Mars

Unicode označenie: ♂

Je to v poradí štvrtá planéta našej slnečnej sústavy a zároveň druhá najmenšia planéta, hneď po Merkúre. Jeho dráha sa nachádza za dráhou Zeme. Jej pôvod je terestrický, číže má pevný horninový povrch s impaktnými krátermi, vysokými sopkami, hlbokými kaňonmi a mnohými ďaľšími útvarmi. Mars má dva mesiace nepravidelného tvaru – Fobos a Deimos. Obe telesá majú viazanú rotáciu, čiže ukazujú Marsu vždy rovnakú stranu. svojím zložením a tvarom nápadne pripomínajú pás planétok medzi marsom a Jupiterom. Tento fakt viedol k teórii, že ide o planétky zachytené gravitáciou Marsu. Aby sa však táto teória definitívne potvrdila, bude potrebné získať vzorky z povrchu mesiacov. Obe obežnice boli objavené v roku 1877 americkým astronómom Asaphom Hallom a nesú mená synov boha Marsa. Zaujímavosťou je, že existencia mesiacov bola už v roku 1726 predpovedaná v knižnom diele Guliverové cesty, v dobe keď neexistoval dostatočne silný ďalekohľad, ktorým by sa dali pozorovať. Rotácia Fobosu okolo planéty je rýchlejšia ako rotácia planéty okolo svojej osi, čo spôsobuje spomaľovanie jeho obehu a tak znížovanie vzdialenosti k povrchu Marsu. Podľa odhdov dopadne na povrch za 50 miliónov rokov. Úhlový priemer Fobosu pri pohľade z Marsu je 12´, zatiľ čo Deimosov len 2´. Keďže úhlový priemer Slnka je asi 21´, tak na Marse nikdy nemôže dôjsť k úplnemu zatmeniu Slnka jedným z jeho mesiacov.

Prirodzené satelity Marsu

Viditeľný na oblohe je po celú noc, kedy je v opozícii, teda nachádza sa na opačnej strane oblohy ako Slnko. Mars bol známy už Egypťanom, Babylončanom a aj Grékom, ktorí túto putujúcu hviezdu pozorovali a a dávali jej svoje pomenovania. Bola pre nich symbolom ohňa a krvi, nakoľko horniny, obloha a pôda planéty majú červený odtieň. Planéta bola nazývana ako Červený objek, Nebeský oheň, Hviezda smrti či Boh vojny.

Za detailným skúmaním planéty stojí takmer 20 úspešných kozmických sond od 60.rokov 20.storočia. V súčastnosti obiehajú planétu sondy Mars Odyssey, Mars Express a Mars Reconnaissance. Povrch planéty skúmajú vozidla Spirit a Opportunity pochádzajúcich z misie Mars Exploration Rover. Ich údaje umôžnili zmapovať väčšiu časť povrchu, definovať základné historické obdobia a porozumieť zákaldným javom odohrávajúcim sa na planéte.

Mars je veľký ako náš Mesiac, takže v porovnaní so Zemou má len štvrtinovú veľkosť. Jeho hmotnosť je desatinová ( 1,448x10²³ kg ). Jeho rok trvá 686,9601 dní a jeho deň 24 hodín 39 minút 35,244 sekúnd, čím dĺžkou dňa približuje k tomu pozemskému najviac zo všetkých planét slnečnej sústavy. Obežná dráha Marsu je podobne ako Zemská – výstrednejšia elipsa. V perihéliu je planéta vzdialená od Slnka 206 644 545 km a v aféliu 249 228 730 km.

