Где был марс. Пылевые бури на Марсе

Орбита Марса вытянута, поэтому расстояние до Солнца меняется в течение года на 21 млн км. Расстояние до Земли также не постоянно. В Великие противостояния планет, происходящие один раз в 15-17 лет, когда Солнце, Земля и Марс выстраиваются в одну линию, Марс максимально приближается к Земле на 50-60 млн км. Последнее Великое противостояние было в 2003 г. Максимальная удаленность Марса от Земли достигает 400 млн км.

Год на Марсе почти вдвое длиннее земного — 687 земных дней. Ось наклонена к орбите — 65 ° , что ведет к смене времен года. Период вращения вокруг своей оси равен 24,62 ч, т. е. всего на 41 мин больше периода вращения Земли. Наклон экватора к орбите почти как у Земли. Это значит, что смена дня и ночи и смена времен года на Марсе протекает почти так же, как на Земле.

По расчетам, ядро Марса имеет массу до 9 % массы планеты. Оно состоит из железа и его сплавов и пребывает в жидком состоянии. Марс имеет мощную кору толщиной 100 км. Между ними находится силикатная мантия, обогащенная железом. Красный цвет Марса как раз и объясняется тем, что его грунт наполовину состоит из окислов железа. Планета как бы «проржавела».

Небо над Марсом темно-фиолетовое, и яркие звезды видны даже днем в спокойную тихую погоду. Атмосфера имеет следующий состав (рис. 46): углекислый газ — 95 %, азот — 2,5, атомарный водород, аргон — 1,6 %, остальное — водяные пары, кислород. Зимой углекислота замерзает, превращаясь в сухой лед. В атмосфере встречаются редкие облака, над низинами и на дне кратеров в холодное время суток стоят туманы.

Рис. 46. Состав атмосферы Марса

Среднее давление атмосферы на уровне поверхности около 6,1 мбар. Это в 15 000 раз меньше, чем на , и в 160 раз меньше, чем у поверхности Земли. В самых глубоких впадинах давление достигает 12 мбар. Атмосфера Марса сильно разряжена. Марс — холодная планета. Самая низкая зарегистрированная температура Марса -139 °С. Для планеты характерен резкий перепад температур. Амплитуда температур может составлять 75-60 °С. На Марсе есть климатические пояса, подобные земным. В экваториальном поясе в полдень температура поднимается до +20-25 °С, а ночью падает до -40 °С. В умеренном поясе утром температура составляет 50-80 °С.

Предполагают, что несколько миллиардов лет назад на Марсе была атмосфера плотностью 1-3 бар. При таком давлении вода должна находиться в жидком состоянии, а углекислый газ — испаряться, и мог возникнуть парниковый эффект (как на Венере). Однако Марс постепенно терял атмосферу из-за своей малой массы. Парниковый эффект уменьшался, появились вечная мерзлота и полярные шапки, которые наблюдаются и поныне.

На Марсе находится самый высокий вулкан Солнечной системы — Олимп. Его высота 27 400 м, а диаметр основания вулкана достигает 600 км. Это потухший вулкан, который, вероятнее всего, около 1,5 млрд лет назад извергал лаву.

Общие характеристики планеты Марс

В настоящее время на Марсе не найдено ни одного действующего вулкана. Около Олимпа есть и другие гигантские вулканы: гора Аскрийская, гора Павлина и гора Арсия, высота которых превышает 20 км. Вытекшая из них лава, прежде чем застыть, растеклась во все стороны, поэтому вулканы по форме напоминают скорее лепешки, чем конусы. Есть на Марсе и песчаные дюны, гигантские каньоны и разломы, а также метеоритные кратеры. Наиболее грандиозная система каньонов — долина Маринера длиной 4 тыс. км. В прошлом на Марсе могли протекать реки, которые и оставили русла, наблюдаемые в настоящее время.

В 1965 г. американский зонд «Маринер-4» передал первые изображения Марса. На основании этих, а также снимков с «Маринер-9», советских зондов «Марс-4» и «Марс-5» и американских «Викинг-1» и «Викинг-2», работавших в 1974 г., была составлена первая карта Марса. А в 1997 г. американский космический корабль доставил на Марс робота — шестиколесную тележку длиной 30 см и массой 11 кг. Робот находился на Марсе с 4 июля по 27 сентября 1997 г., изучая эту планету. Передачи о его передвижении транслировались по телевидению и сети Интернет.

У Марса два спутника — Деймос и Фобос.

Предположение о существовании у Марса двух спутников высказал в 1610 г. немецкий математик, астроном, физик и астролог Иоганн Кеплер (1571 — 1630), открывший законы движения планет.

Однако открыты спутники Марса были только в 1877 г. американским астрологом Асафом Холлом (1829-1907).

Марс – четвертая планета Солнечной системы: карта Марса, интересные факты, спутники, размер, масса, расстояние от Солнца, название, орбита, исследования с фото.

Марс - четвертая планета от Солнца и самая похожая на Землю в Солнечной системе. Мы знаем нашего соседа также по второму наименованию – «Красная планета». Свое имя получил в честь бога войны у римлян. Дело в его красном цвете, созданном оксидом железа. Каждые несколько лет планета располагается ближе всего к нам и ее можно отыскать в ночном небе.

Его периодическое появление привело к тому, что планета отобразилась во многих мифах и легендах. А внешний угрожающий вид стал причиной страха перед планетой. Давайте узнаем больше интересных фактов о Марсе.

Интересные факты о планете Марсе

Марс и Земля похожи по поверхностной массивности

• Красная планета охватывает лишь 15% земного объема, но 2/3 нашей планеты покрыто водой. Марсианская гравитация – 37% от земной, а значит ваш прыжок будет втрое выше.

Обладает наивысшей горой в системе

• Гора Олимп (самая высокая в Солнечной системе) вытягивается на 21 км, а в диаметре охватывает 600 км. На ее формирование ушли миллиарды лет, но лавовые потоки намекают на то, что вулкан все еще может быть активным.

Лишь 18 миссий завершились успехом

• К Марсу направляли примерно 40 космических миссий, включая простые пролеты, орбитальные зонды и высадку роверов. Среди последних был аппарат Curiosity (2012), MAVEN (2014) и индийский Мангальян (2014). Также в 2016 году прибыли ExoMars и InSight.

Крупнейшие пылевые бури

• Эти погодные бедствия способны месяцами не успокаиваться и покрывают всю планету. Сезоны становятся экстремальными из-за того, что эллиптический орбитальный путь крайне вытянут. В ближайшей точке на южном полушарии наступает короткое, но жаркое лето, а северное окунается в зиму. Потом они меняются местами.

Марсианские осколки на Земле

• Исследователи смогли найти небольшие следы марсианской атмосферы в прибывших к нам метеоритах. Они плавали в пространстве миллионы лет, прежде чем добраться к нам. Это помогло провести предварительное изучение планеты еще до запуска аппаратов.

Название досталось от бога войны в Риме

• В Древней Греции использовали имя Арес, который отвечал за все военные действия. Римляне практически все скопировали у греков, поэтому использовали Марс в качестве своего аналога. Такой тенденции послужил кровавый окрас объекта. К примеру, в Китае Красную планету называли «огненной звездой». Формируется из-за оксида железа.

