1.Исследование Марса

2.Первые наблюдения Марса

3.Первые наблюдения при помощи телескопов

4.Марсианские каналы

5.Исследование Марса в XX - XXI веках

6.Исследование Марса космическими аппаратами

7.Билет в один конец

Исследование Марса(!)

Исследование и изучение Марса - это научный процесс сбора, систематизации и сопоставления данных о четвертой планете Солнечной системы . Процесс изучения охватывает различные области знания, в том числе астрономию , биологию , планетологию и другие.

Это было первое исследовательское устройство с землей, которое было обнаружено на поверхности Марса. Зонд состоял из трех частей: сквозного модуля, метеоролога, стереоскопической камеры, установленной на складной мачте, и шестиколесного пришельца по имени Соджурнер. Этот мобильный микроволновый прибор должен был исследовать химический состав пород и почвы. Его строительство послужило основой для разработки следующих марсианских транспортных средств, которые были отправлены в последующие миссии.

Сойернер впервые коснулся планеты. Очень скоро мы увидели фотографии поверхности Марса. Используя рентгеновский спектрометр, взвод проводил испытания почвы. Следующие два с половиной месяца Соджурнер проанализировал химический состав 15 камней и провел эксперименты по совершенствованию инструментов во время последующих экспедиций.

Исследование Марса началось давно, ещё 3,5 тысячи лет назад, в Древнем Египте . Первые подробные отчеты о положении Марса были составлены вавилонскими астрономами , которые разработали ряд математических методов для предсказания положения планеты. Пользуясь данными египтян и вавилонян древнегреческие (эллинистические) , философы и астрономы разработали подробную геоцентрическую модель для объяснения движения планет. Спустя несколько веков индийскими и исламскими астрономами был оценен размер Марса и расстояние до него от Земли . В XVI веке Николай Коперник предложил гелиоцентрическую модель для описания Солнечной системы с круговыми планетарными орбитами. Его результаты были пересмотрены Иоганном Кеплером , который ввел более точную эллиптическую орбиту Марса, совпадающую с наблюдаемой.

Неэффективные попытки восстановить контакты продолжались до марта следующего года. Именно тогда миссия была официально признана полной. Но это продолжалось намного дольше. Арендодатель и сантехник действовали в течение трех месяцев - в три раза дольше, чем первоначально запланированная арендодательская миссия, и в 12 раз дольше, чем ожидаемая жизнь арендодателя. Чтобы подготовиться к этой миссии, нам нужно было создать или обновить 25 различных технологий менее чем за три года.

От образца к человеку на Марсе

Большие бюджетные миссии были прекращены с большими интервалами для более дорогих экспедиций. Самым важным инструментом зонда была камера орбитального аппарата Марса? Наиболее вероятной причиной отказа была ошибка в программном обеспечении. После 20 лет исследований мы понимаем, какие процессы происходят на его поверхности, мы знаем о прошлых миллиардах лет, когда была благоприятная для жизни влажная среда, но мы до сих пор не знаем, существует ли она там. Следующий шаг - поставить человеческую ногу на поверхность Красной Планеты.

Первые телескопические наблюдения Марса были проведены Галилео Галилеем в 1610 году . В течение XVII столетия астрономы обнаружили на планете различные детали поверхности , в том числе темное пятно (!) Большой Сырт и светлые полярные ледяные шапки. Также был определен период вращения планеты и наклон её оси. Телескопические наблюдения Марса в основном проводились, когда планета достигала оппозиции к Солнцу , то есть при наименьшем расстоянии между Марсом и Землей.

Однажды солнце было на треть меньше тепла, чем сейчас. Климатические модели обычно предполагают, что для того, чтобы Марс имел условия, позволяющие поверхности жидкости на поверхности, планета должна обладать атмосферой, богатой углекислым газом, которая создает парниковый эффект.

Они предполагают, что 3, 5 миллиарда лет назад на Марсе было слишком мало углекислого газа, чтобы парниковый эффект таял лед. Проблемы были обеспечены теми же скалами, в которых любовник-любовник ранее обнаруживал отложения из доисторического озера, которое могло существовать на Марсе миллиарды лет назад. Дальнейшие исследования дали парадоксальный результат: отсутствие климатических условий для создания такого озера. В образцах, испытываемых из горной породы, не было обнаружено подходящего количества карбонатных минералов.

Улучшение качества оптики у телескопов в начале XIX века позволило провести картографирование постоянных оптических деталей. Первая карта Марса была опубликована в 1840 году , а более точное картографирование началось с 1877 года . Позже астрономами были обнаружены спектральные линии молекул воды в атмосфере Марса; из-за этого открытия среди широких слоев населения становится популярной мысль о возможности жизни на Марсе. Персиваль Лоуэлл считал, что увидел на Марсе сеть искусственных каналов. Эти наблюдения, как потом оказалось, были оптическими иллюзиями, а атмосфера у Марса оказалась слишком разреженной и сухой для поддержки климата земного типа.

Мы удивлены нехваткой карбонатных минералов в осадочной породе, которую исследовал ровер. Недавние исследования, проведенные группой из 14 ученых под руководством Бристоу, позволили рассчитать верхний предел углекислого газа, если он присутствует в бывшей марсианской атмосфере. В результате получается несколько десятков миллиграммов углекислого газа. Милибар - одна тысячная давление на море на море. Для сравнения, в текущей атмосфере Марса находится давление менее 10 миллибар, а в 95%.

Он состоит из двуокиси углерода. Двуокись углерода реагирует в воде с положительно заряженными ионами магния и железа, образуя карбонатные минералы. Другие минералы, обнаруженные в изученных породах, показывают, что такие ионы действительно присутствуют. Кроме того, минералы, такие как магнетиты и глинистые минералы, являются доказательством того, что условия никогда не становятся настолько кислыми, что карбонаты растворяются.

