מאדים

מידע כללי

קוטרו של מאדים 6,721 ק"מ (כחצי מקוטר כדור הארץ) והוא משלים סיבוב אחד סביב צירו אחת ל־24 שעות ו־37 דקות. מאדים משלים הקפה אחת סביב השמש כל 686.98 יום במהירות ממוצעת של 24.13 ק"מ לשנייה. צפיפותו הממוצעת 3.95 גרם לסמ"ק. למאדים רק רבע מפני השטח של כדור הארץ ומסתו היא רק עשירית ממסתו של כדור הארץ. כוח המשיכה על פני מאדים הוא כ־38% מכוח המשיכה על פני כדור הארץ. פני מאדים מלאים במכתשים ומרבית הקרח בקטבים הוא קרח יבש הנוצר מקפיאת פחמן דו־חמצני. חוקרים מעריכים כי ייתכן גם שיורד שלג. השינוי בגודלן של המדבריות על פני מאדים ובצורתן, נעוץ ברוחות העזות המזיזות ענני חול גדולים ממקום למקום. ציר הסיבוב של מאדים נטוי בזווית של 25 מעלות ביחס למישור ההקפה שלו סביב השמש. האטמוספירה עליו דלילה מאוד וכמות המים בה נמוכה. במאדים נמצא גם ההר הגבוה ביותר במערכת השמש, הר הגעש אולימפוס מונס - גובהו 27 ק"מ. בנוסף על מאדים נמצא קניון ואליס מארינריס, אשר אורכו 4,500 ק"מ ורוחבו 200 ק"מ.
בזמנים קדומים, כמות אדי המים באטמוספירה הייתה גדולה יותר, אלא שעקב מחסור באוקיינוסים וצורות חיים שיקלטו את אדי המים והחמצן, נקלטו אדי המים והחמצן בקרקע של מאדים, העשירה בברזל, הברזל התחמצן ומכאן צבעו האדמדם של כוכב הלכת.

מקור השם

כוכב מַאְדִּים מוזכר בשם זה כבר על ידי חז"ל בתלמוד הבבלי. השם מַאְדִּים מתייחס לצבעו האדמדם של הכוכב, שמקורו בקרקע העשירה בברזל שהתחמצן (החליד). ייתכן כי הדבר נובע ממגמה של חז"ל להעניק לכוכבי הלכת שמות הקשורים לתכונות הכוכב ונייטרליים מבחינה דתית, בניגוד לשמות האלים שניתנו לכוכבי הלכת על ידי תרבויות אחרות. מקור שמו בלועזית Mars הוא על שם מרס אל המלחמה במיתולוגיה הרומית.

