Marss on meie päikesesüsteemi neljas planeet ja Merkuuri järel suuruselt teine. Nime sai Vana-Rooma sõjajumala järgi. Selle hüüdnimi "Punane planeet" tuleneb pinna punakast toonist, mis on tingitud raudoksiidi ülekaalust. Iga paari aasta tagant, kui Marss on Maaga opositsioonis, on see kõige paremini nähtav öötaevas. Sel põhjusel on inimesed planeeti vaatlenud palju aastatuhandeid ning selle ilmumine taevasse on mänginud suurt rolli paljude kultuuride mütoloogias ja astroloogilistes süsteemides. Tänapäeval on sellest saanud teaduslike avastuste aard, mis on avardanud meie arusaamist päikesesüsteemist ja selle ajaloost.
Marsi suurus, orbiit ja mass
Neljanda planeedi raadius Päikesest on ekvaatoril umbes 3396 km ja polaaraladel 3376 km, mis vastab 53%-le Maa raadiusest. Ja kuigi see on umbes poole väiksem, on Marsi mass 6,4185 x 10²³ kg ehk 15,1% meie planeedi massist. Telje kalle on sarnane Maa omaga ja on võrdne 25,19° orbiidi tasapinna suhtes. See tähendab, et ka Päikesest neljandal planeedil toimub aastaaegade vaheldumine.
Päikesest kõige kaugemal, Marsiltiirleb 1,666 AU kaugusel. e. ehk 249,2 miljonit km. Periheelis, kui see on meie tähele kõige lähemal, on see sellest 1,3814 AU kaugusel. e. ehk 206,7 miljonit km. Punasel planeedil kulub tiirlemiseks ümber Päikese 686,971 Maa päeva, mis võrdub 1,88 Maa-aastaga. Marsi päevades, mis Maal on üks päev ja 40 minutit, on aasta 668,5991 päeva.
Mulla koostis
Keskmise tihedusega 3,93 g/cm³ muudab see Marsi omadus Maast vähem tihedaks. Selle maht on umbes 15% meie planeedi mahust ja mass on 11%. Punane Marss on tingitud raudoksiidi olemasolust pinnal, paremini tuntud kui rooste. Teiste mineraalide olemasolu tolmus annab muid toone – kuldne, pruun, roheline jne.
See maapealne planeet on rikas räni ja hapnikku sisaldavate mineraalide, metallide ja muude ainete poolest, mida tavaliselt leidub kivistel planeetidel. Muld on kergelt aluseline ja sisaldab magneesiumi, naatriumi, kaaliumi ja kloori. Mullaproovidega tehtud katsed näitavad samuti, et selle pH on 7,7.
Kuigi vedelat vett ei saa Marsi pinnal selle õhukese atmosfääri tõttu eksisteerida, on suured jääkontsentratsioonid koondunud polaarkübaratesse. Lisaks ulatub poolusest kuni 60° laiuskraadini igikeltsa vöö. See tähendab, et vesi eksisteerib suurema osa pinna all oma tahke ja vedela oleku seguna. Radari andmed ja pinnaseproovid kinnitasid maa-aluste veehoidlate olemasoluka keskmistel laiuskraadidel.
Sisemine struktuur
4,5 miljardit aastat vana planeet Marss koosneb tihedast metallsüdamikust, mida ümbritseb räni mantel. Tuum koosneb raudsulfiidist ja sisaldab kaks korda rohkem valguselemente kui Maa tuum. Maakoore keskmine paksus on umbes 50 km, maksimaalne 125 km. Kui arvestada planeetide suurust, siis on maakoor, mille keskmine paksus on 40 km, 3 korda õhem kui Marsi oma.
Sisestruktuuri kaasaegsed mudelid viitavad sellele, et südamiku suurus on 1700–1850 km raadiuses ning see koosneb peamiselt rauast ja niklist, mille väävlisisaldus on ligikaudu 16–17%. Tänu oma väiksemale suurusele ja massile moodustab gravitatsioon Marsi pinnal vaid 37,6% Maa omast. Gravitatsioonikiirendus on siin 3,711 m/s², võrreldes 9,8 m/s² meie planeedil.
Pinna omadused
Punane Marss on pe alt vaadates tolmune ja kuiv ning geoloogiliselt sarnaneb see väga Maaga. Sellel on tasandikud ja mäeahelikud ning isegi päikesesüsteemi suurimad liivaluited. Siin asub ka kõrgeim mägi – kilpvulkaan Olympus ning pikim ja sügavaim kanjon – Marinera org.