В 1920-е годы был измерен диапазон температур марсианской поверхности, и установлено, что поверхность Марса находится в экстремальных условиях пустыни. В1947 году Джерард Койпер показал, что разреженная атмосфера Марса содержит большой объём двуокиси углерода. Первый список названий и координат 128 основных деталей поверхности (деталей альбедо ) Марса отличающихся по яркости от окружающих областей был принят в 1958 году на X генеральной ассамблее Международного астрономического союза . В 1969 г. организован Международный планетный патруль в составе семи обсерваторий, расположенных сравнительно равномерно по долготе и недалеко от экватора. Обсерватории патруля оснащены однотипными телескопами и фотокамерами с электронным оборудованием. Они следят за облаками и пыльными бурями, а также сезонными изменениями поверхности Марса.

Это было загадкой в ​​течение некоторого времени, так как на Марсианской орбите не так много карбонатов, пока мы можем сказать, что они не видны, потому что они покрыты пылью, находятся ниже поверхности или находятся не в нужном месте. Поверхность планеты дает новый импульс этому марсианскому парадоксу: «Впервые мы искали карбонаты при исследовании поверхности в скалах, которые, как мы знаем, представляют собой осадочные породы со дна старого озера», объясняет Бристоу.

Ученые пытаются найти объяснение давнего парадоксальности озера и отсутствия условий для его формирования. Возможно, озеро не было открытым резервуаром с жидкой водой, но оно было покрыто льдом. Если бы лед не был слишком толстым, осадки на дне озера все еще могли бы образоваться. К сожалению, любовник-любовник еще не нашел доказательств в кратере Гейл за существование некогда замерзшего озера. Задача требует дальнейшего изучения в текущих и запланированных миссиях.

С 1960-х годов начались запуски для изучения планеты, вначале с пролетной траектории, а затем с орбиты искусственного спутника и непосредственно на поверхности. В настоящее время Марс по-прежнему находится под наблюдением наземных телескопов, радиотелескопов и космических аппаратов, позволяющих исследовать поверхность планеты в широком диапазоне электромагнитных волн. Обнаружение на Земле метеоритов марсианского происхождения позволило исследовать химический состав поверхности планеты. Дальнейший прогресс в исследовании Марса связан с продолжением исследования планеты дистанционно управляемыми космическими аппаратами и осуществлением пилотируемого полёта на Марс .

Результаты исследования команды Бристоу были опубликованы в Трудах Национальной академии наук. Сначала мы хотели бы познакомить вас с историей исследования Марса и данными, собранными до сих пор о планете. Наконец, скажем несколько слов о деятельности Общества Марса в Польше и о возможности присоединиться к этой работе. Марс известен с древних времен. Его название происходит от греческого бога войны Ареса, который в римской мифологии носит имя Марс. Две луны, окружающие планету, Фобос и Деймос, названы в честь двух сыновей Ареса, и они переводится как Страх и Террор соответственно.

Первые наблюдения Марса

Первые наблюдения Марса проводились до изобретения телескопа. Это были позиционные наблюдения с целью определения положений планеты по отношению к звездам.

Существование Марса как блуждающего объекта в ночном небе было письменно засвидетельствовано древнеегипетскими астрономами в 1534 году до н. э. Ими же было установлено ретроградное (попятное) движение планеты и рассчитана траектория движение вместе с точкой, где планета меняет свое движение относительно Земли с прямого на попятное. Среди обозначений Марса встречается название «Он движется в обратном направлении», отмечающее интервал попятного движения. Другое название Марса, «Красный Хор», с несомненностью указывает на то, что в основе названий лежат наблюдения. Марс был изображен на потолке гробницы Сети I и Рамессеума , однако пропущен в карте звездного неба , созданной древнеегипетским ученым и архитектором Сенмутом . Последнее может быть связано с соединением Марса и Солнца в то время.

Древние называли планету богоподобным воином из-за его красновато-красного цвета, видимого даже невооруженным глазом при благоприятных условиях. Теперь мы знаем, что этот цвет связан с высоким содержанием оксидов железа в марсианской почве. Марс - единственное синее тело вне Луны, поверхность которого, или, по крайней мере, некоторые ее особенности, видны с Земли с помощью телескопа. Благодаря усилиям астрономов нам также удалось найти несколько значений, характеризующих Красную Планету. В самых благоприятных условиях, то есть во время соединения Марс, следовательно, отходит на землю примерно на 75 миллионов километров.

В период Нововавилонского царства вавилонские астрономы проводили систематические наблюдения за положением и движением планет. Они установили, что Марс делает 37 синодических периода , или 42 зодиакальных круга , каждые 79 лет. Ими также были разработаны арифметические методы с малыми поправками для прогноза позиции планеты. В вавилонской планетарной теории были впервые получены временные измерения планетарного движения Марса и уточнено положение планеты на ночном небе.

Масса Марса примерно в 10 раз меньше массы Земли, и, следовательно, гравитация также ниже. Луны Марса, безусловно, отличаются от Земли. Во-первых, они намного меньше - радиус Фобоса - 11 км, а Деймос - 23 км. Во-вторых, лунные луны расположены на гораздо более низких орбитах. Цикл Марса вокруг Солнца составляет около двух земных лет, а время вокруг его собственной оси только неестественно отклоняется от Земли. Магнитное поле планеты пренебрежимо мало, поэтому его поверхность подвергается увеличению доз космических лучей.

На протяжении истории многие мифы и ложные убеждения возникли о Марсе, и сегодня все еще много спорных вопросов. Впервые имя «каналы» было использовано Джованни Скиапарелли, после того, как он сделал свои наблюдения в Десять лет спустя, разобщенный Персивалем Лоуэллом, великим энтузиастом Марса, который признал их существом цивилизации, населяющей Красную Планету. Дело обрушилось на газеты и вдохновило многих авторов приключений, в том числе Эдгара Райса, и Берроуза, который изобрел мир под названием «Барсум».

Китайские записи о внешнем виде и движении Марса уже появляются в период до основания династии Чжоу (1045 год до н. э.), также во время династии Цинь (221 год до н. э.). Китайские астрономы делали записи о планетарных союзах планет, в том числе о соединениях с Марсом. В 375 году н. э. было отмечено покрытие Марса Венерой. Более подробно период и орбита движения планеты были вычислены во время династии Тан (618 год н. э.).