אטמוספירה

האטמוספירה של מאדים קלושה: לחץ האוויר בפני השטח הוא רק 10 מיליבר, כ־1% בלבד מהלחץ הממוצע שעל־פני כדור הארץ. גובהה של האטמוספירה הוא כ־11 ק"מ. האטמוספירה של מאדים מורכבת מ־95% פחמן דו־חמצני, 3% חנקן, 1.6% ארגון ומעט חמצן ומים. ב־2003 נמצאו גם עדויות לנוכחות של מתאן באטמוספירה.
בשלבי קיומו הראשונים של כוכב הלכת, כמות הפחמן באטמוספירה הייתה גדולה יותר, כמו שהיה בתקופה המקבילה על כדור הארץ. מקורו של הפחמן הוא מפנים כוכב הלכת, מהמעטפת, וממקורות חיצוניים (מטאוריטים קרבונטיים, מיקרומטאוריטים ושביטים) . כיום מולקולות הפחמן נדיפות יותר ונהרסות על ידי חמצון ויינון על פני השטח. תהליכים אלה לא התרחשו בעבר כאשר האטמוספירה הייתה צפופה יותר, עם תכולה גדולה יותר של CO₂ ושדה מגנטי שהגן על כוכב הלכת. אף על פי שמאדים וכדור הארץ נוצרו מאותם חומרים, כל אחד מהם התפתח בצורה שונה. המים בתקופה זו התפרקו, וכנראה רק לאחר מיליארד השנים הראשונות הפך מאדים לכוכב לכת קר ויבש. רמז אפשרי לאיבוד המים מהאטמוספירה, בא מהדרך בה מתרחשת האינטראקציה בין האטמוספירה לרוח השמש. אינטראקציה זו מראה שמאדים מאבד כל יום 100 טון מהאטמוספירה שלו.
השאלה המתבקשת היא איך עדיין בכל זאת מאדים מחזיק אטמוספירה. המקורות לחידוש האטמוספירה הם פגיעות שביטים, קרח ה־CO₂ בקטבים, ופריצת מים ממעבה האדמה ההופכים לגז. החוקרים זיהו סוג של גל כפול מרוח השמש (double whammy solar supper wave) הגורם לדלדולה של אטמוספירת מאדים. גלים אלה נוצרים כאשר זרם אחד של רוח השמש מתהפך ומורם על ידי גל אחר ומאיץ את מהירותם של חלקיקים מהשמש. זה יוצר שטף של חלקיקים הנע לעבר מאדים, פוגע בו בפעימה אחת ומתיז לחלל חלקיקים מהאטמוספירה.
היונוספירה של מאדים מתנשאת לגובה של 110–130 ק"מ. בגובה זה קרינת השמש היא בעלת עוצמה רבה, חלקיקים מרוח השמש מפרקים אטומים ומולקולות באטמוספירה העליונה ומשחררים אלקטרונים. מיפוי גלובלי של היונוספירה אפשר לבחון את התנהגותה גם בלילה. מיפוי האטמוספירה העיד על שינויים במרחב הגאוגרפי בשעות החשיכה. במהלך המיפוי הלילי התגלה מארג מורכב של אזורים שבהם צפיפות האלקטרונים גדולה. אחת התגליות הייתה המתאם הגדול שבין מספר האלקטרונים ביונוספירה בלילה לבין כיוון השדה המגנטי המקומי. האזורים בעלי צפיפות האלקטרונים הגדולה קשורים לאזורים בעלי מגנטיות גבוהה בפרט דרומית לקו המשווה, סמוך למקומות בהם קווי השדה המגנטי ניצבים לקרקע. על כדור הארץ מצב כזה אפשרי רק בקטבים המגנטיים. רוח השמש העוטפת את מאדים מאפשרת כנראה היווצרות יונוספירה בצד הלילי. האינטראקציה עם רוח השמש מעוררת (energises) את האטמוספירה ויוצרת אוכלוסייה של אלקטרונים חופשיים.
באטמוספירה של מאדים מתחוללות סופות אבק, ב-2018 התרחשה סופה שכיסתה חלקים גדולים מהפלנטה. מדענים השתמשו ברכב החלל אופורטוניטי כדי לנסות ולהתחקות אחר מקורותיהן של סופות אלו. למרות שמדובר בסופות שמהירותן רבה, הן נושאות איתן כמות אנרגיה נמוכה בשל האטמוספירה הקלושה.