Mõjukraatrid on tüüpilised maastikuelemendid, mis laiutavad planeedil Mars. Nende vanust hinnatakse miljarditesse aastatesse. Tänu aeglasele erosioonikiirusele on need hästi säilinud. Suurim neist on Hellase org. Kraatri ümbermõõt on umbes 2300 km ja selle sügavus ulatub 9 km-ni.
Marsi pinnal kaeristada saab kuristikke ja kanaleid ning paljud teadlased usuvad, et kunagi voolas neist vesi läbi. Võrreldes neid sarnaste moodustistega Maal, võib oletada, et need on vähem alt osaliselt tekkinud veeerosiooni tagajärjel. Need kanalid on üsna suured – 100 km laiad ja 2 tuhat km pikad.
Marsi satelliidid
Marsil on kaks väikest kuud, Phobos ja Deimos. Need avastas 1877. aastal astronoom Asaph Hall ja need on nimetatud müütiliste tegelaste järgi. Klassikalisest mütoloogiast pärit nimede võtmise traditsiooni kohaselt on Phobos ja Deimos Kreeka sõjajumala Arese pojad, kes oli Rooma Marsi prototüüp. Esimene neist kehastab hirmu ja teine - segadust ja õudust.
Phobose läbimõõt on umbes 22 km ja kaugus Marsist on perigees 9234,42 km ja apogees 9517,58 km. See on allpool sünkroonset kõrgust ja satelliidil kulub planeedi ümber tiirlemiseks vaid 7 tundi. Teadlased on välja arvutanud, et 10–50 miljoni aasta pärast võib Phobos kukkuda Marsi pinnale või laguneda selle ümber ringstruktuuriks.
Deimose läbimõõt on umbes 12 km ja selle kaugus Marsist on perigees 23455,5 km ja apogees 23470,9 km. Satelliit teeb täieliku pöörde 1,26 päevaga. Marsil võib olla täiendavaid satelliite, mille läbimõõt on alla 50–100 m, ning Phobose ja Deimose vahel on tolmurõngas.
Teadlaste sõnul olid need satelliidid kunagi asteroidid, kuid siis püüdis need kinni planeedi gravitatsioonijõu poolt. Mõlema kuu madal albeedo ja koostis (süsinikkondriit), mis on sarnane asteroidide materjaliga, toetavad seda teooriat ja Phobose ebastabiilne orbiit näib viitavat hiljutisele püüdmisele. Mõlema kuu orbiidid on aga ringikujulised ja ekvaatori tasapinnal, mis on tabatud kehade puhul ebatavaline.
Atmosfäär ja kliima
Ilm Marsil on tingitud väga õhukesest atmosfäärist, mis koosneb 96% süsinikdioksiidist, 1,93% argoonist ja 1,89% lämmastikust, ning hapniku ja vee jälgedest. See on väga tolmune ja sisaldab kuni 1,5 mikroni läbimõõduga tahkeid osakesi, mis muudavad Marsi taeva pinn alt vaadates tumekollaseks. Atmosfäärirõhk varieerub vahemikus 0,4–0,87 kPa. See võrdub umbes 1% maapinnast merepinnal.
Gaasilise kesta õhukese kihi ja Päikesest suurema kauguse tõttu soojeneb Marsi pind palju halvemini kui Maa pind. Keskmiselt on see -46 ° C. Talvel langeb poolustel temperatuurini -143 °C ja suvel keskpäeval ekvaatoril 35 °C.
Planeedil möllavad tolmutormid, mis muutuvad väikesteks tornaadodeks. Võimsamad orkaanid tekivad siis, kui tolm tõuseb ja seda Päike soojendab. Tuuled tugevnevad, tekitades tuhandete kilomeetrite pikkuseid ja mitu kuud kestvaid torme. Need peidavad tegelikult peaaegu kogu Marsi pinna.
Metaani ja ammoniaagi jäljed
Planeedi atmosfäärist leiti ka metaani jälgi, mille kontsentratsioon on 30 osa miljardist. Arvatakse, etMarss peaks tootma 270 tonni metaani aastas. Pärast atmosfääri sattumist võib see gaas eksisteerida vaid piiratud aja (0,6–4 aastat). Selle olemasolu, hoolimata selle lühikesest elueast, näitab, et aktiivne allikas peab olemas olema.
