Планеты земной группы и их спутники

Размещено на http://www.allbest.ru/

Статья по теме:

Планеты земной группы и их спутники

Родионова Ж.Ф., Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга

ВВЕДЕНИЕ

Благодаря многочисленным автоматическим аппаратам, посланным к планетам земной группы и их спутникам, теперь мы хорошо представляем их рельеф и физические особенности. Трехмерные модели рельефа этих планет, созданные благодаря данным лазерного определения высот, показали, что перепады высот на Меркурии, Венере, Земле и Марсе увеличиваются с увеличением расстояния от Солнца: на Меркурии перепад высот менее 10 км, на Венере - 13 км, на Земле - 20 км, на Марсе - около 30 км. По внутреннему строению планеты земной группы мало различаются: они, как правило, имеют металлическое ядро, мягкую мантию и твердую кору различной толщины. Чем дальше от Солнца располагается планета, тем меньше тепла и света она получает, однако температура на поверхности зависит также и от наличия и состава атмосферы. У Меркурия практически нет атмосферы, и солнечные лучи беспрепятственно проникают к его поверхности. Максимальная температура на Меркурии достигает почти 430єС. Но самая высокая температура наблюдается на поверхности Венеры, расположенной почти вдвое дальше от Солнца. Мощная атмосфера Венеры из углекислого газа удерживает тепло, сохраняя у поверхности одинаковую температуру днем и ночью - около 470єС. На Земле среднегодовая температура близка к 17єС, а на Марсе, к минус 55єС.

Средний радиус Венеры - 6 051,8 км меньше среднего радиуса Земли - 6 371 км. Марс почти в два раза меньше Земли: его средний экваториальный радиус равен 3 396 км. Меньше всех в этой группе ближайшая к Солнцу планета - Меркурий, его радиус - 2 440 км. Меркурий находится на среднем расстоянии 0,4 а.е. от центрального светила, Венера - на расстоянии 0,7 а.е. Расстояние до Земли принято за 1 а.е. Марс расположен в 1,5 раза дальше Земли. Периоды обращения планет закономерно увеличиваются с удалением от Солнца. Быстрее всех движется Меркурий (со скоростью 48 км/с), совершающий оборот за 0,24 земного года. Венера, двигаясь со скоростью 35 км/с, завершает один оборот за 0,62 года, Земля - за один год (ее скорость около 30 км/с), а Марс, средняя орбитальная скорость которого 24 км/с, - за 1,9 года. Самый большой эксцентриситет орбиты у Меркурия - 0,2, а самый маленький у Венеры - 0,01. Наклоны орбит планет к эклиптике меняются незначительно от 2 у Марса до 7 у Меркурия. Наклон полярной оси значителен только у Земли - 23 и у Марса - 25, что приводит к смене времен года на этих планетах в отличие от Меркурия и Венеры.

В этой группе планет мало спутников: У Земли - Луна, диаметром 3475 км и у Марса - два маленьких спутника Фобос и Деймос, размеры которых менее 30 км. По периоду вращения вокруг оси первые две планеты (Меркурий и Венера) сильно отличаются от Земли и Марса, продолжительность суток на которых очень близки: 23,9 часа и 24,6 часа соответственно. Меркурий вращается в 58 раз медленнее, а Венера - в 243 раза медленнее, чем Земля. При этом Венера вращается вокруг оси в обратном направлении (по отношению к орбитальному движению). Магнитные поля у планет земной группы очень слабые (кроме Земли). Магнитное поле Меркурия примерно в сто раз слабее, чем земное. У Марса и Венеры оно еще слабее. Таким образом, среди подобных ей планет Земля выделяется тремя свойствами: наличием массивного спутника - Луны, большого количества жидкой воды на поверхности и весьма сильного магнитного поля.

1. ЛУНА

Луна все больше привлекает землян возможностью использовать ее уникальные условия и ресурсы. Из лунных пород можно извлекать кислород, водород, железо, алюминий, титан, кремний и другие полезные элементы. Лунный грунт является прекрасным сырьем для получения различных строительных материалов, а также для добычи изотопа гелий-3, который в будущем позволит обеспечить электростанции Земли безопасным и экологически чистым ядерным горючим. Луна будет использоваться для уникальных научных исследований и наблюдений. Изучая лунную поверхность, ученые могут "заглянуть" в древний период истории нашей собственной планеты, поскольку особенности развития Луны обеспечили сохранность лунного рельефа в течение миллиардов лет. Кроме того, Луна послужит экспериментальной базой для отработки космических технологий, а в дальнейшем может использоваться и как ключевой транспортный узел для межпланетных сообщений.