Есть намеки на жидкую воду

• Ученые убеждены, что долгое время планета Марс располагала водой в виде ледяных залежей. Первыми признаками выступают темные полосы или пятна на кратерных стенах и скалах. Учитывая марсианскую атмосферу, жидкость обязана быть соленой, чтобы не замерзнуть и не испариться.

Ожидаем появления кольца

• В ближайшие 20-40 миллионов лет Фобос подойдет на опасно близкое расстояние и разорвется планетарной гравитацией. Его осколки сформируют кольцо вокруг Марса, которое сможет продержаться до сотни миллионов лет.

Размер, масса и орбита планеты Марс

Экваториальный радиус планеты Марс составляет 3396 км, а полярный – 3376 км (0.53 земного). Перед нами буквально половина земного размера, но масса – 6.4185 х 10 23 кг (0.151 от земной). Планета напоминает нашу по осевому наклону – 25.19°, а значит на ней также можно отметить сезонность.

Максимальное расстояние от Марса до Солнца (афелий) – 249.2 млн. км, а приближенность (перигелий) – 206.7 млн. км. Это приводит к тому, что на орбитальный проход планета тратит 1.88 лет.

Состав и поверхность планеты Марс

С показателем плотности в 3.93 г/см 3 Марс уступает Земли и имеет лишь 15% нашего объема. Мы уже упоминали, что красный цвет образуется из-за присутствия оксида железа (ржавчина). Но из-за присутствия других минералов он бывает коричневым, золотым, зеленым и т.д. Изучите строение Марса на нижнем рисунке.

Марс относится к планетам земного типа, а значит обладает высоким уровнем минералов, вмещающих кислород, кремний и металлы. Грунт слабощелочный и располагает магнием, калием, натрием и хлором.

В таких условиях поверхность не способна похвастаться водой. Но тонкий слой марсианской атмосферы позволил сохранить лед в полярных областях. Да и можно заметить, что эти шапки охватывают приличную территорию. Существует еще гипотеза о наличии подземной воды на средних широтах.

В структуре Марса присутствует плотное металлическое ядро с силикатной мантией. Оно представлено сульфидом железа и вдвое богаче на легкие элементы, чем земное. Кора простирается на 50-125 км.

Ядро охватывает 1700-1850 км и представлено железом, никелем и 16-17% серы. Небольшие размер и масса приводят к тому, что гравитация достигает лишь до 37.6% земной. Объект на поверхности будет падать с ускорением в 3.711 м/с 2 .

Стоит отметить, что марсианский пейзаж похож на пустыню. Поверхность пыльная и сухая. Есть горные хребты, равнины и крупнейшие в системе песчаные дюны. Также Марс может похвастаться наибольшей горой – Олимп, и самой глубокой пропастью – Долина Маринер.

На снимках можно заметить множество кратерных формирований, которые сохранились из-за медлительности эрозии. Эллада Планитиа – крупнейший кратер на планете, охватывающий в ширину 2300 км, а вглубь – 9 км.

Планета способна похвастаться оврагами и каналами, по которым ранее могла протекать вода. Некоторые тянутся на 2000 км в длину и на 100 км в ширину.

Спутники Марса

Рядом с Марсом вращаются две его луны: Фобос и Деймос. В 1877 году их нашел Асаф Холл, давший наименования в честь персонажей из греческой мифологии. Это сыновья бога войны Ареса: Фобос – страх, а Деймос – ужас. Марсианские спутники продемонстрированы на фото.

Диаметр Фобоса – 22 км, а отдаленность – 9234.42 – 9517.58 км. На орбитальный проход ему необходимо 7 часов и постепенно это время сокращается. Исследователи считают, что через 10-50 млн. лет спутник врежится в Марс или же будет разрушен гравитацией планеты и образует кольцевую структуру.

Деймос в диаметре имеет 12 км и вращается на дистанции в 23455.5 – 23470.9 км. На орбитальный маршрут уходит 1.26 дней. Марс также может располагать дополнительными лунами с шириной в 50-100 м, а между двумя крупными способно сформироваться пылевое кольцо.

Есть мнение, что ранее спутники Марса были обычными астероидами, которые поддались планетарной гравитации. Но у них наблюдаются круговые орбиты, что необычно для пойманных тел. Они также могли сформироваться из материала, вырванного от планеты в начале создания. Но тогда их состав должен была напоминать планетарный. Также мог произойти сильный удар, повторяя сценарий с нашей Луной.

Атмосфера и температура планеты Марс

Красная планета располагает тонким атмосферным слоем, который представлен углекислым газом (96%), аргоном (1.93%), азотом (1.89%) и примесями кислорода с водой. В ней много пыли, размер которой достигает 1.5 микрометра. Давление – 0.4-0.87 кПа.

Большое расстояние от Солнца к планете и тонкая атмосфера привели к тому, что температура Марса низкая. Она скачет между -46°C до -143°C зимой и может прогреваться до 35°C летом на полюсах и в полдень на экваториальной линии.

Марс отличается активностью пылевых бурь, которые способны имитировать мини-торнадо. Они образуются благодаря солнечному нагреву, где более теплые воздушные потоки поднимаются и формируют бури, простирающиеся на тысячи километров.

При анализе в атмосфере также нашли следы метана с концентрацией 30 частичек на миллион. Значит, он освобождался из конкретных территорий.

Исследования показывают, что планета способна создавать в год до 270 тонн метана. Он достигает атмосферного слоя и сохраняется 0.6-4 лет до полного разрушения. Даже небольшое наличие говорит о том, что на планете скрывается газовый источник. Нижний рисунок указывает концентрацию метана на Марсе.

Среди предположений намекали на вулканическую активность, падение комет или наличие микроорганизмов под поверхностью. Метан может создаваться и в небиологическом процессе – серпентинизация. В нем присутствует вода, углекислый газ и минеральный оливин.

В 2012 году провели несколько вычислений по метану при помощи ровера Curiosity. Если первый анализ показал определенное количество метана в атмосфере, то второй показал 0. А вот в 2014 году ровер натолкнулся на 10-кратный всплеск, что говорит о локализированном выбросе.

Также спутники зафиксировали наличие аммиака, но его срок разложения намного короче. Возможный источник – вулканическая активность.

Диссипация планетных атмосфер

Астрофизик Валерий Шематович об эволюции планетных атмосфер, экзопланетных системах и потере атмосферы Марса:

История изучения планеты Марс

Земляне давно следят за красным соседом, потому что планету Марс можно отыскать без использования инструментов. Первые записи сделаны еще в Древнем Египте в 1534 г. до н. э. Они уже тогда были знакомы с эффектом ретроградности. Правда для них Марс был причудливой звездой, чье движение отличалось от остальных.

Еще до появления неовавилонской империи (539 г. до н. э.) делались регулярные записи планетарных позиций. Люди отмечали перемены в движении, уровнях яркости и даже пытались предсказать, куда они направятся.

В 4 веке до н.э. Аристотель заметил, что Марс спрятался за земным спутником в период окклюзии, а это говорило о том, что планета расположена дальше Луны.

Птолемей решил создать модель всей Вселенной, чтобы разобраться в планетарном движении. Он предположил, что внутри планет есть сферы, которые и гарантируют ретроградность. Известно, что о планете знали и древние китайцы еще в 4-м веке до н. э. Диаметр оценили индийские исследователи в 5-м веке до н. э.