גז מתאן על מאדים

בשנים 2003–2004 מצאו שלוש קבוצות נפרדות של מדענים הוכחות לקיומו של גז מתאן באטמוספירה שעל פני מאדים. צוות מדענים בראשות מייקל מומה ממרכז טיסות החלל גודרד של נאס"א, בדקו באמצעות ספקטרוגרפים ברזולוציה גבוהה, המוצבים במתקן הטלסקופ התת־אדום שבהוואי ובטלסקופ ג'מיני הדרומי שבצ'ילה, ומדדו ריכוזי מתאן של מעל 250 חלקים למיליארד, כמו כן נצפו שינויים בריכוז המתאן בין האזורים השונים שעל פני מאדים. קבוצה נוספת של מדענים ניתחה מדידות ספקטרליות שנאספו על ידי החללית מארס אקספרס אולם הם מצאו שהריכוז נמוך בהרבה, כשהטווח הוא בין אפס ל־35 חלקים למיליארד. והקבוצה השלישית של החוקרים בראשות ולדימיר קרסנופולסקי מדדו באמצעות הטלסקופ הקנדי־צרפתי בהוואי ממוצע פלנטרי של כ־10 חלקים למיליארד, כשבשל רזולוצית אות ומרחב נמוכות לא התאפשר להם לקבוע האם יש שינויים בריכוז באזורים השונים שעל פני מאדים.
נוכחתו של גז המתאן באטמוספירה של מאדים מסקרנת מאוד היות שגז זה אינו יציב - מולקולת מתאן לא מתקיימת יותר מכמה מאות שנים, מה עוד שקרינה על־סגולה מפרקת את הגז בהיעדר שכבת אוזון על פני מאדים. אם הדבר נכון, הוא מצביע על כך שצריך להיות (או שהיה צריך להיות במאות השנים האחרונות) מקור לגז זה על כוכב הלכת. פעילות וולקנית, התנגשויות שביטים, וקיום חיים בצורת מיקרואורגניזמים כגון מתאנוגנים עשויים להיות המקור לכך, אך אלו עדיין לא נמצאו. ב־21 בספטמבר 2013 דווח כי החללית קוריוסיטי שבדקה נוכחות מתאן באמצעות ספקטרומטר לייזר הניתן לכוונון, באמצעותו ניתן לאתר אפילו ריכוזים נמוכים ביותר לא מצאה את החומר באטמוספירה של מאדים. לפי החוקרים של נאס"א, ניתן להסיק מהאנליזה הזו שכיום אין במאדים חיידקים פולטי מתאן.

זוהר הקוטב

על מאדים התגלו תופעות של זוהר הקוטב בדומה לכדור הארץ. התופעה התגלתה ב־2004 תוך שימוש בספקטרומטר בתת־אדום ובעל־סגול של הגשושית מארס אקספרס. ציוד זה מאפשר לחקור את המבנה וההרכב של אטמוספירת מאדים. התברר שהזוהר מתרחש סמוך למקומות בהם ישנם שרידים של שדה מגנטי בסלעי הקרום. התגלו 9 פליטת חדשות של זהירה זו, מה שאיפשר מיפוי של זהירת מאדים. המיקום הגאוגרפי של התופעה בכוכבי הלכת האחרים בהם היא זוהתה מתוחם לאזור הקטבים, כמו על כדור הארץ. על מאדים התופעה מתרחשת בכיסים של מגנטיות, מקומות בהם סלעי הקרום הם מגנטיים והפיזור שלהם הוא על כוכב הלכת כולו. הם נגרמים בשל התנגשות חלקיקים טעונים עם מולקולות באטמוספירה. מקורם של החלקיקים הוא מהשמש. עדיין לא ברור כיצד האלקטרונים מואצים למהירויות גבוהות עד כדי יצירת תופעת זהירה על מאדים. על כדור הארץ המולקולות הגורמות לזהירה באור הנראה הן של חמצן ושל חנקן שאינם נפוצים דיים על מאדים.

שינוי אקלימי

מבחינת השינוי האקלימי ארוך הטווח החוקרים נעזרים בצילומי הקרחונים ואלה מעלים את האפשרות ששינוי אקלימי כזה התרחש לפני 4.6 מיליון שנה. על פי אותה גישה, מאדים נמצא כיום בתקופת מעבר בין תקופות קרח. בשל נטיית הציר, מאדים נמצא כיום קרוב יותר לשמש, משקעי קרח (ice deposits) בקווי רוחב נמוכים, מתאדים ומשנים את פני הקרקע. שתי קבוצות חוקרים הגיעו למסקנה שהציר של מאדים מתנדנד במחזוריות על צירו. על פי חישוביה של קבוצה אחת הציר משתנה בין 15°–40° ועל פי חישוביה של הקבוצה השנייה הציר משתנה בזווית של °45. בכל מקרה מדובר בתנודות חזקות מאוד והסיבה לכך היא שלמאדים אין ירח גדול כמו זה של כדור הארץ המייצב תנודתיות זו. התוצאה היא תנודות אקלימיות חזקות בטווחים של מיליוני שנים. ההערכה היא שלפני 5 מיליון שנים מאדים עבר שינוי זוויתי חזק. לחות שהייתה לכודה בקטבים הוסעה באמצעות רוחות לאזור קו המשווה והושקעה כשלג (deposits) שם. הודות לכך היא יצרה ים קפוא ודפוסים של פעילות קרחונית באזור זה, רצועות עתיקות של קרח. אלה כנראה שרידים של קרח לאורך קו המשווה. מקומות נוספים עשירים בקרח נמצאו בעמקים מזרחית לאזור הלאס (Hellas) ובאגפים המערביים של קו המשווה הרי הגעש האדירים בשם תארסיס מונטס (Tharsis Montes) .זהו תהליך דומה לכיסוי המחזורי בשלג של הרי הרוקיס בארצות הברית והקרחונים המצויים על הקילימנג'רו באפריקה ובהרי האנדים בדרום אמריקה.

