Mars — czwarta planeta Układu Słonecznego: budowa, klimat i ciekawostki

Mars jest planetą lądową i zbudowany jest ze skał. Ziemia tam jest czerwona z powodu tlenku żelaza (rdzy) w skałach i pyle. Atmosfera planety jest bardzo cienka. Składa się głównie z dwutlenku węgla z pewną ilością argonu i azotu oraz niewielkimi ilościami innych gazów, w tym tlenu. Temperatury na Marsie są chłodniejsze niż na Ziemi, ponieważ jest on bardziej oddalony od Słońca i ma mniej powietrza, które zatrzymuje ciepło. Na biegunie północnym i południowym znajduje się lód wodny i zamrożony dwutlenek węgla. Mars nie ma teraz na powierzchni wody w stanie ciekłym, ale oznaki spływu na powierzchni prawdopodobnie zostały spowodowane przez wodę.

Średnia grubość skorupy ziemskiej wynosi około 50 km (31 mil), a jej maksymalna grubość to 125 km (78 mil).

Księżyce

Mars ma dwa małe księżyce, zwane Phobos i Deimos.

Obrót

Dzień marsjański nazywa się sol i jest nieco dłuższy niż dzień ziemski. Mars obraca się w ciągu 24 godzin i 37 minut. Obraca się na nachylonej osi, tak jak Ziemia, więc ma cztery różne pory roku. Ze wszystkich planet w Układzie Słonecznym, pory roku na Marsie są najbardziej podobne do ziemskich, ze względu na podobne nachylenie osi. Długość pór roku na Marsie jest prawie dwa razy większa niż na Ziemi, ponieważ większa odległość Marsa od Słońca prowadzi do tego, że rok marsjański jest prawie dwa lata dłuższy od ziemskiego.

Temperatury na powierzchni Marsa wahają się od niskich około -143 °C (-225 °F) (w zimowych czapach polarnych) do wysokich do 35 °C (95 °F) (w równikowym lecie). Szeroki zakres temperatur jest spowodowany głównie cienką atmosferą, która nie może przechowywać dużo ciepła słonecznego. Planeta jest również 1,52 razy bardziej oddalona od Słońca niż Ziemia, przez co dociera do niej tylko 43% ilości światła słonecznego.

Woda

Raport z 2015 roku mówi, że na marsjańskie ciemne smugi na powierzchni miała wpływ woda.

Ciekła woda nie może istnieć na powierzchni Marsa z powodu niskiego ciśnienia atmosferycznego (nie ma wystarczająco dużo powietrza, aby ją zatrzymać), z wyjątkiem najniższych wzniesień przez krótkie okresy. Dwie polarne czapy lodowe wydają się być zbudowane w dużej mierze z zamarzniętej wody. Ilość lodu w południowej polarnej czapie lodowej, gdyby się stopiła, wystarczyłaby do pokrycia całej powierzchni planety na głębokość 11 metrów. Płaszcz wiecznej zmarzliny rozciąga się od bieguna do szerokości geograficznej około 60°.

Dowody geologiczne zebrane przez misje bezzałogowe sugerują, że Mars miał kiedyś dużo ciekłej wody na swojej powierzchni. W 2005 roku dane radarowe ujawniły obecność dużych ilości lodu wodnego na biegunach i na średnich szerokościach geograficznych. Łazik marsjański Spirit pobrał próbki związków chemicznych zawierających cząsteczki wody w marcu 2007 roku. Lądownik Phoenix znalazł lód wodny w płytkiej marsjańskiej glebie w lipcu 2008 roku. Ukształtowanie terenu widoczne na Marsie silnie sugeruje, że woda w stanie ciekłym istniała kiedyś na powierzchni planety. Ogromne obszary gruntu zostały wyskrobane i wyerodowane.