Модель Птолемея (геоцентрическая система) создавала много проблем, но она оставалась главной до 16-го века, когда пришел Коперник со своей схемой, где в центре располагалось Солнце (гелиоцентрическая система). Его идеи подкрепили наблюдения Галилео Галилея в новый телескоп. Все это помогло вычислить суточный параллакс Марса и удаленность к нему.

В 1672 году первые замеры сделал Джованни Кассини, но его оборудование было слабым. В 17-м веке параллаксом пользуется Тихо Браге, после чего его корректирует Иоганн Кеплер. Первую карту Марса представил Христиан Гюйгенс.

В 19 веке удалось повысить разрешение приборов и рассмотреть особенности марсианской поверхности. Благодаря этому Джованни Скиапарелли создал первую детализированную карту Красной планеты в 1877 году. На ней отобразились также каналы – длинные прямые линии. Позже поняли, что это всего лишь оптическая иллюзия.

Карта вдохновила Персиваля Лоуэлла на создание обсерватории с двумя мощнейшими телескопами (30 и 45 см). Он написал много статей и книг на тему Марса. Каналы и сезонные перемены (сокращение полярных шапок) натолкнули на мысли о марсианах. Причем даже в 1960-х гг. продолжали писать исследования на эту тему.

Исследование планеты Марс

Более продвинутые исследования Марса начались с освоением космоса и запуском аппаратов к другим солнечным планетам в системе. Космические зонды стали отправлять к планете в конце 20-го века. Именно с их помощью удалось познакомиться с чужим миром и расширить наше понимание планет. И хотя нам не удалось отыскать марсиан, жизнь могла существовать там ранее.

Активное изучение планеты развернулось в 1960-х гг. СССР отправили 9 беспилотных зондов, которые так и не добрались к Марсу. В 1964 году НАСА запустили Маринер 3 и 4. Первая провалилась, но вторая через 7 месяцев прилетела к планете.

Маринер-4 сумел получить первые масштабные снимки чужого мира и передал сведения об атмосферном давлении, отсутствии магнитного поля и радиационного пояса. В 1969 году к планете прибыли Маринеры 6 и 7.

В 1970-м году между США и СССР развернулась новая гонка: кто первым установим спутник на марсианской орбите. В СССР задействовали три аппарата: Космос-419, Марс-2 и Марс-3. Первый вышел из строя еще при запуске. Два других запустили в 1971 году, и они добирались 7 месяцев. Марс-2 разбился, но Марс-3 приземлился мягко и стал первым, кому это удалось. Но передача велась всего 14.5 секунд.

В 1971 году США отправляют Маринер 8 и 9. Первый упал в воды Атлантического океана, но второй успешно закрепился на марсианской орбите. Вместе с Марсом 2 и 3 они попали в период марсианской бури. Когда она закончилась, Маринер-9 сделал несколько снимков, намекающих на воду в жидком состоянии, которая могла наблюдаться в прошлом.

В 1973 году от СССР отправилось еще четыре аппарата, где все, кроме Марс-7, доставили полезную информацию. Больше всего пользы было от Марс-5, который прислал 60 снимков. Миссия Викингов США стартовала в 1975 году. Это были две орбитали и два посадочных аппарата. Они должны были отлеживать биосигналы и изучить сейсмические, метеорологические и магнитные характеристики.

Обзор Викинга показал, что когда-то на Марсе была вода, ведь именно масштабные наводнения могла вырезать глубокие долины и размыть углубления в скальных породах. Марс оставался загадкой до 1990-х гг., пока не отправился Mars Pathfinder, представленный космическим кораблем и зондом. Миссия приземлилась в 1987 году и протестировала огромное количество технологий.

В 1999 году прибыл Mars Global Surveyor, установивший слежку за Марсом на практически полярной орбите. Он изучал поверхность почти два года. Удалось запечатлеть овраги и мусорные потоки. Датчики показывали, что магнитное поле не создается в ядре, но есть частично на участках коры. Также удалось создать первые 3D-обзоры полярной шапки. Связь потеряли в 2006 году.

Марс Одиссей прибыл в 2001 году. Он должен был использовать спектрометры, чтобы обнаружить доказательства жизни. В 2002 году нашли огромные водородные запасы. В 2003 прибыл Марс-экспресс с зондом. Бигл-2 вошел в атмосферу и подтвердил наличие водяного и углекислого льда на территории южного полюса.

В 2003 году высадили известные роверы Spirit и Opportunity, которые изучали горные породы и почву. MRO достиг орбиты в 2006 году. Его инструменты настроены на поиск воды, льда и минералов на/под поверхностью.

MRO ежедневно исследует марсианскую погоду и поверхностные характеристики, чтобы отыскать наилучшие места для посадки. Ровер Curiosity высадился в кратере Гейл в 2012 году. Его инструменты важны, так как раскрывают прошлое планеты. В 2014 году за исследование атмосферы принялся MAVEN. В 2014 году прилетел Мангальян от индийской ISRO

В 2016 году началось активное изучения внутреннего состава и ранней геологической эволюции. В 2018 году Роскосмос планирует отправить свой аппарат, а в 2020 году подключатся Арабские Эмираты.

Государственные и частные космические агентства настроены серьезно на создание экипажных миссий в будущем. К 2030-му году НАСА рассчитывает отправить первых марсианских астронавтов.

В 2010 году Барак Обама настоял на том, чтобы сделать Марс приоритетной целью. ЕКА планируют отправить людей в 2030-2035 гг. Есть пара некоммерческих организаций, которые собираются отправить небольшие миссии с экипажем до 4-х человек. Причем они получают деньги от спонсоров, мечтающих превратить поездку в живое шоу.

Глобальную деятельность развернул генеральный директор SpaceX Илон Маск. Ему уже удалось совершить невероятный прорыв – система многоразовых запусков, которая экономит время и средства. Первый полет на Марс запланирован в 2022 году. Речь уже идет о колонизации.

Марс считается наиболее изученной чужой планетой в Солнечной системе. Роверы и зонды продолжают исследовать ее особенности, предлагая каждый раз новую информацию. Удалось подтвердить, что Земля и Красная планета сходятся по характеристикам: полярные ледники, сезонные колебания, атмосферный слой, проточная вода. И есть сведения, что ранее там могла располагаться жизнь. Поэтому мы продолжаем возвращаться к Марсу, который, скорее всего, станет первой колонизированной планетой.

Ученые все еще не утратили надежду найти жизнь на Марсе, даже если это будут первобытные останки, а не живые организмы. Благодаря телескопам и космическим аппаратам у нас всегда есть возможность полюбоваться на Марс онлайн. На сайте найдете много полезной информации, качественных фото Марса в высоком разрешении и интересные факты о планете. Вы всегда можете использовать 3D-модель Солнечной системы, чтобы проследить за внешним видом, характеристикой и движением по орбите всех известных небесных тел, включая Красную планету. Ниже расположена детализированная карта Марса.

Нажмите на изображение, чтобы его увеличить

Марс, четвертая из планет земной группы, примерно вдвое меньше Земли по размерам (экваториальный радиус 3394 км) и в девять раз меньше по массе. Ускорение силы тяжести на поверхности планеты равно 376 см/сек2. Угловой диаметр Марса во время великих противостояний 25", во время афелийных 14". На поверхности Марса наблюдаются устойчивые детали, что позволило определить период его вращения с очень большой точностью: 24h 37m 22s,6. Экватор планеты наклонен к плоскости ее орбиты на 24° 56", почти так же, как и у Земли. Поэтому на Марсе наблюдается смена времен года, очень похожая на земную, с той лишь разницей, что лето в южном полушарии Марса жарче и короче, чем в северном, так как оно наступает вблизи прохождения планетой своего перигелия. Марсианский год длится 687 земных суток.

