Mars je četvrti planet u našem Sunčevom sustavu i drugi najmanji nakon Merkura. Ime je dobio po starorimskom bogu rata. Njegov nadimak "Crveni planet" dolazi zbog crvenkaste nijanse površine, što je posljedica prevlasti željeznog oksida. Svakih nekoliko godina, kada je Mars u opoziciji sa Zemljom, to je najvidljivije na noćnom nebu. Iz tog razloga ljudi su planet promatrali mnogo tisućljeća, a njegova pojava na nebu odigrala je veliku ulogu u mitologiji i astrološkim sustavima mnogih kultura. U modernoj eri postao je riznica znanstvenih otkrića koja su proširila naše razumijevanje Sunčevog sustava i njegove povijesti.
Veličina, orbita i masa Marsa
Polumjer četvrtog planeta od Sunca je oko 3396 km na ekvatoru i 3376 km u polarnim područjima, što odgovara 53% Zemljinog polumjera. I iako je otprilike upola manja, masa Marsa iznosi 6,4185 x 10²³ kg, odnosno 15,1% mase našeg planeta. Nagib osi sličan je nagibu Zemlje i jednak je 25,19° u odnosu na ravninu orbite. To znači da četvrti planet od Sunca također doživljava promjenu godišnjih doba.
Na najdaljoj udaljenosti od Sunca, Marskruži na udaljenosti od 1,666 AJ. e., odnosno 249,2 milijuna km. U perihelu, kada je najbliži našoj zvijezdi, udaljen je od nje 1,3814 AJ. e., odnosno 206,7 milijuna km. Crvenom planetu potrebno je 686.971 zemaljskih dana, što je ekvivalentno 1.88 zemaljskih godina, da završi orbitu oko Sunca. U marsovskim danima, koji na Zemlji traju jedan dan i 40 minuta, godina ima 668,5991 dan.
Sastav tla
S prosječnom gustoćom od 3,93 g/cm³, ova karakteristika Marsa čini ga manje gustim od Zemlje. Njegov volumen je oko 15% volumena našeg planeta, a masa 11%. Crveni Mars rezultat je prisutnosti željeznog oksida na površini, poznatijeg kao hrđa. Prisutnost drugih minerala u prašini daje druge nijanse - zlatnu, smeđu, zelenu, itd.
Ovaj zemaljski planet bogat je mineralima koji sadrže silicij i kisik, metalima i drugim tvarima koje se obično nalaze na stjenovitim planetima. Tlo je slabo lužnato i sadrži magnezij, natrij, kalij i klor. Eksperimenti provedeni na uzorcima tla također pokazuju da je njegov pH 7,7.
Iako tekuća voda ne može postojati na površini Marsa zbog njegove tanke atmosfere, velike koncentracije leda koncentrirane su unutar polarnih kapa. Osim toga, od pola do 60° zemljopisne širine, proteže se pojas permafrosta. To znači da voda postoji ispod većeg dijela površine kao mješavina čvrstog i tekućeg stanja. Radarski podaci i uzorci tla potvrdili su prisutnost podzemnih rezervoaratakođer u srednjim geografskim širinama.
Unutarnja struktura
4,5 milijardi godina star planet Mars sastoji se od guste metalne jezgre okružene silikonskim plaštem. Jezgra je sastavljena od željeznog sulfida i sadrži dvostruko više svjetlosnih elemenata od Zemljine jezgre. Prosječna debljina kore je oko 50 km, maksimalna je 125 km. Ako uzmemo u obzir veličinu planeta, tada je zemljina kora, čija je prosječna debljina 40 km, 3 puta tanja od marsovske.
Moderni modeli njezine unutarnje strukture sugeriraju da je veličina jezgre u radijusu od 1700-1850 km, a sastoji se uglavnom od željeza i nikla s približno 16-17% sumpora. Zbog svoje manje veličine i mase, gravitacija na površini Marsa iznosi samo 37,6% Zemljine. Gravitacijsko ubrzanje ovdje je 3,711 m/s², u usporedbi s 9,8 m/s² na našem planetu.
Površinske karakteristike
Crveni Mars je prašnjav i suh odozgo, a geološki je vrlo sličan Zemlji. Ima ravnice i planinske lance, pa čak i najveće pješčane dine u Sunčevom sustavu. Ovdje se nalazi i najviša planina - štitni vulkan Olimp, te najduži i najdublji kanjon - dolina Marinera.