Средний радиус нашего спутника составляет 1737,4 км. Сила тяжести на Луне в шесть раз меньше, чем на Земле. День и ночь с перепадами температур до 300 градусов длятся по две недели. Первый этап исследования Луны с помощью космических аппаратов начался с АЛС «Луна 1, 2» (СССР) и зонда «Луна 3» (СССР) в 1959 году и закончился в 1976 г. АЛС «Луна 24» (СССР). За это время 12 американских астронавтов побывали в шести экспедициях на поверхности Луны (рис.1). В последние десятилетия сведения о рельефе и физических особенностях Луны были существенно детализированы и дополнены аппаратами: «Клементина» (США1994), «Лунар Проспектор» (США1998), «Смарт 1» (ЕКА 2004), «Кагуйя» (Япония 2007), «Чанъэ 1» (Китай 2007), «Чандрайян 1» (Индия 2008), «ЛРО» (США 2009), «Чанъэ 2» (Китай 2010), «Греил» (США 2011), «Лэдии» (США 2013), «Чанъэ 3» (Китай 2013). Например, в результате многочисленных съемок лунной поверхности выяснилось, что лунное Море Москвы, впервые сфотографированное в 1959 г., оказалось уникальным местом. Много спектральные данные КА «Клементина» (1994 г.) показали, что магма неоднократно проникала на поверхность и заполняла все дно Моря Москвы. КА «Кагуя» определил, что в этом месте толщина лунной коры минимальна. Спектрометр НАСА «Лунный минеральный картограф» (Moon Mineralogy Mapper), установленный на индийском КА «Чандрайян 1», показал наличие минералов: ортопироксена, оливина и шпинели, богатой магнием. Некоторые разновидности шпинели с высоким содержанием магния считаются драгоценными. Высокая концентрация розовой шпинели была выявлена в двух участках Моря Москвы размером 1х1 км. Лазерные альтиметры КА «Кагуя» и ЛРО определяли рельеф Луны с высокой точностью.

Одним из главных открытий зонда ЛРО стало то, что ему совместно с зондом LCROSS удалось найти следы воды в кратере Кабео на южном полюсе Луны. Кроме того, LRO обнаружил своеобразные зоны вечной мерзлоты, куда не попадают лучи Солнца и где лед, должен существовать вечно, а в 2012 году нашел лед и в светлых частях кратеров. Ключевую роль в этом открытии сыграл российский нейтронный детектор LEND, созданный в ИКИ РАН. Разрешение снимков ЛРО достигает 50 см, поэтому удалось на них обнаружить почти все посадочные аппараты, оставленные на лунной поверхности (см. таблицу).

Таблица 1 - Места посадок на Луну

Название Год Страна Широта° Долгота°

аппарата посадки

Луна 2 1959 СССР 29,1 с.ш. 0

Рейнджер 7 1964 США 10,6 ю.ш. 20,6 з.д.

Рейнджер 8 1965 США 2,6 с.ш. 24,8 в.д.

Рейнджер 9 1965 США 12,9 ю.ш. 2,4 з.д.

Луна 9 1966 СССР 7,1 с.ш. 64,4 з.д.

Сервейор 1 1966 США 2,4 ю.ш. 43,2 з.д.

Луна 13 1966 СССР 19,9 с.ш. 62,1 з.д.

Сервейор 3 1967 США 3,0 ю.ш. 23,4 з.д.

Сервейор 5 1967 США 1,4 с.ш. 23,2 в.д.

Сервейор 6 1967 США 0,5 с.ш. 1,4 в.д.

Сервейор 7 1968 США 40,9 ю.ш. 11,4 з.д.

Аполлон 11 1969 США 0,7 с.ш. 23,4 в.д.

Аполлон 12 1969 США 3,0 ю.ш. 23,4 з.д.