Детали, наблюдаемые в телескоп на диске Марса, можно классифицировать следующим образом:

• 1. Яркие области, или материки, занимающие 2/3 диска. Они представляют собой однородные светлые поля оранжево-красноватого цвета.
• 2. Полярные шапки - белые пятна, образующиеся вокруг полюсов осенью и исчезающие в начале лета. Это самые заметные детали. В середине зимы полярные шапки занимают поверхность до 50° по широте. Летом северная полярная шапка исчезает целиком, от южной сохраняется небольшой остаток. Сквозь синие светофильтры полярные шапки выделяются очень контрастно.
• 3. Темные области (или моря), занимающие 1/3 Диска. Они видны на фоне светлых областей в виде пятен, различных по величине и форме. Изолированные темные области небольших размеров называются озерами или оазисами. Вдаваясь в материки, моря образуют заливы. И материки и моря имеют красноватый цвет.

Отношение яркости материков и морей максимально в красной и инфракрасной области (до 50% для самых темных морей), в желтых и зеленых лучах оно меньше, в синих на диске Марса моря вообще не различаются.

Темные области наряду с полярными шапками участвуют в цикле периодических сезонных изменений. Зимой темные области имеют наименьший контраст. Весной вдоль границы полярной шапки образуется темная кайма, и контраст темных областей вокруг нее увеличивается. Потемнение распространяется постепенно в направлении к экватору, захватывая все новые и новые области. Многие детали, не различающиеся в данном полушарии зимой, становятся хорошо заметными летом. Волна потемнения распространяется со скоростью примерно 30 км в сутки. В некоторых районах изменения повторяются регулярно из года в год, в других происходят каждую весну по-разному. Кроме повторяющихся сезонных изменений, неоднократно наблюдалось необратимое исчезновение и появление темных деталей (вековые изменения). Светлые области не участвуют в сезонном цикле, но могут испытывать необратимые вековые изменения.

4. Облака - временные детали, локализованные в атмосфере. Иногда они закрывают значительную часть диска, препятствуя наблюдению темных областей. Различаются два вида облаков: желтые облака, по общему мнению, пылевые (бывают случаи, когда желтые облака закрывают весь диск на целые месяцы; такие явления называются "пылевыми бурями"); белые облака, состоящие скорее всего из ледяных кристалликов подобно земным циррусам.

В последние годы изучение Марса сильно продвинулось вперед благодаря использованию автоматических межпланетных станций. Американская АМС "Маринер-4" впервые сфотографировала Марс с близкого расстояния (около 10 000 км) в 1965 г.

Оказалось, что Марс подобно Луне покрыт кратерами. За "Маринером-4" пролетели вблизи Марса и сфотографировали его "Маринер-6" и "Маринер-7", а в 1971 г., через несколько месяцев после великого противостояния, на орбиты вокруг Марса вышли его первые искусственные спутники, сделанные руками землян: два советских ("Марс-2" и "Марс-3") и один американский ("Маринер-9"). Программы их существенно отличались и взаимно дополняли друг друга. Американский спутник был нацелен в основном на фотографирование Марса; он получил несколько тысяч фотографий с разрешением около 1 км, покрывающих почти всю поверхность Марса.

Советские спутники проводили фотографирование в гораздо меньшем объеме, но зато они были оснащены большим количеством аппаратуры, предназначенной для исследования поверхности Марса, его атмосферы и околопланетного пространства физическими методами. Инфракрасным радиометром измерялась температура поверхностного слоя и одновременно радиотелескопом температура грунта на глубине в несколько десятков сантиметров; измерялась яркость в различных длинах волн, атмосферное давление и высоты по интенсивности полос СO2, содержание H2O в атмосфере, магнитное поле, состав и температура верхней атмосферы, электронная концентрация в ионосфере, поведение межпланетного вещества в окрестностях Марса.

От АМС "Марс-3" отделился спускаемый аппарат, который впервые совершил мягкую посадку на поверхность Марса. Советская программа исследований Марса с помощью космических аппаратов получила дальнейшее развитие в 1974 г., когда четыре советских космических аппарата прибыли к планете. Один из них, "Марс-6" совершил посадку на поверхность, и во время спуска в атмосфере впервые провел прямые измерения ее состава, температуры и давления. "Марс-5" вышел на орбиту искусственного спутника планеты, а "Марс-4" и "Марс-7" проводили исследования планеты и межпланетного пространства на пролетных траекториях.

Фотографии поверхности, полученные с борта "Маринера-9", "Марса-4" и "Марса-5" показали, что поверхность Марса весьма разнообразна по характеру геологических форм. Большая часть ее покрыта кратерами, однако имеются и ровные области, почти лишенные кратеров. Среди кратеров попадаются такие, которые расположены на вершинах огромных конусообразных гор. Такое расположение означает, что это не метеоритные кратеры, а вулканические. На склонах крупнейших вулканов мало метеоритных кратеров и, следовательно, эти вулканы "молодые", они образовались сравнительно недавно. Таким образом, Марс - геологически активная планета. Марс, видимо, обладает собственным магнитным полем, хотя и значительно более слабым, чем Земля; существование собственного магнитного поля указывает на присутствие в центре планеты жидкого ядра.

На поверхности Марса имеются образования, очень похожие на высохшие русла рек. 20 июля 1976 г. совершил посадку на поверхность Марса американский спускаемый аппарат "Викинг-1".

Марсианский пейзаж очень напоминает некоторые земные пустыни. Видны отлогие песчаные дюны, много угловатых камней.

На карте Марса показана трасса, вдоль которой проводились измерения при данном прохождении. Приборы "увидели" сначала южное полушарие Марса и за полчаса их оптические оси пересекли всю планету с юга на север. Видно, что более темные области являются и более теплыми (они поглощают больше солнечного тепла).

В северных областях (широта j > 45°) температура падает до очень низкого уровня, около 150 °К. Здесь находится зона полярной шапки. Она проявляется как резкое увеличение яркости в ультрафиолетовых лучах (0,37 мк), но совсем не видна в ближней инфракрасной области (1,38 мк; здесь планета светит все еще отраженным, а не тепловым излучением). Это означает, что мы видим в данном случае не снег или лед на поверхности, а облака (из тонких кристалликов), плавающие в атмосфере. Размеры кристалликов так малы, что на длине волны около 1 мк они уже свет не рассеивают. Возможно, что это кристаллики обычного льда Н2О: мы видим, как резко падает здесь содержание пара Н2О. Он должен переходить в твердую фазу. При таких температурах может конденсироваться и углекислый газ.

Температура поверхности Марса колеблется в широких пределах. На экваторе днем она достигает +30 °С, а ночью -100 °С. Это происходит из-за малой теплопроводности марсианского грунта. Она почти столь же низка, как у лунного.

Самая низкая температура бывает зимой на поверхности полярных шапок (-125°С).

