Mars je čtvrtá planeta v naší sluneční soustavě a druhá nejmenší po Merkuru. Pojmenován po starořímském bohu války. Jeho přezdívka „Rudá planeta“pochází z načervenalého odstínu povrchu, který je způsoben převahou oxidu železa. Každých pár let, když je Mars v opozici se Zemí, je nejviditelnější na noční obloze. Z tohoto důvodu lidé pozorovali planetu po mnoho tisíciletí a její vzhled na obloze hrál velkou roli v mytologii a astrologických systémech mnoha kultur. V moderní době se stala pokladnicí vědeckých objevů, které rozšířily naše chápání sluneční soustavy a její historie.
Velikost, oběžná dráha a hmotnost Marsu
Poloměr čtvrté planety od Slunce je asi 3396 km na rovníku a 3376 km v polárních oblastech, což odpovídá 53 % poloměru Země. A ačkoli je to asi o polovinu méně, hmotnost Marsu je 6,4185 x 10²³ kg, neboli 15,1 % hmotnosti naší planety. Sklon osy je podobný jako u Země a je roven 25,19° k rovině oběžné dráhy. To znamená, že čtvrtá planeta od Slunce také zažívá změnu ročních období.
V nejvzdálenější vzdálenosti od Slunce, Marsobíhá ve vzdálenosti 1,666 AU. e. nebo 249,2 milionů km. V perihéliu, kdy je nejblíže naší hvězdě, je od ní vzdálena 1,3814 AU. e. nebo 206,7 milionů km. Rudé planetě trvá oběh kolem Slunce 686,971 pozemského dne, což odpovídá 1,88 pozemskému roku. V marťanských dnech, které jsou na Zemi jeden den a 40 minut, má rok 668,5991 dnů.
Složení půdy
S průměrnou hustotou 3,93 g/cm³ je díky této vlastnosti Marsu méně hustý než Země. Jeho objem je asi 15 % objemu naší planety a jeho hmotnost je 11 %. Červený Mars je výsledkem přítomnosti oxidu železa na povrchu, lépe známého jako rez. Přítomnost dalších minerálů v prachu poskytuje další odstíny - zlatá, hnědá, zelená atd.
Tato terestrická planeta je bohatá na minerály obsahující křemík a kyslík, kovy a další látky, které se obvykle vyskytují na kamenných planetách. Půda je mírně zásaditá a obsahuje hořčík, sodík, draslík a chlór. Experimenty provedené na vzorcích půdy také ukazují, že její pH je 7,7.
Přestože na povrchu Marsu nemůže existovat voda v tekutém stavu kvůli jeho tenké atmosféře, velké koncentrace ledu jsou soustředěny v polárních čepičkách. Kromě toho se od pólu k 60° zeměpisné šířky rozprostírá pás permafrostu. To znamená, že voda existuje pod většinou povrchu jako směs jejího pevného a kapalného skupenství. Radarová data a vzorky půdy potvrdily přítomnost podzemních nádržítaké ve středních zeměpisných šířkách.
Vnitřní struktura
4,5 miliardy let stará planeta Mars se skládá z hustého kovového jádra obklopeného křemíkovým pláštěm. Jádro je složeno ze sulfidu železa a obsahuje dvakrát více lehkých prvků než jádro Země. Průměrná mocnost kůry je asi 50 km, maximální 125 km. Pokud vezmeme v úvahu velikost planet, pak je zemská kůra, jejíž průměrná tloušťka je 40 km, 3x tenčí než ta marťanská.
Moderní modely jeho vnitřní struktury naznačují, že velikost jádra je v okruhu 1700-1850 km a skládá se převážně ze železa a niklu s přibližně 16-17% síry. Vzhledem k menší velikosti a hmotnosti je gravitace na povrchu Marsu pouze 37,6 % zemské. Gravitační zrychlení je zde 3,711 m/s², ve srovnání s 9,8 m/s² na naší planetě.
Vlastnosti povrchu
Rudý Mars je shora prašný a suchý a geologicky se velmi podobá Zemi. Má pláně a pohoří a dokonce i největší písečné duny ve sluneční soustavě. Zde je také nejvyšší hora - štítová sopka Olympus a nejdelší a nejhlubší kaňon - údolí Marinera.
