Существовала ли когда-то жизнь на Марсе и способен ли человек выжить там сейчас, почему планета имеет ярко красный цвет, есть ли там вода и ответы на многие другие вопросы

Марс – четвертая планета от Солнца. Она имеет больше всего общих черт с Землей. Марс получил название в честь древнеримского бога войны. Другое наименование – «Красная планета» произошло от яркого цвета, который создается окисью железа. Марс – это планета, вызывающая наибольший интерес среди ученых, как вероятный кандидат на колонизацию и терраформирование. Познакомимся с этой планетой поближе.

Характеристики планеты

Орбитальные характеристики планеты такие:

• расстояние от Солнца до Марса в минимуме – 206 млн. км;
• расстояние от Марса до Солнца в максимуме – свыше 249 млн. км;
• длина большой полуоси около 2,28*10¹¹ м;
• эксцентриситет орбиты – более 0,09;
• длительность года (время обращения вокруг Солнца) – почти 669 суток;
• скорость движения по орбите – 24 км/с;
• наклон оси – немногим больше 25 градусов (благодаря этому на планете наблюдаются четкие смены сезонов);
• радиус Марса по экватору – 3 тыс. 392 км;
• радиус по полюсам – 3 тыс. 376 км;
• площадь поверхности – свыше 144 млн. км²;
• объем – 163 млрд. км³;
• масса – 6,41*10²⁰ тонн (641 квинтиллион);
• сила притяжения – 3,7 м/с²;
• первая космическая скорость Марса – 3,55 км/с;
• вторая космическая скорость -5,03 км/с;
• продолжительность суток (период вращения вокруг оси) – 24 ч. 37 м;
• видимая звездная величина колеблется от почти –3 и до почти 1,9;
• температура на поверхности от –153 до 35 °C;
• давление атмосферы на поверхности – 6,5 мм рт. ст.
• атмосфера на 95% состоит из углекислого газа, на 2,7% — из азота. Остальные газы – аргон, кислород, водяной пар, оксид азота и прочие.

Размеры Марса позволяют отнести его к планетам земной группы. Отличительная его особенность – наличие больших кратеров, гор, долин. Встречаются также полярные шапки.

Физические характеристики Марса

Эта планета Солнечной системы почти вдвое меньше Земли. Ее полярный радиус несколько меньше экваториального, что связано со сжатием. Масса Марса в 10 раз меньше земной. Плотность Марса также ниже (составляет всего 70% аналогичного показателя у Земли). Из-за меньшей массы сила тяжести в два с половиной раза слабее земной и почти такая, как у Меркурия.

Неизвестно, могут ли такие физические характеристики Марса вызвать различные заболевания у человека при долговременном проживании на планете. В случае неблагоприятного воздействия сниженной силы тяжести рассматриваются варианты работы центрифуг, имитирующих привычное тяготение.

Сутки на Марсе на 37 минут дольше земных. Для обозначения промежутка времени, когда планета делает оборот вокруг оси, используют термин «сол».

Орбитальные характеристики Марса

Марс и Земля отличаются своими орбитами. Удаленность Красной планеты от Солнца в 1,5 раза больше земной. Из-за этого продолжительность года равняется почти 687 дням. Отдаленность планеты от Солнца колеблется в более широких пределах из-за того, что орбита Марса несколько вытянута по сравнению с земной.

Благодаря наклону оси Марса на нем выражены сезонные смены погоды. Особенности эксцентриситета влияют на движение планеты по орбите. Следовательно, в северном полушарии лето длится 6 месяцев, весна – 7, осень – немногим больше 5, а зима – всего 4 месяца.  В южном полушарии все наоборот: осень является наиболее продолжительной, а лето – самым коротким.

Марсианская орбита влияет и на погоду: из-за ее вытянутости и наклона эклиптики образуются пылевые бури. Они могут охватывать всю поверхность. Частота этих погодных явлений увеличивается по мере приближения планеты к Солнцу.