Presné zloženie planéty je zatiaľ neznáme, no astronomickými pozorovaniami a prieskumom niekoľkých desiatok meteoritov, ktoré sa na Zemi našli, sa dospelo k predpokladu, že povrch Marsu je zložený prevažne z bazaltov. Pomocou chemických analýz vozidiel Pathfinder, Spirit a Opportunity, sa zistilo, že niektoré oblasti sú obohatené alkalickými a silikátovými zložkami podnými pozemským andezitom. Začervenanie planéty pri pozorovaní je spôsobené tým, že celý povrch pokrýva oxid železitý. Taktiež jeho sklon rotačnej osi na kolmicu ekliptiky s uhlom 25,19^o je porovnateľný s tým na Zemi, takže aj tu sa vyskytujú ročné obdobia. Sú však takmer dvakrát dlhšie keďže marťanský rok je 1,88 násobkom toho pozemského. Jeho vzdialenosť od Zeme sa pohybuje v rozmedzí od 55 miliónov kilometrov do 400 miliónov kilometrov. So Zemou má aj podobný vek – 4,5 miliardy rokov a aj samotný vznik. Tak ako všetky terestrické planéty aj Mars sa formoval z malých telies vzniknutých zrážkami prachových častíc a plynov. Planéty blízko Slnka obsahujú ťažšie prvky, vzdialenejšie zase ľahšie prvky podobne ako Mars. V porovnaní s ostatnými planétami má Mars, čo by najvzdialenejšia terestrická planéta, najväčšie zastúpenie ľahkých prvkov ako kremík, hliník, či síra. Počas masívneho bombardovania povrchu zvyšným materiálom pochádzajúceho zo vzniku planét, malo na svedomí neustále pretváranie a pretavovanie. Nie je vylúčený ani fakt, že celý povrch bol roztavený na tzv. magmatický oceán, ktorého tepelná energia a teplo uvoľnené diferenciáciou plášťa a jadra je kumulované vo vnútri planéty, čo umožňuje existenciu vulkanizmu a tektonických procesov. Magnetické pole Marsu je slabé, jeho ochranná funkcia v porovnaní so zemským magnetickým poľom je neporovnateľne menšia.

Sonda Mars Global Surveyor svojimi meraniami dokázala, že Mars mal krátko po svojom vzniknu dynamickejší povrch, ktorý sa viac podobal povrchu Zeme. Meranie magnetometrom odhalilo magnetické pruhy svedčiace o silnejšom magnetickom dyname, ktoré pracovalo niekoľko miliónov rokov po vzniku. Toto pole mohlo byť narušené nejakou neznámou udalosťou, napríklad dopadom asteroidu. Vedci z amerického Úradu pre letectvo a vesmír ( NASA ), zistili s pomocou získaných dát zo sondy Mars Odyssey, že na obežnej dráhe Marsu je 2,5 krát vyššia radiácia ako na Medzinárodnej vesmírnej stanici ( ISS ), čo je limit pre bezpečný pobyt. S pomocou tienidiel a systému varovania pre vyšším žiarením zo Slnka je podľa vedcov z NASA, tento problém zvládnuteľný.

Kvôli riedkej atmosfére planéty, ktorá nie je schopná zadžiavať tepelnú výmenu medzi povrchom a okolitým priestorom, tu nastávajú veľké teplotné rozdiely medzi dňom a nocou. Hodnoty tlaku na povrchu sa pohybujú medzi 600 až 1 000 Pa, čo je oproti pozemskému tlaku približne 100 až 150 krát menej, alebo je to porovnateľné s výškou 30 km nad zemským povrchom. Ďalšou podobnosťou so Zemou sú malé zmeny v atmosfére v závislosti na sezónnych výkyvoch. 25 – 30% atmosférického oxidu uhličitého v zime na póloch zmrzne, v lete opäť sublimuje ( premení sa z pevného skupenstva na plynné ) a vráti sa do atmosféry.

Atmosféru prevažne tvorí až 95,32% oxidu uhličitého, no nachádza sa v nej aj 2,7% dusíka, 1,6% argónu, 0,13% kyslíka, 0,07% oxidu uhoľnatého a 0,03% vodných pár, ktoré vznikajú sublimáciou ľadu na póloch. Atmosféra obsahuje aj malé množstvo neónu, kryptónu, xenónu, ozónu a metánu.