Impaktní krátery jsou typickými prvky krajiny, které jsou posety planetou Mars. Jejich stáří se odhaduje na miliardy let. Díky pomalé rychlosti eroze jsou dobře zachovány. Největší z nich je Hellas Valley. Obvod kráteru je asi 2300 km a jeho hloubka dosahuje 9 km.
Na povrchu Marsu takélze rozlišit rokle a kanály a mnoho vědců se domnívá, že jimi kdysi protékala voda. Při jejich srovnání s podobnými útvary na Zemi lze předpokládat, že jsou alespoň částečně tvořeny vodní erozí. Tyto kanály jsou poměrně velké - 100 km široké a 2 tisíce km dlouhé.
Satelity Marsu
Mars má dva malé měsíce, Phobos a Deimos. Objevil je v roce 1877 astronom Asaph Hall a jsou pojmenovány po mýtických postavách. Podle tradice přebírání jmen z klasické mytologie jsou Phobos a Deimos syny Arese, řeckého boha války, který byl prototypem římského Marsu. První z nich ztělesňuje strach a druhý - zmatek a hrůzu.
Phobos má průměr asi 22 km a vzdálenost k Marsu od něj je 9234,42 km v perigeu a 9517,58 km v apogeu. To je pod synchronní výškou a trvá pouze 7 hodin, než satelit obletí planetu. Vědci vypočítali, že za 10–50 milionů let může Phobos spadnout na povrch Marsu nebo se kolem něj rozpadne na prstencovou strukturu.
Deimos má průměr asi 12 km a jeho vzdálenost od Marsu je 23455,5 km v perigeu a 23470,9 km v apogeu. Družice udělá úplnou revoluci za 1,26 dne. Mars může mít další satelity, které jsou menší než 50-100 m v průměru, a mezi Phobos a Deimos je prstenec prachu.
Podle vědců byly tyto satelity kdysi asteroidy, ale pak je zachytila gravitace planety. Nízké albedo a složení obou měsíců (uhlíkatéchondrit), který je podobný materiálu asteroidů, tuto teorii podporují a nestabilní dráha Phobosu by mohla naznačovat nedávné zachycení. Dráhy obou měsíců jsou však kruhové a v rovině rovníku, což je u zachycených těles neobvyklé.
Atmosféra a klima
Počasí na Marsu je způsobeno přítomností velmi tenké atmosféry, která obsahuje 96 % oxidu uhličitého, 1,93 % argonu a 1,89 % dusíku, stejně jako stopy kyslíku a vody. Je velmi prašný a obsahuje částice o průměru až 1,5 mikronu, které při pohledu z povrchu zbarvují marťanskou oblohu do tmavě žluté. Atmosférický tlak se pohybuje v rozmezí 0,4–0,87 kPa. To odpovídá asi 1 % země na úrovni moře.
Díky tenké vrstvě plynného obalu a větší vzdálenosti od Slunce se povrch Marsu ohřívá mnohem hůře než povrch Země. V průměru je -46 °C. V zimě klesá na pólech na -143 °C a v létě v poledne na rovníku dosahuje 35 °C.
Na planetě zuří prachové bouře, které se mění v malá tornáda. Silnější hurikány vznikají, když prach stoupá a je zahříván Sluncem. Vítr zesílí a vytváří bouře, které jsou dlouhé tisíce kilometrů a trvají několik měsíců. Ve skutečnosti skrývají téměř celý povrch Marsu před zraky.
Stopy metanu a čpavku
V atmosféře planety byly také nalezeny stopy metanu, jehož koncentrace je 30 dílů na miliardu. Odhaduje se, žeMars by měl ročně vyprodukovat 270 tun metanu. Po uvolnění do atmosféry může tento plyn existovat pouze po omezenou dobu (0,6–4 roky). Jeho přítomnost, navzdory své krátké životnosti, naznačuje, že musí existovat aktivní zdroj.
