Поверхность Марса

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Основные регионы[править | править вики-текст]

Иней на поверхности Марса (снимок марсианской станции «Викинг-2», 18 мая 1979 года).
Участок кратера Гусева (мозаика снимков марсохода «Спирит»).
Топографическая карта Марса, по данным Mars Global Surveyor (1999). Нулевой меридиан Марса принят проходящим через кратер Эйри-0.

Две трети поверхности Марса занимают светлые области, получившие название материков, около трети — тёмные участки, называемые морями. Моря сосредоточены главным образом в южном полушарии планеты, между 10 и 40° широты. В северном полушарии есть только два крупных моря — Ацидалийское и Большой Сирт.

Характер тёмных участков до сих пор остаётся предметом споров. Они сохраняются, несмотря на то, что на Марсе бушуют пылевые бури. В своё время это служило доводом в пользу предположения, что тёмные участки покрыты растительностью. Сейчас полагают, что это просто участки, с которых, в силу их рельефа, легко выдувается пыль. Крупномасштабные снимки показывают, что на самом деле тёмные участки состоят из групп тёмных полос и пятен, связанных с кратерами, холмами и другими препятствиями на пути ветров. Сезонные и долговременные изменения их размера и формы связаны, по-видимому, с изменением соотношения участков поверхности, покрытых светлым и тёмным веществом.

Полушария Марса довольно сильно различаются по характеру поверхности. В южном полушарии поверхность находится на 1—2 км над средним уровнем и густо усеяна кратерами. Эта часть Марса напоминает лунные материки. На севере большая часть поверхности находится ниже среднего уровня, здесь мало кратеров, и основную часть занимают относительно гладкие равнины, вероятно, образовавшиеся в результате затопления лавой и эрозии. Такое различие полушарий остаётся предметом дискуссий. Граница между полушариями следует примерно по большому кругу, наклонённому на 30° к экватору. Граница широкая и неправильная и образует склон в направлении на север. Вдоль неё встречаются самые эродированные участки марсианской поверхности.

Выдвинуто две альтернативных гипотезы, объясняющих асимметрию полушарий. Согласно одной из них, на раннем геологическом этапе литосферные плиты «съехались» (возможно, случайно) в одно полушарие, подобно континенту Пангея на Земле, а затем «застыли» в этом положении. Другая гипотеза предполагает столкновение Марса с космическим телом размером с Плутон[1][2].

Большое количество кратеров в южном полушарии предполагает, что поверхность здесь древняя — 3—4 млрд. лет. Выделяют несколько типов кратеров: большие кратеры с плоским дном, более мелкие и молодые чашеобразные кратеры, похожие на лунные, кратеры, окружённые валом, и возвышенные кратеры. Последние два типа уникальны для Марса — кратеры с валом образовались там, где по поверхности текли жидкие выбросы, а возвышенные кратеры образовались там, где покрывало выбросов кратера защитило поверхность от ветровой эрозии. Самой крупной деталью ударного происхождения является равнина Эллада (примерно 2100 км в поперечнике[3]).

В области хаотического ландшафта вблизи границы полушарий поверхность испытала разломы и сжатия больших участков, за которыми иногда следовала эрозия (вследствие оползней или катастрофического высвобождения подземных вод), а также затопление жидкой лавой. Хаотические ландшафты часто находятся у истока больших каналов, прорезанных водой. Наиболее приемлемой гипотезой их совместного образования является внезапное таяние подповерхностного льда.

Долины Маринер на Марсе.

В северном полушарии, помимо обширных вулканических равнин, находятся две области крупных вулканов — Фарсида и Элизий. Фарсида — обширная вулканическая равнина протяжённостью 2000 км, достигающая высоты 10 км над средним уровнем. На ней находятся три крупных щитовых вулкана — гора Арсия, гора Павлина и гора Аскрийская. На краю Фарсиды находится высочайшая на Марсе и высочайшая известная в Солнечной системе[4] гора Олимп. Олимп достигает 27 км высоты по отношению к его основанию[4] и 25 км по отношению к среднему уровню поверхности Марса, и охватывает площадь 550 км диаметром, окружённую обрывами, местами достигающими 7 км высоты. Объём Олимпа в 10 раз превышает объём крупнейшего вулкана Земли Мауна-Кеа. Здесь же расположено несколько менее крупных вулканов. Элизий — возвышенность до шести километров над средним уровнем, с тремя вулканами — купол Гекаты, гора Элизий и купол Альбор.

По другим данным, высота Олимпа составляет 21 287 метров над нулевым уровнем и 18 километров над окружающей местностью, а диаметр основания — примерно 600 км. Основание охватывает площадь 282 600 км²[5]. Кальдера (углубление в центре вулкана) имеет ширину 70 км и глубину 3 км[6].

