Краткая история исследования Марса

National GeographicНаука

Настоящий Марс: нераскрытые тайны Красной планеты

Владимир Толкачев

e193a5f7cd8d44528fa1b517dbf05d9a.max-2000x1000.jpg
Фото: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

2021 год приковал всеобщее внимание к Марсу. В феврале на его орбите почти одновременно появились космические аппараты ОАЭ, Китая и США. 10 февраля туда прибыл арабский зонд «Аль-Амаль». 19 февраля на поверхность Марса опустился оснащенный вертолетом американский марсоход Perseverance. Зонд «Тяньвэнь-1» с китайским марсоходом пока находится на орбите и выбирает место для удобной посадки. Уникальность этих межпланетных полетов и цели намечаемых исследований будоражат воображение и память.

Яркие всплески подобного увлечения проблемами космоса наблюдались во времена появления в 1986 году на небосводе кометы Галлея и падения в 1994 году кометы Шумейкеров-Леви на поверхность Юпитера. В дискуссиях о составе ядра этих комет принимал активное участие мой отец Михаил Владимирович Толкачев, который полагал, что ядра комет сложены газовыми гидратами (4). Он также считал, что газовые гидраты являются одним из «строительных материалов» Вселенной и играют важную роль не только на Земле, но и на других планетах (слагают «полярные шапки» Марса, кольца Сатурна и широко развиты на планетах — газовых гигантах и их спутниках). Проблемам освоения месторождений земных газовых гидратов была посвящена серия статей (6, 7, 8), подготовленная им совместно с академиками А. А. Трофимуком, Н. В. Черским и Ю. Ф. Макогоном.

Сегодня, как и во времена предыдущих запусков в сторону Марса космических зондов и станций, речь идет не только о поиске ответа на сакральный вопрос — есть ли жизнь на Марсе. Прежде всего исследователей волнуют внешне прозаические вопросы о составе слагающих Марс пород, о наличии в его недрах или в зоне полярных «шапок» воды, особенностях марсианской погоды и динамики атмосферы. Ответы на эти вопросы и знания о геологическом строении, магнитном поле, гравитации и рельефе планеты позволят создать необходимую базу знаний для следующих экспедиций и строительства марсианских и орбитальных станций. Полагаю также, что вне внимания исследователей не останутся Фобос и Деймос, открытые в 1877 году американским астрономом Асафом Холлом спутники Марса.

aeb39a09afa440fca49496f9c814f02e.width-630.jpg
Фобос и Деймос. Фото: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona, G.Donatiello HiRISE instrument on the Mars Reconnaissance

Наличие у Марса двух спутников было предсказано писателем и публицистом Джонатаном Свифтом задолго до их обнаружения. В изданной в 1726 году книге «Путешествия Гулливера» он описал летающий остров Лапута и живущих на нем астрономов, которые открыли два спутника Марса на орбитах, удаленных от центра этой планеты на расстояния, равные соответственно трем и пяти диаметрам Марса с периодом обращения в 10 и 21,5 часа соответственно. По современным данным, Фобос и Деймос находятся на расстоянии в 1,3 и 3,4 диаметра Марса от центра планеты, а их периоды обращения составляют 7,6 и 30,3 часа.

В процессе исследований оказалось, что реальные природные условия этой холодной, пустынной, не покрытой водой и лесами планете являются более суровыми и даже в чем-то непреодолимыми для первопроходцев без специальной защиты:

Инсоляция. Марс расположен в полтора раза дальше от Солнца, чем Земля, и получает примерно 43% доступного для Земли солнечного света (589,2 ватт на квадратный метр).

Гравитация. На Марсе она в два с половиной раза слабее земной. Человек, который весит на Земле 100 кг, будет на Марсе весить 38 кг. Ускорение силы тяжести на Марсе равно 3,71 м/с² (на Земле — 9,807 м/с²).

Магнитное поле. Марс не обладает четко выраженным дипольным магнитным полем. Датчиками посадочной платформы InSight удалось обнаружить лишь следы сильной намагниченности пород на отдельных участках поверхности планеты. Вместе с тем, слабая защита спорадически проявляемой магнитосферы, недостаточная для защиты живых организмов от космической радиации, дополняется на Марсе оболочкой из энергичных атомов и ионов верхней ионосферы, которая оттесняет потоки солнечного ветра. Возможно, потребуется создание специальной защиты первопроходцев от космической радиации.