Луна 16 1970 СССР 0,7 ю.ш. 56,3 в.д.

Луна 17 1970 СССР 38,3 с.ш. 35,0 з.д.

Аполлон 14 1971 США 3,6 ю.ш. 17,8 з.д.

Аполлон 15 1971 США 26,1 с.ш. 3,6 в.д.

Луна 20 1972 СССР 3,5 с.ш. 56,6 в.д.

Аполлон 16 1972 США 9,0 ю.ш. 15,5 в.д.

Аполлон 17 1972 США 20,2 с.ш. 30,8 в.д.

Луна 21 1973 СССР 25,8 с.ш. 30,4 в.д.

Луна 24 1976 СССР 12,8 с.ш. 62,2 в.д.

Чанъэ 3 2013 Китай 44,1 с.ш. 19,5 з.д.

С помощью двух небольших аппаратов НАСА (GRAIL) удалось повысить точность гравитационных карт Луны в тысячу раз, выявить много крупных кольцевых структур на лунной поверхности, которые не были обнаружены ранее, а также структур и лавовых труб под поверхностью. Средняя толщина лунной коры оказалась вдвое меньше, чем предполагалось до этих исследований. Теперь она составляет 35 км. Радаром Mini-SAR («Chandrayan1») был обнаружен практически чистый лед в полярных областях Луны, а прибором М3 («Chandrayan 1») выявлен тонкий слой льда, распространенный по всей поверхности Луны, концентрация которого меняется в зависимости от времени лунных суток. Китайский луноход «Юйту» (мифологический «лунный заяц») на борту посадочного модуля "Чанъэ-3" сел в Заливе Радуги 14 декабря 2013 года. В задачи аппарата входило исследование геологической структуры и вещества на поверхности Луны. Первоначальный анализ лунного грунта показал, что в нем содержатся восемь основных элементов: магний, алюминий, кремний, калий, кальций, титан, хром и железо. Кроме того, имеются следы стронция, иттрия и циркония. Китай также планирует в конце 2018 года отправить космический аппарат на обратную сторону Луны для сбора образцов грунта. Европейское космическое агентство (ЕКА) совместно с Китаем планируют создание "Лунной деревни", которую предлагается построить на спутнике Земли, потенциальной базой для будущих полетов к Марсу, а также шансом на развитие лунного туризма и даже первым шагом к возможной добыче полезных ископаемых на Луне. В 2019 году Китай планирует осуществить доставку лунного грунта на Землю аппаратом «Чанъэ 5». Индийский аппарат «Чандрайян 2», включающий орбитальный аппарат, спускаемый аппарат и небольшой луноход в 2019 году должен осуществить посадку на южном полюсе Луны в заданном районе. В феврале 2019 года израильская компания SpaceelL намерена посадить свой космический аппарат на Луну с помощью ракеты Falcon 9 (США). Германия планирует запуск посадочного аппарата и лунохода в 2019 г. с помощью ракеты Falcon 9. США запустят 6 космических аппаратов к Луне в 2019-2020 гг. Япония надеется выполнить измерение радиации на поверхности Луны, точную посадку аппарата на поверхность, орбитер, и луноход в 2021 г.. Южная Корея намеревается запустить лунный орбитер в 2020 г., и посадочный аппарат в 2025г., лунную миссию возможно осуществит Северная Корея до 2026 г. Великобритания запустит свой первый аппарат к Луне к 2024 г. В южной полярной области Луны намечена посадка российского аппарата «Луна 25 (Луна-Глоб)» в 2021 году при сотрудничестве с ЕКА. Целью этой миссии станет испытание универсальной посадочной платформы. Этот аппарат будет нести до 20 кг различной научной нагрузки и прилунится к северу от кратера Богуславский. Затем к Луне отправится аппарат Луна-26 «Луна-Ресурс». Данный орбитальный зонд будет изучать химического состав реголита, обеспечивать связь и картирование лунной поверхности. В 2023 году к Луне отправится миссия «Луна-27». Это будет тяжелая посадочная станция, которая осуществит посадку в районе Южного полюса. Целью этой миссии станет изучение проб водного льда и реголита в районе посадки. Научной нагрузкой аппарата станет европейская бурильная установка (до глубины 2-х метров), рука-манипулятор и мини-луноход. Наконец в 2025 году к естественному спутнику Земли полетит российская станция «Луна-28» (Луна-Грунт). Это будет станция с возвращаемой ракетой, которая сможет доставить на нашу планету образцы лунного льда. В состав научной нагрузки данной станции войдет и полноценный луноход. Европейское космическое агентство примет участие в этих проектах. Добычу полезных ископаемых на Луне планирует в ближайшее время частная калифорнийская компания Moon Express. Строительство международной космической станции на орбите вокруг Луны начнется в 2022 году. Пилотируемые полёты на Луну, по-видимому, возобновятся после 2023 года.