Soovitatud võimalused hõlmavad vulkaanilist tegevust, komeete ja metanogeensete mikroobsete eluvormide esinemist planeedi pinna all. Metaani saab toota mittebioloogilise protsessiga, mida nimetatakse serpentiniseerumiseks, mis hõlmab vett, süsinikdioksiidi ja oliviini, mis on Marsil tavaline.
Mars Express tuvastas ka ammoniaagi, kuid suhteliselt lühikese elueaga. Ei ole selge, mis selle tekitab, kuid võimaliku allikana on pakutud vulkaanilist tegevust.
Planeedi avastamine
1960ndatel algas katse välja selgitada, mis on Marss. Ajavahemikul 1960–1969 saatis Nõukogude Liit Punasele planeedile 9 mehitamata kosmoselaeva, kuid need kõik ei suutnud eesmärki saavutada. 1964. aastal alustas NASA Marineri sonde lendu. Esimesed olid "Mariner-3" ja "Mariner-4". Esimene missioon nurjus kasutuselevõtu ajal, kuid teine, mis käivitati 3 nädalat hiljem, lõpetas eduk alt 7,5-kuulise teekonna.
Mariner 4 tegi Marsist esimesed lähivõtted (näitasid kokkupõrkekraatreid) ja andis täpseid andmeid pinnal oleva atmosfäärirõhu kohta ning märkis magnetvälja ja kiirgusvöö puudumist. NASA jätkas programmi veel ühe paari lendavate sondide Mariner 6 ja 7 käivitamisega,kes jõudis planeedile aastal 1969
1970. aastatel võistlesid NSVL ja USA, kes viivad esimesena tehissatelliidi Marsi orbiidile. Nõukogude M-71 programm hõlmas kolme kosmoselaeva – Kosmos-419 (Mars-1971C), Mars-2 ja Mars-3. Esimene raske sond kukkus stardi ajal alla. Järgnevad missioonid, Mars 2 ja Mars 3, olid kombinatsioon orbiidist ja maandurist ning olid esimesed jaamad, mis maandusid maaväliselt (peale Kuule).
Need lasti eduk alt teele 1971. aasta mai keskel ja lendasid Ma alt Marsile seitse kuud. 27. novembril kukkus maandur Mars 2 pardaarvuti rikke tõttu ja sellest sai esimene kunstlik objekt, mis jõudis Punase planeedi pinnale. 2. detsembril sooritas Mars-3 tavapärase maandumise, kuid selle edastamine katkes pärast 14,5 eetrist.
Vahepeal jätkas NASA Marineri programmi ning 1971. aastal lasti teele sondid 8 ja 9. Mariner 8 kukkus stardi ajal Atlandi ookeani. Kuid teine kosmoselaev mitte ainult ei jõudnud Marsile, vaid sai ka esimeseks, mis eduk alt orbiidile saadeti. Kui tolmutorm kestis planeedi mastaabis, õnnestus satelliidil teha Phobosest mitu fotot. Tormi vaibudes tegi sond pilte, mis andsid üksikasjalikumaid tõendeid selle kohta, et vesi kunagi Marsi pinnal voolas. Samuti leiti, et mägi nimega Olümpose lumed (üks väheseid objekte, mis planeedi tolmutormi ajal nähtavaks jäi) on Päikesesüsteemi kõrgeim moodustis, mis viibnimetades selle ümber Olümpose mäele.
1973. aastal saatis Nõukogude Liit veel neli sondi: 4. ja 5. Marsi orbiidid, samuti orbitaal- ja laskumissondid Mars-6 ja 7. Kõik planeetidevahelised jaamad, välja arvatud Marss- 7 , edastasid andmeid ja Mars-5 ekspeditsioon oli edukaim. Enne saatja korpuse rõhu vähendamist suutis jaam edastada 60 pilti.
1975. aastaks saatis NASA orbiidile Viking 1 ja 2, mis koosnesid kahest orbiidist ja kahest maandurist. Missioon Marsile oli suunatud elu jälgede otsimisele ning selle meteoroloogiliste, seismiliste ja magnetiliste omaduste vaatlemisele. Taassisenevate viikingite pardal tehtud bioloogiliste katsete tulemused olid ebaselged, kuid 2012. aastal avaldatud andmete uuesti analüüs viitas märkidele mikroobide elust planeedil.
Orbiiterid on esitanud lisaandmeid, mis kinnitavad, et vesi eksisteeris kunagi Marsil – suured üleujutused on moodustanud tuhandete kilomeetrite pikkused sügavad kanjonid. Lisaks viitavad lõunapoolkeral hargnevate ojade laigud sellele, et siin sadas kunagi sademeid.