Атмосферное давление. На Марсе оно составляет 6 мбар — менее 1% от привычного для нас и примерно равно земному давлению на высоте в 35 км. На вершинах гигантских вулканов Марса, высота которых достигает 25 км, оно составляет 0,6 мбар. В пропастях Большого каньона (Долины Маринера) оно повышается до 9 мбар, а на дне самой глубокой впадины Эллада — до 10 мбар (3). Это обстоятельство определяет экзотический и непривычный для жителей Земли температурный режим фазовых переходов пресной воды. Она закипает на поверхности Марсе при температуре от +1 до + 2°C, а на дне впадин — при +9°C.

Температурный режим. По данным марсохода Curiosity, температура на полюсах планеты составляет минус 153 °C, а на экваторе днем до +35 °С и ночью до минус 15°C. В среднем, она равна минус 46 °C и значительно отличается от средней земной температуры в +14 °С.

Состав атмосферы. Марс обладает очень тонкой атмосферой, объемом всего в одну сотую от земной, плотность которой равна 0,02 кг/куб.м. Она простирается до высоты в 11,1 км и, по данным Curiosity, состоит из углекислого газа (95%), азота (2,6%), аргона (1,9%) и кислорода (0,16%). Весной и летом уровень концентрации кислорода в атмосфере повышается примерно на треть, а осенью возвращается к прежнему показателю. Среднее давление атмосферы на поверхности Марса в 160 раз меньше, чем на поверхности Земли. На Марсе наблюдаются облака и выпадает снег. Зимой 1979 года в районе посадки «Викинга-2» тонкий слой снега пролежал несколько месяцев (3). Из-за разреженной атмосферы и невысокой гравитации на Марсе происходят глобальные пылевые бури, которые намного сильнее земных. Зимой ветры дуют от экватора к полюсу, а весной — от полюса к экватору. Периодические температурные колебания атмосферы — суточные приливы (из-за разницы дневных и ночных температур) совпадают на Марсе с гравитационными волнами и управляют пыльными бурями (11). Камера марсохода Opportunity 2 февраля 2004 года засняла два смерча (3). На Марсе зафиксировано наличие озона. Над каньонами, низинами равнин и на дне кратеров часто фиксируются туманные дымки. Над районом северного полюса Марса (в процессе наблюдений с космического телескопа им. Хаббла) был зафиксирован циклон, размер которого в поперечнике составлял около 2000 км. Диаметр центрального «глаза» этого циклона был равен 300 км.

Особенности рельефа. В 1877 году итальянский астроном Джованни Скипанелли, наблюдавший Марс в 15-сантиметровый телескоп-рефрактор, обнаружил и зарисовал сетку из тонких линий, которые назвал каналами. В процессе последующих исследований эти каналы сначала переквалифицировали в реки, а затем — в каньоны. Не повторяя классические работы с описанием рельефа Марса, можно кратко отметить, что планетообразующими формами рельефа здесь являются гигантские равнины, горные возвышенности, вулканы, каньоны, кратеры, высохшие озера и русла рек, «полярные шапки». Рельеф полушарий Марса заметно различается. Большую часть северного полушария занимают гладкие равнины, лежащие ниже среднего уровня планеты (Великая Северная равнина, Аркадия, Амазония и др.). Южное полушарие представлено, в основном, возвышенностями. На экваторе находится самая крупная марсианская возвышенность Фарсида высотой до 8 км с ее горами. В их числе самая высокая гора и самый высокий вулкан Солнечной системы — гора Олимп высотой в 21 229 м (диаметр кратера 85 км). В южном полушарии находится также самая глубокая на планете равнина Эллады диаметром в 2300 км, дно которой расположено на уровне на 8,2 км ниже среднего уровня поверхности планеты. Вблизи экватора расположен самый большой каньон Марса (Долина Маринера) протяженностью в 4 тысячи км и глубиной до 4 — 6 км.