2. МЕРКУРИЙ

Составить действительно надежные карты Меркурия и увидеть формы рельефа поверхности планеты впервые удалось благодаря космическому зонду «Маринер-10», запущенному в 1973 г. Он трижды сближался с Меркурием и передавал телевизионные изображения освещенных участков его поверхности. В общей сложности было снято 45% поверхности планеты, в основном - западное полушарие. Были также уточнены радиус планеты (2440 км) и ее масса (5,5% массы Земли). Самые лучшие снимки содержали детали размером до 100 м. На некоторых хорошо видны следы излияния лавы и уступы, названные эскарпами. По-видимому, интенсивная метеоритная бомбардировка поверхности Меркурия в прошлом иногда приводила к таким излияниям. Средняя плотность у Меркурия почти такая же, как у Земли, следовательно, и у Меркурия должно быть железное ядро, занимающее, как показывают расчеты, примерно половину объема планеты. Над ядром должна быть мантия, а над ней силикатная оболочка. Средняя толщина верхнего слоя составляет 26 км. Меркурий получает в 6 раз больше солнечного света на единицу площади, чем Земля. При этом большая часть солнечной энергии поглощается, поскольку поверхность у Меркурия темная, отражающая всего лишь 12-18 % падающего света.

Согласно решению Международного астрономического союза, кратеры на Меркурии называют в честь деятелей культуры: писателей, поэтов, художников, скульпторов, композиторов и фотографов. Так, например, крупнейшие кратеры диаметром от 300 до 600 км получили имена: Бетховен, Толстой, Достоевский, Шекспир и другие. Но есть и исключения из этого правила: один кратер диаметром 60 км с лучевой системой назван в честь известного астронома Койпера, а другой кратер диаметром 1,5 км вблизи экватора, используемый для отсчета долгот на Меркурии, назван Хун Каль, что на языке древних майя означает «двадцать». Через этот кратер условились проводить меридиан с долготой 20. Самая крупная равнина названа Равниной Жары, восточная часть которой впервые была сфотографирована КА «Маринер 10». Аппарат передал на Землю около 3500 снимков с разрешением до 1 км, при этом максимальное разрешение в некоторых районах доходило до 50 м. Завершить фотографирование всей поверхности планеты удалось другому космическому аппарату «Мессенджер» (США), который стартовал в 2004 году, и лишь через 6,5 лет в 2011 году достиг орбиты Меркурия. За время работы в течение 4 лет им передано на Землю более 270 тысяч снимков (рис.2). Наблюдения АМС «Мессенджер» подтвердили давнюю гипотезу, что в постоянно затененных полярных кратерах Меркурия находится водяной лед и другие летучие вещества. Около южного полюса Меркурия мощность отложений водяного льда вдвое больше, чем на северном полюсе. В апреле 2015 года, когда закончилось топливо, аппарат был сброшен на поверхность.

ЕКА, Россия, Япония и ЕС участвуют в подготовке нового аппарата «BepiColombo», который отправится к Меркурию в октябре 2018 года. Прибытие к Меркурию ожидается в 2021 г. Две орбитальные станции отправятся на одном транспортном модуле.

