Розмір, орбіта і маса Марса
Радіус четвертої планети від Сонця дорівнює близько 3396 км на екваторі і 3376 км в полярних областях, що відповідає 53% радіуса Землі. І хоча він приблизно в два рази менше, маса Марса дорівнює 64185 х 1023 кг, або 151% маси нашої планети. Нахил осі подібний до земного і дорівнює 2519° до площини орбіти. Це означає, що четверта планета від Сонця також відчуває зміну сезонів року. На своєму найбільшому видаленні від Сонця Марс рухається по орбіті на відстані 1666 а. тобто, або 2492 млн км. В перигелії, коли він знаходиться ближче всього до нашого світила, він віддалений від нього на 13814 а. тобто, або 2067 млн км. Червоній планеті потрібно 686971 земних днів, що еквівалентно 188 земних років, щоб зробити оборот навколо Сонця. У марсіанських днів, які на Землі дорівнюють одному дню і 40 хвилинах, рік триває 6685991 доби.
Склад ґрунту
При середній щільності 393 г/см3 ця характеристика Марса робить його менш щільним, чим Земля. Його обсяг становить близько 15% від об'єму нашої планети, а маса – 11%. Червоний Марс – наслідок наявності на поверхні оксиду заліза, більше відомого як іржа. Присутність інших мінералів в пилу забезпечує наявність і інших відтінків – золотого, коричневого, зеленого та ін Ця планета земної групи багата мінералами, що містять кремній і кисень, металами та іншими речовинами, які зазвичай входять до складу кам'янистих планет. Грунт злегка лужна і містить магній, натрій, калій і хлор. Експерименти, проведені на зразках грунту, також показують, що її рН дорівнює 77. Хоча рідка вода не може існувати на поверхні Марса з-за його тонкої атмосфери, великі концентрації льоду зосереджені в межах полярних шапок. Крім того, від полюса до 60° широти пояс вічної мерзлоти простягається. Це означає, що вода існує під більшою частиною поверхні у вигляді суміші її твердого та рідкого стану. Радіолокаційні дані та зразки ґрунту підтвердили наявність підземних резервуарів також і в середніх широтах.
Внутрішня будова
Планета Марс, вік якої 45 млрд років, складається з щільного металевого ядра, оточеного кремнієвої мантією. Ядро складається з сульфіду заліза і містить вдвічі більше легенів елементів, ніж ядро Землі. Середня товщина кори становить близько 50 км, максимальна дорівнює 125 км. Якщо взяти до уваги розміри планет, то земна кора, середня товщина якої становить 40 км, в 3 рази тонше марсіанської.Сучасні моделі його внутрішньої будови припускають, що розмір ядра в радіусі становить 1700-1850 км, і воно складається в основному із заліза і нікелю з приблизно 16-17% сірки. З-за його меншого розміру і маси сила тяжіння на поверхні Марса становить усього 376% від земної. Прискорення вільного падіння тут одно 3711 м/с2 порівняно з 98 м/с2 на нашій планеті.
Характеристики поверхні
Червоний Марс зверху курний і сухий, і геологічно він дуже нагадує Землю. У нього є рівнини і гірські хребти, і навіть самі великі піщані дюни в Сонячній системі. Тут також розташована найвища гора – щитовий вулкан Олімп, і самий довгий і глибокий каньйон – долина Марінера. Ударні кратери – типові елементи ландшафту, якими поцяткована планета Марс. Вік їх обчислюється мільярдами років. З-за повільної швидкості ерозії вони добре збереглися. Найбільшим з них є долина Еллада. Окружність кратера дорівнює близько 2300 км, а його глибина досягає 9 км На поверхні Марса також можна розрізнити яри і канали, і багато вчених вважають, що з ним колись текла вода. Порівнюючи їх з аналогічними утвореннями на Землі, можна припустити, що вони принаймні частково утворені водною ерозією. Ці канали досить великі – 100 км завширшки і 2 тис. км в довжину.
Супутники Марса
У Марса є два невеликих супутники, Фобос і Деймос. Вони були виявлені в 1877 р. астрономом Асафом Холом і носять назви міфічних персонажів. Згідно з традицією отримання імен з класичної міфології, Фобос і Деймос є синами Ареса - грецького бога війни, який був прототипом римського Марса. Перший з них уособлює страх, а другий – сум'яття і жах. Фобос має близько 22 км в діаметрі, і відстань до Марса від нього становить 923442 км в перигеї і 951758 км в апогеї. Це нижче синхронної висоти, і супутника потрібно всього 7 годин, щоб облетіти довкола планети. Вчені підрахували, що через 10-50 млн років Фобос може впасти на поверхню Марса або розпастися на кільцеву структуру навколо нього.Деймос має діаметр близько 12 км, а відстань до Марса становить 234555 км в перигеї і 234709 км в апогеї. Повний оберт супутник здійснює за 126 дня. У Марса можуть бути і додаткові сателіти, розміри яких менше 50-100 м в діаметрі, а між Фобосом і Деймосом є кільце пилу. На думку вчених, ці супутники колись були астероїдами, але потім вони були захоплені гравітацією планети. Низьке альбедо і склад обох лун (углеродосодержащий хондрит), який схожий на матеріал астероїдів, підтримують цю теорію, а орбіта нестабільна Фобоса, здавалося начебто, передбачає нещодавнє захоплення. Тим не менш орбіти обох лун кругові і знаходяться в площині екватора, що незвично для захоплених тел.
