8.3 Марс

Марс -- красная планеты Солнечной системы, так как она покрыта песками. Зловещий красный цвет планеты спровоцировал назвать ее именем бога войны. Эта планета очень долго изучалась наземными астрономическими инструментами. Она привлекала пристальное внимание астрономов всего мира и любителей астрономии, так как предполагается, что Марс -- это будущее нашей Земли. "... есть ли жизнь на Марсе?" вопрос, ответ на который волнует все человечество.

Новое открытие Марса произошло после того, как эту планету "посетили" несколько космических аппаратов. Это, прежде всего, советские аппараты Марсы 2, 3 и 5 и американские Викинги 1, 2, Маринер-9. У Марса есть и собственные, естественные спутники Фобос и Деймос. Однако точность наблюдений их координат долгое время не позволяла получить достаточно точные значения параметров гравитационного поля планеты. Правда, в последние годы благодаря астрономам ГАИШ (Шокин, Емельянов) был достигнут значительный прогресс. Ошибки в определении элементов спутника Фобос привели к неверному выводу о том, что существует атмосферное торможение этого спутника. Известный советский астроном И.С.Шкловский высказал парадоксальную идею о том, что внутри этот спутник пустой. Поскольку Марс -- очень старая планета, то Фобос не искусственное ли тело? Не видим ли мы результат деятельности очень древней цивилизации?

Посещение этой планеты земными космическими аппаратами полностью прояснило ситуацию. Фотографии Фобоса и Деймоса обошли все средства массовой информации. Наиболее ценная информация была получена со спутника, запущенного Викингом-2. После обработки данных, получены лучевые скорости и возмущения. Допплеровский сигнал посылался через каждые 10 секунд (50 км). Треки покрыли поверхность Марса через 300-500 км. При обработке были учтены возмущения от Солнца, Юпитера и Сатурна. Получено разложение гравитационного поля до четвертой степени и порядка.

Е.Кристенсен и Ш.Бальмино получили разложение гравитационного поля до 12 степени и порядка. Сьегрен построил детальную карту рельефа Марса. Вот основные характеристики Марса:

Как мы знаем, наибольшее сжатие планета будет иметь, если она однородна (эллипсоид Маклорена). Используя, приведенные выше параметры, получим два предела сжатия

Наблюдаемое геометрическое сжатие больше, чем дает теория для гидростатически равновесной, однородной планеты. Что это означает? Марс внутри менее плотный, чем его верхние слои? Или может быть Марс не является равновесной планетой: в прошлом его скорость вращения была существенно больше? Но его спутники малы, а Солнце и другие планеты далеко, чтобы их приливное притяжение затормозило вращение. В общем, этот вопрос еще требует изучения.

Планета Марс является объектом пристального изучения ученых всего мира. В наступившем столетии планируются экспедиции на Марс с высадкой человека на его поверхность. Хорошо изучен рельеф поверхности Марса. Достаточно хорошо известно гравитационное поле. Силу тяжести и гравитационные аномалии определяют так же, как и на Луне: Искусственные спутники Марса и космические аппараты на пролетных траекториях испытывают возмущения со стороны планеты, исследование которых позволяет уточнять гравитационное поле в виде разложения по шаровым функциям. Построен ареоид (уровенная поверхность Марса), "нормальное" значение силы тяжести на поверхности и гравитационные аномалии.

В 1859 году итальянский астроном Секки обнаружил на поверхности Марса темные линии, которые о назвал canali (протоки, проливы). Но открытие "каналов" на Марсе приписывают Скиапарелли, который объявил миру о существовании каналов искусственного происхождения. Эту идею подхватил американец Лоуэлл, после которого стали серьезно обсуждать проблему марсианских каналов. Писатели-фантасты ухватились за идею развитой в прошлом, а ныне вымершей цивилизации и написали множество научно-фантастических повестей, рассказов и даже романов.