3. ВЕНЕРА

Поверхность Венеры укрыта под мощным чехлом атмосферы. Этот газовый слой, пронизанный несколькими слоями облачности, отражает 2/3 солнечного света и полностью скрывает от нашего взора поверхность планеты. Изображения поверхности были получены методом радиолокации. Радиус Венеры 6052 км, а масса составляет 81% массы Земли. Атмосфера Венеры состоит на 96,5% из углекислого газа и почти на 3,5% из азота. Другие газы - водяной пар, кислород, окись и двуокись серы, аргон, неон, гелий и криптон - в сумме составляют менее 0,1%. Но следует иметь в виду, что венерианская атмосфера примерно в 100 раз массивнее нашей, так что азота там, например, в пять раз больше по массе, чем в атмосфере Земле. Вращение облачного слоя как целого происходит в ту же сторону, что и самой планеты, но значительно быстрее: полный оборот атмосфера на уровне облаков совершает за 4-5 земных суток. Это явление называют суперротацией.

На вершине самых высоких гор Венеры - гор Максвелла (высота около 10,5 км) - давление атмосферы составляет 45 бар, а на дне каньона Дианы - 119 бар. Как известно, давление земной атмосферы у поверхности планеты всего лишь 1 бар. Именно по причине парникового эффекта у поверхности Венеры сохраняется высокая температура независимо от широты местности. Но в горах, над которыми толщина атмосферы меньше, температура ниже на несколько десятков градусов.

Венеру исследовали более 20 космических аппаратов: АМС «Венеры», «Маринеры», «Пионер-Венеры», «Веги» и «Магеллан». С 2006 года на орбите вокруг нее работает зонд «Венера-Экспресс». Первая мягкая посадка на поверхность этой удивительной планеты была осуществлена в 1970 г. АМС «Венера 7» (СССР). Американский зонд «Пионер-Венера-1» в 1978 г. выполнил детальные исследования окружающего пространства и радиолокационное зондирование, благодаря которому была составлена первая подробная карта рельефа поверхности Венеры. С аппарата «Пионер-Венера-2» были сброшены 4 зонда для спуска в атмосфере на дневной и ночной стороне и передачи информации до падения на поверхность. Данные о химическом составе пород впервые были получены с мест посадки аппаратов «Венера-13 и -14» в 1982 г., проработавших на поверхности около 2 часов. С помощью грунтозаборных устройств образцы были взяты внутрь аппаратов и проанализированы. Оказалось, что вещество Венеры сопоставимо с земными базальтами, встречающимися в глубоководных впадинах океанов. В 1985 г., космические аппараты «ВЕГА-1 и -2» вывели в атмосферу Венеры два сравнительно небольших, диаметром по 3,4 м аэростата для исследования ветра планеты. Аэростат «ВЕГИ-1» начал своё движение на 8є севернее экватора, а «ВЕГИ-2» - на 7,5є южнее. В течение 2 суток аэростаты свободно плавали в атмосфере, на высоте 53 - 54 км, посылая радиосигналы на Землю. Наилучшие изображения всей поверхности, с разрешением до 300 м, получил «Магеллан». Геологический возраст поверхности Венеры в отличие от других планет земной группы составляет около 500 млн. лет.

Оказалось, что большая часть поверхности Венеры занята холмистыми равнинами. На долю возвышенностей приходится лишь 8% поверхности. Все заметные детали рельефа получили свои имена. На первых наземных радиолокационных изображениях отдельных участков поверхности Венеры исследователи использовали различные названия, из которых сейчас на картах остались - горы Максвелла (название отражает роль радиофизики в исследованиях Венеры), области Альфа и Бета (две наиболее яркие в радиолокационных изображениях детали рельефа Венеры названы по первым буквам греческого алфавита). Но эти названия являются исключениями из правил наименований, принятых Международным астрономическим союзом: астрономы решили называть детали рельефа поверхности Венеры женскими именами. Предложено давать возвышенностям имена богинь, а низменностям и прочим понижениям рельефа (каньонам и бороздам) - имена прочих мифологических персонажей. Крупные возвышенные области получили названия: Земля Афродиты, Земля Иштар (в честь ассирийской богини любви и красоты) и Земля Лады (славянская богиня любви и красоты). Крупные кратеры названы в честь выдающихся женщин всех времен и народов, а небольшие кратеры носят личные женские имена. На картах Венеры можно встретить такие названия как Клеопатра (последняя царица Египта), Дашкова (директор Петербургской академии наук), Ахматова (русская поэтесса) и другие известные имена (рис. 3). Из русских имен на картах Венеры встречаются Антонина, Галина, Зина, Зоя, Лена, Маша и многие другие имена. Следов деятельности жидкой воды на Венере не обнаружено. Французские и американские ученые показали, что современная литосфера Венеры растрескивается и напоминает древнюю земную кору. На Венере могут присутствовать некоторые элементы тектонической активности.

