Марс и его спутники

Марс

Выполнили: Селезнёв Дмитрий

Поздняков Денис

Бишкек 2004, СШ№ 57

Содержание:

Марс

Диаметр - 6794 км

Масса - 0,1074 Земной

Период вращения - 24 ч. 37 мин. 22,6 сек.

Период обращения - 686,97 суток

Атмосфера - разряженная, 95% углекислого газа, 4% приходится на азот и аргон, 1% на кислород и водяной пар. Ветры достигают скорости 100 м/с

Температура - средняя: -40° С; вообще колеблется от +20° до -125° С.

На полюсах планеты существуют полярные шапки. С наступлением весны полярная шапка начинает "съеживаться", оставляя за собой постепенно исчезающие островки льда. В то же время от полюсов к экватору распространяется так называемая волна потемнения (в 19 столетии ученые предполагали, что темные участки на поверхности планеты, появляющиеся весной являются растительностью). Современные теории объясняют это тем, что весенние ветры переносят вдоль меридианов большие массы грунта с различными отражательными свойствами.

У Марса имеются два спутника Фобос и Деймос. Фобос имеет размеры 28*20*18 км. Деймос меньше, его размеры 16*12*10 км. Состоят они из одной и той же темной породы, похожей на вещество некоторых метеоритов и астероидов. Поверхность изрыта метеоритными кратерами. Крупнейший кратер на Фобосе - Стикни, его диаметр 10 км. Предполагается что спутники Марса - астероиды, захваченные планетой из Пояса Астероидов.

Ученые, пытающиеся определить массу спутников пришли к неожиданному выводу - хотя спутники Марса имеют большие размеры, они очень легкие. Известный астрофизик И. О. Шкловский выдвинул гипотезу, согласно которой спутники полые внутри и, следовательно, имеют искусственное происхождение. Но о с путниках мы поговорим дальше, а сейчас о Марсе.

Исследования Марса

Как только СССР и США получили возможность запускать на орбиту Земли искусственные спутники, у них возникло желание исследовать ближайшие к Земле планеты...

Марс был выбран не случайно: он был на довольно близком расстоянии от Земли, что не потребовало бы больших затрат топлива, люди давно хотели узнать существует ли на Марсе жизнь сейчас или была ли она в прошлом, получить бесценную информацию о наличии на планете воды, полезных ископаемых, химического состава атмосферы и т.д.

В 1960 году СССР попытался отправить к Марсу межпланетную станцию. Но спутник не сумел выйти даже на околоземную орбиту и упал в Тихий океан. Следующая попытка также была неудачной.

Однако с этого момента каждые 26 месяцев (через такой промежуток времени Земля и Марс сближаются и космические аппараты могут долететь до Марса за кратчайшее время с наименьшей затратой топлива) СССР и США пытались запустить исследовательские космические аппараты к Марсу.

В 1965 году межпланетная станция "Маринер" пролетела в десяти тысячах километров от Марса. "Маринер-4", запущенный в 1964 г., первым успешно достиг Марса и доказал наличие на этой планете кратеров. Вслед за ним этот путь проделали "Маринер-6" и "Маринер-7" в 1969 г. В 1971 г. на орбиту вокруг Марса был запущен "Маринер-9", который передал на Землю свыше 7000 изображений. "Маринер-10" в 1974 г. впервые осуществил одновременное исследование двух планет. В программе его полета были три встречи с Меркурием, в ходе которых было получено 10000 изображений, а также пролет вблизи Венеры. В целом серия "Маринер" обеспечила успешное выполнение семи проектов.

В 1971 году Советскому союзу удалось посадить на поверхность планеты аппарат "Марс-3". После долгих минут молчания станция вышла на связь, ученые уже радовались успеху и готовились к приему бесценной информации, но через 20 секунд после установления связи станция замолкла навсегда. Попытки ученых восстановить связь ни к чему не привели. Станция успела передать всего несколько снимков. Сложилось такое впечатление, будто станцию накрыло песчаной бурей или взрывом...

