Марс: атакуем?. Астрономия

Считается, что четвертая от Солнца планета сформировалась более 4 млрд лет назад. Среднее расстояние планеты Марс от Солнца — 1,52 а. е. Разница между перигелием и афелием составляет почти два раза. Минимальное расстояние от Земли до Марса — 55 млн км, так что при желании можно до планеты можно долететь за 5—12 месяцев, в среднем за 8,5 (рис. 5.24).

Марс (рис. 5.25) всегда привлекал ученых и фантастов как потенциальный претендент на поиски внеземной жизни. И правда, у Земли с Марсом есть много общего. Марс, как и наша планета, вращается аналогично — с запада на восток вокруг оси. На Марсе так же сменяются времена года, а сутки — солы — составляют 24 ч 37 мин. Однако между нашей планетой и Марсом существуют и нешуточные отличительные черты. Так, год на Марсе равен двум земным годам (687 земных суток, или 668,6 солов); радиус планеты вдвое меньше земного, а масса — в 10 раз меньше. Гравитация крайне слабая, а значит, человек, который на Земле весит 45 кг, на Марсе будет весить 17 кг, и мы могли бы прыгать в 2,5 раза выше, чем на Земле. Ученые предполагают, что Марс обязан своими компактными параметрами тому, что на заре своего формирования он не испытывал крупных столкновений, поэтому не рос.

Рис. 5.24. Минимальное расстояние между Землей и Марсом.

Рис. 5.25. Марс.

Название планеты произошло от имени бога войны у римлян в связи с тем, что цвет Марса очень похож на кровь. Второе название Марса — «красная планета».

Строение. Как и другие планеты земной группы, Марс имеет три основных слоя: 1) кора; 2) мантия; 3) небольшое железное ядро (рис. 5.26). Магнитное поле отсутствует, что свидетельствует о том, что ядро Марса находится не в жидком состоянии, а в твердом. Мантия, скорее всего, тоже твердая.

Рис. 5.26. Строение Марса.

(?) Изучите поверхность Марса с помощью интерактивной карты Google Mars¹. Какие выводы о рельефе планеты вы можете сделать?

Поверхность Марса (рис. 5.27) плотная и песчаная, местами испещрена гигантскими каньонами. Геологическая активность планеты прекратилась миллионы лет назад, вулканы потухли, так что теперь рельеф планеты составляют протяженные пустынные равнины, глубокие рытвины и высокие горы. Есть русла рек — меандры, но жидкости нет. Вода либо замерзла, либо испарилась в космосе.

Полушария планеты довольно сильно различаются по характеру поверхности. В южном полушарии поверхность находится на 1—2 км выше среднего уровня и густо усеяна кратерами. На севере поверхность располагается ниже среднего уровня и здесь мало кратеров — основную часть территории занимают относительно гладкие долины. Если в далеком прошлом на поверхности Марса существовали реки, моря и океаны, то они были сконцентрированы по большей части над воображаемой линией экватора (рис. 5.28). Считается, что океан на Марсе превышал по размерам Ледовитый океан на Земле.

Интересный факт

На поверхности Марса находится каньон Долина Меринера, который во много раз длиннее и глубже Большого Каньона в Северной Америке. На Марсе существуют горы выше Эвереста, а гора Олимп является в настоящее время самой высокой горой^[1][2] в Солнечной системе, известной человечеству: ее высота — 26,4 км от основания.

Рис. 5.27. Поверхность Марса.

Рис. 5.28. Карта областей Марса и предполагаемые древние океаны на поверхности Марса.

Марс недаром называют «красной планетой»: этот характерный оттенок заметен даже при наблюдении невооруженным глазом. Такой эффект объясняется тем, что марсианский грунт содержит высокую концентрацию оксидов железа (Fe₂0₃). Если проводить наблюдения с помощью телескопа (рис. 18, цветная вклейка), то можно заметить ледяные шапки в полярных областях. Состав их доподлинно неизвестен, однако существует предположение, что это замерзшие соединения воды и углекислого газа (по данным аппарата Phoenix).

На сегодняшний день на Марсе нет океанов, в отличие от Земли, где доля материков составляет лишь ¼ часть. Температура поверхности в среднем -63°С, при наиболее благоприятных условиях днем воздух прогревается до +20°С (в зоне экватора +27°С, а максимальная температура, зафиксированная марсоходом Spirit, составила +35°С). В ночное время мороз достигает от -80°С до -125°С (на экваторе), а может падать до -143°С (на полюсах).

Марсианская атмосфера крайне разрежена (плотность ниже в 150 раз) и состоит из углекислого газа. Давление настолько низкое, что кислород в нашей крови моментально превратился бы в газовые пузырьки. Порой возникает ветер до 30 м/с, вызывающий пылевые бури, которые продолжаются несколько недель, а то и месяцев. Чаще всего бури возникают тогда, когда Марс приближается к Солнцу. Пылевые бури планетарного масштаба появляются на Марсе раз в 3—4 года (6—8 лет по земным меркам.) Во время зимнего периода на планете замерзает около 20% воздуха. В отличие от Земли, на планете отсутствует озоновый слой. Поэтому при восходе Солнца на поверхность Марса обрушивается смертельная для человека доза радиации. Эта проблема наиболее остро стоит сейчас перед учеными и инженерами, разрабатывающими миссии на Марс.