Udarni krateri tipični su elementi krajolika koji su prošarani planetom Mars. Njihova se starost procjenjuje na milijarde godina. Zbog spore stope erozije dobro su očuvane. Najveća od njih je dolina Hellas. Opseg kratera je oko 2300 km, a dubina mu doseže 9 km.
I na površini Marsamogu se razlikovati jaruge i kanali, a mnogi znanstvenici vjeruju da je kroz njih nekada tekla voda. Uspoređujući ih sa sličnim formacijama na Zemlji, može se pretpostaviti da su barem djelomično nastale vodenom erozijom. Ovi kanali su prilično veliki - široki 100 km i dugi 2 tisuće km.
Marsovi sateliti
Mars ima dva mala mjeseca, Fobos i Deimos. Otkrio ih je 1877. astronom Asaph Hall, a imena su dobila po mitskim likovima. Prema tradiciji preuzimanja imena iz klasične mitologije, Fobos i Deimos su sinovi Aresa, grčkog boga rata, koji je bio prototip rimskog Marsa. Prvi od njih personificira strah, a drugi - zbunjenost i užas.
Fobos ima oko 22 km u promjeru, a udaljenost do Marsa od njega je 9234,42 km u perigeju i 9517,58 km u apogeju. Ovo je ispod sinkrone visine i potrebno je samo 7 sati da satelit kruži oko planeta. Znanstvenici su izračunali da bi za 10-50 milijuna godina Fobos mogao pasti na površinu Marsa ili se raspasti u prstenastu strukturu oko nje.
Deimos ima promjer od oko 12 km, a njegova udaljenost od Marsa je 23455,5 km u perigeju i 23470,9 km u apogeju. Satelit napravi potpunu revoluciju za 1,26 dana. Mars može imati dodatne satelite koji su manji od 50-100 m u promjeru, a između Fobosa i Deimosa postoji prsten prašine.
Prema znanstvenicima, ovi sateliti su nekoć bili asteroidi, ali ih je tada uhvatila gravitacija planeta. Nizak albedo i sastav oba mjeseca (ugljičnihondrit), koji je sličan materijalu asteroida, podupiru ovu teoriju, a čini se da nestabilna orbita Fobosa ukazuje na nedavno hvatanje. Međutim, orbite oba mjeseca su kružne iu ravnini ekvatora, što je neobično za zarobljena tijela.
Atmosfera i klima
Vrijeme na Marsu nastaje zbog prisutnosti vrlo tanke atmosfere, koja se sastoji od 96% ugljičnog dioksida, 1,93% argona i 1,89% dušika, kao i tragova kisika i vode. Vrlo je prašnjav i sadrži čestice promjera od čak 1,5 mikrona, što Marsovsko nebo postaje tamnožuto kada se gleda s površine. Atmosferski tlak varira unutar 0,4-0,87 kPa. To je ekvivalentno otprilike 1% zemlje na razini mora.
Zbog tankog sloja plinovite ljuske i veće udaljenosti od Sunca, površina Marsa zagrijava se mnogo gore od površine Zemlje. U prosjeku je -46 °C. Zimi padne na -143 °C na polovima, a ljeti u podne na ekvatoru doseže 35 °C.
Planetom bjesne prašne oluje koje se pretvaraju u mala tornada. Snažniji uragani nastaju kada se prašina diže i grije je Sunce. Vjetrovi se pojačavaju, stvarajući oluje duge tisuće kilometara i traju nekoliko mjeseci. Oni zapravo skrivaju gotovo cijelu površinu Marsa od pogleda.
Tragovi metana i amonijaka
Tragovi metana također su pronađeni u atmosferi planeta, čija je koncentracija 30 dijelova na milijardu. Procjenjuje se daMars bi trebao proizvoditi 270 tona metana godišnje. Nakon ispuštanja u atmosferu, ovaj plin može postojati samo ograničeno vremensko razdoblje (0,6-4 godine). Njegova prisutnost, unatoč kratkom vijeku trajanja, ukazuje na to da aktivni izvor mora postojati.