Na povrchu je priemerná teploto -56^oC. Rovníkové teploty sa pohybujú od -90 ^oC do -10 ^oC, nad nulu sa dostanú len výnimočne. Teplota povrchovej vrstvy pôdy môže však niekedy dosiahnuť aj +30 ^oC. Kvapalná voda na povrchu aj napriek týmto občasným priaznivým teplotám, nemôže existovať pretože by sa kvôli nízkemu tlaku začala odparovať. Predpokladá sa však, že v kvapalnom stave by voda mohla existovať len ak by bola nasýtená soľami, ktoré by jej zabezpečili nižší bod mrazu a teda tekutosť. Vo výške približne 40 – 50 km nad povrchom sa nachádza vrstva so stálou teplotou. Ionosféra a vodíková koróna planéty sa nachádza vo výške 130 kilometrov nad povrchom a siaha až do výšky 20 000 kilometrov. Na základe meraní sondami obiehajúcimi planétu sa zistilo, že na Marse je prítomný tzv. skleníkový efekt oteplujúci planétu približne o 5 ^oC a zadržiava asi 30% tepelnej energie.

Atmosféra Marsu má tri vrstvy:

nižšiu – do 45 km

strednú – do 110 km

vyššiu – nad 110 km.

Dynamické počasie vládne na planéte aj napriek tomu, že je suchá a studená. V atmosfére často prebiehajú prachové búrky s celoplanetárnym charakterom. Je tu aj výskyt malých vzdušných vírov v podobe prašných vírov. Rýchlosť vetrov počas búrok môže dosiahnúť aj 200 km/h. Za žltkastou až červenou oblohou Marsu sú prachové častice magnetitu vynesené do atmosféry počas búrok. Priemerná rýchlosť vetra sa pohybuje od 35km/h do 50 km/h. Sila vetra je menšia kvôli redšej atmosfére ako sila vetra s rovnakou rýchlosťou na Zemi.

Povrch Marsu je rôznorodý. Južnú pologuľu tvorí hornatá krajina s krátermi, na severnej pologuli sú obrovské lávou zaliate rovné pláne. Všeobecne je však Mars pokrytý skalnatými a kamenistými útvarmi, miestami prekryté prachom a piesočnými dunami. Najvyššia hora nielen planéty, ale aj celej slnečnej sústavy je Olympus Mons s výškou 21,2 km nad nulovou výškovou povrchu, ktorá bola zavedená z dôvodu absencie oceánu a teda aj hladiny mora pomocou ktorej by sa dala merať výška terénu na Marse. Do 90.rokov 20.storočia bola nulová výška daná atmosférickým tlakom 6,1 mbar, neskôr však stredným gravitačným potenciálom v rovníkovej oblasti. Nultý poludník bol určený, tak ako na Zemi, prehlásením, že prechádza cez určitý konkrétny bod. Za tento bod si astronómovia v 19.storočí s pomerne veľkou nepresnosťou zvolili kruhový útvar na povrchu. Až v roku 1972 bolo určené na základe podrobných snímkov sondy Mariner 9, nultý poludník prechádza malým kráterom Airy-0 na planine Sinus Meridiani. Na rovníku sa nachádza obrovský kaňon Valles Marineris s dĺžkou 4 500 km a hĺbkou 7 km, objavený sondou Mariner 9, ktorá mapovala povrch marsu v rokoch 1971 – 1972. Podľa nej aj kaňon bol pomenovaný. Podobne veľké sopky ako Olympus Mons sa nachádzajú v náhornej plošine Tharsis, kde najvyššia z nich podľa meraní sondy Mars Global Surveyor, je sopka Ascraeus Mons s výškou 18 201 m. Veľká plocha zamrznutej vody s rozmermi 800 km x 900 km a priemernou hĺbkou 45 m, sa nachádza na planine Elysium. Jej objaviteľom je sonda Mars Express. Na planéte sa nachádzajú aj vyschnuté riečne korytá, ktorými tiekla voda pred niekoľkými miliardami rokov.

Pomenovanie povrchových útvarov na Marse bolo zložitejšie ako pri merkúre či Venuši, keďže názvoslovie vznikalo viac ako sto rokov už od čias prvých pozorovaní, uskutočnených astronómom Giovannim Schiaparellim v roku 1877. V priebehu pozorovaní začal útvarom dávať mená známe z Európy, Afriky a Ázie, spájajúc ich s mytologickými názvami. V jeho začatej práci pokračoval aj Eugene Antoniadi. Obaja však pomenovali len výrazné albedové útvary, ktoré sa celkom nezhodovali s objektami na povrchu. Až sonda Mariner 9 v roku 1973 podrobne zmapovala povrch Marsu a to prinieslo veľkú revíziu názvov a ich úpravu, na ktorej je postavené súčasné názvoslovie.