Химический состав

Состав Марса повторяет структуру Земли. Здесь так же есть ядро, мантия и кора. В ядре содержится в значительном количестве никель, сера и железо. Мантия богата силикатными соединениями. В марсианской коре обнаружены такие элементы:

• железо;
• магний;
• кислород;
• кальций;
• кремний;
• калий;
• алюминий.

Строение Марса подобно земному. В нем также много железа и кремния. В области мантии давление достигает 17 ГПа. Ядро Марса, по предположению ученых, жидкое.

Спутники Марса

У Марса 2 спутника – Фобос и Деймос («страх и ужас» в переводе с древнегреческого). Фобос («страх») обращается вокруг планеты за 7,5 ч. Площадь его поверхности 1600 км², а радиус – всего 11 км. Весит это небесное тело более 10 трлн. тонн. Оно всегда повернуто к планете одной стороной. Спутник вращается на удалении 6 тыс. км от Марса. Интересно, что на марсианском небе он восходит «наоборот» – на западе и заходит на востоке, а за сутки успевает 2 раза взойти и столько же раз зайти.

Фобос постепенно сближается с планетой. За каждые 100 тыс. лет марсианский спутник становится ближе к ней примерно на 1,8 м. Примерно через 10 млн. лет Фобос разрушится на мелкие куски, в следствие чего вокруг Марса появятся кольца.

Деймос («ужас») еще меньше в размерах: его диаметр составляет всего лишь 12,4 км, а масса – немногим больше триллиона тонн. Среднее расстояние спутника от Марса – 23,5 тыс. км. Его форма – трехосный эллипсоид. Интересно, что это наиболее крошечный спутник в Солнечной системе.

Атмосфера и температурные условия планеты Марс

Атмосфера Марса очень разряжена и существенно отличается по составу от земной. Давление – 6-6,5 мм рт.ст. примерно соответствует земному на высоте 35 км. Высота однородной атмосферы – приблизительно 11 км. Экзосфера начинается приблизительно с 250 км. Ее масса составляет примерно 25 трлн. тонн. Из-за незначительного магнитного поля солнечный ветер вызывает диссипацию газов в межпланетное пространство (примерно 9 тонн в сутки).

95% воздушной оболочки Марса составляет углекислый газ. Это самое устойчивое  газообразное химическое вещество в условиях марсианской силы притяжения. Источниками углекислоты являются постоянно происходящие извержения вулканов. Более легкие газы постоянно уносятся солнечным ветром. Также в воздухе присутствует озон, однако его количество постоянно меняется из-за неустойчивости температурных показателей планеты.

В последнее время появляются сообщения о том, что на планете случаются выбросы метана. Природа этих выбросов неизвестна. Исследования показывают, что недра планеты могут выделять в атмосферу до 270 тонн этого газа в год. Также спутники зафиксировали наличие следов аммиака.

На высоте 10–30 км в атмосфере Марса формируются облака из водяного пара. Больше их на экваторе. Высокие облака формируются из сконденсированного углекислого газа.

В атмосфере постоянно присутствует пыль. По причине малой силы тяжести пылевые микрочастицы способны подниматься вверх на высоту до 50 км. Наиболее сильные ветра – в конце весны и в начале лета: их скорость может достигать 100 км/час. Из-за высоких суточных колебаний температуры возможно появление пылевых смерчей.

Закат и рассвет на Марсе окрашены в синий цвет, а не розовый, как на Земле.

Предполагается, что в прошлом на Марсе был более благоприятный климат. В настоящее время средняя температура составляет –63°C. На экваторе температура поднимается до 27–35°C, однако зимой по ночам здесь может быть около –100–120°C. Ближе к полюсам морозы еще сильнее. Следовательно, на Красной планете намного холоднее, чем в Антарктиде.