49a46db0c20a41bca3f3ba73eaace725.width-630.jpg
Каньон Титона, который является частью Долины Маринер. Фото: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona, G.Donatiello HiRISE instrument on the Mars Reconnaissance

Марс является геологически активной планетой, но некоторые природные процессы проявляются здесь совсем не так, как на Земле. Из-за гигантской разницы в атмосферном давлении, силах гравитации и температуре ледники тают и перемещаются здесь по другому, чем на Земле. Вода тающего в момент тепловой агрессии льда практически мгновенно минует жидкую стадию и закипая превращается в пар. Процесс испарения движущейся по склону кипящей воды вызывает оползни и даже разброс песчано-пылевого материала. Такая картина марсианского рельефообразования описана в работе американских ученых (13).

Тектоническая и вулканическая активность. Вопреки ранее существовавшим прогнозам о неизбежном затухании тектонических процессов, Марс проявляет себя как сейсмически активная планета. Сейсмографом SEIS американской наземной станции InSight, совершившей мягкую посадку на Марс в ноябре 2018 года в районе нагорья Элизиум, за десять месяцев были зарегистрированы 174 сейсмических события с магнитудой Mw=3-4 (10). Много лет я знакомился с комментариями А. В. Галанина к снимкам NASA, которые он размещает в интернете под названием «Думы о Марсе» (3). На них хорошо видно, что Марс является геологически активной планетой, большинство кратеров которой может в итоге оказаться эндогенного (в том числе, криогенного) происхождения. Это подтверждается многочисленными снимками, на которых запечатлены конусы молодых вулканов без видимых следов падения метеоритов.

Орбита Марса обладает более значимым эксцентриситетом (0,09), чем Земля. Поэтому расстояние от Марса до Солнца изменяется от 206,7 (в перигелии) до 249 млн.км (в афелии) и составляет в среднем почти 228 млн км (примерно 1,5 а. е.). Этот путь солнечный свет проходит за 760 секунд, В периоды великих противостояний межпланетные «корабли» затрачивают на полеты от Земли до Марса не менее 168 дней (Маринер-6, 1975 год). Год на Марсе, который движется по орбите со скоростью в 24,3 км/с, почти в два раза длиннее земного и составляет 668 марсианских суток, продолжительность которых (24 часа и 39 минут) примерно равна земным.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Физика невозможного Физика невозможного

Научное исследование мира силовых полей, телепортации и путешествий во времени

kiozk originals
«Я всех их знаю: имена, кто где живет. Но легально сделать ничего не могу». История Алексея Седого – бывшего спецназовца, бьющегося с браконьерами за своих лосей «Я всех их знаю: имена, кто где живет. Но легально сделать ничего не могу». История Алексея Седого – бывшего спецназовца, бьющегося с браконьерами за своих лосей

Как бывший спецназовец борется с браконьерами за своих лосей

National Geographic
3 научно обоснованных способа перестать нервничать и стать продуктивнее 3 научно обоснованных способа перестать нервничать и стать продуктивнее

Если ваша продуктивность снизилась, не спешите ругать себя за лень

Inc.
Политическая облава: как власть пытается покончить с внесистемной оппозицией Политическая облава: как власть пытается покончить с внесистемной оппозицией

Наступило время уничтожения внесистемной оппозиции как явления

Forbes
«Сердцеедкам» 20 лет: обсуждаем любимый фильм с его сценаристом «Сердцеедкам» 20 лет: обсуждаем любимый фильм с его сценаристом

Почему мы сопереживаем женщинам из «Сердцеедок» и как изменилась повестка?

Cosmopolitan
Герой глянца: 3 факта о новом Mercedes-AMG E53 Герой глянца: 3 факта о новом Mercedes-AMG E53

Mercedes-AMG E53 Coupe — мотор из мира Формулы-1, дисплеи на руле

РБК
Как я нашла кучу фриков и встретила любовь в Tinder Как я нашла кучу фриков и встретила любовь в Tinder

Где в наши дни искать любовь? Конечно, в Сети

Psychologies
Финишная прямая Финишная прямая

Похоже, собачьих бегов в США больше не будет

National Geographic
Дома никого. Эстетика заброшенных особняков в объективе Томаса Джориона Дома никого. Эстетика заброшенных особняков в объективе Томаса Джориона