Книга произвела впечатление на многих ранних читателей, и канал был быстро снесен, поскольку никто не подтвердил наблюдения Лоуэлла. Некоторое время назад окружающая среда ученых электрифицировала известие об обнаружении метеорита марсианского происхождения и песчаников, обнаруженных в Антарктиде. Известно, что на Земле некоторые бактерии способны жить в твердом песчанике, поэтому подозревается, что в нишах или даже живых бактериях не может быть следов бактерий. Первоначальные результаты исследования были весьма обнадеживающими, были обнаружены повышенное содержание калия и магния в нишах, основные элементы жизни.

Астрономия в Древней Греции развивалась под влиянием месопотамской культуры и знаний. Из-за того, что вавилоняне отождествляли планету Марс с Нергалом - богом войны и эпидемии, греки отождествили планету с своим богом войны - Аресом (Марсом у римлян ). В период становления греческой астрономии движение планет не представляет большого интереса для греков, и в учебнике Гесиода для древнегреческих школ Труды и дни (ок. 650 года до н. э.) нет упоминания о планетах

Но сенсационные открытия закончились, потому что ни бактерии, ни их следы не были найдены. Присутствие ниши песчаника и накопление магния и калия - это только следы, которые они могут, но скорее не дают доказательств нахождения внеземных форм жизни. В последнее время проблема была несколько сложной, когда ученые обнаружили еще один метеорит, также марсианского происхождения, аминокислот. Однако после тщательного изучения было обнаружено, что они могут быть загрязнителями земного происхождения. Так что в настоящее время нет никаких признаков марсианских микроорганизмов.

Первые наблюдения при помощи телескопов

Итальянский ученый Галилео Галилей был первым человеком, использовавшим телескоп для астрономических наблюдений. В его записях указано, что он начал наблюдения Марса в телескоп в сентябре 1610 года с целью обнаружить у планеты фазы затмения, аналогичные наблюдаемым у Венеры и Луны . Хотя точно неизвестно об успехе обнаружения, Галилеем в декабре 1610 года было отмечено, что угловые размеры Марса уменьшились. Изменение освещенности Марса было подтверждено только через тридцать пять лет польским астрономЯном Гевелием .

Однако, поскольку наблюдения «Красной планеты» не были целью зонда, он делал только неэффективные измерения и фотографии. Однако эти цифры были ценными для ученых. Изображения, отправленные на Землю зондом, показали планету света, пустыню и покрыты кратерами.

Известный писатель Артур Кларк, рассмотрев новые данные, описал Марса как «космическую окаменелость». Миссии последующих космических зондов, в частности данные, собранные Маринером 6 и Маринером 7, подтвердили информацию, полученную во время миссии Маринера. Определено давление атмосферы Марса. Он колеблется между 6-9 миллибар, менее одного процента от среднего атмосферного давления на Землю. Остальные компоненты в основном представляют собой азот, аргон и другие элементы в следовых количествах. Определены также химический состав полярной шапки и средние температуры Марса.

В 1644 году итальянский иезуит Даниэлло Бартоли сообщил о наблюдении двух темных пятен на Марсе. Наблюдая в 1651 , 1653 и 1655 годах планету в оппозиции, когда она больше всего сближается с Землей, итальянский астроном Джованни Баттиста Риччиоли совместно со своим учеником Франческо Мария Гримальди также отметили пятна с различной отражательной силой .

Основными компонентами полярных шапок являются: замороженный углекислый газ, так называемый. сухой земли и обычной воды. Самая низкая температура в зимние месяцы составляет -140 градусов, самая высокая температура летом составляет около 20 градусов. Средняя температура планеты составляет -63 градуса Цельсия.

Маринер 9 должен был нарисовать карту Красной Планеты и провести многочисленные измерения в течение 60 дней. К сожалению, он надеялся, что за несколько недель до выхода корабля на орбиту вокруг планеты вспыхнула глобальная пыльная буря, что полностью предотвратило наблюдение за поверхностью около 4 месяцев. Между тем на орбиту Марса прибыли два советских космических корабля «Марс 2» и «Марс». Однако их дизайн и программное обеспечение не ожидали изменения первоначального графика действий, которые трагически закончились пробниками.

Голландский астроном Христиан Гюйгенс первым составил карту поверхности Марса, отражающую множество деталей местности. 28 ноября 1659 года он сделал несколько рисунков Марса, на которых были отображены различные темные области, позже сопоставленные с плато Большой Сирт и, возможно, одна из полярных шапок . В том же году ему удалось измерить период вращения планеты, равный, по его расчетам, 24 земным часам. Также он сделал грубую оценку диаметра Марса, предположив, что он равен около 60 % от диаметра Земли (эта оценка сопоставима с современным значением в 53 %).

Обе орбиты выпустили омаров, которые поселились посреди бушующей песчаной бури. Первый разбился на площадке, второй - 20 секунд, затем остановился. Советские орбиты не работали лучше. Большая часть данных, предоставленных Марсом 2, была потеряна из-за ошибок телеметрии, а Марс 3 вышел на неблагоприятную орбиту и только прошел одну ценную фотографию.

Когда было тихо, Маринер 9 начал путать поразительные снимки поверхности Марса. Наиболее важные элементы рельефа Марса. Южное полушарие Марса покрыто бесчисленными метеоритными кратерами. Северная часть является равниной, со следами свежей геологической активности. Темные поверхности, наблюдаемые с Земли, оказались нетронутыми, а не как ранее считалось, низинами. На Марсе есть гигантские одиночные пики вулканического происхождения. Это самая большая гора в Солнечной системе. Вторая известная геологическая формация на поверхности Марса представляет собой группу каньонов, называемую Валлес Маринерис.

Предположительно, первые наблюдения о существовании у Марса ледяной шапки на южном полюсе были сделаны итальянским астрономом Джованни Доменико Кассини в 1666 году . В том же году он использовал при наблюдениях Марса маркировку поверхности, и определил период вращения, равный 24 ч. 40 м. (это отличается от правильного значения менее чем на 3 минуты). В 1672 году Христиан Гюйгенс заметил нечеткую белую шапочку и на северном полюсе. Позже, в 1671 году , Кассини становится первым директором Парижской обсерватории , где он занимался решением проблемы о физическом масштабе Солнечной системы. Для этого из разных точек на Земле было измерено положение Марса на фоне звезд - суточный параллакс . Из-за перигельной оппозиции Марса к Солнцу, Марс в течение 1671 года находился в тесном сближении с Землей. Кассини и Жан Пикар наблюдали положение Марса в Париже , в это же время французский астроном Жан Рише сделал измерение положения вКайенне (Южная Америка). Хотя эти наблюдения не были точны из-за качества астрономических инструментов , однако группа Кассини по результатам измерений получила значение, отличное от правильного не более чем на 10 %.