В спектре Марса наблюдаются хорошо заметные полосы СО2, хотя и более слабые, чем в спектре Венеры (см. рис. 166). Облака на Марсе обычно закрывают незначительную долю поверхности (в отличие от Венеры), и поэтому из спектроскопических наблюдений можно определить абсолютную величину содержания СО2 в атмосфере. Так как на интенсивность слабых и сильных линий полное давление газа влияет по-разному, то можно определить и его. Аппаратура, установленная на "Maрсе-6" и "Викинге-1 и 2" измерила давление в атмосфере Марса непосредственно с помощью барометрических датчиков. Оно равно у поверхности в среднем 6 мб. На "Викинге-1 и 2" были проведены прямые измерения химического состава с помощью. масс-спектрометра, которые показали, что атмосфера Марса на 95% состоит из СО2.

Давление в различных районах Марса может отличаться в несколько раз из-за различия высот. Самые высокие области Марса лежат на 20 км выше самых низких.

Интересно, что темные и светлые области с одинаковой вероятностью могут быть и низкими и высокими. В северном полушарии преобладают низкие районы.

В спектре Марса обнаружены линии водяного пара. При наземных наблюдениях их удается отделить от земных линий только благодаря доплеровскому смещению, так как они очень слабы. При наблюдениях с космических аппаратов эта трудность отсутствует. Пример наблюдений с космического аппарата приводился выше.

Содержание водяного пара в атмосфере Марса меняется во времени и различно в разных районах. Иногда оно ниже предела обнаружения (около 1 микрона осажденной воды для измерений, произведенных на "Марсе-3"), иногда достигает 50 микрон. Такова толщина пленки воды, которая покрыла бы планету, если сконденсировать весь. атмосферный водяной пар. На Земле в атмосфере содержится воды примерно в 1000 раз больше. Средняя температура Марса (200 °К) заметно ниже земной, и под его поверхностью следует ожидать слой вечной мерзлоты, который задерживает выделение H2O из недр планеты.

Заметим, что в жидкой фазе вода при марсианских температурах и давлениях существовать не может; она может быть только в виде льда или пара.

Кроме Н2О в атмосфере Марса обнаружены и некоторые другие малые составляющие - N2 (2,5%), Аг (1,5%), СО (~0,01%), O2 (~0,01%), следы озона О3. Полярные шапки Марса имеют сложную природу. Только на краях и лишь в некоторые определенные периоды времени это облака. Значительная часть видимой полярной шапки представляет собой твердый осадок на поверхности, причем этот осадок образован замерзшей углекислотой с примесью обычного водяного льда. В полярных шапках (главным образом в неисчезающей полностью южной) содержится больше СО2 и Н2О, чем в атмосфере. Было высказано следующее очень интересное предположение.

Вследствие прецессии полярной оси Марса один раз в 50 000 лет получается так, что обе полярные шапки исчезают полностью и тогда давление в атмосфере повышается, увеличивается содержание Н2О, появляется жидкая. вода. Может быть, в эти периоды текла река, оставившая русло.

Во время полета американских и советских космических станций вблизи Марса были проведены эксперименты по просвечиванию его атмосферы радиоволнами, такие же, как при исследовании Венеры. Они позволили определить атмосферное давление и температуру на высоте < 40 км и, кроме того, электронную концентрацию в ионосфере планеты. Максимум ионизации был найден на высоте 120 км, где электронная концентрация на дневной стороне планеты равна 105 см -3, т.е. на порядок меньше, чем в земной ионосфере.

Теперь, когда мы изложили основные наблюдательные данные о поверхности и атмосфере Марса, рассмотрим возможные объяснения периодических сезонных изменений в темных областях, связанных по времени с таянием полярной шапки. Одно из них состоит в том, что весной, когда начинается сублимация полярных шапок, грунт оттаивает, увеличивается влажность. С течением времени этот процесс оттаивания распространяется все дальше к экватору, вызывая потемнение морей и оазисов. Если процессы потемнения связаны с увеличением влажности грунта, то здесь имеются две возможности:

• 1) темные области заняты растительностью, которая подобно земной с наступлением весны вступает в активную фазу благодаря увеличению температуры и влажности;
• 2) темные области покрыты каким-либо минеральным материалом, темнеющим при увеличении температуры или влажности.

Однако периодический процесс потемнения может быть вовсе не связан с влажностью. Например, он может быть вызван периодическими сезонными изменениями в направлениях ветров. Весной ветер уносит из морских областей более мелкие частицы, и моря темнеют, осенью происходит перемещение мелких частиц и обратном направлении.

Давно отмечалась способность темных областей к восстановлению. На Марсе часто бывают пылевые бури, которые, казалось бы, должны были давно засыпать моря.

Ничего подобного не происходит. Вскоре после окончания пылевой бури контраст темных областей полностью восстанавливается. Это свойство легко объясняется, если предположить, что темные области покрыты растительностью. Но опять-таки, если принять, что моря - это области, из которых более мелкие частицы легко выдуваются ветром, восстановление контраста можно объяснить и без привлечения гипотезы о растительности.

Итак, явления, которые могут рассматриваться как указание на деятельность марсианской биосферы, это:

• 1) периодические сезонные изменения темных областей;
• 2) связь периодических сезонных изменений темных областей с сублимацией полярных шапок;
• 3) способность темных областей к регенерации (восстановлению контраста).

Все они, как мы видели, могут иметь объяснение, весьма далекое от биологических процессов. Малое атмосферное давление и огромные суточные колебания температуры (не менее 100°) заставляют многих исследователей отрицательно относиться к возможности существования биосферы на Марсе. С другой стороны, известна и огромная приспособляемость живых организмов. В земной почве находятся микроорганизмы (анаэробные бактерии), способные переносить низкие давления и температуру и не нуждающиеся в кислороде. Поэтому поиски живых организмов на Марсе не представляются полностью безнадежным делом. Такие поиски будут, видимо, производиться с помощью АМС, способных производить мягкую посадку на марсианскую поверхность.

Марс имеет двух спутников, Фобоса и Деймоса, которые были открыты американским астрономом Холлом в 1877 г. Они очень близки к планете и слабы (+11m,5 и +12m,5), наблюдать их поэтому трудно. Фобос находится на расстоянии 2,77 радиуса планеты от ее центра и его период обращения 7h 39m 14s, т.е. значительно меньше периода вращения Марса. В результате Фобос восходит на западе, несмотря на то, что направление обращения его прямое. Деймос обращается на среднем расстоянии в 6,96 радиуса планеты, с периодом 30h 17m 55s. На рис. 177 приведена фотография Фобоса, полученная с борта "Маринера-9". Его поверхность значительно сильнее испещрена кратерами, чем марсианская, из-за полного отсутствия атмосферной эрозии. Оба спутника имеют неправильную форму. Размеры Фобоса около 22-25 км в поперечнике, Деймоса - около 13 км.

Четыре планеты земной группы имеют много общего в своих характеристиках. Почти все вещество сосредоточено в литосфере. Массы находятся в пределах от 1,510-7 до 3; 10-6 M¤ и радиусы, примерно, от 3,510-3 до 9,0 × 10-3 R¤. Средние плотности лежат в еще более узких пределах - от 4,0 (Марс) до 5,4-5,5 г/см3 (остальные три планеты). По-видимому, в недрах всех планет этой группы имеется химическая дифференциация: тяжелые элементы (в частности, Fe) концентрируются к центру, легкие и вместе с тем более легкоплавкие - в наружных оболочках; кора и мантия состоят из силикатных пород. Возможно, все четыре планеты обладают жидким ядром. По крайней мере на двух планетах (Земля и Марс) имеются вулканы. На поверхности всех четырех планет имеются в тех или иных масштабах следы тектонической деятельности (процессов горообразования).