Поверхность Марса

Марс – это планета Солнечной системы, которая, по сути, является сухой пустыней. Ее поверхность усеяна многочисленными вулканами (в том числе потухшими) и кратерами. Предполагается, что главный компонент пыли, которой покрыта поверхность планеты – окись железа.

Кратеры на планете хорошо сохранились, так как они не подвергаются выветриванию и воздействию экосистем. Все-таки здесь нет дождя, а тектоника плит слабая.

Оптические иллюзии

Поверхность Марса таит множество загадок для жителей Земли. По-видимому, четвертая планета не хочет их раскрывать, дразня нас иллюзиями. Наиболее распространенные из них – это так называемые каналы и «лица». На их основании распространяются всевозможные конспирологические теории. Наиболее абсурдная из них – якобы американцы скрывают «от всех» марсианскую цивилизацию. Также некоторым любителям «удалось» обнаружить некую «биостанцию Альфа».

Каналы на Марсе

Каналы – это объекты, о существовании которых ученые высказывались в конце позапрошлого века и практически до 1970-х гг. Их описывали как тонкие линии, соединенные в глобальную сеть. Каналы наблюдали итальянские астрономы Секки и Скиапарелли.

В начале ХХ в. были попытки сфотографировать каналы. Высказывались такие гипотезы.

1. Каналы – это сооружения «марсиан».
2. Наблюдаемые объекты – это не что иное, как естественные геологические объекты.
3. Каналы представляют собой оптические иллюзии.

То, что каналы являются иллюзорными объектами, было доказано в 1975 г. американскими учеными.

Сфинкс на Марсе

Так называется выветренный холм, который на снимках получил вид человеческого лица. Такие снимки стали источником появления всевозможных псевдонаучных и фантастических толкований.

В ходе работы автоматических марсианских станций было установлено, что изображение лица – не что иное, как оптическая иллюзия.

Ледяные полярные шапки

Около марсианских полюсов располагаются области с большими количествами льда и замороженной углекислоты. Во время марсианской весны диаметр полярной шапки в северном полушарии достигает 1,5 тыс. км, а объем – около 1,2 млн. км³. Она может доходить до 50° широты.

Ледяная шапка на Южном полюсе имеет намного меньший диаметр: весной ее диаметр достигает 400 км. Это связано с тем, что в летний период полушарие находится ближе к Солнцу, и массы льда успевают оттаять.

Моря и материки

На Марсе нет открытых водных объектов. Под «материками» понимают обширные светлые области поверхности. Остальные, более темные районы называются «морями».

Марсианские «моря» находятся преимущественно в северном полушарии. В северной части нашего космического соседа есть только два больших «моря» — Ацидалийское, Большой Сирт.

Высохшие реки и глубокие колодцы

На Красной планете есть большое количество объектов, которые напоминают речные русла. Одна из гипотез объясняет их появление в результате некоторой космической катастрофы. Их наличие не доказывает наличие на Марсе рек. Известно только, что данные русла могли появиться в течение достаточно большого промежутка времени.

Также на Красной планете обнаружены так называемые инвертированные русла. Они немного приподняты.

 

Посмотреть эту публикацию в Instagram

 

Публикация от Curiosity Rover (@marscuriosity)

Данные снимков, полученных марсоходами, свидетельствуют о том, что в прошлом на Марсе была жидкая вода. Это подтверждают минералы, которые могли бы образоваться только с помощью воды, причем в результате продолжительного ее воздействия.

Полосы темного цвета на склонах марсианских возвышенностей могут говорить о том, что на поверхности время от времени появляется соленая вода. Это случается в теплый период.  Вода исчезает к наступлению зимы.

Почва

Состав почвы отличается в различных местах. Он был определен марсоходами. Основные компоненты грунта – кремнезем и гидрат окиси железа. Последний и придает почве характерный красноватый оттенок. В марсианской почве содержатся также соли серы, кальция, алюминия.