Английский астроном Джон Флемстид также провел эксперименты по измерению масштаба Солнечной системы и получил аналогичные результаты.

В 1704 году франко-итальянский астроном Жак Филипп Маральди провел систематические исследования южной шапки и заметил, что она претерпевает изменение с вращением планеты. Это свидетельствует о том, что центр шапки не расположен в полюсе планеты. Также он заметил, что шапки меняются в размерах с течением времени.

Немецко-английский астроном Уильям Гершель начал вести наблюдения Марса в 1777 году . Особенно его интересовали полярные шапки планеты. Через четыре года, в 1781 году , он отметил, что на юге шапка «очень большая», это он приписывал нахождению полюса на темной стороне планеты в течение последних 12 месяцев. В 1784 году южная шапка стала гораздо меньше, и это позволило предположить, что размер шапок зависит от сезона на планете и, следовательно, сами шапки состоят изо льда. В 1781 году Гершель вычислил два важных параметра: период вращения Марса, равный по его расчетам 24 ч. 39 м. 21 с., и наклон оси планеты от полюсов к плоскости орбиты, равный примерно 28,5°. Он отметил, что Марс «крупный, но с умеренным климатом, так что его жители, вероятно, попадают в ситуации во многом похожие на наши».

Между 1796 и 1809 годами французский астроном Оноре Фложерг заметил омрачение Марса, указав, что «вуаль цвета охры» закрыла поверхность. Возможно, это первый доклад о жёлтых облаках и пылевых бурях на Марсе

Марсианские каналы

В 1877 году , во время оппозиции Марса, итальянский астроном Джованни Скиапарелли использует 22-сантиметровый телескоп для составления подробных карт планеты. В частности, на этих картах в виде тонких линий были указаны каналы (которым он дал имена известных рек на Земле), однако впоследствии было показано, что это оптическая иллюзия. В 1886 году английский астроном Уильям Ф. Деннинг отметил, что эти линейные объекты носили нерегулярный характер. В 1895 году английский астроном Эдвард Мондер убедился, что линейные объекты были просто суммированием многих мелких деталей.

В 1892 году французский учёный Камиль Фламмарион пишет о том, что эти каналы похожи на антропогенные, которые представители разумной расы могли бы использовать для перераспределения воды по умирающему марсианскому миру. Он выступает за существование таких жителей, и предположил, что они могут быть более развитыми, чем люди.

Под влиянием наблюдений Скиапарелли, востоковед Персиваль Лоуэлл основал обсерваторию с 30- и 45-сантиметровыми (12- и 18-дюймовыми ) телескопами. Он выпустил несколько книг о Марсе и о жизни на планете, которые оказали большое влияние на общественное мнение. Каналы также были обнаружены другими астрономами, такими как Генри Джозеф Перротен и Луи Толлон, с помощью 38-сантиметрового рефрактора , одним из крупнейших телескопов того времени.

Начиная с 1901 года А. Е. Дугласом были предприняты усилия по фотографированию каналов Марса; эти усилия увенчались успехом, когда в 1905 году Карл Отто Лампланд опубликовал фотографии каналов. Хотя эти результаты были широко приняты научным сообществом, их оспаривали некоторые учёные: французский астроном Эжен Антониади , английский натуралистАльфред Уоллес , и другие, так как «слабыми» телескопами каналы не наблюдались.

Пересмотр и уточнение планетарных параметров

В 1894 году американский астроном Уильям Кэмпбелл обнаружил, что спектр Марса идентичен спектру Луны, бросив сомнения на развивающиеся теории о схожести атмосферы Марса и Земли . Предыдущие обнаружения воды в атмосфере Марса были объяснены неблагоприятными условиями наблюдений. Однако результаты, полученные Кэмпбеллом считались спорными и были подвергнуты критике некоторыми членами астрономического сообщества, пока не были впоследствии подтверждены американским астрономом Уолтером Адамсом в 1925 году.

Герман Струве использовал наблюдаемые изменения орбит спутников Марса для определения гравитационного воздействия планеты. В 1895 году он использовал эти данные для оценки диаметра планеты, и установил, что экваториальный диаметр на 1/190 больше полярного диаметра (в 1911 году он уточнил значение до 1/192). Этот результат был подтвержден американским метеорологом Вулардом в 1944 году.

Поверхность, затемнённая желтыми облаками, была отмечена в 1870 году, при наблюдениях Скиапарелли. Ещё одно доказательство существования облаков было получено во время противостояний 1892 и 1907 годов. В 1909 году Антониади отметил, что наличие желтых облаков было связано с затемнением альбедо . Он обнаружил, что на поверхности Марса появлялось больше жёлтого в оппозиции, когда планета была ближе к Солнцу, и, следовательно, получала больше энергии. В качестве причины появления этих облаков он называл поднятые ветром песок и пыль.

Используя вакуумные термопары в 254-сантиметровом (100-дюймовом) телескопе Хукера в обсерватории Маунт-Вильсон , в 1924 году американские астрономы Сет Барнс Николсон и Эдисон Петтит смогли измерить тепловую энергию, излучаемую поверхностью Марса. Они определили, что температура колебалась от −68 °C (−90 °F ) на полюсе до +7 °C (+45 °F) в середине диска (что соответствует экватору). В том же году измерением энергии Марса занялись американский физик Уильям Кобленц и американский астроном Карл Отто Лампланд. Результаты показали, что ночная температура на Марсе снизилась до −85 °C (−121 °F), что указывает на «огромные суточноые колебания» в температурах. Температура марсианских облаков составляла до −30 °C (−22 °F).

В 1926 году, путем измерения спектральных линий красного смещения орбитальных движений Марса и Земли, американский астроном Уолтер Сидни Адамс смог непосредственно измерить количество кислорода и водяного пара в атмосфере Марса. Он определил, что «экстремальные условия пустыни» были широко распространены и на Марсе. В 1934 году Адамс и американский астроном Теодор Данэм-младший установили, что количество кислорода в атмосфере Марса было менее одного процента.