מים על מאדים

שני הקטבים של מאדים מכוסים מים קפואים. עובדה זו מגבירה את התקוות לאיתור עקבות של חיים מיקרוסקופיים בעבר.
מדענים מעריכים שהקרח נמצא ממש מתחת לפני השטח של כוכב הלכת. זאת משום שחלליות מחקר זיהו כמויות גדולות של מימן, והדרך היחידה בה יכולה להיות כמות כה גדולה של מימן היא במולקולות מים. מעריכים שכמות המים מגיעה עד 80%-90% ממסת הסלע, ושהקרח מפוזר באופן אחיד בכל אזור הקוטב הצפוני. ככל הנראה, המים הקפואים נמצאים בעומק של לא יותר מ־30 סנטימטרים מתחת לפני הקרקע. כמות זו של מים מעלה את האפשרות שבעבר מאדים היה חם יותר, והתקיימו עליו חיים מיקרוסקופיים.
הממצאים פורסמו בכתב העת Science, ולצורך המחקר נעשה שימוש בתצלומים שצילמו החלליות מארס גלובל סרוויר ומארס אודיסי – שתיהן מקיפות עדיין את מאדים. מארס אודיסי גילתה לראשונה עדויות על מים בקוטב הדרומי של מאדים ב־2002. המדענים מצאו כשליש יותר מים באזור הקוטב הצפוני לעומת הכמות שהתגלתה עד כה בקוטב הדרומי.
המקפת לסקר מאדים מצאה ב־2008 בשולי ההרים קרחונים המכילים כמויות גדולות של קרח, טמונים מתחת לשכבת הקרקע. שכבת קרח זו דומה במאפייניה לשכבת הקרחונים העבה שנמצאה מתחת לכיסוי סלעי באזור אנטארקטיקה. בשנת 2015 הודיעה נאס"א כי נמצאו עדויות לקיום של מים זורמים על פני מאדים. הסימנים השחורים על הכוכב הם ההוכחה לכך.

צפייה במאדים מכדור הארץ

משום שזמני ההקפה של מאדים וכדור הארץ סביב השמש מראים יחס הקרוב ל־2:1 ישנה מחזוריות בהופעותיו ומשך הזמן בו ניתן לצפות במאדים מכדור הארץ. זמן המחזור הסינודי של מאדים נמשך 780 יממות ארץ שהן 2.135 שנים (שנתיים וחודשיים). בזמן זה מרחקו המקסימלי של מאדים מכדור הארץ עשוי להגיע עד לפי 7 מן המינימלי (בעת ניגוד), בשל כך בהירותו הנראית משתנה מחיוורון של 1.8 עד לבהירות מרשימה של 2.9-, בסולם הבהירות של פוגסון, כאשר כדור הארץ ומאדים בקרבה מרבית.
ב־27 באוגוסט 2003 מאדים הגיע למרחק הקטן ביותר מן הארץ ב־60,000 השנים הקרובות - 55,758,006 ק"מ. רדיוסו של מאדים גדול פי שניים מזה של הירח ומרחקו המינימלי מכדור הארץ גדול ביותר מפי 100 מזה של הירח, משום כך מאדים תמיד יראה קטן בהרבה מהירח לצופה מכדור הארץ (ולא כפי שטוענת מתיחת מאדים). ב־29 בינואר 2010 מאדים היה שוב בניגוד וגם טלסקופים קטנים איפשרו להבחין בתווי פנים על מאדים, במיוחד בכיפות הקרח שלו. טלסקופים גדולים יותר איפשרו להבחין גם באזורים כגון ואליס מארינריס, והאולימפוס מונס.

