии подолгу удерживать тепло. Кроме того, из-за удаленности от Солнца до поверхности Марса доходит лишь 43% солнечного света от того, что попадает на поверхность Земли.
У поверхности Красной планеты сила тяжести в 2,5 раза слабее, чем на Земле. Поэтому человек весом 100 кг, оказавшись на Марсе, будет весить всего 38 кг.
Структура
Данные, переданные марсоходом НАСА InSight показывают, что глубина марсианской коры составляет от 24 км до 72 км. Для сравнения: глубина земной коры на континентах варьируется от 5 км до 30 км.
В марсианском грунте встречаются железо, магний, кремний, алюминий, калий, кальций, а также значительное количество примесей гидрантов оксида железа, которые придают марсианской поверхности красноватый оттенок. Здесь же есть хлор, магний, фосфор, натрий, сера и другие химические элементы с низкими температурами кипения, которые могут пригодиться для выращивания растений.
В центре Красной планеты расположено плотное металлическое ядро диаметром 1,7-1,8 тыс. км с силикатной мантией. Ядро состоит из железа, никеля и серы. Оно имеет небольшую массу по сравнению с земным ядром, поэтому гравитация на Марсе достигает лишь 37,6% от земной. Объект на поверхности Марса будет падать с ускорением 3,711 м/с².
Полушария
На Марсе наблюдается дихотомия полушарий. Это любопытный геологический феномен, в соответствии с которым южное и северное полушария планеты различаются по ряду топографических и физических особенностей. Толщина коры южного полушария составляет 58 км, в то время как северное имеет кору толщиной всего лишь в 32 км. Южное полушарие покрыто древними кратерами, а северное имеет относительно гладкую и плоскую поверхность.
В 1980 году ученые выдвинули гипотезу, которая объяснила разницу между рельефом марсианских полушарий. Согласно этой гипотезе, в далеком прошлом на северное полушарие Марса упал объект, сопоставимый по размерам с Плутоном. Так как в то время Красная планета была тектонически активной, в момент падения из ее недр выплеснулись потоки лавы, которые заполнили кратеры и сгладили рельеф северного полушария планеты.
Рельеф
Марсианский пейзаж напоминает пустыню. Он пыльный и сухой. Но здесь есть горные хребты, равнины, крупные песчаные дюны, овраги и каналы, по которым ранее могла протекать вода. Некоторые каналы имеют длину 2000 км и ширину 100 км.
Пожалуй, самым значимым объектом рельефа является гора Олимп (Olympus Mons) — огромный вулкан высотой 21,3 км, второй по высоте в Солнечной системе после пика кратера Реясильвия на Весте, высота которого составляет 22,5 км. Олимп образовался благодаря низкой гравитации и относительно статической коре Красной планеты. В настоящее время этот вулкан считается потухшим.
Если бы вы взобрались на вершину марсианского Олимпа, то не заметили бы, что находитесь на очень высокой горе, так как ее склоны уходят далеко за горизонт.
Еще один крупный объект на территории Марса — это Долина Маринер (Valles Marineris), которая образовалась в результате удара крупного метеорита или извержения гигантских вулканов.
Долина представляет собой систему каньонов со следующими габаритами:
- длина 4,5 тыс. км;
- ширина 0,6 тыс. км;
- глубина 10 км.
Эта система почти в 10 раз превышает по длине и глубине Большой каньон — самый крупный каньон Земли, расположенный в Гренландии. Кроме того, Долина Маринер является самой крупной среди всех каньонов Солнечной системы.
Ударные кратеры
На фотографиях Марса можно заметить, что поверхность планеты покрыта многочисленными кратерными формированиями. Большая их часть появилась на планете 4 млрд лет назад в результате встречи с непрошенными космическими «гостями». Из-за медлительности эрозии многие кратеры сохранились до наших дней.
В результате одной из космических бомбардировок образовался крупнейший ударный бассейн планеты — Северный полярный бассейн (Borealis Basin), который занимает около 40% поверхности Красной планеты. Размер бассейна —10,6 тыс. км на 8,5 тыс. км. Крупнейшим кратером на Марсе является Эллада Планитиа, которая простирается в ширину на 2300 км и уходит в глубь планеты на 9 км.
