Марс - это четвертая планета от Солнца, которая находится дальше Земли. Она является одной из самых изученных планет в Солнечной системе. Марс имеет диаметр около 6 779 километров и вращается вокруг своей оси за 24 часа и 39 минут. Он также обращается вокруг Солнца за 687 дней.
Марс назван в честь древнеримского бога войны. Планета имеет красноватый цвет из-за высокого содержания оксида железа на ее поверхности. Марс имеет тонкую атмосферу, которая состоит преимущественно из углекислого газа (95%) и малых количеств других газов, таких как азот, аргон и кислород.
У Марса есть два спутника - Фобос и Деймос. Они были открыты американским астрономом Асафом Холлом в 1877 году. Луны Марса - одни из самых маленьких в Солнечной системе. Для сравнения, диаметр Луны более чем в 100 раз превышает диаметр Фобоса, более крупного из двух спутников. Как и наша Луна, Фобос и Деймос находятся в приливном захвате и всегда повернуты к планете одной и той же стороной.
На Марсе есть множество уникальных особенностей, которые делают его интересным для исследования. Одна из них - это наличие льда на полюсах планеты. Это означает, что Марс может иметь жидкую воду под поверхностью, что может быть благоприятным условием для существования жизни.
Образование планеты
Марс сформировался одновременно с остальными планетами Солнечной системы. Около 4,5 млрд лет назад гигантское облако межзвездного газа и пыли сколлапсировало под воздействием собственной гравитации, образовав протопланетный диск. Марс и другие планеты земного типа сформировались во внутренней части этого диска, а газовые планеты-гиганты – во внешней.
Как и все планеты, Марс в момент своего образования был горячим. Внутренняя часть планеты расплавилась, и более плотные элементы, такие как железо, опустились к центру, образуя ядро. Легкие силикаты сформировали мантию, а менее плотные силикаты образовали кору.
Формирование Марса как твердого небесного тела произошло около 4,1 млрд. лет назад. В это время на Марс падали частицы космического мусора - метеороиды и кометы, вызывая деформацию коры.
Однако, находясь далеко от Солнца и имея относительно небольшие размеры, Марс быстро остыл, и около 4,2 млрд. лет назад его ядро замерзло.
Орбита Марса
Из-за большого эксцентриситета орбиты Марса расстояние от Красной планеты до Солнца сильно меняется в течение марсианского года. Самая близкая к Солнцу точка орбиты Марса находится на расстоянии 206,6 млн. км, а самая удаленная - 249,2 млн. км. В среднем Марс находится на расстоянии 228 млн. км от своей звезды, что равно 1,5 астрономическим единицам, а его орбитальный период вокруг Солнца равен 687 земным суткам. Наклон орбиты Марса к плоскости эклиптики составляет 1,85°.
Минимальное расстояние от Марса до Земли составляет 55,76 млн км (когда Земля находится точно между Солнцем и Марсом), максимальное — 401 млн км (когда Солнце находится точно между Землёй и Марсом).
Марс ближе всего к Земле во время противостояния, когда планета находится на небе в направлении, противоположном Солнцу. Противостояния повторяются каждые 26 месяцев в разных точках орбиты Марса и Земли. Раз в 15—17 лет противостояния приходятся на то время, когда Марс находится вблизи своего перигелия; в этих традиционно называемых великими противостояниях расстояние до планеты минимально (менее 60 млн км), и Марс достигает наибольшего углового размера 25,1″ и яркости −2,88m.
Внутреннее строение
Согласно современным моделям внутреннего строения Марса, планета состоит из коры со средней толщиной 50 км (максимальная толщина 130 км), силикатной мантии толщиной 1800 км и ядра радиусом 1480 км. Плотность планетарного ядра должна достигать 8,5 г/см³. Ядро частично жидкое, состоит в основном из железа, смешанного с 14-17% (по массе) серы, содержание легких элементов в нем вдвое больше, чем в ядре Земли.