Возвышенность Фарсида также пересечена множеством тектонических разломов, часто очень сложных и протяжённых. Крупнейший из них — долины Маринер — тянется в широтном направлении почти на 4000 км (четверть окружности планеты), достигая ширины 600 и глубины 7—10 км[7][8]; по размерам этот разлом сравним с Восточноафриканским рифтом на Земле. На его крутых склонах происходят крупнейшие в Солнечной системе оползни. Долины Маринер являются самым большим известным каньоном в Солнечной системе. Каньон, который был открыт космическим аппаратом «Маринер-9» в 1971 году, мог бы занять всю территорию США, от океана до океана.

Панорама ударного кратера Виктория диаметром около 800 метров, снятая марсоходом «Оппортьюнити». Панорама составлена из снимков которые были получены за три недели, в период с 16 октября по 6 ноября 2006.
Панорама ударного кратера Виктория диаметром около 800 метров, снятая марсоходом «Оппортьюнити». Панорама составлена из снимков которые были получены за три недели, в период с 16 октября по 6 ноября 2006.
Панорама поверхности Марса в районе Husband Hill, снятая марсоходом «Спирит» 23-28 ноября 2005.
Панорама поверхности Марса в районе Husband Hill, снятая марсоходом «Спирит» 23-28 ноября 2005.

Лёд и полярные шапки[править | править вики-текст]

Северная полярная шапка в летний период, фото Марс Глобал Сервейор. Длинный широкий разлом, рассекающий шапку слева — Каньон Северный.

Внешний вид Марса сильно изменяется в зависимости от времени года. Прежде всего, бросаются в глаза изменения полярных шапок. Они разрастаются и уменьшаются, создавая сезонные явления в атмосфере и на поверхности Марса. Полярные шапки в максимуме разрастания могут достигать широты 50°. Диаметр постоянной части северной полярной шапки составляет 1000 км[9]. По мере того, как весной полярная шапка в одном из полушарий отступает, детали поверхности планеты начинают темнеть.

Северная и Южная полярные шапки состоят из двух составляющих: сезонной — углекислого газа[9] и вековой — водяного льда[10]. По данным со спутника «Марс Экспресс», толщина шапок может составлять от 1 м до 3,7 км. Аппарат «Марс Одиссей» обнаружил на южной полярной шапке Марса действующие гейзеры. Как считают специалисты НАСА, струи углекислого газа с весенним потеплением вырываются вверх на большую высоту, унося с собой пыль и песок[11][12].

В 1784 году астроном У. Гершель обратил внимание на сезонные изменения размера полярных шапок, по аналогии с таянием и намерзанием льдов в земных полярных областях[13]. В 1860-е годы французский астроном Э. Лиэ наблюдал волну потемнения вокруг тающей весенней полярной шапки, что тогда было истолковано гипотезой о растекании талых вод и росте растительности. Спектрометрические измерения, которые были проведены в начале XX века в обсерватории Ловелла во Флагстаффе В. Слайфером, однако, не показали наличия линии хлорофилла — зелёного пигмента земных растений[14].

По фотографиям «Маринера-7» удалось определить, что полярные шапки имеют толщину в несколько метров, а измеренная температура 115 K (-158 °C) подтвердила возможность того, что она состоит из замёрзшей углекислоты — «сухого льда»[15].

Возвышенность, которая получила название гор Митчелла, расположенная близ южного полюса Марса, при таянии полярной шапки выглядит как белый островок, поскольку в горах ледники тают позднее, в том числе и на Земле[16].

Данные аппарата Mars Reconnaissance Orbiter позволили обнаружить под каменистыми осыпями у подножия гор значительный слой льда. Ледник толщиной в сотни метров занимает площадь в тысячи квадратных километров, и его дальнейшее изучение способно дать информацию об истории марсианского климата[17][18].

Русла «рек» и другие особенности[править | править вики-текст]

Дельта высохшей реки в кратере Эберсвальде (фото Mars Global Surveyor).
Микроскопическое фото конкреции гематита размером 1,3 см в марсианском грунте, снятое марсоходом «Оппортьюнити» 2 марта 2004 года, что свидетельствует о присутствии в геологическом прошлом воды в жидком состоянии[19].
Т. н. «чёрная дыра» (колодец) диаметром более 150 м на поверхности Марса. Видна часть боковой стенки. Склон горы Арсия (фото «Марсианского разведывательного спутника»).

На Марсе имеется множество геологических образований, напоминающих водную эрозию, в частности, высохшие русла рек. Согласно одной из гипотез, эти русла могли сформироваться в результате кратковременных катастрофических событий и не являются доказательством длительного существования речной системы. Однако последние данные свидетельствуют о том, что реки текли в течение геологически значимых промежутков времени. В частности, обнаружены инвертированные русла (то есть русла, приподнятые над окружающей местностью). На Земле подобные образования формируются благодаря длительному накоплению плотных донных отложений с последующим высыханием и выветриванием окружающих пород. Кроме того, есть свидетельства смещения русел в дельте реки при постепенном поднятии поверхности[20].

