Реферат: Марс
В 2001 г. к Марсу должен полететь американский зонд "Марс Одиссей 2001", в 2003 г. - два марсохода и картографический спутник для создания карты с разрешением до 30 см, в 2007 г. - первая долговременная марсианская лаборатория и тоже с марсоходом, в 2010 г. - два аппарата с целью доставки образцов грунта на Землю.
Европейцы в 2003 году планируют запуск станции "Марс Экспресс" с помощью российской ракеты "Союз-Фрегат"; Россия - запуск в 2005 г. зонда к Марсу и Фобосу, если будут средства [Вибе, 2001].
Недавно указана возможность удешевить полёты на Марс с 50 млн. долларов (стоимость "Марсианского следопыта", который считается одним из самых дешёвых аппаратов) до 15 млн., избрав другой способ посадки и другой путь - с земной орбиты через "окно", использовав притяжение других тел [Новый путь к Марсу, 1998].
Полёт человека на Марс планировался на 1996 г., но был перенесён примерно на 15 лет. В 2001 г. такого пилотируемого полёта в ближайших планах космических агентств не было [Вибе, 2001], хотя предварительная подготовка велась и ведётся. При посадке предусматриваются сначала торможение о воздух, потом использование парашюта, потом раскрытие пластиковых мешков с лёгким газом и под конец падение с высоты в 1 м. Посадка, вероятнее всего, должна произойти в устье долины Арес, куда водными или ледяными потоками отовсюду вынесены камни, и в одном месте можно познакомиться с составом различных горных пород Марса.
Для моделирования марсианских условий на Земле построена гигантская вакуумированная термобарокамера длиной 33 м и высотой с 5-этажный дом, где будут испытываться все марсианские аппараты [Моделирование марсианских условий, 1998]. По заказу НАСА США начато конструирование автоматического самолёта для марсианских условий, и планируется доставить его на Марс в 2003 - 2005 гг. [Природа, 2001, № 9, с.51]. Начата разработка карантинных мер для полёта на Марс и прилёта с него [Как защититься от марсиан? 1996]. Впрочем, "у страха глаза велики", а реальная угроза не велика: для человека, как правило, опасней всего его собственные микробы, в среднем чуть менее опасны микробы обезьян (хотя в некоторых редких случаях они действительно оказываются опасней наших собственных), чуть менее опасны в среднем болезнетворные организмы других млекопитающих, не представляют угрозы возбудители большинства болезней холоднокровных животных, растений и т.д.
Современные представления о Марсе даются ниже во многом по "Атласу космоса" [Купер, Хенбест, 1998], но материал значительно дополнен статьями в журналах "Природа" и "В мире науки".
Магнитное поле у Марса было открыто в 1972 г. советскими станциями "Марс-2" и "Марс-3". Наличие его подтверждено аппаратами "Марс-5" (1974) и "Фобос-2" (1989). Направленность поля, как на Земле. Мощность крайне мала и составляет, по данным наших аппаратов, 28 - 31 нТл [Жузгов, 1998].
Тем не менее, эти сведения не были признаны мировой наукой, и западные издания до недавнего времени утверждали, что магнитного поля у Марса нет [Есть ли у Марса магнитное поле? 1991; Купер, Хенбест, 1998; Жузгов, 1998]. Отсутствие поля означает, что железное ядро, если и есть, то оно твёрдое и маленькое, порядка 2500 км в диаметре [Вселенная, 1999], Исходя из средней плотности Марса, так и должно быть.
В 1997 г. магнитометр американской станции "Mars Global Surveyor orbiter" нашёл магнитное поле в 1/800 мощности земного поля, что составляет 37,5 нТл [Жузгов, 1998]. Впрочем, оно столь мало, что не меняет представлений о внутреннем строении Марса. Магнитное поле, вероятнее всего, связано с остаточной намагниченостью пород, то есть с "вмороженными" в породы силовыми линиями [Кузьмин, 1998].
Есть у Марса также силикатная мантия (толщиной 2000 км) и кора из твёрдых пород с включением вечной мерзлоты (толщиной 40 - 50 км) [Вселенная, 1999]. Поверхность Марса неровная и различная в разных местах, причём перепады высот значительней, чем на Земле (это естественно, если учесть, что сила тяжести меньше, водной эрозии практически нет, атмосфера разреженная, и поэтому ветряная эрозия тоже слаба). На поверхности есть горы, равнины, каньоны, вулканические кратеры, многочисленные метеоритные кратеры, аналоги сухих речных долин (древние долины рек или ложбины ледников). Марсианские горы - самые большие на планетах земной группы.
Много шума наделала фотография участка марсианской поверхности, где виден "сфинкс" - случайное нагромождение холмов в виде человеческого лица в маске. "Сфинкс" сфотографирован "Викингами" в 1976 г. Повторно тот же участок заснят в 1998 г. американским аппаратом "Марс-Глобал Сервейер" при другом освещении, и иллюзия исчезла ["Сфинкс" на Марсе, 1998].