Когда-то на Марсе, как и на Земле, происходило движение литосферных плит. Об этом свидетельствуют особенности марсианского магнитного поля, расположение некоторых вулканов, например провинции Фальсида, и форма долины Маринера. Современная ситуация, когда вулканы существуют гораздо дольше, чем на Земле, и могут достигать огромных размеров, позволяет предположить, что в настоящее время это движение скорее отсутствует. Это подтверждается тем, что щитовые вулканы растут за счет многократного извержения из одних и тех же жерл в течение длительного времени. На Земле постоянное изменение положения вулканических точек из-за движения литосферной плиты ограничивало бы рост щитовых вулканов и не позволяло бы им достигать высот, подобных марсианским. С другой стороны, разница в максимальной высоте вулканов может быть объяснена тем, что на Марсе меньшая сила тяжести позволяет строить более высокие сооружения, которые не разрушаются под собственным весом.
Марс также имеет самую высокую гору в Солнечной системе - огромный вулкан Олимп. Его высота составляет более 21 километра, что в 3 раза больше высоты Эвереста на Земле.
Атмосфера и климат
Температура Марса изменяется от -153 °C на полюсах зимой до +20 °C на экваторе летом (самая высокая температура, зафиксированная космическим аппаратом Spirit, составила +35 °C), а средняя температура составляет около 210 К (-63 °C). В средних широтах температура колеблется от -50 °C ночью зимой до 0 °C в летние дни, среднегодовая температура составляет -50 °C.
Марсианская атмосфера состоит в основном из углекислого газа и очень разрежена. Атмосферное давление у поверхности Марса составляет 1/160 часть земного и в среднем равно 6,1 мбар. Из-за большого перепада высот на Марсе давление у поверхности сильно варьируется. Примерная толщина атмосферы составляет 110 км.
По данным NASA, марсианская атмосфера на 95,32% состоит из углекислого газа, 2,7% азота, 1,6% аргона и 0,145% кислорода.
Разреженность марсианской атмосферы и отсутствие магнитосферы являются причиной того, что уровни ионизирующего излучения на марсианской поверхности значительно выше, чем на земной. Мощность эквивалентной дозы на марсианской поверхности составляет в среднем 0,7 мЗв/сутки (в зависимости от солнечной активности и атмосферного давления изменяется от 0,35 до 1,15 мЗв/сутки), в основном за счет космического излучения. Космонавты на поверхности Марса за день-два получат такую же дозу радиации, какую они получили бы за год на поверхности Земли.
Климат, как и на Земле, сезонный. Наклон Марса к плоскости орбиты составляет 25,1919°, что почти равно наклону Земли, поэтому времена года на Марсе сменяются так же, как и на Земле. Особенностью марсианского климата является то, что эксцентриситет орбиты Марса значительно больше, чем у Земли, и на климат влияет также расстояние от Солнца.
По данным NASA, средняя температура составляет ~210 К (-63 °C). По данным посадочного аппарата "Викинг", суточный диапазон температур составляет 184K-242K (от -89 до -31°C) (Викинг-1), а скорость ветра - 2-7 м/с (летом), 5-10 м/с (осенью) и 17-30 м/с (во время пыльной бури).
Поверхность Марса
Поверхность Марса состоит в основном из базальта. Марсианский грунт имеет характерный красный цвет из-за высокого содержания оксида железа.
Как и на Земле, на Красной планете есть долины, пустыни, горы и полярные шапки. На Марсе также имеются древние дельты рек, наличие которых свидетельствует о том, что на планете когда-то была вода.
Две трети поверхности Марса занимают светлоокрашенные участки, называемые континентами, и около трети - более темные участки, называемые океанами (см. подробный список альбедо Марса). Океаны в основном сосредоточены в южном полушарии Марса, между 10° и 40° широты. В северном полушарии есть только два крупных океана - море Кислоты и Большое море Саате.
Природа Темной зоны до сих пор остается спорной. Несмотря на бушующие на Марсе пылевые бури, темная зона продолжает существовать. Одно время утверждалось, что темная зона покрыта растительностью. Однако сейчас считается, что это место, куда пыль сдувается из-за особенностей рельефа. Крупномасштабные снимки показывают, что темные зоны на самом деле состоят из групп темных полос или пятен, связанных с кратерами, холмами и другими ветровыми препятствиями. Сезонные и долговременные изменения размеров и формы, по-видимому, связаны с изменением соотношения площади поверхности, покрытой светлым и темным материалом.