Поверхность Марса и сегодня подвергается регулярным атакам со стороны пояса астероидов, расположенного между орбитами Красной планеты и Юпитера. Астероиды различных форм и размеров прилегают из этого пояса на Марс и оставляют на его поверхности вмятины.
Но и это еще не все. Орбита Марса пересекается с линией кометного огня. Ее сосед Юпитер захватывает своей мощной гравитацией некоторые кометы и направляет их в сторону Марса. Некоторые из них пролетают мимо планеты, некоторые падают на ее поверхность.
Вода на Марсе
Вода на Марсе существует в форме льда и другого быть не может из-за экстремально низких температур и низкого атмосферного давления на поверхности планеты, которое составляет 1/170 от земного. Как только подповерхностный лед тает и вода оказывается на поверхности планеты, она тут же переходит из жидкого состояния в газообразное.
Большая часть замерзшей воды находится в приповерхностных слоях грунта, а также в полярных шапках. Небольшое количество воды есть и в атмосфере в виде пара. Ученые уверяют, что если бы растаял лед южной полярной шапки, то вся поверхность Красной планеты покрылась бы слоем воды глубиной 11 метров.
Следующее открытие американцы сделали в 2016 году. Они обнаружили под равниной Утопия подземное замерзшее озеро. Если бы это озеро растаяло, оно было бы сопоставимо по объему с озером Верхним (США) — крупнейшим по площади пресным водоемом мира.
В 2018 году с помощью радара MARSIS ученые обнаружили под ледяной шапкой Южного полюса жидкое озеро шириной 20 км. Озеро залегает на глубине 1,5 км. Жидкая вода могла появиться в озере из-за высоких концентраций перхлоратов, которые способствуют таянию замерзшей воды.
В 2018 году орбитальный аппарат Mars Express сфотографировал марсианский кратер Королев. На фото видно, что кратер частично заполнен льдом и напоминает замерзшее горное озеро.
Спутники Красной планеты
В ночном небе Марса можно лицезреть сразу две луны. Спутники Красной планеты были открыты в 1877 году американским астрономом Асафом Холлом. Их назвали в честь древнегреческих богов Фобоса и Деймоса, олицетворяющих страх и ужас.
Марсианские спутники меньше нашей Луны: диаметр Деймоса составляет 12,4 км, Фобоса 22,5 км. Сателлиты имеют неправильную форму, близкую к эллипсоидальной. Именно форма спутников натолкнула ученых на мысль, что они являются осколками крупного астероида, который некогда раскололся и был захвачен гравитацией Красной планеты.
Исследователи уверены, что через 10-50 млн лет Деймос и Фобос врежутся в Марс или же будут разрушены гравитацией планеты и образуют кольцевую структуру.
Исследование планеты с помощью летательных аппаратов
Исследование Марса с помощью беспилотных летательных аппаратов (НЛА) началось в конце ХХ века.
Исследование Марса с помощью НЛА
| Дата | Направления исследований |
| 1960-е годы | СССР отправил к Марсу 9 беспилотных зондов, которые так и не долетели до Красной планеты |
| 1964 г. | Беспилотник НАСА «Маринер-3» не добрался до Марса, а «Маринер-4» долетел до планеты и сделал ее первые снимки и получил сведения об атмосферном давлении, магнитном поле и радиационном поясе планеты |
| 1969 г. | Марс исследовали беспилотники «Маринер-6» и «Маринер-7» |
| 1970 г. | СССР пытался запустить к Марсу аппарат «Космос-419», но он вышел из строя при запуске |
| 1971 г. | СССР запустил аппараты «Марс-2» и «Марс-3». Через 7 месяцев они достигли Марса. Первый аппарат разбился при посадке, второй успешно приземлился, но вел передачу всего 14,5 секунд.