 

Посмотреть эту публикацию в Instagram

 

Публикация от NASA’s Perseverance Mars Rover (@perseverance.mars)

По данным американского зонда «Феникс», кислотный показатель и прочие параметры марсианской почвы близки к земным. Теоретически на этом грунте можно возделывать растения. В некоторых местах планеты космические зонды обнаружили под поверхностью лед.

Марсианские достопримечательности

На Марсе есть интересные объекты, которые наверняка смогут заинтересовать будущих космических туристов.

Гора Олимп

Это недействующий марсианский вулкан, расположенный вблизи экватора. Является высочайшей горой в Солнечной системе. Ученые знали о ней задолго до космических полетов.

Олимп – самая высокая гора: она имеет высоту 26 километров от основания. Это больше в 2,5 раза, чем такой же показатель земного вулкана Мауна-Кеа. По краям Олимпа находятся очень крутые склоны, имеющие высоту около 7 км. Ученым пока неясно, откуда и как образовались такие крутые обрывы. Вероятно, склоны подмывались некогда существовавшим океаном.

 

Посмотреть эту публикацию в Instagram

 

Публикация от SCI_MEDIA (@sci_media)

Длина кальдеры этого вулкана – 85 км, а ширина – 60 км. Интересно, что на вершине атмосферное давление в 50 раз меньше, чем на поверхности планеты. Это огромное падение: для сравнения на вершине Эвереста давление атмосферы всего лишь в 4 раза меньше. В абсолютных значениях давление на вершине марсианского Олимпа практически равняется параметрам технического вакуума.

Извержения лавы на Олимпе происходили в течение длительного времени. Об этом говорит внушительная ширина потухшего вулкана: она в 30 раз больше высоты. Наиболее «свежая» лава на склонах Олимпа изливалась примерно 2 миллионов лет. Вероятно, в ближайшее время на Олимпе снова могут быть извержения.

Олимп находится около других вулканов внушительных размеров. Гора входит в целую систему хребтов, которые называются «ореолом Олимпа». Ее происхождение до сих пор неизвестно.

Каньоны долины Маринер

В начале 1970-х гг. аппаратом «Маринер-9» на Марсе была обнаружена огромная сеть каньонов. Длина долин – 4,5 тыс. км, ширина – до 600 км. Глубина этого объекта достигает внушительных 11 км. Это крупнейший каньон в Солнечной системе. Подобная глубина – у каньона Арго на спутнике Плутона Хароне.

Астрономы предполагают, что долина появилась на ранних этапах эволюции Марса в результате процессов эрозии. Первоначально астрономы считали, что каньоны – это часть каналов. Но после того, как была доказана иллюзорность таких каналов, от этой гипотезы отказались. Также признана несостоятельной гипотеза о том, что каньон возник в результате разрушения вечной мерзлоты.

Вероятно, что долины Маринер сформировались в связи с извержением гигантских марсианских вулканов. В результате горообразовательных процессов возник Лабиринт Ночи. После чего удары метеоритов смогли изменить рельеф, растопив залежи замерзлой углекислоты.

В периоды, когда красная планета Марс располагается в ближайшей точке от Солнца, над каньоном формируются и поднимаются облака. Длина облачной зоны может достигать сотен километров. Облака состоят из мельчайших кристаллов замерзшей воды. Они густые и способны давать тень. Утром над Лабиринтом Ночи формируется туман. Он тоже состоит из кристаллов льда. Причина появления тумана неизвестна.

Бури и пылевые смерчи на Марсе

На Марсе бывают пылевые бури. Ветры постоянно переносят слой песка, который застилает большие пространства планеты. Марсианская пыль чрезвычайно мелкая: ее частицы имеют диаметр около одного микрона и состоят из окиси железа. Из-за сравнительно небольшой силы притяжения пылевые облака могут подниматься на высоту до 50 км.