Считается, что сейчас на Марсе нет действующих вулканов, но от былых времён сохранилось довольно много грандиозных вулканических куполов с кратерами на вершинах. Наиболее огромен вулкан Олимп, который поднимается над поверхностью остальной планеты на 26 км (в три раза выше высочайшей земной горы Джомолунгмы). Олимп - это щит с пологими склонами больше Англии (диаметр - 550 км). В кратере на его вершине можно разместить два Лондона. Такие вулканы образуются, когда лава слой за слоем наращивает пологий конус. Олимп рос миллионы лет, а на Земле движущаяся земная кора относительно скоро отодвигает вулкан от подземного источника лавы. Другие крупные вулканы - гора Арсия, Павлинья гора, Аскрейская гора (все три образуют цепочку в горах Тарсис, перечислены с юга на север), Керавнский купол, купол Урана, купол Тарсис.
Высокогорье Тарсис - вулканическое вздутие вблизи гор Тарсис, поперечник - 8000 км. Вздутие образовано магмой, не вышедшей на поверхность?
Из горных образований можно перечислить также горы Нереид, горы Харит и уже упоминавшиеся горы Тарсис, плато Сирия, плато Синай.
Есть глубокие и длинные каньоны не вполне понятной природы. Такова, например, Долина Мореплавателей в экваториальной области. Эта система каньонов имеет длину более 4000 км, а среднюю глубину - 6 км. Одно из образований данной области называется Медной Трещиной [Вселенная, 1999].
Крупнейшие метеоритные кратеры - Альба (диаметр 1600 км, высота 6 км), Слайфер, Ловелл, Холден, Хейд, Миланкович, Лассел.
Марсианские "каналы" оказались бороздами на сухой поверхности (каналы Альба, каналы Тантала, Мареотийские каналы, каналы Темпе, каналы Тавмасии, каналы Сирен), каньонами, участками со сдутой пылью или случайными цепочками гор, кратеров и т.п. объектов.
Имеются прямолинейные каналы-пропасти Касэй, Маджа, Арес и Тиу. Они напоминают долины земных водотоков, но на порядок больше их [Рудой, 2000]. Они до 2 тыс. км в длину при ширине до 100 км и удалены один от другого на тысячи километров.
Равнин особенно много в северном полушарии (Аркадийская, Ацидалийская, Луны, Хриса, а также Северная Пустыня и другие). Они образованы застывшей лавой. В южном полушарии чуть больше гор и метеоритных кратеров [Вселенная, 1999].
Вблизи полюсов Марса известны древние слоистые отложения: лёд каждую весну таял, и вмороженная в него пыль откладывалась слоями. Сейчас преобладает разрушение этих отложений: пыль выдувается, и видны плоские поверхности с уступами.
Слоистые отложения открыты в 1971 г. "Маринером-9". Для изучения этих отложений отчасти и планировался полёт с января по декабрь 1999 г. станции "Марс-Полар-Лэндер", но он оказался неудачным: станция села, но не "заговорила" [Базилевский, 1999; информационные радиопередачи]. Работа "Марс-Глобал-Сервейера" показала, что слоистость верхней коры характерна для всей планеты [Жарков, Мороз, 2000]. Слоистые породы тяготеют к внутренним областям кратеров и другим углублениям, где 4,3 - 3,5 млрд. лет назад могли быть озёра и моря [Осадочные породы на Марсе, 2001].
По уточнённым данным атмосфера Марса на 95,3% состоит из углекислого газа, есть также азот (около 2,7%), аргон (около 1,6%) и другие газы, в том числе кислород, угарный, водяной пар (около 0,7%) [Хаберле, 1986; Вселенная, 1999]. Из-за низких температур и давлений пар легко собирается в облака. Из облаков может идти снег. Зимой 1979 г. в районе посадки "Викинга-2" выпал очень тонкий слой снега и лежал несколько месяцев [Энциклопедия для детей, том 8, 1997]. Атмосфера столь разреженная (менее 1% земной), что из-за парникового эффекта Марс нагревается только на 6 градусов Цельсия.
В атмосфере различаются:
тропосфера, в которой много красной пыли (соединения железа), а выше имеются отдельные облака из льдинок;
стратосфера с разреженными облаками из замёрзшего углекислого газа;
термосфера [Вселенная, 1999].
Таков же примерно состав полярных шапок Марса - преобладает иней из углекислого газа, но присутствует и вода. Летом северная полярная шапка Марса полностью тает, а южная - только резко уменьшается в размерах [Хаберле, 1986]. Она летом состоит только из тонкого слоя льда, а зимой намерзает также толстый слой твёрдого углекислого газа. Выпадает углекислый снег - сухой лёд. Для изучения полярных шапок Марса предлагается создание новой науки - "гляциологии сухого льда" [Сухой лёд и... атмосфера Марса, 1999]. Согласно другому сообщению [Новая наука: экзогляциология, 1999], северная полярная шапка состоит, в основном, из водяного пресного льда, а южная - почти полностью из замёрзшего углекислого газа. Причина такой асимметрии не ясна.
Воды на Марсе, по-видимому, довольно много, но почти вся она сосредоточена в вечной мерзлоте.
Марс замёрз потому, что нарушился карбонатно-силикатный цикл. Из-за малых размеров планеты и недостатка внутреннего тепла отсутствовала тектоника плит [Кастинг и др., 1988]. Поэтому вся известь оказалась в составе горных пород, не разлагаясь на углекислый газ и не поставляя его в атмосферу во время извержений вулканов. Из-за малого количества углекислого газа слабым оказался парниковый эффект, и Марс замёрз. Эволюция Марса происходила в режиме плюмовой тектоники [Жарков, Мороз, 2000], что не обеспечивало его атмосферу достаточным количеством углекислого газа.