Космические аппараты, сделанные руками человека, прояснили ситуацию, как с каналами, так и ответили, наконец, на вопрос "есть ли жизнь на Марсе?" Теперь мы знаем, что каналы -- это огромные каньоны, каких на Земле нет. Например, каньон "долина Маринера" имеет длину 4,5 тыс. километров, ширина превышает 100 км, а глубина 2-3 км. Как отмечает Л.В.Ксанфомалити в книге "Парад планет" знаменитый Большой Каньон в Аризоне (Северная Америка) уместился бы в одном из второстепенных оврагов, которые прорезают стенки марсианского каньона. На марсианской поверхности всюду видны следы "деятельности" сильных потоков, высохшие русла рек, овраги и т.д.

Основная задача первых аппаратов Марс-4, Марс-5, Маринер-9 -- телевизионная съемка поверхности. Викинг-1 совершил посадку на Марс в 1976 году. Он измерял суточные колебания температуры. На Марсе, как и на Земле существуют сезонные изменения климата. На месте посадки Викинга-1 летом (!) зафиксировано изменение температуры от -90 С до -20 С.

Атмосфера Марса очень разрежена -- всего 6 мбар. При таком давлении вода закипает уже при температуре 2 С. Именно поэтому никаких рек, озер или морей, заполненных водой на Марсе нет.

По-видимому, каньоны Марса никогда не были заполнены водой, а происхождение их связано с древней тектоникой Марса -- с движением огромных плит марсианской коры. Однако, были получены и снимки явно водно-эрозионных образований. В частности это видно на примере русла древней реки Нергал. Внимательное изучение русел древних рек показало, что их обмеление происходило постепенно. Много обсуждался вопрос, что же это было? Вода? Или какая другая текучая субстанция? Сошлись, все-таки, на воде. Куда же она делась? Вопросов много, на которые сейчас пока нет ответа. Известно лишь, что атмосфера Марса на 95% состоит из углекислого газа, водяных паров -- всего 0,05%, кислорода 0,1-0,4%, азота 2,5%.

Остановимся, вкратце, на основных особенностях рельефа планеты. На Марсе, как и на других планетах земной группы, существуют кратеры и вулканического, и ударного происхождения. Есть регионы, густо покрытые метеоритными кратерами. Существуют и кратерные "моря" как на Луне. Таковой, в частности, является равнина Аргир, диаметром 900 км. Интереснейший район Марса -- страна гигантских вулканов Фарсида. Там расположены три вулкана -- гора Аскрийская, гора Павлина и гора Арсия, которые превышают высотой 20 км, а к северо-западу от них гора Олимп, достигающая по высоте 27,4 км. С запада и северо-запада страна Фарсида окаймлена равнинами Амазония и Аркадия. Подробные описания деталей рельефа Марса можно найти в книге Л.В. Ксанфомалити "Парад планет".

Как мы уже говорили, обработка возмущений в орбитах космических аппаратах позволили получить карту ареоида -- уровенной поверхности Марса. Оказалось, что она хорошо коррелирует с рельефом Марса, что говорит о слабом проявлении изостазии. Особенно хорошо "виден" Олимп. Ареоид оконтуривает гору впадинами глубиной от -300 м до -400 м. Внутри горы ареоид поднимается до 500 м. Гравитационные аномалии в горном регионе Тарсис достигают 344 мГал на высоте спутника (275 км). Вообще, гравитационные аномалии на Марсе превосходят гравитационные аномалии на Земле в 17 раз! Вопрос об изостазии остается пока открытым.

На основании геофизической интерпретации гравитационных аномалий построена модель строения Марса. Предполагают, что марсианская кора более мощная, чем на Земле, имеет толщину около 100 км с плотностью 2,8. Железное ядро с радиусом 960 км и плотностью 8,3-8,5 имеет массу, составляющую всего 7% массы планеты. Ядро покрывает силикатная оболочка (мантия) мощностью 2426 км и плотностью слагающих пород 3,6-4,6.