Полушария Марса имеют совершенно разные характеристики поверхности. В южном полушарии поверхность находится на 1-2 км выше среднего уровня и густо покрыта кратерами. Эта часть Марса напоминает континенты Луны. В северном полушарии поверхность в основном ниже среднего уровня, с небольшим количеством кратеров и в основном относительно гладкими равнинами, которые, по-видимому, образовались в результате затопления лавой и эрозии. Различие между этими полушариями до сих пор является предметом дискуссий. Границы полушарий проходят по большой окружности, наклоненной к экватору под углом 30°. Граница широкая и неровная, наклоненная к северу. Вдоль этой границы расположены наиболее эродированные участки поверхности Марса.
Для объяснения асимметрии полушарий были предложены две гипотезы. Согласно одной из них, литосферные плиты "съехались" (возможно, случайно) в одно полушарие и "застыли" в таком положении, подобно континенту Пангея на Земле, на ранней геологической стадии. Согласно другой гипотезе, около 4 млрд. лет назад Марс столкнулся с космическим телом плутонического размера. В этом случае было установлено, что Арктическая котловина, занимающая 40% марсианской поверхности, является ударным кратером и самым большим ударным кратером в Солнечной системе. Имея длину 10 600 км и ширину 8 500 км, он примерно в четыре раза превышает размеры Hellas - крупнейшего ударного кратера, обнаруженного ранее вблизи южного полюса Марса. Обилие кратеров в южном полушарии позволяет предположить, что возраст этой поверхности составляет 3-4 млрд. лет. На Марсе существует три типа кратеров: крупные кратеры с плоским дном; небольшие молодые кратеры чашеобразной формы, похожие на лунные; кратеры, окруженные стенками; кратеры на возвышенностях. Последние два типа уникальны для Марса: кратеры со стенками образуются там, где жидкая эжекция течет по поверхности, а кратеры на возвышенностях - там, где покрывало из эжекции кратера защищает поверхность от ветровой эрозии. Важнейшей особенностью импактного происхождения является равнина Хеллас (длина около 2100 км).
Представляя собой хаотичный рельеф вблизи границы полушарий, она подверглась разломам и широкомасштабному уплотнению, иногда сопровождавшемуся эрозией (оползнями и катастрофическим выходом грунтовых вод) и затоплением жидкой лавой. Хаотические формы рельефа часто являются источником крупных каналов, прорезанных водой. Наиболее правдоподобной гипотезой образования таких форм рельефа является внезапное таяние подповерхностного льда. На картах Марса отмечено 26 областей с хаотическими формами рельефа (в планетологии детали таких форм называют хаосом). Самый большой хаос на Марсе - Аврора Хаос - имеет размер более 700 км.
Помимо обширных вулканических равнин, в северном полушарии есть два крупных вулканических региона - Фальсида и Элизиум. Фальсида - это обширная вулканическая равнина, протяженностью 2000 км и средней высотой 10 км над уровнем моря. На ней расположены три крупных щитовых вулкана - горы Арсия, Павлин и Асклеас. На краю Фальсиды находится гора Олимп - самая высокая гора на Марсе и самая высокая в Солнечной системе. Гора Олимп достигает высоты 27 км от своего основания и 25 км от среднего уровня моря на Марсе и занимает площадь 550 км в диаметре, окруженную скалами, достигающими в некоторых местах высоты 7 км. Объем Олимпа в 10 раз превышает объем Мауна-Кеа, самого большого вулкана на Земле. Здесь также расположено несколько вулканов меньшего размера. На горе Элизион, расположенной на высоте 6 км над средним уровнем моря, находятся три вулкана: Купол Гекаты, гора Элизион и купол Альбора.
По другим данным, высота Олимпа составляет 21 287 м над уровнем моря, 18 км над окружающей местностью, диаметр основания - около 600 км. Площадь основания составляет 282 600 км². Кальдера (впадина в центре вулкана) имеет ширину 70 км и глубину 3 км.
Плато Фарсида также пересечено многочисленными тектоническими разломами, многие из которых имеют очень сложную форму и большую протяженность. Самый крупный из них - ущелье Маринера - протянулся в широтном направлении примерно на 4000 км (четверть всей окружности планеты) и достигает ширины 600 м и глубины 7-10 км. По размерам этот разлом сопоставим с Восточно-Африканским рифтом Земли. По размерам этот разлом сопоставим с Восточно-Африканским разломом Земли. Его крутые склоны являются местом крупнейшего оползня в Солнечной системе. Каньон Маринер известен как самый большой каньон в Солнечной системе: он был открыт зондом "Маринер-9" в 1971 году и занимает большую часть территории США от моря до сияющего моря.
