Marss — fakti un izpēte: virsma, vulkāni un polārās ledus cepures

Marss ir sauszemes planēta, kas sastāv no iežiem. Zemes krāsa ir sarkana, jo akmeņos un putekļos ir dzelzs oksīds (rūsas). Planētas atmosfēra ir ļoti plāna. To veido galvenokārt oglekļa dioksīds, nedaudz argona un slāpekļa, kā arī neliels daudzums citu gāzu, tostarp skābekļa. Temperatūra uz Marsa ir zemāka nekā uz Zemes, jo tas atrodas tālāk no Saules un tajā ir mazāk gaisa, kas saglabā siltumu. Ziemeļu un dienvidu polos ir ūdens ledus un sasalis oglekļa dioksīds. Marsa virspusē šobrīd nav šķidra ūdens, taču uz tā virsmas, visticamāk, ir novērojamas noteces pazīmes, ko izraisījis ūdens.

Planētas garozas vidējais biezums ir aptuveni 50 km (31 jūdze), bet maksimālais biezums ir 125 km (78 jūdze).

Mēness

Marsu raksturo divi mazi Mēness mēness - Foboss un Deimoss.

Rotācija

Marsa diena tiek saukta par sol, un tā ir nedaudz garāka par Zemes dienu. Marss rotē 24 stundas un 37 minūtes. Tas griežas ap slīpu asi, tāpat kā Zeme, tāpēc tam ir četri dažādi gadalaiki. No visām Saules sistēmas planētām Marsa gadalaiki ir vislīdzīgākie Zemes gadalaikiem, jo to asis ir līdzīgi sasvērtas. Marsa gadalaiku ilgums ir gandrīz divreiz lielāks nekā Zemes, jo Marsa lielākais attālums no Saules nosaka to, ka marsiešu gads ir gandrīz divus Zemes gadus garš.

Marsa virsmas temperatūra svārstās no zemākās aptuveni -143 °C (-225 °F) (ziemas polāros) līdz augstākajai līdz 35 °C (95 °F) (ekvatoriālajā vasarā). Temperatūras svārstības galvenokārt skaidrojamas ar plāno atmosfēru, kas nespēj uzkrāt daudz saules siltuma. Turklāt planēta atrodas 1,52 reizes tālāk no Saules nekā Zeme, tāpēc uz to nonāk tikai 43 % no saules gaismas daudzuma.

Ūdens

2015. gada ziņojumā teikts, ka Marsa virsmas tumšās svītras ir veidojis ūdens.

Šķidrs ūdens uz Marsa virsmas nevar pastāvēt zemā atmosfēras spiediena dēļ (nav pietiekami daudz gaisa, lai to noturētu), izņemot īslaicīgu uzturēšanos viszemākajos augstumos. Šķiet, ka abas polārās ledus cepures lielā mērā sastāv no sasaluša ūdens. Ledus daudzums dienvidu polārajā ledus cepurē, ja tas izkustu, būtu pietiekams, lai nosegtu visu planētas virsmu 11 metru dziļumā. Mūžīgā sasaluma mantele stiepjas no polārā pola līdz aptuveni 60° platuma grādiem.

Bezpilota misijās iegūtie ģeoloģiskie pierādījumi liecina, ka Marsa virsmā kādreiz ir bijis daudz šķidra ūdens. Radara dati 2005. gadā atklāja, ka polos un vidējos platuma grādos ir liels ūdens ledus daudzums. Marsa roveris Spirit 2007. gada martā ņēma paraugus no ķīmiskiem savienojumiem, kas satur ūdens molekulas. Zemeslodes aparāts Phoenix 2008. gada jūlijā atklāja ūdens ledus klātbūtni seklā Marsa augsnē. Uz Marsa novērotās reljefa formas nepārprotami liecina, ka planētas virspusē kādreiz ir bijis šķidrs ūdens. Milzīgas zemes platības ir noskrāpētas un erodētas.

Polārie vāciņi

Uz Marsa ir divas pastāvīgas polārās ledus cepures. Pola ziemas laikā tas atrodas nepārtrauktā tumsā, kas atdzesē virsmu un izraisa 25-30% atmosfēras nogulsnēšanos CO ₂ledus (sausā ledus) plātnēs. Kad polus atkal sasniedz saules gaisma, sasalušais CO ₂sublimējas (pārvēršas par tvaikiem), radot milzīgus vējus, kas no poliem plosās ar ātrumu līdz pat 400 km/h. Katru sezonu tas pārvieto lielu daudzumu putekļu un ūdens tvaiku, radot Zemei līdzīgu salu, lielus cirrus mākoņus un putekļu vētras. Ūdens ledus mākoņus 2004. gadā nofotografēja roveris Opportunity.