В 1920-е годы французский астроном Бернар Лио использовал поляриметр для исследования свойств поверхности Луны и планет. В 1929 году он отметил, что поляризованный свет, исходящий от марсианской поверхности, очень похож на излучение Луны, хотя и предположил, что некоторые его замечания могут быть объяснены холодом, или, возможно, растительностью. На основании количества солнечного света, рассеянного в атмосфере Марса, он оценил толщину атмосферы Марса в 1/15 толщины атмосферы Земли. Это ограничивало поверхностное давление до уровня не более 2,4 кПа (24 мбар ).

Используя инфракрасный спектрометр , в 1947 году голландско-американский астроном Джерард Койпер обнаружил двуокись углерода в атмосфере Марса. Он смог оценить, что количество углекислого газа в атмосфере вдвое больше, чем на Земле. Тем не менее, поскольку он переоценил давление на поверхности Марса, Койпер ошибочно заключил, что ледяные шапки не могут состоять из замерзшей углекислоты.

Основываясь на наблюдениях вблизи Земли астероида Эрос с 1926 по 1945 годы, немецко-американский астроном Евгений Константинович Рабе оценил массу Марса.

В науке принята предложенная Скиапарелли система названий обширных светлых и темных областей и более мелких деталей поверхности Марса. Скиапарелли выделил следующие типы темных деталей: собственно моря, обозначавшиеся латинским термином Mare, заливы Sinus, озера Lacus, болота Palus, низины Depressio, мысы Promontorium, проливы Fretum, источники Fons, области Regio. Первый стандартизованный список наименований (с учетом карты Антониади 1929 года) и координат 128 основных деталей альбедо Марса была принят в 1958 году на X генеральной ассамблее Международного астрономического союза.

В 1970 году создана рабочая группа по наименованиям для Марса. В 1973 году группы по наименованиям преобразованы и расширены, была создана Рабочая группа по наименованиям в Солнечной системе (англ. Working Group for Planetary System Nomenclature , WGPSN) для стандартизации наименований для Марса и других космических объектов

1. Исследование Марса в XX - XXI веках

   В 1969г. организован Международный планетный патруль (англ. International Planetary Patrol Program ) в составе семи обсерваторий расположенных сравнительно равномерно по долготе и недалеко от экватора. Цель патруля наблюдение широкомасштабных атмосферных явлений и деталей поверхности планет а также получение непрерывных серий снимков. Обсерватории патруля оснащены однотипными телескопами и фотокамерами с электронным оборудованием,обеспечивающим заданную длительность экспозиций, регистрацию даты и времени снимка и других его характеристик. Обсерватории патруля следят за облаками и пыльными бурями а также сезонными изменениями поверхности Марса. Проведены подробные наблюдения марсианских пыльных бурь 1971 и 1973 годов. Полученные изображения отражают марсианские сезонные изменения и показывают, что большинство марсианских пылевых бурь происходят, когда планета находится ближе всего к Солнцу

   Исследование Марса космическими аппаратами

   С 1960-х годов к Марсу для подробного изучения планеты с орбиты и фотографирования поверхности были направлены несколькоавтоматических межпланетных станций . Кроме того, продолжалось дистанционное зондирование Марса с Земли в большей частиэлектромагнитного спектра с помощью наземных и орбитальных телескопов, например в инфракрасном для определения состава поверхности, в ультрафиолетовом и субмиллиметровом диапазонах проводились наблюдения за составом атмосферы, и в радиодиапазоне проводились измерения скорости ветра.

   К Марсу было запущено много космических аппаратов. Самые известные из них: Викинги , Маринеры , Марс (серия советских космических аппаратов), Марс Глобал Сервейор , марсоходы Соджонер (1997 год ), Спирит (с 4 января 2004 года до 22 марта 2010 года ), Опортьюнити (с 25 января 2004 года и до сих пор), Кьюриосити (c 6 августа 2012 года и до сих пор) и др.

   Первым космическим аппаратом, исследовавшим Марс с пролётной траектории, стал американский Маринер-4 . Первым искусственным спутником Марса стал американский Маринер-9 . Первым совершил посадку на Марс спускаемый аппарат советской автоматической межпланетной станции Марс-3 в 1971 году . Передача данных с автоматической марсианской станции началась вскоре после её посадки на поверхность Марса, но прекратилась через 14,5 секунд. Попытки мягкой посадки автоматической марсианской станции спускаемыми аппаратами советских АМС Марс-2 в 1971 году и Марс-6 , Марс-7 в 1973 году были неудачными. Первая работающая автоматическая марсианская станция являлась частью американского Викинга-1 . Станция после мягкой посадки в 1976 году передала первые снимки с поверхности Марса, провела первые непосредственные исследования атмосферы и грунта.

   Советский КА Марс 1М

   Основными задачами изучения Марса с орбиты искусственных спутников в 1970-е годы являлось определение характеристик атмосферы и фотографирование поверхности. Было предусмотрено изучение магнитного и гравитационного полей планеты, её тепловых характеристик, рельефа и прочего, для чего были запущены советские автоматические межпланетные станции «Марс-2 » и «Марс-3 ». В районе посадки станции предполагалось определение физических характеристик грунта определение характера поверхностной породы, экспериментальная проверка возможности получения телевизионных изображений окружающей местности, и так далее.. Спускаемый аппарат «Марс-3 » совершил мягкую посадку на поверхность «красной планеты» между областями Электрис и Фаэтонтис в районе с координатами 45° ю. ш. и 158° з. д. На его борту был установлен вымпел с изображением герба СССР . Через 1 минуту 30 секунд после посадки АМС была приведена в рабочее состояние, и в 16 часов 50 мин. 35 сек. началась передача видеосигналов с поверхности планеты. Они были приняты и записаны на борту искусственного спутника «Марс-3» и затем в сеансах радиосвязи переданы на Землю. Принятые с поверхности Марса видеосигналы были непродолжительными (около 20 сек.) и резко прекратились. В комплексе экспериментов, проводившихся на спутниках «Марс»-2 и 3, фотографированию планеты отводилась вспомогательная роль, связанная главным образом с обеспечением привязки результатов измерений в других спектральных интервалах. Разработчики фототелевизионной установки (ФТУ) использовали неправильную модель Марса, из-за чего были выбраны неправильные выдержки ФТУ. Снимки получались пересветленными, практически полностью непригодными. После нескольких серий снимков (в каждой по 12 кадров) фототелевизионная установка не использовалась. Вместе с тем, снимки, выполненные на «Марсе-3» с больших расстояний, позволили уточнить оптическое сжатие планеты (отличающееся от динамического), строить профили рельефа по изображению края диска на участках большой протяженности, получить цветные изображения диска Марса путём синтезирования фотоизображений, сделанных с различными светофильтрами.