В юго-западном полушарии, в кратере Эберсвальде обнаружена дельта реки площадью около 115 км²[21]. Намывшая дельту река имела в длину более 60 км[22].

Данные марсоходов НАСА «Спирит» и «Оппортьюнити» свидетельствуют также о наличии воды в прошлом (найдены минералы, которые могли образоваться только в результате длительного воздействия воды). Аппарат «Феникс» обнаружил залежи льда непосредственно в грунте.

Кроме того, обнаружены тёмные полосы на склонах холмов, свидетельствующие о появлении жидкой солёной воды на поверхности в наше время. Они появляются вскоре после наступления летнего периода и исчезают к зиме, «обтекают» различные препятствия, сливаются и расходятся. «Сложно представить, что подобные структуры могли сформироваться не из потоков жидкости, а из чего-то иного», — заявил сотрудник НАСА Ричард Зурек[23].

28 сентября 2012 года на Марсе обнаружены следы пересохшего водного потока. Об этом объявили специалисты американского космического агентства НАСА после изучения фотографий, полученных с марсохода «Кьюриосити», на тот момент работавшего на планете лишь семь недель. Речь идёт о фотографиях камней, которые, по мнению учёных, явно подвергались воздействию воды[24].

На вулканической возвышенности Фарсида обнаружено несколько необычных глубоких колодцев. Судя по снимку аппарата «Марсианский разведывательный спутник», сделанному в 2007 году, один из них имеет диаметр 150 метров, а освещённая часть стенки уходит в глубину не менее чем на 178 метров. Высказана гипотеза о вулканическом происхождении этих образований[25][26].

На Марсе имеется необычный регион — Лабиринт Ночи, представляющий собой систему пересекающихся каньонов. Их образование не было связано с водной эрозией, и вероятная причина появления — тектоническая активность. Над Лабиринтом Ночи образуются облака, которые могут довольно точно копировать его структуру.

Грунт[править | править вики-текст]

Фотография марсианского грунта в месте посадки аппарата «Феникс».

Элементный состав поверхностного слоя марсианской почвы, определённый по данным посадочных аппаратов, неодинаков в разных местах. Основная составляющая почвы — кремнезём (20—25 %), содержащий примесь гидратов оксидов железа (до 15 %), придающих почве красноватый цвет. Имеются значительные примеси соединений серы, кальция, алюминия, магния, натрия (единицы процентов для каждого)[27][28].

Согласно данным зонда НАСА «Феникс» (посадка на Марс 25 мая 2008 года), соотношение pH и некоторые другие параметры марсианских почв близки к земным, и на них теоретически можно было бы выращивать растения[29][30]. «Фактически, мы обнаружили, что почва на Марсе отвечает требованиям, а также содержит необходимые элементы для возникновения и поддержания жизни как в прошлом, так и в настоящем и будущем», сообщил ведущий исследователь-химик проекта Сэм Кунейвс[31]. Также, по его словам, данный щелочной тип грунта многие могут встретить на «своём заднем дворе», и он вполне пригоден для выращивания спаржи[32].

В месте посадки аппарата в грунте имеется также значительное количество водяного льда[33]. Орбитальный зонд «Марс Одиссей» также обнаружил, что под поверхностью красной планеты есть залежи водяного льда[34]. Позже это предположение было подтверждено и другими аппаратами, но окончательно вопрос о наличии воды на Марсе был решён в 2008 году, когда зонд «Феникс», севший вблизи северного полюса планеты, получил воду из марсианского грунта[35][36].

Данные, полученные марсоходом Curiosity и обнародованные в сентябре 2013 года, показали, что содержание воды под поверхностью Марса гораздо выше, чем считалось ранее. В породе, из которой брал образцы марсоход, её содержание может достигать 2 % по весу[37].