Polārpārsegi abos polos galvenokārt sastāv no ūdens ledus.

Atmosfēra

Marsa atmosfēra ir ļoti plāna, tajā gandrīz nav skābekļa (to veido galvenokārt oglekļa dioksīds). Tā kā atmosfēra ir, lai cik plāna tā arī nebūtu, debesis, saulei austot un rietot, maina krāsu. Marsa atmosfērā esošie putekļi padara marsiešu saulrietus nedaudz zilus. Marsa atmosfēra ir pārāk plāna, lai pasargātu Marsu no meteorītiem, tāpēc uz Marsa ir tik daudz krāteru.

Meteorītu krāteri

Pēc planētu veidošanās visas planētas piedzīvoja "vēlo smago bombardēšanu". Aptuveni 60 % Marsa virsmas ir saglabājušās tā laika triecienu liecības. Liela daļa atlikušās virsmas, iespējams, atrodas virs milzīgiem triecienu baseiniem, ko izraisīja šie notikumi. Ir pierādījumi par milzīgu trieciena baseinu Marsa ziemeļu puslodē, kura platums ir 10 600 x 8 500 km (6 600 x 5 300 jūdžu) jeb aptuveni četras reizes lielāks par lielāko līdz šim atklāto trieciena baseinu. Šī teorija liecina, ka aptuveni pirms četriem miljardiem gadu Marsu ir skāris Plutona lieluma ķermenis. Tiek uzskatīts, ka šis notikums ir cēlonis atšķirībām starp Marsa puslodēm. Tā rezultātā izveidojās gludais Borealis baseins, kas aizņem 40 % planētas.

Daži meteorīti trāpīja Marsu ar tādu spēku, ka daži Marsa gabaliņi aizlidoja kosmosā - pat uz Zemes! Dažkārt uz Zemes tiek atrasti ieži, kuru ķīmiskās vielas ir tieši tādas pašas kā Marsa iežos. Šie ieži arī izskatās tā, it kā tie būtu ļoti ātri nokrituši atmosfērā, tāpēc ir pamats domāt, ka tie nākuši no Marsa.

Ģeogrāfija

Uz Marsa atrodas augstākais zināmais kalns Saules sistēmā - Olympus Mons. Olympus Mons ir aptuveni 17 jūdzes (jeb 27 kilometrus) augsts. Tas ir vairāk nekā trīs reizes augstāks par Zemes augstāko kalnu Everestu. Tajā atrodas arī Valles Marineris, trešā lielākā plaisu sistēma (kanjons) Saules sistēmā, kas ir 4000 km gara.

Mūsu liecības par Marsa novērošanu un reģistrēšanu sākās ar seno ēģiptiešu astronomiem 2. gadu tūkstotī pirms mūsu ēras.

Detalizētus novērojumus par Marsa atrašanās vietu veica babiloniešu astronomi, kuri izstrādāja matemātiskas metodes, lai prognozētu planētas stāvokli nākotnē. Sengrieķu filozofi un astronomi izstrādāja Saules sistēmas modeli, kurā Saules vietā centrā atrodas Zeme ("ģeocentriskais"). Šo modeli viņi izmantoja, lai izskaidrotu planētu kustības. Indijas un islāma astronomi aprēķināja Marsa lielumu un tā attālumu no Zemes. Līdzīgu darbu veica arī ķīniešu astronomi.

16. gadsimtā Nikolajs Koperniks piedāvāja Saules sistēmas modeli, kurā planētas riņķoja pa apļveida orbītām ap Sauli. Šis "heliocentriskais" modelis bija modernās astronomijas sākums. To pārskatīja Johanness Keplers, kurš Marsa orbitai noteica eliptisku orbītu, kas labāk atbilda mūsu novērojumu datiem.

Pirmais Marsa novērojumus ar teleskopu 1610. gadā veica Galileo Galilejs. Gadsimta laikā astronomi uz planētas atklāja atšķirīgas albedo (spilgtuma izmaiņas) iezīmes, tostarp tumšo plankumu un polārās ledus cepures. Viņi spēja noteikt planētas diennakti (rotācijas periodu) un aksiālo slīpumu.