США отправили на Марс аппараты «Марс-8» и «Марс-9». Первый упал в Атлантический океан. Второй закрепился на орбите Марса и сделал несколько снимков, которые позволили предположить, что ранее на планете была жидкая вода |
| 1973 г. | СССР запустил на Марс аппараты «Марс-4», «Марс-5», «Марс-6», «Марс-7». Все, кроме последнего беспилотника, принесли немалую пользу. «Марс-5», к примеру, прислал 60 снимков Марса. |
| 1975 г. | Стартовала миссия «Викинги», в рамках которой к Марсу были отправлены два орбитальных беспилотника и два посадочных аппарата, которые отслеживали биосигналы, изучали сейсмические, магнитные и метеорологические характеристики планеты |
| 1990-е гг. | Космический корабль Mars Pathfinder приземлился на Марсе и протестировал огромное количество технологий |
| 1999 г. | Mars Global Surveyor установил слежку за Марсом на полярной орбите, исследовал магнитное поле, сделал первые трехмерные обзоры полярной шапки |
| 2001 г.. | «Марс Одиссей» использовал спектрометры, чтобы обнаружить доказательства жизни |
| 2002 г. | На Марсе обнаружены огромные запасы водорода |
| 2003 г. | На Красную планету прибыл «Марс-экспресс» с зондом. Роверы Spirit, Opportunity изучали горные породы и почву. «Бигл-2» подтвердил наличие водяного и углекислого льда на территории южного полюса |
| 2006 г. | MRO осуществил поиск воды, льда, минералов на поверхности планеты и в ее недрах. Исследовал марсианскую погоду, поверхность, чтобы отыскать наилучшие места для посадки |
| 2012 г. | Ровер Curiosity высадился в кратере Гейл |
| 2014 г. | MAVEN изучал атмосферу планеты |
| 2020 г. | К Марсу отправились миссии из США, Китая, ОАЭ |
Всего на Марс было отправлено 45 миссий. Из них удачными оказались только 19. Уже в 2030-х годах НАСА планирует отправить на Марс первых астронавтов.
Идея колонизации Марса
Идея колонизации Марса будоражит умы общественности с начала ХХ века. Путешествие к Красной планете считается менее энергозатратным, чем до Венеры. Однако, человек не сможет прожить на поверхности Марса без защитного снаряжения. Тем не менее, по сравнению с жарким климатом Меркурия и Венеры, холодными внешними планетами и Луной, лишенной атмосферы, условия на Марсе более пригодны для освоения.
Первые поселенцы будут селиться на экваторе планеты, так как там более-менее приемлемые условия для существования. Для размещения ученые предлагают использовать длинные системы тоннелей и пещер на Марсе, которые можно наполнить кислородом и создать внутри жилые модули.
Там же, под землей, ученые планируют организовать многочисленные теплицы и оранжереи, в которых будет поддерживаться искусственная влажность и температура для плодоношения растений. Плоды будут использоваться для пополнения «продовольственной корзины» первых переселенцев. Для питья и приготовления пищи пригодится растопленный лед. Есть на Марсе и подземные жидкие водоемы, их только нужно обнаружить.
Для пополнения запасов энергии ученые предлагают использовать солнечную энергию. Но из-за частых песчаных бурь солнечные батареи будут работать здесь нестабильно и окажутся малоэффективными. Однако в недрах Марса есть залежи урана и лития, а ледники богаты тяжелым водородом. Эти компоненты позволяют организовать альтернативный способ добычи энергии — ядерный.
Для связи между Марсом и Землей будут использованы спутники. Планетоходы смогут передавать звуковые сигналы через трансляторы, установленные на орбитальных станциях.
Видео: Что мы знаем про Марс?
Вопросы и ответы
Человек не может дышать таким воздухом, поэтому для будущих миссий на Красную планету специалисты планируют разработать установки для добычи кислорода из атмосферы Марса или других источников.
По данным исследований Марс сформировался примерно 4,65 млрд лет назад.
Марс богат железом. Вернее, им насыщена измельчённая до очень тонкого состояния гематитовая пыль, которой планета буквально покрыта. И поскольку она витает и в воздухе, то неудивительно, что красной является также атмосфера планеты.
Человечество стоит на пороге колонизации Марса. Но ее начало постоянно откладывается. Предположительно она начнется в ближайшие 10-15 лет. По некоторым данным — уже в ближайшие годы.