Súčastne poznatky o planéte a jej vnútornej stavbe sú veľmi slabé vzhľadom na to, že sa neuskutočnili podrobné prieskumy a známe poznatky sú založené len na modeloch a porovnávaniach so Zemou a na teoretických modeloch vytvorených na nepriamych meraniach automatických sond. Mars má pravdepodobne tekuté jadro s veľkosťou priemeru približne 1 480 kilometrov a je zložené prevažne zo železa. Síra tvorí asi 15-17% jeho objemu, čím je objem síry v jadre až dvakrát väčší ako v jadre Zeme. Jadro obklopuje kremičitanový plášť, ktorý bol zodpovedný za väčšinu tektonickej a vulkanickej činnosti planéty, ktorá je v súčastnosti minimálna. V hlbších častiach plášťa však môže stále prebiehať plášťová konvekcia. Najvrchnejšou oblasťou je kôra, ktorej priemerná hrúbka je 50 km a maximálna 125 km.

Najpriaznivejšia opozícia planéty pre pozorovanie a vysielanie kozmických sond je každých 16 rokov, kedy z dôvodu jeho približovania a vzďalovania sa od Zeme, klesá aj jeho hviezdna veľkosť. Tá sa pohybuje medzi 1,6^m až -2,8^m a zdanlivý priemer je od 4“ do 25“. Táto nepravidelnosť spôsobuje, že v niektorých obdobiach je Mars po Slnku, Mesiaci a Venuši, štvrté najjasnejšie teleso na oblohe. Inokedy je menej jasný ako Jupiter.

Mars je pre amatérskych astronómov vďačným pozorovacím objektom, ktorí ho niekedy nielen pozorujú ale aj zapisujú zmeny jeho povrchu a albedových útvarov. Najväčší priemer má počas opozície, kedy sú podmienky na pozorovanie najlepšie. Vtedy sa nachádza v blízkosti perigea. Takéto podmienky boli naposledy v roku 2003, kedy vzdialenosť medzi Zemou a Marsom bola len 55,757 milióna kilometrov.

Opozície Marsu a jeho najmenšie vzdialenosti od Zeme v rokoch 2001 - 2020

Spočiatku k Marsu vysielali sondy len Spojené štáty americké a Sovietský zväz. Neskôr sa však ku ním pridala aj Európska únia a Japonsko. Aby získali dáta o geologickom zložení planéty, vlastnostiach jej povrchu a klímy, sondy obiehali najprv len okolo planéty alebo dopadali na jej povrch. Úspešné pristátita modulov sa podarili až v neskorších fázach výskumov, v 70.rokoch 20.storočia a najmä v 90.rokoch 20.storočia. V moduloch sa už nachádzali diaľkovo ovládané vozidlá, ktoré jazdili po povrchu Marsu niekoľko mesiacov.

Prvá úspech zaznamenala americká sonda Mariner 4 v roku 1964. V roku 1971 následoval symbolický úspech dvoch sovietskych sond Mars 2 a Mars 3, kontakt s nimi sa stratil pár sekúnd po úspešnom pristáti na povrchu. V prieskume povrchu pokračoval americký program Viking skladajúci sa z dvoch sond. Každá z nich obsahovala aj pristávací modul a obidva úspešne pristáli v roku 1976. Sonda Viking 1 tu uskutočňovala pozorovanie po dobu šesť rokov, druhá sonda Viking 2 len tri roky. Vtedy bola na Zem odvysielaná prvá farebná fotografia Marsu. Na štúdium Marsu a jeho dvoch mesiacov boli v roku 1988 vyslané dve sovietské sondy – Fobos 1 a Fobos 2. Fobos 1 sa odmlčal už na ceste k Marsu kvôli technickej poruche, Fobos 2 úspešne vyhotovil nielen fotografie Marsu ale aj jeho mesiacu Fobos. Neskôr však došlo k poruche, ktorá znemožnila vyslanie dvoch pristávacich modulov na povrch mesiaca.