В 1976 году США удалось осуществить проект "Викинг". Станции "Викинг-1" и "Викинг-2" совершили посадки на поверхность Марса и передали телевизионное изображение окрестностей.

В 1988 году советские межпланетные станции "Фобос-1" и "Фобос-2" приблизились к Марсу. Все шло по плану и ничто не предвещало неприятностей, однако обе станции пропали. "Фобос-1" исчез даже не отправив на Землю ни бита информации. "Фобос-2" все таки смог приблизится к марсианскому спутнику но прервал связь с Землей, как только начал выполнять программу исследований. Он "прожил" около 20 секунд, однако успел передать на Землю изображение неизвестного линзовидного объекта.

В 1993 году уже США потерпели неудачу - их самая дорогая за всю историю космических исследований станция "Марс Обсервер" просто исчезла. Приблизившись к Марсу, за сутки до начала исследований она пропала. Официальный представитель НАСА заявил что при подлете к марсианской орбите на "Обсервере" взорвались топливные баки.

В 1996 году Россия создала за 100 милионов долларов два комплекса для бурения почвы, две платформы для работы на поверхности планеты, орбитальную станцию, которая должна была, обращаясь вокруг планеты и собирать ценную информацию... Но снова неудача - все это оборудование упало в Тихий океан.

В этом же году американцы запустили новый исследовательский аппарат к Марсу. В 1997 году на поверхность планеты опустился знаменитый "Пэтфайндер". Главной целью проекта была проверка дешевых средств запуска космического аппарата и нового транспортного средства, так называемого "ровера", который должен был опуститься на марсианскую поверхность. Этот 10-килограммовый миниатюрный "ровер" был назван "Соджорнером" (т.е. "Временным жителем"). Он был оборудован специальными средствами для измерения химического состава поверхностных пород и почвы и фотографирования окрестностей места посадки в долине Арес. На Землю были переданы панорамные снимки окружающего ландшафта, и "Соджорнер" успешно совершил несколько экспедиций, пройдя в общей сложности около 80 м. Инструменты спускаемого аппарата вели мониторинг атмосферных условий на поверхности. В процессе парашютируемого спуска были измерены и параметры марсианской атмосферы.

В 1999 году американцы запустили сразу несколько исследовательских станций. Однако не суждено... Станция "Марс Клаймет Орбитер" сгорела в марсианской атмосфере, не передав никакой информации. После проведения проверки, специалисты НАСА выяснили что была допущена досадная ошибка, стоящая огромных денег. При расчете орбиты станции американские футы не были переведены в метрическую систему мер, и в таком виде данные были введены в программу станции, что и привело к потере станции.

"Марс Полар Лэндер" должен был совершить посадку 3 декабря 1999 года. Связь со станцией отключили на то время, пока она проходила бы через марсианскую атмосферу. Через 38 минут станция должна была выйти на связь, но не вышла. Американцы пытались связаться со станцией различными средствами: мощные радиотелескопы сканировали небо, орбитальная станция "Марс Глобал Сервейор" пыталась сфотографировать место предполагаемой посадки аппарата, но все попытки не увенчались успехом. Вскоре после этого NIMA предложила НАСА свою помощь. При помощи аппарата "Марс Глобал Сервейор", был заснят предполагаемый район посадки "Марс Полар Лэндер". Почти 15 месяцев лучшие люди NIMA работали с полученными снимками, прежде чем появились первые результаты. Специалисты, изучавшие снимки поверхности планеты, сообщили, что им удалось что-то обнаружить. Однако в НАСА считают что пока рано говорить о том, что специалисты NIMA обнаружили "Марс Полар Лэндер". Об этом можно будет говорить только после проведения более детальных съёмок подозрительного места.