В начале лета в южной части наблюдаются особо большие перепады температур. Скорость ветра может достигать сотни метров в секунду. Создаются условия для формирования обширных пылевых бурь. Иногда они могут наблюдаться как огромная пелена, охватывающая почти всю территорию планеты. Продолжительность этого метеорологического явления достигает нескольких месяцев.

Все же марсианская атмосфера имеет низкие несущие способности. Так, пылевые бури слабо заметны с марсоходов, в отличие от снимков, сделанных с орбитальных космических аппаратов. В участках посадки космических станций бури фиксировались опосредованно – по изменению температурных условий, давлению атмосферы и потемнению неба.

На Марсе происходят и пылевые смерчи. Они формируются из-за суточных изменений температуры. Вследствие того, что атмосфера Марса разряжена, смерчи больше похожи на торнадо. Диаметр таких атмосферных вихрей – несколько сотен метров, а высота – несколько километров.

Смерчи появляются внезапно. Они могут стать серьезным вызовом для путешественников, прибывающих на Марс. Дополнительно осложнит ситуацию способность частиц пыли электризоваться.

Сравнительные размеры ближайших планет

Размер Марса и Земли удобно сравнить в виде таблицы.

Параметр	Земля	Марс
Масса	6*1021 тонн	6,4*1020 тонн
Радиус (усредненный)	6371 км	3396 (на экваторе)
Объем	1,08 трлн. км3	163 млрд. км3
Длина окружности экватора	40008 км	21327 км
Площадь	510 млн. км2	144,3 млн. км2

Интересный факт: прыжок на Марсе будет в три раза выше чем на Земле из-за слабого притяжения.

История исследования Марса

Первая информация об этой планете встречается в папирусах древнеегипетских звездочетов. О Красной планете Марс знали древние вавилоняне, греки, римляне.

В XVI в. великий астроном Н. Коперник предложил так называемую гелиоцентрическую модель. В ней каждая планета была на своем месте. Детально изучил особенности орбиты Марса немецкий астроном И. Кеплер.

Первым составил карту Марса ученый Гюйгенс. Он заметил шапку льда на северном полюсе. К началу прошлого века начался своего рода бум на телескопические наблюдения. Однако планета оказалась обманчивой: данные зондов полностью опровергли карты, которые были составлены на основе телескопических наблюдений.

Пожалуй, активнее всего исследовался Марс в 1960-х гг., во время гонки двух сверхдержав. В это время Советский Союз запустил 9 зондов, однако ни один из них не долетел к цели. NASA же запустили несколько исследовательских зондов. Американские модули «Викинг-1» и «Викинг-2» успешно достигли цели и собрали много полезной информации о планете.

Далее исследования планеты приостановились. Возобновились они только с 1990-х гг., после запуска американских марсоходов. В 2003 г. были отправлены марсоходы Spirit и Opportunity. Последний работает и до сегодняшнего дня. Сейчас просторы Марса бороздит марсоход Curiosity. Он изучает климат, геологию планеты, ищет признаки жизни и наличия воды.

 Колонизация Марса

На Марсе неблагоприятные условия для человека и вообще для существования любой формы жизни. Однако он имеет несколько общих черт с Землей. Это наклон оси, время обращения вокруг своей оси, средняя плотность, наличие незначительного количества воды, пусть даже и в твердом виде. У человечества есть шанс колонизировать и даже терраформировать Красную планету. Однако для такого шага есть некоторые трудности.

1. Низкий слой атмосферы и наличие в нем огромного количества углекислого газа.
2. Отсутствие защиты от ионизирующего излучения.
3. Слабость гравитации. Она не только отрицательно воздействует на человека, но и создает проблемы для удержания густой атмосферы.
4. У Марса нет магнитного поля. По последним данным, слабая магнитосфера является причиной разреженности атмосферы. Космические лучи убийственны для всего живого.