Спутники. Естественных спутников у планеты два — это Фобос (греч. «страх»; период вращения составляет 7 ч 39 мин) и Деймос (греч. «паника»; период вращения — 30 ч 18 мин^[3]). Оба спутника были открыты в 1877 г. Асафом Холлом. Спутники Марса очень малы и имеют несимметричную форму, так что, скорее всего, это захваченные астероиды. На Фобос трижды пытались посадить космические аппараты, но пока это сделать так и не удалось.

Интересный факт

Спутник Марса Деймос на самом деле очень мал: его вполне возможно обойти в скафандре за сутки. 100% населения Марса — роботы.

Исследования. Человек никогда не ступал на поверхность Марса или любого другого тела Солнечной системы, кроме Луны. Однако за последние годы удалось собрать достаточно много информации о Марсе благодаря автоматическим космическим аппаратам.

Первым из людей, увидевшим Марс в телескоп, был знаменитый итальянский ученый Галилео Галилей. Это произошло в 1609 г.

Активный интерес к Марсу начался с того, что итальянский астроном Джованни Скиапарелли (1835—1910) во время «великого противостояния» 1877 г. заметил на поверхности Марса тонкие прямые линии, часто сдвоенные, как железнодорожные пути. Назвал по-итальянски canali («протоки, каналы»). Полагаясь на свои наблюдения, Скиапарелли составил несколько марсианских карт — в 1877, 1879 и 1888 гг. Еще одна карта была создана Персивалем Лоуэллом в 1905 г. Оба астронома верили в наличие русел рек, причем искусственно вырытых.

В 1962 и 2005 гг. NASA подготовило карты Марса без каналов. В 1965 г. аппарат «Маринер-4» пролетел мимо Марса и передал 21 фото без каналов. В 1971 г. был запущен первый искусственный спутник Марса, который проработал на орбите почти год и передал 7329 изображений Марса и его спутников. Далее был «Маринер-9».

Из всех космических аппаратов, запущенных на Марс, лишь одна треть смогла успешно выполнить свое задание, остальные бесследно исчезали. Ученые высказали предположение, что на планете, возможно, находится марсианский «бермудский треугольник», который и поглощает космические спутники. Так, в 1971—1973 гг. были запущены программы «Марс-2"—"Марс-7». Небольшой космический зонд «Марс-3» (1973 г.) успешно удалось посадить на планету, однако он проработал лишь 20 с, после чего связь была потеряна.

Миссии под названием «Викинг-1» и «Викинг-2» были подготовлены в 1970;е гг. при участии Карла Сагана и были рассчитаны на поиск жизни на поверхности Марса. На борту аппаратов было пять лабораторий, но за шесть лет отыскать признаки жизни на поверхности «красной планеты» так и не удалось.

В 1997 г. посадку на поверхность благодаря парашюту и самонадувающейся подушке совершил геологический аппарат MarsPathFinder.

С 2006 г. на орбите высотой около 300 км работает Mars Reconnaissance Orbiter (NASA) («Орбитальный разведчик»). Аппарат имеет антенну для передачи данных на Землю, а также телескоп, через который удается разглядеть мельчайшие детали — до 30 см. Благодаря исследованиям аппарата был обнаружен слой вечной мерзлоты, а также изучена толщина полярных шапок.

Последние восемь лет работают три геологических прибора: марсоходы Spirit; Opportunity и Curiosity (последний — с августа 2013 г.).

Поиски признаков жизни не прекращаются до сих пор. Так, Европейскоее космическое агентство (ЕКА) совместно с российской госкорпорацией «Роскосмос» работают над программой «Экзомарс» (англ. ExoMars), основной целью которой является поиск доказательств существования в прошлом и настоящем жизни на Марсе. Первая автоматическая межпланетная станция «Экзомарс-2016» была запущена 14 марта 2016 г. ракетой-носителем «Протон-М» с космодрома Байконур. 19 октября 2016 г. орбитальный аппарат «Трейс Гас Орбитер» успешно вышел на орбиту, но попытка посадить спускаемый модуль «Скиапарелли» на плато Меридиана закончилась неудачей. Следующая миссия запланирована на 2020 г.

Активное обсуждение на сегодняшний день вызывают идеи канадоамериканского инженера, инвестора и изобретателя Илона Маска по колонизации Марса. Маек поставил перед собой цель — в 10 раз сократить расходы на космические полеты, для чего он основал компанию SpaceX. С этой целью уже несколько раз были произведены тесто¹

вые запуски и посадки многоразовой ракеты Falcon. В 2020—2025 гг. компания планирует осуществить полет на Марс.

(?) Предложите удобный календарь для марсианских колонистов.

Наблюдения. Наиболее благоприятное время для наблюдения Марса с Земли в телескоп — это период противостояния (противостояние — «встреча» планет, нахождение на наименьшем расстоянии друг от друга). Для Земли Солнце и Марс находятся с противоположных сторон. «Великие противостояния» — в перигелии (происходят раз в 15—16 лет, или 2—3 раза за всю карьеру ученого-астронома). График ближайших «великих» противостояний Марса и Земли (в этот период величина блеска Марса на ночном небе составит 2,8^т):

• • 27 июля 2018 г.;
• • 16 сентября 2035 г.;
• • 14 августа 2050 г.

• [1] Интерактивная карта Марса Google Mars. URL: https://www.google.com/mars.
• [2] По некоторым данным, на данный момент самым высоким считается Пик Рея-сильвия (астероид Веста). URL: http://news-important.ru/top-10-samyx-vysokix-vershin-v-solnechnoj-sisteme.
• [3] Фобос и Деймос // Марс в Солнечной системе. 24.02.2014. URL: http://planetfourth.info/fobos-i-deimos.html.