19. gadsimta sākumā izstrādātie labāki teleskopi ļāva detalizēti kartēt pastāvīgās Marsa albeda iezīmes. Pirmā neapstrādātā Marsa karte tika publicēta 1840. gadā, bet no 1877. gada tika publicētas labākas kartes. Astronomi kļūdaini domāja, ka ir atklājuši ūdens spektroskopiskās pazīmes Marsa atmosfērā, un sabiedrībā kļuva populāra doma par dzīvību uz Marsa.

Dzelteni mākoņi uz Marsa ir novēroti kopš 1870. gadiem, un tie bija vēja sanestas smiltis vai putekļi. Pagājušā gadsimta 20. gados tika izmērīts Marsa virsmas temperatūras diapazons; tā svārstījās no -85 līdz 7^o C. Tika konstatēts, ka planētas atmosfēra ir sausa un tajā ir tikai skābekļa un ūdens pēdas. Džerards Kuipers 1947. gadā pierādīja, ka plānajā Marsa atmosfērā ir daudz oglekļa dioksīda; aptuveni divreiz vairāk nekā Zemes atmosfērā. Pirmo Marsa virsmas iezīmju nosaukšanas standartu 1960. gadā noteica Starptautiskā Astronomijas savienība.

Kopš pagājušā gadsimta 60. gadiem Marsa izpētei no orbītas un virsmas ir nosūtīti vairāki robotizēti kosmosa kuģi un roveri. Planēta joprojām tiek novērota ar uz zemes un kosmosā bāzētiem instrumentiem plašā elektromagnētiskā spektra diapazonā (redzamā gaismā, infrasarkanajā un citos starojumos). Atklājot uz Zemes meteorītus, kas nākuši no Marsa, ir iespējams laboratoriski izpētīt planētas ķīmiskos apstākļus.

Marsa "kanāli

1877. gada opozīcijas laikā itāļu astronoms Džovanni Šjaparelli ar 22 cm (8,7 collas) teleskopu palīdzēja izveidot pirmo detalizēto Marsa karti. Cilvēku uzmanību piesaistīja tas, ka kartē bija iezīmes, ko viņš nosauca par kanāli. Vēlāk izrādījās, ka tās ir optiska ilūzija (nav reālas). Kanāli esot bijušas garas taisnas līnijas uz Marsa virsmas, kurām viņš piešķīra slavenu upju nosaukumus uz Zemes. Viņa termins canali angļu valodā tika kļūdaini tulkots kā kanāli, un tika uzskatīts, ka to ir radījušas saprātīgas būtnes.

Arī citi astronomi domāja, ka viņi var redzēt kanālus, jo īpaši amerikāņu astronoms Perčivals Lovsels, kurš uzzīmēja mākslīgi izveidoto kanālu tīkla kartes uz Marsa.

Lai gan šie rezultāti tika plaši pieņemti, tie tika apstrīdēti. Pret šo ideju iebilda grieķu astronoms Eižens M. Antoniadi un angļu dabaszinātnieks Alfrēds Rasels Voliss; Voliss bija ļoti atklāts. Tā kā tika izmantoti lielāki un labāki teleskopi, tika novērots mazāk garu, taisnu kanāliju. Flammariona 1909. gada novērojumos ar 84 cm (33 collas) teleskopu tika novēroti neregulāri raksti, bet kanāli netika novēroti.

Tā kā Marss ir viena no Saules sistēmas planētām, kas atrodas vistuvāk Zemei, daudzi ir interesējušies, vai uz Marsa ir kāda veida dzīvība. Šodien mēs zinām, ka dzīvība, ja tāda ir, būtu vienkāršs baktēriju tipa organisms.

Meteorīti

NASA uztur 34 Marsa meteorītu katalogu, t.i., meteorītu, kas sākotnēji nākuši no Marsa. Šie materiāli ir ļoti vērtīgi, jo tie ir vienīgie pieejamie Marsa fiziskie paraugi.