Атмосфера і клімат
Погода на Марсі обумовлена наявністю дуже тонкої атмосфери, яка на 96% складається з вуглекислого газу, 193% – аргону і 189% – азоту, а також слідів кисню і води. Вона дуже пильна і містить тверді частинки розміром 15 мкм у діаметрі, що забарвлює марсіанське небо, якщо дивитися з поверхні, у темно-жовтий колір. Атмосферний тиск змінюється в межах 04–087 кПа. Це еквівалентно приблизно 1% земного на рівні моря. З-за тонкого шару газової оболонки і більшої віддаленості від Сонця поверхню Марса прогрівається набагато гірше, ніж поверхня Землі. В середньому вона дорівнює -46 °C. У зимовий період вона опускається до -143 °C на полюсах, а в літній полудень на екваторі досягає 35 °C. На планеті вирують пилові бурі, які переходять у невеликі торнадо. Більш потужні урагани виникають, коли пил піднімається вгору і нагрівається Сонцем. Вітри посилюються, створюючи бурі, масштаби яких вимірюються тисячами кілометрів, а їх тривалість – кількома місяцями. Вони фактично приховують майже всю площу поверхні Марса з поля зору.Сліди метану і аміаку
В атмосфері планети також були виявлені сліди метану, концентрація якого становить 30 частин на мільярд. Підраховано, що Марс повинен виробляти 270 тонн метану на рік. Після попадання в атмосферу цей газ може існувати тільки протягом обмеженого періоду часу (06–4 роки). Його присутність, незважаючи на короткий час життя, вказує на те, що повинен існувати активний джерело. Серед можливих варіантів – вулканічна активність, комети і наявність метаногенних мікробних форм життя під поверхнею планети. Метан може бути отриманий при небіологічних процесах, званих серпентинизацией, з участю води, вуглекислого газу і олівіну, який часто зустрічається на Марсі. Супутником Mars Express також був виявлений аміак, але з відносно коротким часом життя. Не ясно, що його виробляє, але в якості можливого джерела була запропонована вулканічна активність.
Дослідження планети
Спроби дізнатися, що таке Марс, почалися в 1960-х роках. У період з 1960 по 1969 р. Радянський Союз запустив до Червоної планеті 9 безпілотних космічних апаратів, але всі вони не змогли досягти мети. У 1964 р. НАСА початок запускати зонди Mariner. Першими стали «Марінер-3» і «Марінер-4». Перша місія зазнала невдачі під час розгортання, але друга, запущена 3 тижні, успішно виконала 75-місячну подорож. «Марінер-4» зробив перші ближні знімки Марса (показавши ударні кратери) і надав точні дані про атмосферний тиск на поверхні та відзначив відсутність магнітного поля і радіаційного поясу. НАСА продовжила програму запуском іншої пари прогонових зондів Mariner 6 і 7 які досягли планети в 1969 р. У 1970-х роках СРСР і США змагалися в тому, хто першим виведе штучний супутник на орбіту Марса. Радянська програма М-71 включала три космічних апаратів «Космос-419» («Марс-1971C»), «Марс-2» і «Марс-3». Перший важкий зонд зазнав аварії під час запуску. Наступні місії, «Марс-2» і «Марс-3», представляли собою комбінацію орбітального апарату та посадкового модуля і стали першими станціями, які вчинили позаземне посадку (крім Місяця). Вони були успішно запущено в середині травня 1971 р. і летіли від Землі до Марса сім місяців. 27 листопада спусковий апарат «Марс-2» здійснив аварійну посадку через збій бортової ЕОМ і став першим штучним об'єктом, досягли поверхні Червоної планети. 2 грудня «Марс-3» здійснив штатну посадку, але його передача була перервана після 145 з трансляції. Тим часом НАСА продовжувало програму Mariner, і в 1971 р. був проведений запуск зондів 8 і 9. «Марінер-8» під час запуску і впав в Атлантичний океан. Але другий космічний апарат не тільки добрався до Марса, але й став першим успішно виведеним на його орбіту. Поки тривала пилова буря планетного масштабу, супутнику вдалось зробити кілька фотографій Фобоса. Коли шторм затих, зонд зробив знімки, дали більш детальні докази того, що на поверхні Марса колись текла вода. Було встановлено, що височина під назвою Сніги Олімпу (один з небагатьох об'єктів, які залишилися видимими під час планетарної пилової бурі) також є найвищим освітою в Сонячній системі, що призвело до його перейменування в гору Олімп.
Відновлення польотів
Четверта планета від сонця не досліджувався аж до 1990-х років, коли НАСА відправило місію Mars Pathfinder, яка складалась з космічного корабля, який приземлив станцію з нерухомих зондом «Соджорнер». Апарат висадився на Марс 4 липня 1987 р. і став доказом спроможності технологій, які будуть використані у подальших експедиціях, таких як посадка з використанням повітряних подушок і система автоматичного обходу перешкод. Наступна місія на Марс - картографічний супутник MGS, він досягнув планети 12 вересня 1997 р. і розпочав роботу в березні 1999 р. протягом одного повного марсіанського року з малої висоти майже на полярній орбіті він вивчив всю поверхню і атмосферу і відправив більше даних про планету, ніж всі попередні місії, разом узяті.