АМС «Венера-Экспресс», запущенная в ноябре 2005 г с космодрома Байконур, исследовала атмосферу и физические характеристики планеты до 2015 года. Японский КА «Акацуки» вышел на орбиту вокруг Венеры в декабре 2015 года. Миссия посвящена изучению атмосферы Венеры на разных высотах, в том числе наблюдение движения облаков. Аппаратом был обнаружен вихрь у основания облачного слоя. Такие вихри наблюдаются в атмосфере Земли, но на Венере они были обнаружены впервые. Рабочей группой ИКИ-Роскосмос-НАСА обсуждаются варианты сценария миссии «Венера-Д», запуск которой намечен на 2026-2027 гг.

4. МАРС

Исследования Марса космическими аппаратами начались в 1962 г. запуском зонда «Марс-1» (СССР). Первые снимки участков поверхности Марса передал «Маринер-4» (США) в 1965 г., а затем «Маринер-6 и -7» (США) в 1969 г. По снимкам «Маринера-9» (США) (1971 г.) были составлены подробные карты планеты. На современных картах Марса наряду с наименованиями, присвоенными формам рельефа, которые выявлены по космическим снимкам, используются также старые географические и мифологические названия, предложенные итальянским астрономом Скиапарелли. Самая крупная возвышенная область, поперечником около 6000 км и высотой до 9 км получила название Фарсида (так на древних картах назывался Иран), а огромная кольцевая депрессия на юге диаметром более 2000 км названа Элладой (Греция). Густо покрытые кратерами участки поверхности получили название земель: Земля Прометея, Земля Ноя, и другие. Долинам даются названия планеты Марс из языков разных народов. Крупные кратеры названы в честь ученых, а небольшие кратеры носят названия населенных пунктов Земли.

В 1971 г. была осуществлена первая мягкая посадка на поверхность КА «Марс-3» (СССР), но сразу после посадки связь с аппаратом прервалась. Зонды «Викинг-1 и Викинг -2» (США), выведенные на около марсианские орбиты в 1976 г. оказались наиболее результативными. Они несколько лет изучали состав атмосферы, метеоусловия и грунт в местах посадок, а также провели уникальные эксперименты по поиску признаков жизни в пробах марсианского грунта, помещенных с помощью манипулятора в специальные анализаторы. Однако надежных следов органических соединений, являющихся продуктами жизнедеятельности микроорганизмов, не было обнаружено. Орбитальный аппарат «Марс Глобал Сервейер» (США) прибыл к Марсу в 1997 г. и до 2006 г. успешно фотографировал поверхность планеты с высоким разрешением. Аппарат «Марс Пасфайндер» (США) в 1997 г. доставил на поверхность маленький марсоход, исследовавший химический состав пород вблизи места посадки. В октябре 2001 г. на орбиту вокруг Марса был выведен аппарат «Марс Одиссей» с целью изучения геологического строения планеты. Детектор Хенд, изготовленный в ИКИ РАН и размещенный на этом аппарате, использовался для обнаружения подповерхностных запасов водяного льда. А в 2003 г. на Марс были доставлены две самоходные лаборатории - «Спирит» (США) и «Оппортьюнити» (США). Последний до сих пор продолжает успешно работать. С 2006 г. еще более детальные снимки передает «Марс Реконнеисенс Орбитер» (МРО, США). «Марс Одиссей», «Марс - Экспресс» (ЕКА) и «Марс разведывательный спутник» продолжают исследования с орбиты. Аппарат «Феникс» работал в приполярной области с 25 мая по 2 ноября 2008 года. Им впервые произведено бурение поверхности и обнаружен лед. «Феникс» доставил на планету цифровую библиотеку научной фантастики. В 2012 году на поверхность Марса в кратер Гейл был доставлен марсоход «Кьюриосити», снабженный чутким газоанализатором, способным определять метан атмосфере. Метановые выбросы зарегистрировали одновременно американские и российские астрономы, а через год эти данные были подтверждены с марсианской орбиты спутником «Mars Express». Итальянские ученые, исследовав область Южного плато Марса с помощью радара европейского орбитального КА «Марс Экспресс», обнаружили слой жидкой воды подо льдом на глубине 1,5 км. На некоторых снимках МРО крутых склонов и краев кратеров обнаружены темные полосы шириной 0,5-5 метров, которые появляются и разрастаются в летний период и исчезают марсианской зимой. Оказалось, что все эти линии присутствовали лишь на достаточно крутых склонах, чей угол наклона составлял 27 градусов или более. Ученые обнаружили, что в одних местах следы потоков появляются гораздо чаще, чем в других.