Сейчас на орбите красной планеты находится единственная орбитальная станция, находящаяся в рабочем состоянии. "Марс Глобал Сервейор" до сих пор присылает очень полезную информацию о планете. Запуск аппарата состоялся 7 ноября 1996 г., причем достижение планеты планировалось на сентябрь 1997 г. АМС была успешно выведена на высокую эллиптическую орбиту вокруг Марса 11 сентября 1997 г. В последующие месяцы она постепенно была переведена на почти круговую околополярную орбиту, с которой с марта 1998 г. по январь 2000 г. выполнялось систематическое картирование планеты. "Марс Глобал Сервейор" сконструирован так, что после завершения проекта картирования он работает как спутник связи, и сейчас всё еще находится на своей орбите вокруг Марса.

С помощью "Марс Глобал Сервейор" были получены следующие результаты:

- Обнаружены признаки появления воды на поверхности Марса в наше время (русла, следы потоков жидкости на краях кратеров).

- Обнаружены слоистые отложения, которые свидетельствуют о том, что в древности на Марсе были широко распространены водоемы (озера).

- Получена первая достаточно надежная оценка количества воды, содержащейся в обеих марсианских полярных шапках — примерно вдвое меньше, чем содержится в гренландском леднике на Земле.

- Топографические измерения выявили заметное понижение поверхности в направлении от южного полюса к северному, которое должно было определять направление переноса воды и осадков, а обширные равнины северного полушария, вероятно, представляют собой дно древнего океана.

- В Южном полушарии неожиданно были обнаружены сильно намагниченные участки коры, что указывает на быстрое остывание Марса в начале его истории.

- Построена первая модель коры Марса, учитывающая древние ударные депрессии и, возможно, разломы, скрытые под северной равниной.

- Исследовано распределение минерала гематита (красный железняк), свидетельствующий о гидротермальных условиях в прошлом, которые могли быть подобны тем, что имели место на Земле в тех местах, где зародилась жизнь.

- Получены многочисленные доказательства роли, которую играет пыль в преобразовании современного ландшафта Марса.

- Удалось значительно лучше понять динамику атмосферы Марса, провести мониторинг циклонов и исследовать суточное и годичное поведение облаков.

По результатам работы аппарата принято решение продлить его работу до апреля 2004 года.

В 2004 году планируется начало совместных исследований Марса японским зондом "Nozomi" и зондом Европейского Космического Агентства "Mars Express". Аппараты будут находиться на перпендикулярных орбитах: "Nozomi" на полярной, а "Mars Express" - на экваториальной, вместе они будут исследовать атмосферу и климат красной планеты.

Совсем недавно ученые получили огромное количество информации, которая поможет ответить на многие вопросы...

На планете были найдены гигантские каналы, по которым в далеком прошлом могла течь вода, сейчас эти каналы скрыты под слоем вулканической лавы.

Согласно предварительным расчетам, эти каналы могли одновременно переносить объем воды, в 50 тысяч раз превышающей объем потока Амазонки и способный заполнить за два месяца три моря, равных Средиземноморскому.

Водяной лед был найден не только на полюсах, но и у экватора.

И главное, когда 25 лет назад на Землю вернулись аппараты "Викинг" с пробами грунта и ученые изучили его, были получены неутешительные результаты о присутствии жизни в прошлом и в те годы на планете... Однако, тщательно исследовав старые образцы и результаты предыдущих исследований, они пришли к выводу что на Марсе 25 лет назад была жизнь! Это заявление было сделано на основе старых результатов. 25 лет назад, сразу после поступления грунта его изучали 10 недель, обнаружилось что грунт выделял углекислый газ, тогда учёные заключили, что причина этого - идущая в нём химическая реакция. Но Джозеф Миллер, нейробиолог из Университета Калифорнии, предположил что газ - результат деятельности бактерий. Количество выделяемого газа циклически менялось, причём продолжительность цикла в точности соответствовала длине марсианских суток - 24,66 часа.

Лишним доказательством того, что это результаты деятельности живых организмов, а не обычная химическая реакция, явилось нагревание образца грунта до температуры 160^oC. Выделение газа при этом резко снизилось, а затем и вовсе прекратилось. По мнению Миллера, высокая температура убила микроорганизмы.