Navrhované možnosti zahrnují vulkanickou aktivitu, komety a přítomnost metanogenních mikrobiálních forem života pod povrchem planety. Metan může být produkován nebiologickým procesem zvaným serpentinizace, který zahrnuje vodu, oxid uhličitý a olivín, což je na Marsu běžné.
Mars Express také detekoval čpavek, ale s relativně krátkou životností. Není jasné, co ho produkuje, ale jako možný zdroj byla navržena vulkanická činnost.
Zkoumání planety
Snaha zjistit, co je Mars, začala v 60. letech minulého století. V období od roku 1960 do roku 1969 Sovětský svaz vypustil 9 bezpilotních kosmických lodí k Rudé planetě, ale všechny se nepodařilo dosáhnout cíle. V roce 1964 začala NASA vypouštět sondy Mariner. První byly „Mariner-3“a „Mariner-4“. První mise selhala během nasazení, ale druhá, zahájená o 3 týdny později, úspěšně dokončila 7,5měsíční cestu.
Mariner 4 pořídil první detailní snímky Marsu (ukazující impaktní krátery) a poskytl přesná data o atmosférickém tlaku na povrchu a zaznamenal absenci magnetického pole a radiačního pásu. NASA pokračovala v programu vypuštěním další dvojice průletových sond Mariner 6 a 7,který dorazil na planetu v roce 1969
V 70. letech 20. století soupeřily SSSR a USA o to, kdo jako první vynese umělou družici na oběžnou dráhu kolem Marsu. Sovětský program M-71 zahrnoval tři kosmické lodě – Kosmos-419 (Mars-1971C), Mars-2 a Mars-3. První těžká sonda havarovala během startu. Následující mise, Mars 2 a Mars 3, byly kombinací orbiteru a landeru a byly prvními stanicemi, které přistály mimozemsky (jiné než na Měsíci).
Úspěšně byly vypuštěny v polovině května 1971 a létaly ze Země na Mars sedm měsíců. 27. listopadu nouzově přistál přistávací modul Mars 2 kvůli poruše palubního počítače a stal se prvním umělým objektem, který dosáhl povrchu Rudé planety. 2. prosince Mars-3 pravidelně přistál, ale jeho vysílání bylo přerušeno po 14.5 od vysílání.
Mezitím NASA pokračovala v programu Mariner a v roce 1971 byly vypuštěny sondy 8 a 9. Mariner 8 se během startu zřítil do Atlantského oceánu. Ale druhá kosmická loď nejen dosáhla Marsu, ale stala se také první úspěšně vypuštěnou na jeho oběžnou dráhu. Zatímco prachová bouře trvala v planetárním měřítku, satelitu se podařilo pořídit několik fotografií Phobosu. Když bouře utichla, sonda pořídila snímky, které poskytly podrobnější důkazy o tom, že na povrchu Marsu kdysi tekla voda. Kopec zvaný Snows of Olympus (jeden z mála objektů, který zůstal viditelný během planetární prachové bouře), byl také nalezen jako nejvyšší útvar ve sluneční soustavě, což vedlo kpřejmenovat ho na horu Olymp.
V roce 1973 vyslal Sovětský svaz další čtyři sondy: 4. a 5. orbitální sondy Mars a také orbitální a sestupové sondy Mars-6 a 7. Všechny meziplanetární stanice kromě Mars-7 vysílaly data a expedice Mars-5 byla nejúspěšnější. Před odtlakováním krytu vysílače se stanici podařilo přenést 60 snímků.
V roce 1975 NASA vypustila Viking 1 a 2, které se skládaly ze dvou orbiterů a dvou landerů. Mise na Mars byla zaměřena na hledání stop života a pozorování jeho meteorologických, seismických a magnetických charakteristik. Výsledky biologických experimentů na palubě reentry Vikingů byly neprůkazné, ale reanalýza údajů zveřejněných v roce 2012 naznačila známky mikrobiálního života na planetě.
Orbiters poskytly další údaje potvrzující, že voda kdysi na Marsu existovala – velké záplavy vytvořily hluboké kaňony dlouhé tisíce kilometrů. Kromě toho skvrny větvících se potoků na jižní polokouli naznačují, že zde kdysi padaly srážky.