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Margarita M. Marinova, Oded Aharonson & Erik Asphaug. Mega-impact formation of the Mars hemispheric dichotomy (англ.) // Nature. — 2008. — Vol. 453. — P. 1216—1219.
  2. Удар «плутона» расколол Марс надвое. Газета.Ru (26 июня 2008). Проверено 16 марта 2011. Архивировано 21 августа 2011 года.
  3. Nicholas M. Remote Sensing Tutorial Page 19—12 (англ.). NASA. Проверено 16 марта 2011. Архивировано 21 августа 2011 года.
  4. 1 2 Glenday Craig. Guinness World Records. — Random House, Inc., 2009. — P. 12. — ISBN 0-553-59256-4.
  5. Faure, Mensing, 2007, с. 218.
  6. Faure, Mensing, 2007, с. 219.
  7. Valles Marineris (англ.). NASA. Проверено 16 марта 2011. Архивировано 21 августа 2011 года.
  8. Mars:Valles Marineris (англ.). NASA. Проверено 16 марта 2011. Архивировано 21 августа 2011 года.
  9. 1 2 MIRA's Field Trips to the Stars Internet Education Program. Mira.or. Проверено 26 февраля 2007. Архивировано 21 августа 2011 года.
  10. Darling, David Mars, polar caps. Encyclopedia of Astrobiology, Astronomy, and Spaceflight. Проверено 26 февраля 2007. Архивировано 21 августа 2011 года.
  11. NASA Findings Suggest Jets Bursting From Martian Ice Cap, Jet Propulsion Laboratory, NASA (August 16, 2006). Проверено 11 августа 2009.
  12. Kieffer, H. H. Mars Polar Science 2000 (PDF) (2000). Проверено 6 сентября 2009. Архивировано 21 августа 2011 года.
  13. Бронштэн В. А., 1977, с. 19.
  14. Бронштэн В. А., 1977, с. 48.
  15. Бронштэн В. А., 1977, с. 67-68.
  16. Бронштэн В. А., 1977, с. 54.
  17. John W. Holt et al. Radar Sounding Evidence for Buried Glaciers in the Southern Mid-Latitudes of Mars (англ.) // Science. — 2008. — Vol. 322. — P. 1235—1238. — DOI:10.1126/science.1164246.
  18. У подножия марсианских гор найден слой вечной мерзлоты. tut.by (21 ноября 2008). Проверено 16 марта 2011. Архивировано 21 августа 2011 года.
  19. Guy Webster. Opportunity Rover Finds Strong Evidence Meridiani Planum Was Wet 2 марта 2004
  20. Б. Ш. (2008-07-24). «Марсианские хроники: ископаемая речная дельта» (Троицкий вариант): 9. Проверено 2011-03-16.
  21. «Mars Express сфотографировал дельту в кратере Эберсвальде» — Лента.ru (05.09.2011)
  22. Снимок кратеров Эберсвальде, Холден и русла реки
  23. НАСА: на снимках с Марса видны очертания водных потоков. Русская служба BBC — наука, 05 августа 2011.
  24. «„Кьюриосити“ обнаружил на Марсе русло пересохшего ручья». — Лента.ру
  25. Laszlo P. Keszthelyi. New View of Dark Pit on Arsia Mons  (недоступная ссылка — история). HiRISE (29 August 2007). Проверено 16 марта 2011.
  26. Артём Тунцов. Марсианские дыры без дна. Газета.ру (3 сентября 2007). Проверено 16 марта 2011. Архивировано 21 августа 2011 года.
  27. Dr. David R. Williams. Preliminary Mars Pathfinder APXS Results. NASA (14 August 1997). Проверено 16 марта 2011. Архивировано 21 августа 2011 года.
  28. On Mars: Exploration of the Red Planet. 1958—1978. NASA. Проверено 16 марта 2011. Архивировано 21 августа 2011 года.
  29. W. V. Boynton et al. Evidence for Calcium Carbonate at the Mars Phoenix Landing Site (англ.) // Science. — 2009. — Vol. 325. — P. 61—64.
  30. M. H. Hecht et al. Detection of Perchlorate and the Soluble Chemistry of Martian Soil at the Phoenix Lander Site (англ.) // Science. — 2009. — Vol. 325. — P. 64—67.
  31. Почва на Марсе содержит необходимые для возникновения и поддержания жизни элементы  (недоступная ссылка — история). АМИ-ТАСС (27 июня 2008). Проверено 16 марта 2011. Архивировано 29 октября 2008 года.
  32. Martian soil 'could support life'. ВВС (27 июля 2008). Проверено 7 августа 2011. Архивировано 21 августа 2011 года.
  33. Dwayne Brown, Guy Webster, Sara Hammond. NASA Spacecraft Confirms Martian Water (англ.). NASA (31 July 2008). Проверено 16 марта 2011. Архивировано 21 августа 2011 года.
  34. Jim Bell. Tip of the Martian Iceberg? (англ.) // Science. — 2002. — Vol. 297. — P. 60—61.
  35. P. H. Smith et al. H2O at the Phoenix Landing Site (англ.) // Science. — 2009. — Vol. 325. — P. 58—61. — Bibcode2009Sci...325...58S.
  36. «Феникс» сумел получить воду из марсианского грунта. Lenta.ru (1 августа 2008). Архивировано 18 августа 2012 года.
  37. Учёные: На Марсе оказалось неожиданно много воды, Взгляд.ру (27 сентября 2013). Проверено 27 сентября 2013.

Литература[править | править вики-текст]

Внешние ссылки[править | править вики-текст]

Карты Марса с названиями деталей рельефа на русском языке
Карты, фотографии и различная информация о Марсе