Фотограф Томас Джорион превратил свое мальчишеское увлечение в профессию

Seasons of life
Встала и пошла Встала и пошла

Юлия Высоцкая – о красоте, спорте и одинаковых лицах из «Инстаграма»

Домашний Очаг
Ген жирафа защитил мышей от гипертонии и сделал их кости прочнее Ген жирафа защитил мышей от гипертонии и сделал их кости прочнее

Биологи выявили гены, которые позволяют жирафам решать физиологические проблемы

N+1
Bvlgari & Элизабет Bvlgari & Элизабет

Элизабет Тейлор считала себя невластной над украшениями

Grazia
«Как я подозревала у сына аутизм, а получила диагноз сама» «Как я подозревала у сына аутизм, а получила диагноз сама»

К чему может привести стремление найти у ребенка проблему?

Psychologies
Приручившие скорость Приручившие скорость

Лучшие школы контраварийного вождения и их руководители

Robb Report
Австралийскую одиночную пчелу переоткрыли спустя сто лет Австралийскую одиночную пчелу переоткрыли спустя сто лет

Австралийская пчела может находиться под угрозой из-за расчистки лесов и пожаров

N+1
«Вот уроды…»: 12 самых страшных самолетов Второй мировой «Вот уроды…»: 12 самых страшных самолетов Второй мировой

Страшнее этих самолетов во времена Второй мировой не было никого

Maxim
Как стать умным чуваком, к которому все прислушиваются: 10 действенных способов Как стать умным чуваком, к которому все прислушиваются: 10 действенных способов

Пора прокачать свои когнитивные навыки

Playboy
Сменила прическу = изменила жизнь: как «перезагрузиться» — чек-лист от стилиста Сменила прическу = изменила жизнь: как «перезагрузиться» — чек-лист от стилиста

Женщины, записываясь к парикмахеру, втайне верят, что изменят свою жизнь

Cosmopolitan
5 самых высокотехнологичных ограблений 5 самых высокотехнологичных ограблений

Много ли высокотехнологичных ограблений в реальном мире?

Популярная механика
«Трудности перевода»: чешские лыжи, страшные волки и мой неудавшийся роман «Трудности перевода»: чешские лыжи, страшные волки и мой неудавшийся роман

Одна из таких трагикомичных историй про разницу менталитетов

Psychologies
Кредит на переезд: куда и откуда уезжают россияне при помощи ипотеки Кредит на переезд: куда и откуда уезжают россияне при помощи ипотеки

Россияне активно брали ипотеку, чтобы переехать в другое место

Forbes
Угнетенные цифрой Угнетенные цифрой

Происходящие в мире изменения ведут к нарастанию социальной напряженности

Forbes
Как приземляются самолеты: причины катастроф при посадке Как приземляются самолеты: причины катастроф при посадке

Нештатные ситуации после приземления – бич гражданской авиации

Популярная механика
Лучшие игры внутри самих игр Лучшие игры внутри самих игр

Казалось бы — глупо заходить в игру, чтобы в ней найти другу игру, поменьше

Maxim
Как отвечать на детские вопросы Как отвечать на детские вопросы

Как отвечать на детские вопросы, чтобы не напугать и не обмануть ребенка?

Cosmopolitan
Искусственные сердечные клапаны выросли вместе с сердцами ягнят Искусственные сердечные клапаны выросли вместе с сердцами ягнят

Искусственные сердечные клапаны, которые могут расти вместе с сердцем

N+1
В чем сила, Джек? В чем сила, Джек?

Как история одной бандитской разборки рассказала о крахе Британской империи

Weekend
Русский палиндром: каким получился новый фильм Андрея Хржановского Русский палиндром: каким получился новый фильм Андрея Хржановского

«Нос, или заговор "не таких"» — что говорят сны о прошлом, настоящем и о нас

РБК
Итальянский парадокс Итальянский парадокс

Крупнейшим финтехом Европы может стать платежный стартап Nexi из Италии

Forbes
Леонид Агутин: Леонид Агутин:

Интервью с Леонидом Агутиным

Караван историй
Открыть в приложении