Все подвергались сильной метеоритной бомбардировке, которая явилась одним из основных факторов в формировании поверхности Марса и Меркурия. На Земле метеоритные кратеры почти целиком стерты тектоническими и эрозионными процессами, на Венере они, по-видимому, сохранились гораздо лучше. Единственным энергетическим источником, определяющим температуру и климат планет земной группы, является солнечное излучение. Поток внутреннего тепла пренебрежимо мал по сравнению с потоком солнечного излучения.

Три планеты из четырех имеют атмосферу. Венера и Марс по составу атмосферы похожи: углекислый газ является главной составляющей в обоих случаях, но количества его очень разные. Состав земной атмосферы совсем другой: азот, кислород, углекислого газа очень мало, и, кроме того, у Земли имеется гидросфера - огромное количество воды (которой, наоборот, очень. мало на Венере и Марсе). Различия велики, но есть очень важные общие черты: легкие газы - водород и гелий, наиболее обильные элементы (входящие в состав Солнца, звезд и межзвездного газа) присутствуют только как малые составляющие; все газы, которые являются основными компонентами атмосфер - (СO2, N2) и вода оказываются продуктами газовыделения вулканов. Кислород на Земле является вторичным продуктом, возникшим при разложении H2O в результате фотохимических и биологических процессов. Современные атмосферы планет земной группы (и гидросфера Земли) определенно имеют вторичное происхождение - в том смысле, что они были выделены литосферой уже после того, как она сформировалась.

Первичная атмосфера, состоявшая главным образом из легких газов, оставшихся от протопланетной туманности, могла сохраниться (если такая атмосфера вообще существовала) лишь очень короткое время и должна была быстро диссипировать.

Количество СО2 и N2, выделившееся за время существования планет (5109 лет), примерно одинаково на Земле и на Венере, а воды, по-видимому, выделилось гораздо больше на Земле. Жидкая вода очень хорошо растворяет СО2 и переводит в карбонатные породы. Гидросфера на Земле удалила в результате почти весь углекислый газ, а на Венере она не образовалась, и СО2 полностью остался в атмосфере. На Марсе общая скорость газовыделения, видимо, на два порядка меньше, чем на Венере, и, кроме того, основная часть выделившегося количества СО2 и Н2О связана в полярных шапках и в грунте (в результате процессов адсорбции и образования вечной мерзлоты).

Практически полностью лишен атмосферы Меркурий. Между тем ускорение силы тяжести на его поверхности почти такое же, как у Марса, и он мог бы, вероятно, удержать СО2, если бы его накопилось столько же, сколько на Марсе. Многое в процессах формирования и эволюции планетных атмосфер еще не понято, это одна из интереснейших проблем физики планет, разработка которой только начинается.

Заметим, что она имеет определенное практическое значение, так как должна дать прогноз дальнейшей эволюции атмосферы и климата Земли.

Красная планета – Марс – названа так, в честь одноименного древнеримского бога войны, аналогичному у греков Аресу. Она является четвертой, по расстоянию, удаленной от Солнца, планетой солнечной системы. Считается, то именно кроваво-красный цвет планеты, который ей придает оксид железа и повлиял на ее название.

Марс во все времена был любопытен не только ученым, но простым людям различных профессий. Все от того, что человечество возлагало большие надежды на эту планету, ибо большинство людей надеялись, что на поверхности Марса тоже существует жизнь. Большинство фантастических романов написано именно о планете Марс. Пытаясь проникнуть в тайны и разгадать ее загадки, люди стремительно изучали поверхность и строение планеты. Но получить ответ на такой, всех волнующий вопрос: «есть ли жизнь на Марсе?», пока так и не сумели. Марс вращается по своей, немного вытянутой орбите, вокруг Солнца за 687 земных суток, со скоростью 24 км/с. Ее радиус составляет 1,525 астрономических единиц. Расстояние от Земли до Марса, постоянно меняется от минимального 55 млн. км, к максимальному 400 млн. км. Великими противостояниями названы те периоды времени, повторяющиеся раз в 16 – 17 лет, когда расстояние между двумя этими планетами становиться меньше 60 млн. км. Сутки на Марсе, всего на 41 минуту больше земных и составляют 24 часа 62 минуты. Смена дня и ночи, а так же времен года, тоже практически повторяет земные. Так же есть и климатические пояса, но из-за большего удаления от Солнца, они гораздо суровее, чем на нашей планете. Так, средняя температура составляет около –50 °C. Радиус Марса равен 3397 км, что практически вдвое меньше радиуса Земли – 6378.

Поверхность и строение Марса

Марс, наравне с другими планетами земной группы, состоит из коры толщиной до 50 км, мантии до 1800 км и ядра, диаметром 2960 км.

В центре Марса, плотность доходит до 8,5 г/м3. В ходе длительных исследований, было выяснено, что что внутренне строение Марса и его нынешняя поверхность состоит в основном из базальта. Предполагается, что несколько миллионов, а может и миллиардов лет назад, на планете Марс была атмосфера. Соответственно вода находилась в жидком состоянии. Об этом свидетельствуют многочисленные русла рек – меандры, которые можно наблюдать и сейчас. Характерные геологические образование на их дне, указывают, что они протекали очень длительный период времени. Сейчас, для этого нет нужных условий и вода находиться только в слоях грунта, под самой поверхностью Марса. Это явление названо пермафрост (вечная мерзлота). Описание Марса и его характеристики часто встречается в докладах знаменитых исследователей «Красной планеты».

Остальная поверхность Марса и его рельеф, обладает не менее уникальными находками. Строение Марса отличается глубокими кратерами. В то же время, на этой планете, есть самая высокая гора во всей солнечной системе – Олимп – марсианский потухший вулкан высотой 27,5 км и диаметром 6000 м. Так же, присутствует грандиозная система каньонов Маринера длиной около 4 тыс. км и целый район древних вулканов – Элизиум.

Фобос и Деймос – естественные, но очень маленькие, спутники Марса. Они имеют не правильную форму, и по одной из версий, представляют собой, захваченные гравитацией Марса, астероиды. Спутники Марса Фобос (страх) и Деймос (ужас) – это герои древнегреческих мифов, в которых они помогали богу войны Аресу (Марсу), побеждать в сражениях. В 1877 году, их открыл астроном из Америки Асаф Холл. Вращение обоих спутников по своей оси происходит с одинаковым периодом, как и вокруг Марса, за счет этого они все время обращены к планете одной стороной. Деймос постепенно удается от Марса, а Фобос наоборот, притягивается еще больше. Но это происходит это очень медленно, поэтому, врятли наши ближайшие поколения, смогут увидеть падение или полный распад спутника, или его падение на планету.