ירחי מאדים

למאדים יש שני ירחים, פובוס ודימוס. שניהם קטנים יחסית לירח של כדור הארץ: קוטרו של פובוס הוא כ-22 ק"מ ושל דימוס 12 ק"מ. מקורם לא ידוע, אך השערה אחת היא שהם אסטרואידים שנלכדו. הם התגלו על ידי האסטרונום האמריקאי אסף הול בשנת 1877. הם נקראו על שם הדמויות מהמיתולוגיה היוונית פובוס (אל הפחד) ודימוס (אל הטרור והאימה) אשר ליוו את אביהם ארס (הגרסה היוונית של מרס, השם הלטיני של מאדים) בצאתו לקרב.
לפי חישובי מסלול, דימוס מתרחק ממאדים, ואילו פובוס מתקרב אל מאדים, עד שכח הכבידה יפרקו.

מרס 96

חללית מחקר רוסית מרס 96 שוגרה ב־16 בנובמבר 1996, אך שיגורה נכשל והיא נפלה חזרה אל כדור הארץ. מרבית המשימות הרוסיות לחקר מאדים נכשלו בדרך זו או אחרת.

מרס אובזרבר

מרס אובזרבר הייתה חללית מחקר אמריקאית ששוגרה ב־25 בספטמבר 1992. החללית הייתה אמורה להיכנס למסלול סביב מאדים, אך הקשר עמה אבד זמן קצר לפני מועד ההגעה המתוכנן.

מקפת שיירי גז

מקפת שיירי הגז אקסו מארס היא גשושית ששוגרה כחלק מפרויקט אקסו מארס על ידי סוכנות החלל האירופית ורוסקוסמוס בשנת 2016 לחקר מאדים.
המקפת שוגרה יחד עם הסקיאפארלי, נחתת ששימשה כמדגים טכנולוגי, ונכשלה בנחיתתה, ב־14 במרץ 2016. המקפת נכנסה למסלול סביב מאדים ב־19 באוקטובר באותה שנה.
מטרתה העיקרית של המקפת היא חקר המתאן וגזים אחרים באטמוספירת מאדים, כסימנים לחיים אפשריים על פני מאדים.
המקפת השלימה את משימתה הראשונה: שחרור הנחתת סקיאפרלי ב־16 באוקטובר 2016. הנחתת לא הצליחה לנחות בשלום על פני מאדים. המקפת החלה בשינוי מסלולה, תוך שימוש בבלימה אטמוספירית, ונתונים ממנה צפויים בסוף 2017.

מאדים 2020

משימת מאדים 2020 תכלול רכב רובוטי אשר יבצע הערכות גאולוגיות של אתר הנחיתה שלו במאדים, יקבע את יכולת האכלוס של הסביבה, יחפש סימנים לחיים עתיקים של מאדים ויעריך משאבי וסיכוני טבע לחוקרים אנושיים עתידיים. השיגור, יתבצע על משגר אטלס 5, מתוכנן ליולי 2020 כאשר המשימה תנחת במאדים בשנת 2021.
אל הרכב הרובוטי במשימה זו יתלווה מסוק (Mars Helicopter Scout) פרי פיתוח של המעבדה להנעה סילונית, שמשקלו 1.8 ק"ג. מסוק זה בא כדי להדגים את יכולת הטיסה באטמוספירה הדלילה, להבי הרוטור הקואקסיאלי שלו יסתובבו בכמעט 3,000 סל"ד – בערך פי 10 מהקצב של מסוק על כדור הארץ.