Czapy polarne

Mars ma dwie stałe polarne czapy lodowe. Podczas zimy na biegunie panuje ciągła ciemność, która wychładza powierzchnię i powoduje odkładanie się 25-30% atmosfery w postaci płyt lodu _CO2 (suchego lodu). Kiedy bieguny są ponownie wystawione na działanie światła słonecznego, zamrożony _CO2 sublimuje (zamienia się w parę), tworząc ogromne wiatry, które zmiatają z biegunów z prędkością nawet 400 km/h. Każdego sezonu przemieszcza to duże ilości pyłu i pary wodnej, dając początek podobnemu do ziemskiego szronowi oraz dużym chmurom cirrus i burzom pyłowym. Chmury lodu wodnego zostały sfotografowane przez łazik Opportunity w 2004 roku.

Czapy polarne na obu biegunach składają się głównie z lodu wodnego.

Atmosfera

Mars ma bardzo cienką atmosferę, w której prawie nie ma tlenu (jest to głównie dwutlenek węgla). Ponieważ jest tam atmosfera, jakkolwiek cienka, niebo zmienia kolor, gdy słońce wschodzi i zachodzi. Pył w marsjańskiej atmosferze sprawia, że marsjańskie zachody słońca są nieco niebieskie. Atmosfera Marsa jest zbyt cienka, by chronić Marsa przed meteorytami, dlatego Mars ma tak wiele kraterów.

Kratery meteorytowe

Po uformowaniu się planet, wszystkie doświadczyły "Późnego Ciężkiego Bombardowania". Około 60% powierzchni Marsa nosi ślady uderzeń z tej epoki. Duża część pozostałej powierzchni prawdopodobnie leży nad ogromnymi basenami uderzeniowymi spowodowanymi przez te wydarzenia. Istnieją dowody na istnienie ogromnego basenu uderzeniowego na północnej półkuli Marsa, o rozmiarach 10 600 na 8 500 km (6 600 na 5 300 mil), czyli około cztery razy większego niż największy dotychczas odkryty basen uderzeniowy. Teoria ta sugeruje, że Mars został uderzony przez ciało wielkości Plutona około cztery miliardy lat temu. Uważa się, że to wydarzenie jest przyczyną różnic między marsjańskimi półkulami. Stworzyło ono gładką nieckę Borealis, która pokrywa 40% powierzchni planety.

Niektóre meteoryty uderzyły w Marsa z tak wielką siłą, że kilka ich kawałków poleciało w kosmos - nawet na Ziemię! Czasami na Ziemi znajdowane są skały, które zawierają substancje chemiczne dokładnie takie same jak te w skałach marsjańskich. Te skały również wyglądają jakby spadły bardzo szybko przez atmosferę, więc rozsądnie jest myśleć, że pochodzą z Marsa.

Geografia

Mars jest domem dla najwyższej znanej góry w Układzie Słonecznym, Olympus Mons. Olympus Mons ma około 17 mil (lub 27 kilometrów) wysokości. Jest to ponad trzy razy więcej niż wysokość najwyższej góry na Ziemi, Mount Everest. Znajduje się tam również Valles Marineris, trzeci co do wielkości system szczelinowy (kanion) w Układzie Słonecznym, o długości 4 000 km.

Nasze zapiski dotyczące obserwacji i rejestracji Marsa zaczynają się od starożytnych egipskich astronomów w II tysiącleciu p.n.e.

Szczegółowe obserwacje położenia Marsa prowadzili astronomowie babilońscy, którzy opracowali matematyczne metody przewidywania przyszłego położenia planety. Starożytni greccy filozofowie i astronomowie opracowali model układu słonecznego z Ziemią w centrum ("geocentryczny"), a nie ze Słońcem. Używali tego modelu do wyjaśnienia ruchów planet. Hinduscy i islamscy astronomowie oszacowali wielkość Marsa i jego odległość od Ziemi. Podobną pracę wykonali astronomowie chińscy.

W XVI wieku Mikołaj Kopernik zaproponował model Układu Słonecznego, w którym planety krążą po orbitach kołowych wokół Słońca. Ten "heliocentryczny" model był początkiem nowoczesnej astronomii. Został on zrewidowany przez Johannesa Keplera, który podał eliptycznąorbitę Marsa, która lepiej pasuje do danych z naszych obserwacji.

Pierwsze obserwacje Marsa za pomocą teleskopu przeprowadził Galileo Galilei w 1610 roku. W ciągu jednego stulecia astronomowie odkryli wyraźne cechy albedo (zmiany jasności) na planecie, w tym ciemną plamę i polarne czapy lodowe. Byli w stanie określić dzień (okres obrotu) i pochylenie osiowe planety.