   Американские космические аппараты «Викинг» изучали Марс в течение нескольких лет (с 1976 года) как с орбиты, так и непосредственно на поверхности. В частности, были проведены эксперименты по обнаружению микроорганизмов в грунте, не давшие положительного результата. Впервые был сделан химический анализ грунта и переданы фотографии поверхности. Автоматические марсианские станции длительное время вели наблюдения марсианской погоды, а по данным орбитальных аппаратов была составлена подробная карта Марса.

   Искусственный спутник Марс Одиссей обнаружил, что под поверхностью Красной планеты есть залежи водяного льда. Позже это было подтверждено и другими аппаратами С помощью камеры THEMIS (Thermal Emission Imaging System - камера, создающая изображение на основании анализа теплового излучения) была получена точная карта Марса (пространственное разрешение карты составляет 100 метров для всей поверхности Красной планеты). Для её составления ученые использовали 21 тысячу фотографий, сделанных искусственным спутником за восемь лет.

   Окончательно вопрос о наличии воды на Марсе был решен в 2008 году, когда автоматическая марсианская станция «Феникс» , севшая в полярном регионе планеты, получила воду из марсианского грунта.

   Искусственный спутник Марс-экспресс представил доказательства в пользу гипотезы, предполагающей, что спутник Марса Фобос сформировался не из астероидов главного пояса, а из материала Красной планеты. Ученые изучали состав Фобоса при помощи фурье-спектрометра, размещенного на его борту. Помимо изучения состава Фобоса исследователи провели наиболее точное на сегодняшний день определение массы марсианского спутника и его плотности

   Полет на Марс в один конец

   Полет на Марс запланирован уже несколькими странами, которые готовы запустить к красной планете пилотируемый корабль в течение ближайших 30 лет. Однако, несмотря на такие радужные перспективы, ученые продолжают спорить о целесообразности такого полета.

   Следует начать с того, что полет в одну сторону займет по различным расчетам от 7 до 9 месяцев. Такой длительный полет очень опасен как с технической стороны (возрастает вероятность поломок оборудования), так и с физиологической, а также с психологической стороны. Смогут ли космонавты находиться столько месяцев в замкнутом пространстве с весьма ограниченными контактами? Как повлияет на организм человека длительное нахождение в состоянии невесомости? Насколько велика опасность излучения в межпланетном пространстве? Все эти вопросы в настоящее время стали весьма актуальны в связи с намечающимся в сравнительно недалеком будущем полетом на красную планету.

   Однако следует тщательно проанализировать возможные последствия, а также непредвиденные обстоятельства, с которыми могут столкнуться космонавты, участвующие в столь длительной экспедиции. Во-первых, стоит иметь в виду, что совершенно не представляется возможным досрочно прервать миссию из-за каких-либо обстоятельств, или же доставить на Марс новые запасы в случае нехватки. В данном случае экипаж может рассчитывать только на свои силы. Это значит, что он должен быть готов к любому развитию событий, быть в состоянии починить оборудование и даже изготовить новые запчасти. Невозможно изначально собрать достаточно запасов для столь длительного полета, поэтому космонавты должны будут самостоятельно выращивать для себя овощи и фрукты, а также очищать воздух и воду с помощью специального оборудования. Другими словами, космонавты должны будут сами заниматься поддержанием жизни.

   Некоторые ученые рассматривают опцию искусственно заставить космонавтов впасть «в спячку» на время полета. Для этой цели специалисты предлагают использовать сероводород, который бы замедлил процесс обмена веществ без нарушений кровообращения в организме. Однако данный метод требует многолетних исследований.

   Также специалисты рекомендуют всему экипажу провести профилактическую операцию по удалению аппендикса «на всякий пожарный». В противном случае, астронавты могут столкнуться с этой проблемой во время полета. Кроме всего прочего, перед подобным полетом необходимо решить ряд этических вопросов, так как за столь длительное время возможно любое развитие событий, начиная от конфликтов между астронавтами, заканчивая смертью одного из них во время экспедиции. Другими словами, необходима подробная инструкция, которая бы объясняла, как действовать космонавтам в сложной ситуации.

2. Наиболее сложным этическим вопросом на данный момент является разногласие ученых о том, стоит ли вообще космонавтам возвращаться на Землю. Некоторые астрономы предложили полет в один конец с основанием на Марсе первой колонии. Ученые аргументируют это следующим образом. Во-первых, до сих пор неизвестно, с какими проблемами столкнутся космонавты при взлете с поверхности Марса, где действует совершенно иная сила притяжения. Во-вторых, само возвращение обойдется странам слишком дорого, учитывая, что ученые не могут гарантировать, что полет обратно пройдет успешно. Поэтому специалисты серьезно рассматривают идею «начать все сначала». Для этого ученые предлагают заранее с помощью роботов построить на поверхности Марса дом, который бы смог защищать людей от радиации, а также снабжать первых поселенцев всем необходимым. Кроме того, космонавты (по понятным причинам, в экипаж должны будут входить как мужчины, так и женщины) должны будут прибыть на красную планету с высокотехнологичным оборудованием, с помощью которого можно было бы производить самостоятельно кислород, воду и пищу. Периодически сюда бы доставлялись бы новые запасы с Земли, а также новые поселенцы.