Для поверхности Марса характерна асимметрия в распределении равнин и возвышенностей между полушариями. Равнинами называют довольно гладкие пониженные участки, которые занимают 35% поверхности планеты. Возвышенные области покрыты множеством кратеров. Большая часть равнин расположена в северном полушарии. Граница между равнинами и возвышенностями в ряде случаев представлена особым типом рельефа - столовыми горами, сложенными плосковершинными горками и хребтами. Четыре гигантских потухших вулкана возвышаются над средним уровнем поверхности на высоту до 21 км. Самый крупный из них - гора Олимп, расположенный на западной окраине гор Фарсида. Три вулкана - гора Аскрийская, гора Павлина и гора Арсия, расположенные на одной прямой линии на вершине гор Фарсида, достигают 17 км. Помимо указанных четырех, на Марсе найдено более 70 потухших вулканов, но они гораздо меньше и по диаметру и по высоте. К югу от экватора находится гигантская долина глубиной до 7 км и протяженностью более 4500 км. Ее назвали Долиной Маринера (рис. 4). Выявлено множество долин меньших размеров, а также борозд и трещин, свидетельствующих о том, что в древности на Марсе была вода и, следовательно, атмосфера была более плотной. Под поверхностью Марса в отдельных областях должен находиться слой вечной мерзлоты, толщиной несколько километров. В таких районах на поверхности у кратеров видны необычные для планет земной группы застывшие потоки, по которым можно судить о наличии подповерхностного льда. За исключением равнин, поверхность Марса сильно кратерирована. Кратеры, как правило, выглядят более разрушенными, чем на Меркурии и Луне. Следы ветровой эрозии можно видеть повсюду. Для исследования атмосферы и климата Марса в сентябре 2014 г выведен на орбиту спутника аппарат «MAVEN» (США), который должен выяснить каким образом Марс потерял атмосферу. Согласно модели постепенного улетучивания атмосферы путем фотодиссоциации углекислого газа на атомы углерода и кислорода, 3.8 млрд. лет назад углекислотная атмосфера Марса была достаточно плотной, с атмосферным давлением у поверхности около 1 бар. Постепенно под действием солнечного ветра и жесткого солнечного ультрафиолета она становилась все разреженнее, при этом доля тяжелого изотопа углерода постоянно росла. Индийская организация космических исследований в сентябре 2014 г. успешно вывела на орбиту спутника Марса свой первый планетный аппарат - «Мангальян» (Mars Orbiter Mission) (сокращенно MOM) для исследования рельефа и атмосферы планеты с помощью индийских научных приборов. МОМ сфотографировал много интересных участков поверхности, облака над горой Олимп. Датчик метана успешно работает и передает научные данные. Индия планирует запуски новых аппаратов с большим количеством научных приборов. Еще в 2003 году астрономы сообщили сенсационную новость - на Марсе был найден метан, который то появлялся, то исчезал над некоторыми участками поверхности. КА Curiosity также регистрировал - таинственный газ снова появился в кратере Гейла, а потом снова пропал. Mars Express регистрировал метан, но его разрешающая способность по распределению атмосферных газов оставляла желать лучшего. Роскосмос и ЕКА решили подготовить аппарат, который сможет искать метан с точностью не менее чем в тысячу раз превышающую возможности Mars Express. Так родилась идея космического аппарата ExoMars Trace Gas Orbiter. ExoMars TGO - это трехметровый четырехтонный космический аппарат, который нес на борту четыре основных научных прибора и посадочный аппарат Schiaparelli, который не долетел до поверхности. Два главных научных прибора ExoMars TGO: европейский NOMAD и российский ACS являются блоками нескольких спектрометров и частично дополняют друг друга, но захватывают разные диапазоны световых волн. Оба они будут пользоваться одним “секретным методом” - наблюдать атмосферу на просвет. То есть анализировать свет солнца, погружающегося в атмосферу Марса на линии горизонта. Этот метод и высокое спектральное разрешение приборов позволяют не просто определять газы в атмосфере, но даже различать их по изотопному составу. Посадочный модуль InSight (США), отправился на Марс в мае 2018 года. Зонд InSight создается на базе зонда "Феникс", который успешно работал в приполярных областях Марса. На его борту будет работать сейсмограф, а также геофизический термометр, который установят в 5-метровой скважине для измерений подземного тепла. Один из приборов зонда будет с высокой точностью отслеживать колебания вращения планеты, что поможет определить распределение массы в недрах планеты и лучше понять ее внутреннюю структуру.