Lepsze teleskopy opracowane na początku XIX wieku pozwoliły na szczegółowe odwzorowanie stałych cech albedo Marsa. Pierwsza surowa mapa Marsa została opublikowana w 1840 r., po czym od 1877 r. powstawały lepsze mapy. Astronomowie mylnie sądzili, że wykryli spektroskopowy ślad wody w marsjańskiej atmosferze, a idea życia na Marsie stała się popularna wśród opinii publicznej.

Od lat 70. XIX wieku obserwowano na Marsie żółte chmury, które były nawiewanym przez wiatr piaskiem lub pyłem. W latach 20. zmierzono zakres temperatur powierzchni Marsa, który wahał się od -85 do 7 ^oC. Stwierdzono, że atmosfera planety jest jałowa, zawiera tylko śladowe ilości tlenu i wody. W 1947 r. Gerard Kuiper wykazał, że cienka atmosfera marsjańska zawierała duże ilości dwutlenku węgla; mniej więcej dwa razy więcej niż w atmosferze ziemskiej. Pierwsze standardowe nazewnictwo cech powierzchni Marsa zostało ustalone w 1960 roku przez Międzynarodową Unię Astronomiczną.

Od lat 60. ubiegłego wieku wiele zrobotyzowanych statków kosmicznych i łazików zostało wysłanych w celu zbadania Marsa z orbity i z powierzchni. Planeta pozostaje pod obserwacją instrumentów naziemnych i kosmicznych w szerokim zakresie spektrum elektromagnetycznego (światło widzialne, podczerwień i inne). Odkrycie na Ziemi meteorytów pochodzących z Marsa pozwoliło na laboratoryjne zbadanie warunków chemicznych panujących na planecie.

Marsjańskie "kanały

Podczas opozycji w 1877 roku włoski astronom Giovanni Schiaparelli użył teleskopu o średnicy 22 cm (8,7 cala), aby pomóc w stworzeniu pierwszej szczegółowej mapy Marsa. To, co przykuło uwagę ludzi, to fakt, że mapy miały cechy, które nazwał canali. Później okazało się, że było to złudzenie optyczne (nie prawdziwe). Te canali były rzekomo długimi prostymi liniami na powierzchni Marsa, którym nadał nazwy znanych rzek na Ziemi. Jego termin canali był popularnie błędnie tłumaczony w języku angielskim jako kanały i uważano, że zostały one wykonane przez inteligentne istoty.

Inni astronomowie również sądzili, że mogą zobaczyć kanały, zwłaszcza amerykański astronom Percival Lowell, który narysował mapy sztucznej sieci kanałów na Marsie.

Chociaż wyniki te były powszechnie akceptowane, to jednak były kontestowane. Grecki astronom Eugène M. Antoniadi i angielski przyrodnik Alfred Russel Wallace byli przeciwni temu pomysłowi; Wallace był wyjątkowo krzykliwy. W miarę jak zaczęto używać coraz większych i lepszych teleskopów, obserwowano coraz mniej długich, prostych canali. Podczas obserwacji przeprowadzonych w 1909 roku przez Flammariona za pomocą teleskopu o średnicy 84 cm (33 cale) zaobserwowano nieregularne wzory, ale nie dostrzeżono canali.

Ponieważ Mars jest jedną z najbliższych Ziemi planet w Układzie Słonecznym, wielu zastanawiało się, czy na Marsie istnieje jakikolwiek rodzaj życia. Dziś wiemy, że rodzaj życia, jeśli w ogóle istnieje, byłby jakimś prostym organizmem typu bakteryjnego.

Meteoryty

NASA utrzymuje katalog 34 meteorytów marsjańskich, czyli meteorytów, które oryginalnie pochodzą z Marsa. Te zasoby są bardzo cenne, ponieważ są to jedyne dostępne fizyczne próbki Marsa.