Lendude jätkamine
Päikesest neljandat planeeti uuriti alles 1990. aastatel, kui NASA saatis Marsi Pathfinderi missiooni, mis koosnes kosmoselaevast, mis maandus liikuva Sojourneri sondiga jaama. Seade maandus Marsile 4. juulil 1987 ja sai tõendiks edasistel ekspeditsioonidel kasutatavate tehnoloogiate elujõulisuse kohta, näiteksnagu turvapadjaga maandumine ja automaatne takistuste vältimine.
Järgmine missioon Marsile on kaardistamissatelliit MGS, mis jõudis planeedile 12. septembril 1997 ja alustas tegevust 1999. aasta märtsis. Ühe terve Marsi aasta jooksul uuris see madal alt kõrguselt, peaaegu polaarorbiidil kogu pind ja atmosfäär ning saatis rohkem planeediandmeid kui kõigil varasematel missioonidel kokku.
5. november 2006 MGS kaotas kontakti Maaga ja NASA taastamispüüdlused lõppesid 28. jaanuaril 2007
2001. aastal saadeti Mars Odyssey Orbiter välja selgitama, mis on Marss. Selle eesmärk oli spektromeetrite ja termokaamerate abil otsida tõendeid vee ja vulkaanilise tegevuse olemasolu kohta planeedil. 2002. aastal teatati, et sond tuvastas suure koguse vesinikku, mis annab tunnistust tohututest jääladestustest pinnase ülemisel kolmel meetril lõunapooluse 60° piires.
2. juunil 2003 saatis Euroopa Kosmoseagentuur (ESA) kosmoselaeva Mars Expressi, mis koosneb satelliidist ja maandurist Beagle 2. See läks orbiidile 25. detsembril 2003 ja samal päeval sisenes sond planeedi atmosfääri. Enne kui ESA kaotas kontakti maanduriga, kinnitas Mars Express Orbiter jää ja süsinikdioksiidi olemasolu lõunapoolusel.
2003. aastal alustas NASA planeedi uurimist MER programmi raames. See kasutas kahte kulgurit Spirit ja Opportunity. Marsi missioonil oli ülesandeks uurida erinevaidkivi ja pinnas, et leida tõendeid siinse vee olemasolu kohta.
12.08.05 startis Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), mis jõudis planeedi orbiidile 10.03.06. Seadme pardal on teaduslikud instrumendid, mis on loodud vee, jää ja mineraalide tuvastamiseks pinnal ja selle all. Lisaks toetab MRO tulevasi põlvkondi kosmosesonde, jälgides igapäevaselt Marsi ilma- ja pinnatingimusi, otsides tulevasi maandumiskohti ja katsetades uut telekommunikatsioonisüsteemi, mis kiirendab sidet Maaga.
6. augustil 2012 maandusid NASA MSL Marsi teaduslabor ja kulgur Curiosity Gale'i kraatris. Nende abiga on tehtud palju avastusi kohalike atmosfääri- ja pinnatingimuste kohta ning avastatud on ka orgaanilisi osakesi.
18. novembril 2013 lasti järjekordsel katsel välja selgitada, mis on Marss, satelliit MAVEN, mille eesmärk on uurida atmosfääri ja edastada robotkulgurite signaale.
Uuringud jätkuvad
Päikesest neljas planeet on Maa järel enim uuritud planeet päikesesüsteemis. Praegu töötavad selle pinnal Opportunity ja Curiosity jaamad ning orbiidil tegutseb 5 kosmoseaparaati – Mars Odyssey, Mars Express, MRO, MOM ja Maven.
Need sondid on jäädvustanud Punasest planeedist uskumatult üksikasjalikke pilte. Nad aitasid avastada, et seal oli kunagi vesi, ning kinnitasid, et Marss ja Maa on väga sarnased – neil on polaarmütsid, aastaajad, atmosfäär javee olemasolu. Samuti näitasid nad, et orgaaniline elu võib eksisteerida tänapäeval ja tõenäoliselt eksisteeris ka varem.
Inimkonna kinnisidee Marsi suhtes jätkub vaibumatult ning meie jõupingutused selle pinna uurimisel ja ajaloo lahtiharutamisel pole veel kaugeltki lõppenud. Lähikümnenditel saadame sinna ilmselt kulgureid edasi ja saadame sinna esimest korda ka mehe. Ja aja jooksul, arvestades vajalike ressursside olemasolu, muutub Päikesest neljas planeet kunagi elamiskõlblikuks.