Марсианские аномалии

Но вернемся в 1976 год. В июле "Викинг-1" производил съемку поверхности Марса в области Цидония (Cydonia) для определения места последующей посадки "Викинга-2". Он передал снимки поверхности планеты на Землю. Ученые были просто поражены - на поверхности были видны образования, напоминающие египетские пирамиды и лицо... Как только фотографии попали в прессу, моментально появились слухи, что американский космический аппарат обнаружил свидетельства существования жизни на Марсе. Официальные лица объяснили что пирамиды и лицо не что иное как игра света и тени...

Однако уже где-то в 1997 году НАСА провело повторное фотографирование района Цидония с помощью орбитальной станции "Марс Глобал Сервейор". Поразительно, но новые фотографии отобразили те же самые пирамиды и лицо. Было сделано более десятка снимков высокого разрешения района Цидония, а потом проведен тщательный анализ всех снимков, однако точного ответа на вопрос что собой представляют загадочные структуры - игра света и тени, природные образования или остатки древней цивилизации пока нет.

Тот же самый зонд "Викинг-1" получил изображения кратера Галле (215 км в поперечнике), расположенного на восточной окраине бассейна Аржир. Веселая «мордашка», радостно взиравшая на искусственный спутник Марса, не могла не запомниться всем, кто ее видел.

Многие люди уверены что пирамиды и лицо не являются природными образованиями. Правда, если за искусственное происхождения марсианского "Лица", после тщательного анализа фотографий, можно еще поспорить, то как можно объяснить образование природным путем пирамид? Они не похожи на результаты вулканической активности или на что нибудь другое. Если это просто вулканы, то не видно кратера, потоков лавы на стенках или вокруг них, и слишком правильная форма у этих вулканов: трех-, четырех-, пятиугольная, острые края и вершина. Максимальная высота пирамиды 1,5 км.

... Вскоре после полуночи в воскресенье утром (5.04.1998 в 12:39 - PST), "Марсианская Орбитальная Камера" установленная на "Марс Глобал Сервейер" провела успешное фотографирование области Цидония, и получила снимки "Марсианского лица" высокого разрешения. Изображение было передано на Землю в воскресенье. Изображение было обработано в Malin Space Science Systems (MSSS), в 9:15 утра и вместе с необработанным изображением было передано Лаборатории Реактивного Движения (JPL) для выпуска в Интернет.

Официальные представители НАСА опровергают версию искусственного происхождения марсианских аномалий в области Цидония. Они утверждают, что, скорее всего, "Лицо" - обыкновенная гора, которая напоминает лицо из-за необычного рельефа своей поверхности, а также случайной игры света и тени в момент съемки. Наличие же "пирамид" они объясняют или той же игрой света и тени, или же вулканическими образованиями.

Современные представления

о Фобосе и Деймосе

Изображения Фобоса и Деймоса показывают, что эти тела имеют неправильную форму, которая приблизительно может быть аппроксимирована эллипсоидом, размеры которого для Фобоса составляют 13,3х11,1х9,3 км, для Деймоса - 7,5х6,2х5,4 км. Большая ось эллипсоидов для обоих спутников направлена на Марс, и оба спутника вокруг Марса вращаются синхронно. Орбиты спутников практически круговые с радиус-вектором 9.378 км и 23.459 км для Фобоса и Деймоса соответственно. Плоскости орбит обоих спутников близки к экваториальной плоскости Марса и наклонены под углом 2,7⁰ к ней. Период обращения Фобоса вокруг Марса 7 ч. 39 мин., для Деймоса 30 ч. 21 мин.

Одна из наиболее интересных характеристик Фобоса — либрация (неравномерное движение по орбите, при равномерном движении вокруг своей оси). Фобос является весьма интересным объектом среди известных синхронно вращающихся спутников планет Солнечной системы, так как имеет большую амплитуду либрации.