Badania przeprowadzone w NASA's Johnson Space Center wykazały, że przynajmniej trzy z meteorytów zawierają możliwe dowody na istnienie życia na Marsie w przeszłości, w postaci mikroskopijnych struktur przypominających skamieniałe bakterie (tzw. biomorfy). Choć zebrane dowody naukowe są wiarygodne, a skały prawidłowo opisane, to nie wiadomo, co spowodowało, że skały wyglądają tak, jak wyglądają. Do dziś naukowcy próbują uzgodnić, czy rzeczywiście jest to dowód na istnienie prostego życia na Marsie.

W ciągu ostatnich kilku dziesięcioleci naukowcy zgodzili się, że przy korzystaniu z meteorytów z innych planet znalezionych na Ziemi (lub skał przywiezionych z powrotem na Ziemię) potrzebne są różne rzeczy, aby mieć pewność, że istnieje życie. Te rzeczy obejmują:

1. Czy skała pochodzi z właściwego czasu i miejsca na planecie, w którym mogło istnieć życie?
2. Czy próbka zawiera dowody na istnienie komórek bakteryjnych (czy widać na niej skamieliny, nawet jeśli są bardzo małe)?
3. Czy są jakieś dowody na istnienie biominerałów? (minerały zwykle powodowane przez żywe organizmy)
4. Czy są jakieś dowody na istnienie izotopów typowych dla życia?
5. Czy cechy te są częścią meteorytu, a nie zanieczyszczeniem pochodzącym z Ziemi?

Aby ludzie zgodzili się co do przeszłego życia w próbce geologicznej, większość lub wszystkie z tych rzeczy muszą być spełnione. Tak się jeszcze nie stało, ale badania wciąż trwają. Trwają ponowne badania biomorfów znalezionych w trzech marsjańskich meteorytach.

Znaczenie wody

Ciekła woda jest niezbędna do życia i metabolizmu, więc jeśli woda była obecna na Marsie, szanse na rozwój życia są większe. Orbitery Viking znalazły dowody na możliwe doliny rzeczne w wielu obszarach, erozję oraz, na południowej półkuli, rozgałęzione strumienie. Od tego czasu łaziki i orbitery również przyjrzały się bliżej i ostatecznie udowodniły, że woda była kiedyś na powierzchni i nadal znajduje się w postaci lodu w polarnych czapach lodowych i pod ziemią.

Dzisiaj

Jak dotąd naukowcy nie znaleźli na Marsie życia, ani żywego, ani wymarłego. Kilka sond kosmicznych wyruszyło na Marsa, aby go zbadać. Niektóre z nich orbitowały (okrążały) planetę, a niektóre wylądowały na niej. Istnieją zdjęcia powierzchni Marsa, które zostały wysłane z powrotem na Ziemię przez sondy. Niektórzy ludzie są zainteresowani wysłaniem astronautów, aby odwiedzili Marsa. Oni móc lepszy poszukiwanie, ale dostawać astronauta tam być trudny i kosztowny. Astronauci przebywaliby w przestrzeni kosmicznej przez wiele lat i mogłoby to być bardzo niebezpieczne z powodu promieniowania słonecznego. Do tej pory wysyłaliśmy tylko sondy bezzałogowe.

Najnowszą sondą, która dotarła na tę planetę jest Mars Science Laboratory. Wylądowała ona na Aeolis Palus w kraterze Gale na Marsie 6 sierpnia 2012 roku. Przywiozła ze sobą mobilnego odkrywcę o nazwie "Curiosity". Jest to najbardziej zaawansowana sonda kosmiczna w historii. Curiosity wykopała marsjańską glebę i zbadała ją w swoim laboratorium. Znalazła cząsteczki siarki, chloru i wody.

Kultura popularna

Kilka słynnych historii zostało napisanych na temat tego pomysłu. Pisarze używali nazwy "Marsjanie" dla inteligentnych istot z Marsa. W 1898 roku H. G. Wells napisał Wojnę światów, słynną powieść o Marsjanach atakujących Ziemię. W 1938 roku Orson Welles nadał radiową wersję tej historii w Stanach Zjednoczonych, a wielu ludzi myślało, że to się dzieje naprawdę i bardzo się bało. Począwszy od 1912 roku, Edgar Rice Burroughs napisał kilka powieści o przygodach na Marsie.