Výskum planéty pokračoval malým neúspechom sondy Mars Observer v roku 1992, no v roku 1996 sa sonda Mars Global Surveyor už úspešne dostala k Marsu, kde mapovala jeho povrch. V roku 2006, po treťom predĺžení misie sa spojenie stratilo. O mesiac neskôr bola vypustená sonda Mars Pathfinder, ktorej úlohou bolo vysadiť na povrch malé vozidlo, určené na prieskum okolia pristávacieho modulu v oblasti Ares Vallis. Táto misia bola zdrojom veľkého počtu snímok z povrchu planéty a pre NASA predstavovala veľký úspech.

Mars Odyssey, vyslaná v roku 2001 americkou NASA, je na orbite planéty aj v súčastnosti. Objavila známky vodíka pomocou gama spektrometru a predpokladá sa, že je viazaný vo vodnom ľade nachádzajúcom sa pod povrchom. Európska sonda Mars Express sa vydala k červenej planéte v roku 2003 skladajúca sa z dvoch častí – orbitálneho modulu Mars Express a pristávacieho modulu Beagle 2. Táto misia slávila len čiastočny úspech keď pristávací modul z nezistených príčin zlyhal počas pristávacieho manévru. Za stratený bol vyhlásený vo februári 2004. V júni 2006 oznámila ESA, že objavili polárnu žiaru.

V roku 2003 sa v rámci projektu Mars Exploration Rover vydali dve rovnaké vozidla NASA – Spirit ( MER-A ) a Opportunity ( MER-B ). V januári 2004, po úspešnom pristáti na povrchu, začali skúmať miesta dopadu a pomocou mechanického ramena analyzovať zozbierané vzorky. Mars Reconnaissance Orbiter vyslaná 12.augusta 2005, ktorá sa dostala na obežnú dráhu 10.marca 2006, má počas dvojročnej plánovanej misie, zmapovať povrch Marsu a študovať počasie. Na základe týchto údajov sa môže vybrať vhodné miesto pre ďalšie sondy, ktoré by mali pristáť na povrchu.

25.máj 2008 zaznamenala americká nepohyblivá sonda Phoenix, vyslaná na svoju cestu 4.augusta 2007, úspešné pristátie v oblasti severného pólu. Sonda bola vybavenou robotickou rukou, ktorá bola schopná odobrať vzorky vo vzdialenosti až 2,5 metra a z hĺbky 1 meter. Do jej výbavy patrí aj mikroskopická kamera, ktorá je schopná vyhotoviť snímky predmetov o veľkosti jednej tisíciny hrúbky ľudského vlasu. Komunikáciu so Zemou jej zabezpečovali sondy Mars Odyssey a Mars Reconnaissance Orbiter na obežnej dráhe. Misia bola naplánovaná na 3-4 mesiace až pokým nenastala na severnom póle zima, ktorá spôsobila úbytok svetla potrebný pre solárne panely sondy. Vysielanie sondy bolo ukončené 2.novembra 2008 kvôli nedostatočnému slnečnému svetlu zabezpečujúcemu funkcie systémov sondy. Misia Phoenix bola ukončená 10.novembra 2008.

26.novembra 2011 by sa mala z Cape Canaveral vydať na cestu sonda Mars Science Laboratory, ktorej rýchlosť by mala byť až 90 km/h. Je to väčšia a vylepšená verzia súčasných vozidiel misie Mars Exploration Rover. Rýchlosť Phoenixu bola len 18 km/h. Úlohou pojazdného laboratória je hľadať organické zlúčeniny a stopy života. ESA plánuje na rok 2012 svoj prvý rover s názvom ExoMars, ktorý má byť schopný kopať do hĺbky až dva metre, kde by hľadal organické molekuly.

Bývalý americký prezident George W.Bush v roku 2004 vyhlásil dlhodobý plán Vision for Space Exploration, ktorého úlohou je vyslať na Mars pilotovanú loď a na povrch vysadiť človeka. ESA má v pláne podobný projekt zrealizovať medzi rokmi 2030 až 2035. Rusko má v tomto smere tiež podobné ambície.