Характеристики Марса

Масса: 6,4*1023 кг (0,107 массы Земли)
Диаметр на экваторе: 6794 км (0,53 диаметра Земли)
Наклон оси: 25°
Плотность: 3,93 г/см3
Температура поверхности: –50 °C
Период обращения вокруг оси (сутки): 24 часа 39 мин 35 секунд
Расстояние от Солнца (среднее): 1,53 а. е. = 228 млн. км
Период обращения вокруг Солнца по орбите (год): 687 дней
Скорость вращения по орбите: 24,1 км/с
Эксцентриситет орбиты: e = 0,09
Наклон орбиты к эклиптике: i = 1,85°
Ускорение свободного падения: 3,7 м/c2
Спутники: Фобос и Деймос
Атмосфера: 95% углекислый газ, 2,7% азот, 1,6 % аргон, 0,2 % кислород

Среди всех планет Марс по своим климатическим условиям наиболее близок к Земле. Несмотря на отрицательные результаты первых экспериментов по поиску жизни на Марсе, эта проблема до сих пор считается открытой. В XIX и XX вв. астрономы усиленно изучали Марс с помощью наземных телескопов, полагая, что на его поверхности есть, как минимум, растительная жизнь. Последние 40 лет Марс интенсивно исследуют с помощью межпланетных аппаратов, не прекращая его наблюдения наземными и космическими телескопами. Нет сомнения, что Марс станет первой планетой, которую посетят пилотируемые экспедиции.

Движение Марса.

С точки зрения земного наблюдателя Марс относится к «верхним» планетам: вместе с планетами-гигантами (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун), а также карликовой «двойной планетой» Плутоном Марс движется за пределом орбиты Земли. Внутри же земной орбиты, ближе к Солнцу, движутся две «внутренние» планеты – Меркурий и Венера. Однако по своим физическим свойствам Марс входит в группу планет земного типа (Меркурий, Венера, Земля и Марс). Планеты земной группы схожи между собой тем, что это небольшие, каменистые и довольно плотные тела. Они сравнительно медленно вращаются вокруг своих осей, лишены колец и имеют мало или совсем не имеют спутников: у четырех планет этой группы в сумме всего три спутника – земная Луна и марсианские Фобос и Деймос.

В истории астрономии изучение движения Марса сыграло особую роль: использую многолетние наблюдения Тихо Браге за перемещением Марса относительно звезд, Иоганн Кеплер смог впервые верно определить форму планетных орбит. Он доказал, что орбита Марса – эллипс. Это удалось Кеплеру лишь потому, что эллиптичность марсианской орбиты относительно высока, заметно выше, чем у всех планет, доступных для детального наблюдения в дотелескопическую эпоху.

Период обращения Марса по орбите составляет около 687 земных суток или около 670 марсианских суток, которые лишь немногим длиннее земных (см . табл. 1). Одинаковое взаимное расположение Марса, Земли и Солнца повторяется в среднем через каждые 780 сут. – это синодический период обращения Марса. В частности, с такой периодичностью происходят противостояния Марса, при которых он наблюдается с Земли приблизительно в точке, противоположной Солнцу; отсюда и термин – противостояние Марса и Солнца на земном небосводе. В эти периоды Марс особенно удобен для изучения его поверхности в телескоп.

В зависимости от времени года, т.е. от положения Земли на орбите, в момент противостояния расстояние до Марса может быть от 56 до 101 млн. км. Если противостояние происходит в июле-сентябре, то расстояние составляет 56–60 млн. км; такие близкие противостояния называют великими (см . ВЕЛИКИЕ ПРОТИВОСТОЯНИЯ МАРСА). В эти моменты видимый с Земли диаметр диска Марса достигает 25І , а блеск поднимается до 2,5 звездной величины, сравниваясь с блеском Юпитера и уступая лишь Венере.

Сезонные изменения на Марсе происходят в течение года подобно земным: наклон экватора к плоскости орбиты для Марса равен 25,2°, для Земли 23,4°. Год Марса делится на четыре сезона моментами равноденствий и солнцестояний: от весеннего равноденствия до летнего солнцестояния – весна, и т.д. Поскольку период обращения Марса вокруг Солнца вдвое больше земного, продолжительность сезонов также вдвое больше. К тому же, по длительности марсианские сезоны больше отличаются друг от друга, чем земные. Причина этого в существенной эллиптичности марсианской орбиты, из-за чего в разных точках орбиты Марс движется с разной скоростью. Например, в южном полушарии Марса весна длится 146 земных суток, лето – 160 сут, осень – 199 сут, зима – 182 сут.

В течение северной весны Марс находится на большем удалении от Солнца (в области афелия орбиты), а поэтому солнечная радиация, достигающая планеты в этот период, составляет лишь 70% радиации в период ближайшего положения к Солнцу (в перигелии). При прохождении Марсом перигелия средняя температура поверхности по дневному полушарию планеты на 25–30 градусов выше, чем в афелии. По этой причине осень и зима в северном полушарии Марса менее суровые, чем в южном, а южное лето в отличие от северного болеежаркое.

Природа Марса.

По размеру Марс вдвое больше Луны и вдвое меньше Земли. Сила притяжения на поверхности Марса в точности заключена между земной и лунной. Средняя плотность Марса также заключена между плотностью Луны и Земли, хотя ближе к лунной. И еще одно качество объединяет Луну и Марс: это наиболее изученные (после Земли) объекты Солнечной системы.

Однако Марс даже в период великого противостояния в 150 раз дальше от нас, чем Луна, поэтому его изучение традиционными астрономическими методами представляет сложную проблему. Тем не менее до начала космической эры астрономы точно измерили длину марсианских суток, составили грубую карту поверхности Марса, обнаружили у него атмосферу, в основном состоящую из углекислого газа. Довольно точно была измерена температура поверхности Марса, которая, как и предполагалось, оказалась ниже, чем на Земле, и равна примерно –30°С (средняя температура на Земле составляет около +15°С).

Измерения с борта автоматических станций – искусственных спутников Марса – значительно уточнили эти данные. Средняя температура оказалась еще ниже, около –60°С. Летом на экваторе она поднимается до нуля, но зимой в полярных областях опускается до –150° С. Из-за разреженной атмосферы суточные перепады температуры поверхности очень велики: до 70 градусов. Однако уже на небольшой глубине грунта, около 25 см, температура в течение суток и даже года меняется мало; в тропиках она близка к –60 °С.

Большое внимание астрономов всегда привлекали яркие белые пятна, располагающиеся в полярных областях Марса. Если начать наблюдения полярной шапки на каком-нибудь из полушарий Марса в конце зимы, то можно заметить, что вначале она занимает очень большое пространство, примерно 10 млн. км 2 , но с течением времени начинает уменьшаться, сначала медленно, а затем все быстрее. К середине весны появляются темные полосы, рассекающие полярную шапку на ряд отдельных областей различной яркости. От основного массива отделяются по краям небольшие участки, которые через некоторое время постепенно исчезают. В течение лета полярная шапка продолжает уменьшаться и становится совсем небольшой. К концу лета над полярной областью появляются беловатые размытые пятна, которые быстро увеличиваются и вскоре распространяются на всю полярную область и частично даже на умеренные широты. Эта светлая подвижная дымка сохраняется всю осень и зиму и рассеивается только к концу зимы. После этого снова становится видимой большая полярная шапка, сначала немного тусклая, а затем принимающая яркую белую окраску и покрывающая, как и в конце предыдущего года, значительное пространство.

Природа северной и южной полярных шапок неодинакова. Северная шапка больше по размеру и состоит главным образом из водяного льда, а южная – в основном из замерзшего углекислого газа. Причина этого в различии средней температуры и продолжительности сезонов в северном и южном полушариях. Толщина снежного покрова на большей части поверхности полярных шапок не превышает нескольких сантиметров.