   Однако сложность осуществления данной идеи заключается не только в технической стороне вопроса, по крайней мере, развитие науки никогда не стоит на месте. Большую роль играет также этический вопрос о том, можно ли посылать космонавтов на Марс с учетом того, что они никогда больше не увидят Землю. Многие специалисты утверждают, что полет на Марс в один конец вовсе не означает верную гибель астронавтов, это всего лишь начало чего-то нового. Кроме того, уже сейчас есть добровольцы, которые готовы отправиться в столь опасное путешествие во имя науки.

   Но, несмотря на это, некоторые высказывают большие опасения по поводу колонизации Марса. Ученые проводят параллель с колонизацией Америки и акцентируют внимание на социальных конфликтах, которые могут возникнуть в колонии первых марсианских поселенцев и привести к непредсказуемым результатам вплоть до убийств, местных «переворотов», «революций» и «войн». Кроме того, социальная напряженность, которая и так свойственна любому обществу людей, может усиливаться многими другими факторами: длительное нахождение в замкнутом пространстве во время полета, адаптация к марсианским условиям и так далее.

1 ноября 1962 года к планете Аэлиты взяла курс советская автоматическая межпланетная станция "Марс-1". Так начался новый этап исследований Марса - космический.

В июле 1965 года американский космический аппарат "Маринер-4" передал на Землю первые 22 фотографии марсианской поверхности, сделанные с близкого расстояния. Ученые с нескрываемым интересом ждали результатов этой съемки. И что же? Многих постигло тогда жестокое разочарование. Марс оказался совершенно не похожим на ту идеализированную планету, какой рисовалась она людскому воображению. Вместо цветущих оазисов они увидели на космических фотографиях однообразную пустынную равнину, испещренную многочисленными кратерами. Поверхность Марса напоминала лунный пейзаж.

Однако Марс - не просто "увеличенная Луна". Ему присущи и свои характерные черты, отличающие его от других планет. Это стало понятно после полета в 1972 году "Маринера-9", которому удалось запечатлеть самые разнообразные марсианские пейзажи. Среди них есть и настоящие сюрпризы.

Даже при самых отличных атмосферных условиях в телескоп удается различать на Марсе пятна, диаметр которых не менее 150 км. "Маринер" же заснял марсианскую поверхность с разрешением около 1 км, а изображения отдельных участков были получены при разрешении до 40-50 м. Благодаря этому астрономы смогли изучить многие детали марсианского рельефа, смогли понять причины ряда явлений, наблюдаемых на Марсе, как, например, удивительные сезонные изменения. И если бы на Марсе существовала цивилизация, подобная нашей, то фотографическим путем она была бы уже непременно обнаружена.

При обзоре карты поверхности Марса сразу же бросается в глаза резкое различие между северным и южным полушариями планеты. Южное полушарие - это как бы единый гигантский "материк", а северное - единый "океан". Его уровень в среднем на 4 км ниже уровня южного "материка". И будь на Марсе, как на Земле, моря и океаны, вода непременно заполнила бы северную впадину, а южное марсианское плато возвышалось бы над водной гладью.

На материковой области Марса сосредоточено большинство крупных кратеров метеоритного происхождения. А вот на обширной северной низине следы древней космической бомбардировки не сохранились. Они были затоплены широким фронтом лавовых потоков. Подобного рода асимметрия характерна для всех планет земной группы.

В северном полушарии Марса преобладают формы рельефа, связанные с активными геологическими процессами. Здесь, в области Фарсида, возвышаются четыре вулканические горы. Но какие горы! Самая большая и высокая - Олимп. Диаметр основания этого вулкана 550 км, а его высота над окружающей равниной около 27 км! Олимп со своей свитой - одно из главных чудес света. Ничего равного им нет ни на Земле, ни на других планетах Солнечной системы. Но почему горы-великаны образовались на Марсе? Ответ прост: там не происходит горизонтальных, движений коры, и поэтому вулканы смогли вырасти до сказочных размеров. Все они уже уснули: космические аппараты не обнаружили выделений вулканических газов из их огромных кальдер.

На снимках "Маринера-9" в южном тропическом поясе Марса виден гигантский каньон. Он получил название Долина Маринера. Этот каньон тянется в широтном направлении на 3600 км.

Долина Маринера представляет собой глобальный тектонический разлом в марсианской коре и по своей структуре напоминает рифовую зону на земном океанском ложе. Любопытно, что когда этот каньон нанесли на карту Марса, то он совпал с одним из больших "каналов". Однако большинство "каналов" не связаны с разломами и другими образованиями марсианского рельефа.

Пока астрономы наблюдали Марс в свои телескопы с Земли, он казался им на редкость гладким шаром. Как же они заблуждались! Перепад высот между высочайшими вершинами и наиболее глубокими марсианскими впадинами достигает 30 км (на Земле около 20 км). Неровности на Марсе выражены гораздо сильнее, чем на земном шаре.

Словом, "красная планета" пережила в прошлом немало бурных потрясений. Ее поверхность отличается разнообразием форм природных ландшафтов и мозаичностью строения.

В настоящее время Марс остывает. У него образовалась толстая литосфера, которую обволакивает прочная кора. Поэтому сейсмическая активность планеты поубавилась. Это подтверждается и результатами исследований Марса американским спускаемым аппаратом "Викинг-2". За многие месяцы непрерывной работы на Марсе его сейсмометр зарегистрировал только один слабый толчок с неглубоким эпицентром. И то, как считают ученые, он был вызван не внутренней тектоникой, а падением крупного метеорита.

У Марса, видимо, еще сохранилось расплавленное ядро. Это подтверждается данными измерений магнитного поля планеты, выполненных советскими станциями "Марс". Его напряженность приблизительно в 500 раз слабее земного магнитного поля. Причем полярность марсианского поля противоположна полярности земного поля, то есть северный магнитный полюс расположен в северном полушарии планеты, а южный - в южном. Магнитосфера Марса простирается над дневной стороной планеты на 2000 км от ее поверхности, а над ночной стороной - до 9500 км. Радиационных поясов нет. Таков Марс на самом деле - Марс без легенд.

Когда в прошлом веке астрономы убедились, что Луна - безжизненный мир, они переключили свое внимание на Марс. Ведь, как свидетельствовали наблюдения, Марс имел атмосферу, и это обнадеживало, рассматривалось как один из серьезных доводов в пользу обитаемости "красной планеты".