В разное время года Марс выглядит совершенно по-разному. Прежде всего, бросаются в глаза изменения в полярной шапке. По мере роста и уменьшения полярной шапки в марсианской атмосфере и на поверхности появляются сезонные явления. Когда весной полярная корона одного полушария отступает, детали поверхности Марса начинают темнеть.
Марсианская полярная шапка состоит из двух частей: постоянной и сезонной. Постоянная часть состоит из водяного льда со слоем переносимой ветром пыли и замерзшей углекислоты. Диаметр постоянной части Арктики составляет 1100 км, Антарктики - 400 км. Зимой полярные области Земли покрываются сезонным слоем углекислого льда толщиной около одного метра. При максимальном расширении полярная шапка Южного полушария достигает 50° широты (на 15° выше полярной шапки Северного полушария). Когда в южном полушарии наступает лето, из-за близости Марса к Солнцу южное лето теплее и короче северного, а южная зима холоднее и длиннее северной.
Полярные шапки Марса расположены на северном и южном плоскогорьях. Северная полярная шапка выше своих окрестностей примерно на 3 км, а южная - на 3,5 км. Обе полярные шапки рассечены спиральными желобами (в южном полушарии - по часовой стрелке, в северном - против часовой стрелки). Возможно, эти каньоны были вырезаны катабатическими ветрами. Кроме того, два крупных каньона - Северный и Южный - врезались в соответствующие шапки.
Космический аппарат Mars Odyssey обнаружил на южном полюсе Марса активные гейзеры, которые, по мнению специалистов НАСА, представляют собой шлейфы углекислого газа, связанные с весенним потеплением, которые извергаются высоко в воздух, увлекая за собой пыль и песок.
Элементный состав поверхностных слоев грунта, как показывают данные с посадочных аппаратов, не одинаков в разных местах. Основным элементом в почве является кремнезем (20-25%), смешанный с гидратами оксида железа (до 15%), которые придают почве красноватый цвет. Значительно преобладают соединения серы, кальция, алюминия, магния и натрия (по 1%).
Колонизация Марса
Места, относительно близкие к земным природным условиям, в определенной степени облегчили бы решение этой задачи. В частности, на Земле есть места, близкие к естественным условиям на Марсе. Экстремально низкие температуры в Арктике и Антарктике сопоставимы с самыми низкими температурами на Марсе, а на марсианском экваторе в летние месяцы так же тепло (+20°C), как и на Земле. На Земле есть пустыни, аналогичные марсианским.
Однако между Землей и Марсом есть и существенные различия. В частности, магнитное поле на Марсе примерно в 800 раз слабее, чем на Земле. В сочетании с разреженной атмосферой (в сотни раз тоньше, чем на Земле) это увеличивает количество ионизирующего излучения, достигающего марсианской поверхности. Измерения американского беспилотного космического аппарата Mars Odyssey показывают, что радиационный фон на орбите Марса в 2,2 раза выше, чем на Международной космической станции. В результате трехлетнего пребывания в таком фоне величина радиационного воздействия, получаемого космонавтами, приближается к установленным пределам безопасности астронавтов. На поверхности Марса радиационный фон несколько ниже, дозы облучения составляют от 0,2 до 0,3 Гр в год и сильно варьируются в зависимости от рельефа местности, высоты над уровнем моря и локального магнитного поля. Химический состав минералов, найденных на Марсе, более разнообразен, чем на других околоземных телах.4 По данным корпорации Frontier, запасов хватит не только для Марса, но и для Луны, Земли и пояса астероидов.
Время полета от Земли до Марса (при современных технологиях) составляет 259 дней по полуэллипсу и 70 дней по параболе. Для связи с потенциальными колониями можно использовать радиосвязь с задержкой 3-4 минуты в каждую сторону при максимальном сближении с планетой (оно повторяется каждые 780 дней) и задержкой около 20 минут при максимальном удалении от планеты.
На сегодняшний день никаких практических шагов по колонизации Марса не предпринимается.
Тем не менее, Марс - это потенциальное место для будущих колоний человечества. На данный момент на Марсе уже есть несколько миссий исследования, которые помогут нам лучше понять эту планету и ее возможности для будущего.
Если понравилась статья, то поддержите лайком👍, а еще лучше подпиской на канал😋. Буду очень рад😊