В средних широтах поверхность Марса, лишенная снежного покрова, довольно светлая и в основном имеет красновато-оранжевый оттенок. Эти области называют «пустынями»; их окраска определяется присутствием гидратов окислов железа, образующих слой красной пудры на зернах силикатного песка – основной составляющей поверхности. Ближе к экватору встречаются зеленовато-серые пятна («моря»), в целом занимающие около трети поверхности; они темнеют с наступлением весны. В прошлом высказывалось мнение, что это болотистые равнины, но теперь совершенно очевидно, что обширных открытых водоемов на Марсе нет.

Поверхность Марса весьма неровная, перепад высот на ней достигает 30 км. На Земле он заметно меньше: от дна Марианской впадины до вершины Эвереста около 20 км. За уровень отсчета высоты на Марсе обычно принимают эквипотенциальную поверхность с давлением атмосферы 6,1 мбар. Это давление на диаграмме состояния воды соответствует «тройной точке»: при более высоком давлении вода может быть в трех агрегатных состояниях (в зависимости от температуры) – твердом, жидком и газообразном. Но если давление ниже, то при нагревании лед сразу переходит в пар, минуя жидкую фазу. На самых значительных возвышенностях Марса давление атмосферы около 3 мбар, а на дне каньонов – около 10 мбар; там вода может быть в жидком состоянии.

В среднем давление у поверхности Марса почти в 200 раз меньше нормального атмосферного давления у поверхности Земли на уровне моря и близко к давлению на высоте 40 км, куда на Земле не поднимаются самолеты и аэростаты. Атмосфера Марса очень сухая. Толщина условно осажденного слоя воды в ней составляет всего около 0,05 мм даже вблизи тающей полярной шапки в разгар лета (в земной атмосфере слой воды в сотни раз больше). По мере удаления от тающей полярной шапки количество пара в атмосфере уменьшается до нескольких микрометров.

Тем не менее, уже первые снимки автоматических станций показали, что некоторые детали марсианского рельефа обязаны своим происхождением потокам воды. Например, извилистое русло древней марсианской реки Нергал с притоками. Его длина достигает 400 км. В долине Нергала давно нет воды. По-видимому, река впадала в огромное водохранилище, образованное широкой низменностью в районе каньона Узбой и цепи кратеров Холден-Хейл. Извилистая форма Нергала напоминает русла земных рек. Были обнаружены и другие долины такой же природы, указывающие, что на сухой планете Марс когда-то бушевали водные потоки.

Впрочем, возможно, что и в наше время на Марсе иногда «бегут ручьи». На это указывают снимки высокого разрешения, переданные с орбиты Марса в последние годы аппаратами «Марс Глобал Сервейор» и «Марс Одиссей» (США). На склонах некоторых долин и кратеров обнаружились объекты нового типа; возможно, это водные или водно-грязевые потоки, возникающие в наши дни, буквально у нас на глазах. Присутствие на Марсе жидкой воды значительно повышает его шансы быть прибежищем жизни.

Поиск жизни на Марсе.

В середине 20 в. экзобиологи возлагали на Марс большие надежды, и не только потому, что некоторые астрономы видели на его поверхности множество тонких прямых линий – «каналов», – что дало повод фантастам и фантазерам говорить об искусственных оросительных сооружениях на поверхности Марса. Эта планета действительно более других похожа на Землю и, вероятно, могла бы стать прибежищем для самых неприхотливых форм земной жизни.

Несколько автоматических экспедиций к Марсу и особенно посадки на его поверхность позволили близко познакомиться с ландшафтом и климатом планеты (см . табл. 2). Полученные данные разочаровали экзобиологов. Даже летним днем температура на Марсе редко поднимается выше 0°С, а ночью может опускаться до –120°С. Бедная атмосфера Марса почти не содержит паров воды и лишена кислорода. Поверхность Марса значительно интенсивнее бомбардируется метеоритами , чем поверхность Земли. Не исключено, что в прошлом падение крупных метеоритов (астероидов) вызывало сильные климатические изменения, опасные для биосферы Марса, разумеется, если она существовала.

Анализируя условия для жизни на Марсе, следует также учитывать, что эта планета практически лишена магнитосферы, защищающей от космических лучей. Магнитное поле Марса очень слабое, вероятно, обязано суммарному эффекту палеомагнитных полей на отдельных участках поверхности. Его напряженность на экваторе составляет от 0,07 до 0,8 мкТ (на Земле около 30 мкТ).

Можно с уверенностью сказать, что в нынешнюю эпоху условия на Марсе неблагоприятны для возникновения жизни: там холодно, сухо, очень разрежен и лишен кислорода воздух, который не в состоянии задержать сильное ультрафиолетовое излучение Солнца, стерилизующее поверхность планеты. Несколько специальных приборов, доставленных на Марс в 1976 посадочными блоками «Викинг-1 и 2» (США), не обнаружили органического вещества в грунте планеты.

Сейчас практически не осталось надежды обнаружить на Марсе активную жизнь. Однако история Марса, возможно, знала периоды более благоприятные для жизни. Есть признаки того, что климат Марса существенно менялся: в далеком прошлом по его поверхности текла вода. Как уже отмечалось, на детальных изображениях планеты, переданных искусственными спутниками Марса, видны следы водной эрозии – овраги и пустые русла рек. Зонд «Марс Пасфайндер» (США), совершивший в 1997 мягкую посадку на Марс и доставивший первый автоматический марсоход «Соджорнер», обнаружил в геологическом строении поверхности признаки мощных водных течений, имевших место в отдаленные эпохи.

Долговременные вариации марсианского климата могут быть связаны с изменением наклона его полярной оси. При небольшом повышении температуры планеты ее разреженная атмосфера может стать в 100 раз плотнее за счет испарения льдов полярных шапок и возможного слоя вечной мерзлоты. Поэтому не исключено, что жизнь на Марсе когда-то существовала. Точно ответить на этот вопрос будет возможно лишь после изучения образцов марсианского грунта. Но их доставка на Землю – сложная задача.

К счастью, природа иногда дарит ученым неожиданную удачу: из тысяч найденных на Земле метеоритов некоторые, возможно, прилетели с Марса: микроскопические пузырьки газа в них имеют такой же состав, как атмосфера Марса. Такие находки называют «шерготтитами» или SNC-метеоритами, поскольку первые такие «камни» нашли вблизи населенных пунктов Шерготти (Индия), Накла (Египет) и Шассиньи (Франция). К этой же группе относится и найденный в Антарктиде метеорит ALH 84001; он значительно старше остальных и содержит полициклические ароматические углеводороды, возможно, имеющие биологическое происхождение. С середины 1990-х по поводу этого метеорита идут жаркие научные споры: астрономы уверены, что перелет вещества с планеты на планету возможен – его выброс может произойти под действием мощного астероидного удара; однако далеко не все биологи согласны, что в метеорите ALH 84001 действительно есть следы марсианской жизни.

Понятно, что оставаясь на Земле, не удастся разрешить проблему жизни на Марсе. Исследования метеорита ALH 84001 стимулировали интерес общественности к этой проблеме, поэтому в 1999 правительство Великобритании одобрило план создания межпланетной станции «Бигль-2», которая 2 июня 2003 отправилась на Марс и вновь попытается найти там следы жизни. Станция названа в честь судна, на котором в 1830 совершил исследовательское плавание Чарльз Дарвин. Новую экспедицию ученые рассматривают как продолжение исследований происхождения жизни, начатых Дарвином полтора века назад.