NASA Džonsona Kosmosa centrā veiktie pētījumi liecina, ka vismaz trīs no šiem meteorītiem satur iespējamas liecības par bijušo dzīvību uz Marsa - mikroskopiskas struktūras, kas atgādina fosilizētas baktērijas (tā sauktās biomorfas). Lai gan savāktie zinātniskie pierādījumi ir ticami un ieži ir pareizi aprakstīti, nav skaidrs, kas licis iežiem izskatīties tā, kā tie izskatās. Līdz šim zinātnieki joprojām mēģina vienoties, vai tie patiešām ir pierādījumi par vienkāršu dzīvību uz Marsa.

Pēdējās desmitgadēs zinātnieki ir vienisprātis, ka, izmantojot uz Zemes atrastos meteorītus no citām planētām (vai uz Zemes atvestos iežus), ir nepieciešamas dažādas lietas, lai pārliecinātos par dzīvību. Šīs lietas ietver:

1. Vai iezis nāk no pareizā laika un vietas uz planētas, kur dzīvība varēja pastāvēt?
2. Vai paraugā ir baktēriju šūnu liecības (vai tajā ir redzamas kādas fosilijas, pat ja tās ir ļoti sīkas)?
3. Vai ir kādas liecības par biominerāliem? (minerāli, ko parasti rada dzīvas radības)
4. Vai ir kādi pierādījumi par dzīvībai raksturīgiem izotopiem?
5. Vai šīs iezīmes ir meteorīta daļa, nevis piesārņojums no Zemes?

Lai cilvēki varētu vienoties par pagātnes dzīvību ģeoloģiskajā paraugā, lielākajai daļai vai visām šīm pazīmēm ir jābūt izpildītām. Tas vēl nav noticis, bet pētījumi joprojām turpinās. Pašlaik notiek trīs Marsa meteorītos atrasto biomorfu atkārtota izpēte.

Ūdens nozīme

Šķidrs ūdens ir nepieciešams dzīvībai un vielmaiņai, tāpēc, ja uz Marsa būtu bijis ūdens, dzīvības attīstības izredzes būtu lielākas. Vikingu orbītas aparāti daudzās vietās atrada liecības par iespējamām upju ielejām, eroziju un dienvidu puslodē - sazarotiem strautiem. Kopš tā laika arī roveri un orbitālie aparāti ir veikuši rūpīgākus pētījumus un galu galā pierādījuši, ka ūdens kādreiz ir bijis uz virsmas un joprojām ir atrodams ledus veidā polārajās ledus pārslās un pazemē.

Šodien

Līdz šim zinātnieki uz Marsa nav atraduši ne dzīvu, ne izmirušu dzīvību. Vairākas kosmosa zondes ir devušās uz Marsu, lai to izpētītu. Dažas no tām ir riņķojušas ap planētu, un dažas ir uz tās nosēdušās. Ir Marsa virsmas attēli, ko šīs zondes nosūtījušas atpakaļ uz Zemi. Daži cilvēki ir ieinteresēti nosūtīt astronautus uz Marsu. Viņi varētu veikt labākus meklējumus, taču astronautu nogādāšana tur būtu sarežģīta un dārga. Astronauti atrastos kosmosā daudzus gadus, un tas varētu būt ļoti bīstami saules radiācijas dēļ. Līdz šim mēs esam sūtījuši tikai bezpilota zondes.

Jaunākā uz planētas devusies zonde ir Marsa zinātniskā laboratorija (Mars Science Laboratory). Tā 2012. gada 6. augustā nolaidās uz Aeolis Palus Gale krāterī uz Marsa. Tā līdzi atveda mobilo pētnieku "Curiosity". Tā ir vismodernākā kosmiskā zonde, kāda jebkad ir bijusi. Curiosity ir izrakusi Marsa augsni un pētījusi to savā laboratorijā. Tā ir atradusi sēra, hlora un ūdens molekulas.

Populārā kultūra

Par šo ideju ir sarakstīti daži slaveni stāsti. Rakstnieki izmantoja nosaukumu "marsieši" saprātīgām būtnēm no Marsa. 1898. gadā H. G. Vellss uzrakstīja slaveno romānu "Pasauļu karš" (The War of the Worlds) par marsiešu uzbrukumu Zemei. 1938. gadā Orsons Velss pārraidīja šī stāsta radio versiju Amerikas Savienotajās Valstīs, un daudzi cilvēki domāja, ka tas patiešām notiek, un ļoti nobijās. Sākot ar 1912. gadu, Edgars Raiss Beroross uzrakstīja vairākus romānus par piedzīvojumiem uz Marsa.