5. ФОБОС И ДЕЙМОС - ЕСТЕСТВЕННЫЕ СПУТНИКИ МАРСА

венера луна фобос деймос

Спутники Марса открыл американский астроном А. Холл во время великого противостояния 1877 г. Они очень малы и имеют неправильную форму. Большая полуось Фобоса составляет 13,5 км, а малая 9,4 км; у Деймоса, соответственно, 7,5 и 5,5 км. Зонд «Маринер-7» сфотографировал Фобос на фоне Марса в 1969 г., а «Маринер-9» передал множество снимков обоих спутников, на которых видно, что их поверхности неровные, обильно покрытые кратерами. Несколько близких подлетов к спутникам совершили зонды «Викинг-1, -2». Данные об изменении температуры поверхности Марса и сведения о свойствах пород, слагающих естественный спутник Марса - Фобос, получил зонд «Фобос-2» (СССР) в 1989 г. На лучших фотографиях Фобоса видны детали рельефа размером до 5 метров. Орбиты спутников круговые. Фобос обращается вокруг Марса на расстоянии 6000 км от поверхности с периодом 7 час 39 мин. Деймос удален от поверхности планеты на20 тыс. км, а период его обращения составляет 30 час 18 мин. Фобос восходит на западе и заходит на востоке по 3 раза за марсианские сутки. Средняя плотность Фобоса менее 2 г/см3, а ускорение свободного падения на его поверхности составляет 0,5 см/с2. Человек весил бы на Фобосе всего несколько десятков граммов и мог бы, бросив камень рукой, заставить его навсегда улететь в космос (скорость отрыва на поверхности Фобоса около 13 м/с). Самый большой кратер на Фобосе имеет диаметр 8 км, сопоставимый с наименьшим поперечником самого спутника. На Деймосе крупнейшая впадина имеет диаметр 2 км.

На Фобосе обнаружены загадочные борозды, пересекающие почти весь спутник. Самые крупные борозды имеют ширину 400-600 м при глубине 60-90 м. Чаще встречаются борозды шириной 100--200 метров при глубине 10--20 метров. Было предложено много гипотез для объяснения происхождения этих борозд, однако ни одна из них не может полностью объяснить их разнообразную морфологию и ориентацию. Есть несколько гипотез о происхождении этих борозд, но пока нет достаточно убедительного объяснения, как впрочем и объяснения происхождения самих спутников. Одна из наиболее популярных версий предполагает, что они представляют собой захваченные из главного пояса астероиды. Согласно второй теории, Фобос и Деймос имеют марсианское происхождение и образовались при столкновении планеты с космическим телом.

Миссия Mars Moons eXploration (MMX) -- это программа японского аэрокосмического агентства JAXA, посвященная исследованию двух спутников Красной планеты, Фобоса и Деймоса, которая стартует в 2024 году. В первую очередь ученые надеются выяснить историю их происхождения. Планируется, что космический аппарат изучит поверхности лун, после чего приземлится на поверхность Фобоса и возьмет образцы грунта. После этого он отправится обратно на Землю и вернется примерно в 2029 году.

Размещено на Allbest.ru