Predložene opcije uključuju vulkansku aktivnost, komete i prisutnost metanogenih mikrobnih oblika života ispod površine planeta. Metan se može proizvesti nebiološkim procesom zvanim serpentinizacija, koji uključuje vodu, ugljični dioksid i olivin, što je uobičajeno na Marsu.
Mars Express je također otkrio amonijak, ali s relativno kratkim životnim vijekom. Nije jasno što ga proizvodi, ali vulkanska aktivnost je predložena kao mogući izvor.
Istraživanje planeta
Pokušaj saznanja što je Mars započeo je 1960-ih. U razdoblju od 1960. do 1969. Sovjetski Savez je na Crveni planet lansirao 9 svemirskih letjelica bez posade, ali sve nisu uspjele postići cilj. Godine 1964. NASA je počela lansirati Mariner sonde. Prvi su bili "Mariner-3" i "Mariner-4". Prva misija nije uspjela tijekom raspoređivanja, ali druga, pokrenuta 3 tjedna kasnije, uspješno je završila putovanje od 7,5 mjeseci.
Mariner 4 snimio je prve slike Marsa iz blizine (prikazujući udarne kratere) i pružio točne podatke o atmosferskom tlaku na površini i zabilježio odsutnost magnetskog polja i radijacijskog pojasa. NASA je nastavila program lansiranjem još jednog para letećih sondi Mariner 6 i 7,koji je stigao na planet 1969.
Sedamdesetih godina prošlog stoljeća SSSR i SAD su se natjecali tko će prvi staviti umjetni satelit u orbitu oko Marsa. Sovjetski program M-71 uključivao je tri svemirske letjelice - Kosmos-419 (Mars-1971C), Mars-2 i Mars-3. Prva teška sonda srušila se tijekom lansiranja. Sljedeće misije, Mars 2 i Mars 3, bile su kombinacija orbitera i landera i bile su prve stanice koje su sletjele izvanzemaljstvo (osim na Mjesec).
Uspješno su lansirani sredinom svibnja 1971. i letjeli su sa Zemlje na Mars sedam mjeseci. 27. studenoga, Mars 2 lander je pao zbog kvara na računalu i postao je prvi objekt koji je napravio čovjek koji je stigao do površine Crvenog planeta. Mars-3 je 2. prosinca obavio redovno slijetanje, ali je njegov prijenos prekinut nakon 14.5 od emitiranja.
U međuvremenu, NASA je nastavila s programom Mariner, a 1971. lansirane su sonde 8 i 9. Mariner 8 se tijekom lansiranja srušio u Atlantski ocean. Ali druga letjelica ne samo da je stigla do Marsa, već je postala i prva uspješno lansirana u njegovu orbitu. Dok je prašnjava oluja trajala planetarnih razmjera, satelit je uspio snimiti nekoliko fotografija Fobosa. Kako se oluja stišala, sonda je napravila slike koje su pružile detaljnije dokaze da je voda nekoć tekla na površini Marsa. Brdo zvano Snijeg Olimpa (jedan od rijetkih objekata koji je ostao vidljiv tijekom planetarne prašne oluje) također je utvrđeno kao najviša formacija u Sunčevom sustavu, što je dovelo dopreimenovanje u Mount Olympus.
Godine 1973. Sovjetski Savez je poslao još četiri sonde: 4. i 5. orbiter Mars, kao i orbitalne i silazne sonde Mars-6 i 7. Sve međuplanetarne stanice osim Marsa-7 , prenosili su podatke i ekspedicija Mars-5 bila je najuspješnija. Prije spuštanja tlaka u kućište odašiljača, stanica je uspjela prenijeti 60 slika.
Do 1975. NASA je lansirala Viking 1 i 2, koji su se sastojali od dva orbitera i dva landera. Misija na Mars bila je usmjerena na traženje tragova života i promatranje njegovih meteoroloških, seizmičkih i magnetskih karakteristika. Rezultati bioloških eksperimenata na brodu Vikings koji se vraćaju bili su neuvjerljivi, ali ponovna analiza podataka objavljenih 2012. godine sugerirala je znakove mikrobnog života na planetu.
Orbiteri su pružili dodatne podatke koji potvrđuju da je voda nekada postojala na Marsu - velike poplave stvorile su duboke kanjone duge tisuće kilometara. Osim toga, mrlje razgranatih potoka na južnoj hemisferi sugeriraju da su ovdje nekada padale oborine.
