Γεωγραφία του Άρη

Η γεωγραφία του Άρη, επίσης γνωστή ως αρειογραφία, περιλαμβάνει τη διάκριση και τον χαρακτηρισμό των περιοχών του Άρη. Εστιάζει στη φυσική γεωγραφία του· δηλαδή την κατανομή χαρακτηριστικών μορφών σε όλον τον Άρη και τις χαρτογραφικές αναπαραστάσεις τους.

 Ιστορία 
μικρογραφία|250x250εσ|Ο Χάρτης του Άρη από τον Τζιοβάνι Σκιαπαρέλι. Ο Βορράς είναι στο πάνω μέρος του χάρτη. Ωστόσο, στους περισσότερους αρειανούς χάρτες που συντάχθηκαν πριν από την εξερεύνηση του διαστήματος οι αστρονόμοι συνήθιζαν να βάζουν τον νότο στην κορυφή, επειδή η τηλεσκοπική εικόνα ενός πλανήτη είναι ανεστραμμένη.
Οι πρώτες παρατηρήσεις του Άρη έγιναν με επίγεια τηλεσκόπια. Η ιστορία των παρατηρήσεων αυτών χαρακτηρίζεται από τις αντιθέσεις του Άρη, όταν ο πλανήτης είναι εγγύτερα στη Γη και ως εκ τούτου καλύτερα ορατός, ανά διετία. Οι περιηλιακές αντιθέσεις του Άρη, κάθε 16 χρόνια, είναι η περίοδος που βρίσκεται εγγύτερα στο περιήλιο και τη Γη.

Τον Σεπτέμβριο του 1877 (περιηλιακή αντίθεση του Άρη της 5ης Σεπτεμβρίου), ο Ιταλός αστρονόμος Τζιοβάνι Σκιαπαρέλι δημοσίευσε τον πρώτο λεπτομερή χάρτη του Άρη. Οι χάρτες περιείχαν μορφές που ονόμασε canali («κανάλια»), που αργότερα αποδείχθηκε ότι ήταν οπτική ψευδαίσθηση. Τα κανάλι ήταν υποτιθέμενες μακριές ευθείες γραμμές στην επιφάνεια του Άρη στις οποίες έδωσε τα ονόματα διάσημων γήινων ποταμών. Η ορολογία του παρερμηνεύτηκε ως κανάλια που συζητήθηκε ως θέμα αρειανών καναλιών.

Βάσει των παρατηρήσεων, για πολύ καιρό πιστευόταν ότι στον Άρη υπάρχουν απέραντες θάλασσες και βλάστηση. Περί το 1960, όταν διαστημόπλοια έφτασαν στον πλανήτη με τις αποστολές του Μάρινερ του NASA οι μύθοι διαλύθηκαν. Ορισμένοι Αρειανοί χάρτες έγιναν βάσει δεδομένων αυτών των αποστολών, και κατόπιν της αποστολής του Αρειανού Πλανητικού Τοπογράφου (Mars Global Surveyor) κατά την περίοδο 1996 - 2006 λήφθηκαν εξαιρετικά λεπτομερείς χάρτες. Οι χάρτες είναι πλέον διαθέσιμοι στη διαδικτυακή σελίδα http://www.google.com/mars/

 Χαρτογραφία 
Το Αμερικανικό Γεωδυναμικό Ινστιτούτο διακρίνει τριάντα χαρτογραφικά τετράπλευρα για την επιφάνεια του Άρη, όπως φαίνεται κατωτέρω.