Для терраформирования предлагаются такие методы и стратегии:

• сублимация углекислого газа;
• применение аммиака в качестве парникового газа;
• введение в атмосферу метана и прочих углеводородов (их также можно использовать для производства воды и углекислоты);
• использование фторхлоруглеродов;
• ослабление альбедо планеты;
• бомбардирование астероидами с целью повышения температуры.

Почему Марс так называется

Планета названа в честь Марса – одного из самых древних богов в Древнем Риме. Первоначально он возглавлял римский пантеон. Поначалу это был бог плодородия и достатка, а затем стал богом войны.

Есть ли вода на Марсе

На планете сосредоточена вода в виде льда в приполярных широтах, в воздушной оболочке, в верхних слоях литосферы. С помощью различных исследований было обнаружено, что вода на Марсе находится в ничтожно малом количестве. В сегодняшних условиях невозможно существование воды в стабильном состоянии. Примерно 3 млрд. лет назад на планете была постоянная гидросфера. Атмосфера планеты была плотной с давлением, несколько большим, нежели на Земле.

Достоверно установлено, что вода сосредоточена преимущественно в криосфере – зоне мерзлоты толщиной в несколько десятков или даже сотен метров. Значительное количество криосферы сосредоточено под «землей». Оказавшись на поверхности, лед быстро сублимируется. Вероятно, общий объем льда составляет 5 миллионов миллиардов тонн. Если все это количество рассредоточить на поверхности, она бы покрыла ее слоем в 35 метров.

Исследования радаром MARSIS показали, что на планете есть большое подледное озеро под полярной южной шапкой. Точное количество воды в нем неизвестно. Внутреннее строение Марса еще предстоит детально изучить.

Почему Марс красный

Марс легко можно различить на небе по характерному красному оттенку. Выглядит Марс как звезда от –2,91 звездной величины в максимуме и до 1,81 в минимуме. Оттенок проявляется благодаря наличию оксидов железа. Мельчайшие частицы пыли имеют такие спектральные свойства, которые отражают большее количество волн света в красном участке спектра.

Есть ли жизнь на Марсе

Это один из самых интересующих землян вопросов. Миссия Кьюриосити обнаружила на четвертой планете от Солнца органические молекулы. Возраст пород, где они были обнаружены – порядка 3,5 млрд. лет. Это говорит о том, что в прошлом на Марсе существовала жизнь. Метеориты с планеты также свидетельствуют о наличии жизни.

Эксперименты на выживаемость сине-зеленых водорослей и лишайников в инопланетных условиях показывают, что подобные организмы не только выживают, но и фотосинтезируют. Значит, они теоретически способны выживать в небольших пещерах и трещинах. Также, гипотетически, земные организмы могут выживать во внеземных условиях после их переноса с Земли.

О наличии возможных признаков жизни говорит содержание метана в атмосфере. На нашей планете этот газ образуется в результате жизнедеятельности микробов.

В данное время поиски жизни на Красной планете продолжаются.

Интересные факты о Марсе

1. Здесь наблюдаются самые сильные пылевые бури, которые могут длиться на протяжении месяцев.
2. Сезонные изменения на Марсе экстремальны. Все дело в вытянутости марсианской орбиты.
3. Ученые полагают, что еще 3 млрд. лет назад на Марсе была жидкая вода. Однако из-за космической катастрофы она испарилась.
4. Вероятно, Марс прячет лед под своей поверхностью.
5. Примерно 3,5 млрд. лет назад на планете была атмосфера, полностью пригодная для жизни. По-видимому, энергия Солнца или излучение из космоса, по невыясненным еще причинам, уничтожила ее.
6. Один из спутников Марса – Фобос через несколько десятков миллионов лет либо упадет на его поверхность, либо будет разорван гравитацией.

Красная планета, несмотря на близкое расположение, таит в себе много загадок. Более всего интересует жителей Земли вопрос о жизни на ней, наличии жизни в прошлом, а также возможности ее терраформирования. Активные исследования, проводимые в последнее время, вероятно, дадут ответы на эти и другие вопросы.