Obnovení letů
Čtvrtá planeta od Slunce byla prozkoumána až v 90. letech 20. století, kdy NASA vyslala misi Mars Pathfinder, která se skládala z kosmické lodi, která přistála na stanici s pohybující se sondou Sojourner. Zařízení přistálo na Marsu 4. července 1987 a stalo se důkazem životaschopnosti technologií, které budou použity v dalších expedicích, např.jako přistání s airbagem a automatické vyhýbání se překážkám.
Další misí na Mars je mapovací satelit MGS, který k planetě dorazil 12. září 1997 a zahájil činnost v březnu 1999. Během jednoho celého marťanského roku z nízké výšky, téměř na polární oběžné dráze, studoval celý povrch a atmosféru a odeslal více planetárních dat než všechny předchozí mise dohromady.
5. listopadu 2006 MGS ztratila kontakt se Zemí a úsilí NASA o obnovu skončilo 28. ledna 2007
V roce 2001 byla vyslána sonda Mars Odyssey Orbiter, aby zjistila, co je Mars. Jeho cílem bylo pomocí spektrometrů a termokamer hledat důkazy o existenci vody a sopečné činnosti na planetě. V roce 2002 bylo oznámeno, že sonda detekovala velké množství vodíku, což svědčí o obrovských nánosech ledu v horních třech metrech půdy do 60° od jižního pólu.
Dne 2. června 2003 vypustila Evropská kosmická agentura (ESA) Mars Express, kosmickou loď sestávající ze satelitu a přistávacího modulu Beagle 2. Na oběžnou dráhu se dostala 25. prosince 2003 a tentýž den sonda vstoupila do atmosféry planety. Než ESA ztratila kontakt s přistávacím modulem, Mars Express Orbiter potvrdil přítomnost ledu a oxidu uhličitého na jižním pólu.
V roce 2003 začala NASA zkoumat planetu v rámci programu MER. Používal dva rovery Spirit a Opportunity. Mise na Mars měla za úkol prozkoumat různéskály a půdy, abychom zde našli důkazy o přítomnosti vody.
12.08.05 byla vypuštěna sonda Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) a dosáhla oběžné dráhy planety 10.03.06. Na palubě zařízení jsou vědecké přístroje určené k detekci vody, ledu a minerálů na povrchu i pod ním. Kromě toho bude MRO podporovat budoucí generace vesmírných sond každodenním sledováním počasí a podmínek na povrchu Marsu, hledáním budoucích míst přistání a testováním nového telekomunikačního systému, který urychlí komunikaci se Zemí.
6. srpna 2012 přistála MSL Mars Science Laboratory NASA a rover Curiosity v kráteru Gale. S jejich pomocí bylo učiněno mnoho objevů týkajících se místních atmosférických a povrchových podmínek a byly také detekovány organické částice.
Dne 18. listopadu 2013, při dalším pokusu zjistit, co je Mars, byla vypuštěna družice MAVEN, jejímž účelem je studovat atmosféru a přenášet signály z robotických roverů.
Výzkum pokračuje
Čtvrtá planeta od Slunce je po Zemi nejstudovanější planetou ve sluneční soustavě. V současné době na jeho povrchu operují stanice Opportunity a Curiosity a na oběžné dráze operuje 5 kosmických lodí - Mars Odyssey, Mars Express, MRO, MOM a Maven.
Tyto sondy zachytily neuvěřitelně detailní snímky Rudé planety. Pomohli zjistit, že tam kdysi byla voda, a potvrdili, že Mars a Země jsou si velmi podobné – mají polární čepičky, roční období, atmosféru apřítomnost vody. Také ukázali, že organický život může existovat dnes a s největší pravděpodobností existoval dříve.
Posedlost lidstva Marsem pokračuje v nezmenšené míře a naše snahy studovat jeho povrch a odhalit jeho historii zdaleka nekončí. V příštích desetiletích tam budeme pravděpodobně i nadále posílat rovery a poprvé tam pošleme člověka. A postupem času, vzhledem k dostupnosti nezbytných zdrojů, se čtvrtá planeta od Slunce jednou stane obyvatelnou.