Po celý čas výskumu tejto planéty sa objavujú špekulácie i seriózne štúdie o kolonizácii Marsu ľudstvom. Pre jeho povrchové podmienky, relatívnu blízkosť planéty a ľahkú dostupnosť vody robia z Marsu planétu s najvyššími šancami na osídlenie v slnečnej sústave okrem Zeme. Na jeho dosiahnutie je potrebné menšie množstvo energie na jednotku hmotnosti ako kotrákoľvek iná planéta s výnimkou Venuše a doba letu pri využití Hohmannovej obežnej dráhy je 6-7 mesiacov, počas ktorých bude posádka vystavená stavu beztiaže. Existuje aj možnosť rýchlejšieho letu, pri ňom by však už spotreba paliva bola vyššia.

Trvalým cieľom kolonizácie by malo byť vytvorenie stálej ľudskej základne a postupné osídľovanie povrchu planéty. Otvorenou otázkou ostáva to, či ľudstvo pri pokuse o osídlenie Marsu bude odsúdené na pobyt v uzavretých základniach, kde sa bude umelo udržovať atmosféra, alebo sa podarí pomocou terraformovania premeniť povrch planéty na obývateľný.

Základné informácie

Objavitelia:                                                                     Egypťania, Babylončania, Gréci

Dátum objavu:                                                                obdobie staroveku

Veľká polos:                                                                   227 936 637 km ( 1,523 662 31 AU )

Obvod obežnej dráhy:                                                    1,429 Tm ( 9,553 AU )

Excentricita:                                                                    0,093 412 33

Perihélium:                                                                     206 644 545 km ( 1,381 333 46 AU )

Afélium:                                                                         249 228 730 km ( 1,665 991 16 AU )

Obežná doba:                                                                 686,9601 dní

Synodická perióda:                                                        779,96 dní

Priemerná obežná rýchlosť:                                            24,077 km/s

Maximálna obežná rýchlosť:                                           26,499 km/s 

Minimálna obežná rýchlosť:                                            21,972 km/s

Sklon dráhy k ekliptike:                                                 1,850 61^o

Sklon dráhy k slnečnému rovníku:                                  5,65^o

Dĺžka výstupneho uzla:                                                    49,578 54°

Počet prirodzených satelitov:                                           2

Rovníkový priemer:                                                         6 804,9 km ( 0,533 Zeme )

Plocha povrchu:                                                              1,448x10⁸ km² ( 0,284 Zeme )

Objem:                                                                            1,638x10¹¹ km³ ( 0,151 Zeme )

Hmotnosť:                                                                        6,4185x10²³ kg ( 0,107 Zeme )

Priemerná hustota:                                                           3,934 g/cm³

Gravitácia na rovníku:                                                      3,69 m/s² ( 0,376 G )

Úniková rýchlosť:                                                             5,027 km/s

Perióda rotácie:                                                                1,026 d ( 24,622 h )

Rýchlosť rotácie:                                                               868,22 km/h

Odklon osi rotácie:                                                            25,19^o

Povrchová teplota ( min./priemer/max.):                           -140,15^oC ( 133^oK )/-63,15^oC ( 210^oK )/+19,85^oC ( 293^oK )

Rektascenzia severného pólu:                                            317,681 43^o ( 21 h 10 min 44 s )

Deklinácia:                                                                         52, 886 50^o

Albedo:                                                                              0,15

Atmosféricky tlak:                                                              0,7 - 0,9 kPa

Zloženie:                                                                           oxid uhličitý ( 95,32% )

                                                                                          dusík ( 2,7% )

                                                                                          argón ( 1,6% )

                                                                                          kyslík ( 0,13% )

                                                                                          oxid uhoľnatý ( 0,07% )

                                                                                          vodná para ( 0,03% )

                                                                                          oxid dusnatý ( 0,01% )

                                                                                          neón ( 0,000 25% )   

                                                                                          kryptón ( 0,000 03% )

                                                                                          xenón ( 0,000 008%)

                                                                                          ozón ( 0,000 003% )

                                                                                          metán ( 0,000 001 05% )