Nastavak letova
Četvrti planet od sunca nije istražen sve do 1990-ih, kada je NASA poslala misiju Mars Pathfinder, koja se sastojala od letjelice koja je sletjela na stanicu s pokretnom sondom Sojourner. Uređaj je sletio na Mars 4. srpnja 1987. i postao dokaz održivosti tehnologija koje će se koristiti u daljnjim ekspedicijama, npr.poput slijetanja zračnog jastuka i automatskog izbjegavanja prepreka.
Sljedeća misija na Mars je satelit za mapiranje MGS, koji je stigao do planeta 12. rujna 1997. i počeo s radom u ožujku 1999. Tijekom jedne pune marsovske godine, s male visine, gotovo u polarnoj orbiti, proučavao je cijelu površinu i atmosferu i poslao više planetarnih podataka nego sve prethodne misije zajedno.
5. studenog 2006. MGS je izgubio kontakt sa Zemljom i NASA-ini napori za oporavak su završili 28. siječnja 2007.
Godine 2001., Mars Odyssey Orbiter je poslan da sazna što je Mars. Njegov je cilj bio tražiti dokaze o postojanju vode i vulkanske aktivnosti na planetu pomoću spektrometara i termovizira. Godine 2002. objavljeno je da je sonda otkrila veliku količinu vodika, dokaz ogromnih naslaga leda u gornja tri metra tla unutar 60° od Južnog pola.
2. lipnja 2003. Europska svemirska agencija (ESA) lansirala je Mars Express, letjelicu koja se sastoji od satelita i Beagle 2 landera. U orbitu je otišla 25. prosinca 2003., a sonda je istoga dana ušla u atmosferu planeta. Prije nego što je ESA izgubila kontakt s lenderom, Mars Express Orbiter potvrdio je prisutnost leda i ugljičnog dioksida na južnom polu.
U 2003., NASA je započela istraživanje planeta u okviru programa MER. Koristio je dva rovera Spirit i Opportunity. Misija na Mars imala je zadatak istražiti raznestijena i tlo kako bi se ovdje pronašli dokazi o prisutnosti vode.
12.08.05 Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) lansiran je i stigao je u orbitu planeta 10.03.06. Na uređaju se nalaze znanstveni instrumenti dizajnirani za otkrivanje vode, leda i minerala na i ispod površine. Osim toga, MRO će podržati buduće generacije svemirskih sondi tako što će svakodnevno pratiti vremenske i površinske uvjete na Marsu, tražiti buduća mjesta slijetanja i testirati novi telekomunikacijski sustav koji će ubrzati komunikaciju sa Zemljom.
6. kolovoza 2012. NASA-in znanstveni laboratorij MSL Mars i rover Curiosity sletjeli su u krater Gale. Uz njihovu pomoć napravljena su mnoga otkrića vezana uz lokalne atmosferske i površinske uvjete, a otkrivene su i organske čestice.
Dana 18. studenog 2013., u još jednom pokušaju da se sazna što je Mars, lansiran je satelit MAVEN, čija je svrha proučavanje atmosfere i prijenos signala s robotskih rovera.
Istraživanje se nastavlja
Četvrti planet od Sunca je nakon Zemlje najviše proučavan planet u Sunčevom sustavu. Trenutno na njegovoj površini djeluju stanice Opportunity i Curiosity, a u orbiti djeluje 5 svemirskih letjelica - Mars Odyssey, Mars Express, MRO, MOM i Maven.
Ove sonde su snimile nevjerojatno detaljne slike Crvenog planeta. Pomogli su otkriti da je tamo nekoć bila voda i potvrdili da su Mars i Zemlja vrlo slični - imaju polarne kape, godišnja doba, atmosferu iprisutnost vode. Također su pokazali da bi organski život mogao postojati danas i najvjerojatnije je postojao i prije.
Opsjednutost čovječanstva Marsom i dalje se nesmanjuje, a naši napori da proučimo njegovu površinu i otkrijemo njegovu povijest daleko su od kraja. U idućim desetljećima vjerojatno ćemo tamo i dalje slati rovere i tamo po prvi put poslati čovjeka. A s vremenom će, s obzirom na dostupnost potrebnih resursa, četvrti planet od Sunca jednog dana postati nastanjiv.