Как известно, для жизни на любой планете необходимы кислород и вода в жидком виде. А есть ли они в атмосфере Марса? Молекулярного кислорода в ней меньше, чем в атмосфере Земли, примерно в 16 тыс. раз, а водяного пара - в 1 тыс. раз. Но если кислород сохраняется на постоянном, хотя и очень низком уровне, то содержание атмосферной влаги подвержено сильным колебаниям по временам года. Марсианским летом над тающей полярной шапкой влажность, например, в 100 раз выше, чем в зимнюю пору. Сильная насыщенность атмосферы Марса (как и газовой оболочки Венеры) углекислым газом происходит оттого, что на планете отсутствуют поглощающие углекислоту среды - обширные водные пространства и зеленая растительность.

Итак, атмосфера Марса оказалась совершенно непригодной для жизни. С одной стороны, в ней острый дефицит кислорода и она слишком суха, с другой - она почти до предела насыщена ядовитым углекислым газом. Но есть и другая, не менее важная причина, по которой она неприемлема для земных организмов. Это ее разреженность.

На среднем уровне поверхности Марса, от которого на планете ведется отсчет всех высот и глубин, атмосферное давление составляет всего 6,1 миллибара, или 4,6 мм ртутного столба, что в 165 раз меньше давления земной атмосферы на уровне моря. У нас на Земле такое низкое давление наблюдается в стратосфере на высоте около 30 км.

Очень разреженная атмосфера слабо защищает планету от неблагоприятных воздействий космоса. Его влияние сказывается прежде всего на температурном режиме поверхности и нижних слоев атмосферы: днем происходит умеренное нагревание, а ночью все сильно остывает. В экваториальных областях Марса в послеполуденные часы максимальная температура поднимается до +17 °С, а к утру (перед восходом Солнца) она опускается до -103 °С. Размах колебаний суточных температур достигает 120 °С.

Самая же низкая температура наблюдается на полюсах Марса. В районе южного полюса зимы бывают особенно морозные. Планета в это время удалена от Солнца, поэтому температура южной полярной шапки опускается до -140-143 °С!

Из-за сильной разреженности атмосферы вода на Марсе в жидком виде существовать не может. Но если жидкой воды на планете нет, там не бывает дождевых облаков, не выпадают атмосферные осадки и, естественно, не бывает их стока. Словом, на Марсе не происходит очень важного для живой природы круговорота воды. Совершаются только сезонные переходы водяного пара непосредственно в лед и, наоборот, льда - в пар. Поэтому погода на планете определяется лишь суточными и годовыми изменениями температуры и освещенности, а также силой и направлением ветра. И не случись на Марсе пылевая буря, там всегда ясно: Солнце светит на всех широтах!

Еще при телескопических наблюдениях Марса астрономы заметили, что пылевые бури чаще всего случаются в периоды великих противостояний, совпадающих с прохождением планеты через перигелий. Тогда облучение ее поверхности солнечными лучами усиливается, что вызывает обильное таяние южной полярной шапки. Вступая в пору марсианского лета, полярная шапка выбрасывает в атмосферу огромные массы углекислого газа. Это приводит к развитию сильных сезонных ветров, достигающих более 50 м/с. При этом могут возникать мощные вихри, или смерчи, прозванные исследователями Марса "пылевыми дьяволами".

Переносимые ветром частицы пыли играют не последнюю роль в формировании ландшафта Марса. Знаменитая "волна потемнения", которую отдельные наблюдатели связывали с наличием на планете растительности, получила наконец простое объяснение. И опять-таки понять суть этого явления помогли крупномасштабные космические фотографии. Оказалось, что динамика сезонных изменений очертаний и тональности светлых и темных областей Марса обусловлена перемещением пыли ветрами. Там, где пыль оседает, поверхность светлеет, а где она сдувается, обнажаются подстилающие породы, поверхность темнеет. И только очередная глобальная пылевая буря может внести свои коррективы в очертания марсианских "морей". Во всяком случае, темные области на Марсе не следует связывать с какими-то определенными формами рельефа, как, например, темными впадинами на Луне - лунными "морями".

На Марсе, где пустынные ландшафты преобладают, дюнные и барханные гряды тянутся на сотни километров. Здесь настоящее царство Эола!

Как известно, в современных условиях на Марсе вода в жидком виде не может удерживаться. Тем не менее исследователи считают, что вода на Марсе есть. Только представлена она не реками, озерами и морями, а мерзлотой и ледниками.

В результате скудности энергетического "пайка" на Марсе сложились суровые климатические условия. Среднесезонная температура там -60 °С, что намного ниже среднегодовой температуры Земли (последняя равна +15 °С). И как прямой результат этого - везде вечная мерзлота.

Она распространена повсеместно и достигает в области экватора 1,5 км, а на полюсах - почти 5 км! Это в несколько раз превосходит мощность зоны вечной мерзлоты и оледенения на Земле.

Одно из наиболее примечательных образований, наблюдаемых на Марсе,- это его полярные шапки. Космические исследования позволили установить, что полярные шапки Марса образованы обычным водяным льдом и замерзшей углекислотой. Их рост происходит с начала марсианской осени до начала весны (в соответствующем полушарии планеты) за счет конденсации - вымораживания из атмосферы углекислого газа при температуре -124 °С. Это и есть та критическая температура, при которой на Марсе начинается переход атмосферной углекислоты в "сухой лед" зимней полярной шапки. Слой "сухого льда" (твердой углекислоты) устилает ледяную компоненту полярной шапки, а с наступлением весны она испаряется и образовавшийся углекислый газ устремляется к противоположному полюсу планеты, где замерзает снова. Так повторяется из года в год (речь идет о марсианском годе продолжительностью 687 земных суток). Остается лишь не растаивающая за лето нижняя часть шапки, состоящая из водяного льда с примесью пыли.

Благодаря испарению (а не таянию) марсианские льды ведут себя совершенно иначе, чем льды и снега на нашей планете. Весной на Земле от тающих масс бегут по склонам холмов журчащие ручейки. А вот на окраинах испаряющихся марсианских полярных шапок нигде не увидеть и не услышать журчащей воды. Там везде сухо и тихо.