Поверхность спутников

Поверхности обоих спутников кратерированы, однако, топографически они сильно отличаются. Фобос имеет множество глубоких почти прямых параллельных борозд шириной 100-200 м и глубиной 10-20 м. Некоторые из этих полос имеют длину до 30 км. Почти все эти протяженные полосы начинаются вблизи самого большого кратера на Фобосе - Стикни, диаметр которого 10 км, что составляет более одной трети диаметра Фобоса. Подобных полос на Деймосе нет. Кратеры там много меньше, чем на Фобосе (диаметр самого большого кратера на Деймосе - 2 км). Основной крупномасштабной морфологической особенностью поверхности Деймоса является его кажущаяся однородность. Наиболее загадочный вопрос, касающийся морфологических особенностей этих двух спутников, - почему поверхности их так сильно различаются?

Измерения спектральных характеристик, выполненные в проекте "Фобос-2", а также ранее выполненные измерения, показали, что спектры отражения Фобоса и Деймоса сильно отличаются от спектров, полученных по наблюдениям Марса, а также от спектров углистых хондритов и других астероидных аналогов. В одной из работ, основанной на результатах проекта "Фобос-2", было высказано предположение, что поверхностные слои Фобоса могут представлять собой смесь материала, богатого углистыми соединениями, переработанного космическими излучениями.

Результаты измерений отражательных характеристик показывают, что на поверхности спутников Марса не содержится связанной воды. Однако, существуют оценки, согласно которым термодинамические условия на этих спутниках таковы, что вода может задерживаться на некоторой глубине. Выяснение вопроса о присутствии воды на Фобосе/Деймосе является чрезвычайно важным не только с научной, но и с практической точки зрения.

Пылевые кольца спутников

Измерения, выполненные КА "Викинг" и "Фобос-2", указывают, что повышенная плотность пылевых частиц вблизи орбит Фобоса (и, возможно, Деймоса) наиболее вероятно связана с выбросом материала с поверхности спутников Марса при бомбардировке микрометеоритами. В результате выполненного недавно численного анализа было показано, что при формировании пылевого тора важную роль играют орбитальные резонансы, вызванные влиянием Марса и вариациями давления солнечной радиации. Исследование этой проблемы важно не только с точки зрения понимания эволюции поверхностного рыхлого слоя на поверхности марсианских спутников, но и для изучения условий вблизи Марса, для планирования к нему перспективных экспедиций.

Происхождение спутников

Имеющиеся данные о физических и химических характеристиках Фобоса и Деймоса не позволяют в настоящее время сделать выбор между различными теориями происхождения этих тел. Существуют несколько предположений. Многие авторы полагают, что спутники Марса - либо захваченные астероиды, либо, в соответствии с эволюционной теорией, - аккумулированные тела на марсианских орбитах.

Из-за их возможного астероидального состава, малого размера, неправильной формы и спектральных характеристик марсианские спутники часто связывают с астероидными аналогами. Однако, естественно возникает вопрос о том, каковы могли бы быть физические процессы, которые бы объяснили их происхождение и различия. Поверхности Фобоса и Деймоса, несмотря на возможно единый источник (причину) их происхождения, чрезвычайно сильно различаются. Какую роль в их происхождении сыграло гравитационное поле Марса? Решение всех этих вопросов может дать вклад в понимание происхождение Фобоса и Деймоса, системы спутников Марса, других спутниковых систем.

Список использованной литературы

Информация

http://www.kiam1.rssi.ru/PHOBOS/113.html

http://www.moscowaleks.narod.ru/

http://www.compulenta.ru/

http://www.cnews.ru/newtop/index.shtml?2003/05/19/144327

Фотографии

http://www.kiam1.rssi.ru/MARS/FOB2_IMG.HTM

http://arc.iki.rssi.ru/IPL/phobos.html

http://nssdc.gsfc.nasa.gov/imgcat/html/group_page/MS.html