 Τοπογραφία 
δεξιά|μικρογραφία|640x640εσ|Υψηλής ανάλυσης τοπογραφικός χάρτης του Άρη βασισμένος στα δεδομένα του υψομετρητή λέιζερ (laser altimeter) του Αρειανού Πλανητικού Τοπογράφου (Mars Global Surveyor) της ερευνητικής ομάδας των Μαρία Ζούμπερ και Ντέιβιντ Σμιθ. Ο Βορράς είναι στο πάνω μέρος. Χαρακτηριστικά σημεία είναι τα ηφαίστεια Θάρσις στα δυτικά (όπως το Ηφαίστειο Όλυμπος), η Κοιλάδα του Μάρινερ στα ανατολικά, και η Πεδιάδα Ελλάς στο νότιο ημισφαίριο.
δεξιά|μικρογραφία|Τριδιάσταστο μοντέλο (STL 3D) του Άρη με 20× ανύψωση του ανάγλυφου εδάφους βάσει δεδομένων του υψομετρητή του Αρειανού Πλανητικού Τοπογράφου.
δεξιά|μικρογραφία|Ο Άρης το 2001, με τους νότιους πολικούς πάγους ορατούς στο κάτω μέρος.
δεξιά|μικρογραφία|Η βόρεια Πολική περιοχή με σκάφος.
Η γεωγραφία του πλανήτη είναι ποικιλόμορφη. Η διχοτόμηση της αρειανής τοπογραφίας είναι εμφανής: οι βόρειες πεδιάδες, ισοπεδωμένες από ροές λάβας, διακρίνονται καθαρά από τα νότια υψίπεδα με λάκκους και κρατήρες από αρχαίες προσκρούσεις. Η επιφάνεια του Άρη, όπως φαίνεται από τη Γη, διακρίνεται σε δύο είδη περιοχών, με διαφορετικά αλβέδα. Οι πιο ανοιχτόχρωμες περιοχές, καλυμμένες με σκόνη και άμμο εμπλουτισμένη σε ερυθρά οξείδια του σιδήρου, κάποτε θεωρούνταν αρειανές «ήπειροι» και ονομάστηκαν ανάλογα «Αραμπία Τέρρα» (Αραβική Γη) ή «Αμαζόνις Πλανίτια» (Πεδιάδα Αμαζονίας). Οι σκοτεινές περιοχές θεωρούνταν θάλασσες, και ονομάστηκαν ανάλογα Ερυθρά θάλασσα, Σειρήνια θάλασσα και Κόλπος της Αυγής (Ορόρα Σίνους. Η σκοτεινότερη περιοχή που φαίνεται από τη Γη είναι το υψίπεδο Μεγάλη Σύρτις.

Το ασπιδοειδές ηφαίστειο Όρος Όλυμπος υψώνεται 22 χιλιόμετρα υπεράνω της περιβάλλουσας ηφαιστειακής πεδιάδας, και είναι το υψηλότερο βουνό σε όλους τους πλανήτες του Ηλιακού Συστήματος.Carr, M.H., 2006, The Surface of Mars, Cambridge, σελ. 307 Βρίσκεται στη μεγάλη ορεινή περιοχή που ονομάζεται Θαρσίς, μαζί με άλλα μεγάλα ηφαίστεια. Στην ίδια περιοχή βρίσκεται το μεγαλύτερο σύστημα από φαράγγια του Ηλιακού Συστήματος, την Κοιλάδα του Μάρινερ (Valles Marineris), μήκους 4.000  χλμ. και βάθους 7  χλμ. Στην επιφάνεια του Άρη υπάρχουν αναρίθμητοι κρατήρες, εκ των οποίων διακρίνεται η Λεκάνη πρόσκρουσης Ελλάς.

Στον πλανήτη υπάρχουν δύο μόνιμα παγωμένοι πόλοι, ο βόρειος βρίσκεται στη Βόρεια Πολική Πεδιάδα και ο νότιος στη Νότια Πολική Πεδιάδα.

Το υψηλότερο και χαμηλότερο σημείο του πλανήτη διαφέρουν κατά περίπου 30  χλμ. (η κορυφή του όρους Όλυμπος σε υψόμετρο 21,2  χλμ. και ο βυθός της λεκάνης Ελλάς σε αρνητικό υψόμετρο 8,2  χλμ.). Συγκριτικά, η ομόλογη διαφορά στη Γη (μεταξύ Έβερεστ και της Τάφρου των Μαριανών) είναι μόνο 19,7  χλμ. Σε συνδυασμό με τις διαφορετικές πλανητικές ακτίνες, σημαίνει ότι ο Άρης είναι σχεδόν τρεις φορές «τραχύτερος» από τη Γη.

Η Διεθνούς Αστρονομικής Ένωσης Ομάδα Εργασίας για την Ονοματολογία του Πλανητικού Συστήματος ονόμασε πολλές από τις περιοχές του Άρη.

 Μηδενικό υψόμετρο 
Στη Γη, το μηδενικό υψόμετρο βρίσκεται στο επίπεδο της θάλασσας. Στον Άρη δεν υπάρχουν ωκεανοί και «επίπεδο θάλασσας», οπότε αυθαίρετα ορίστηκε γεωδαιτικό σύστημα αναφοράς με επίπεδο μηδενικού υψόμετρου για τη χαρτογράφηση της επιφάνειας. Το επίπεδο ορίστηκε σε σχέση με την ατμοσφαιρική πίεση.

Από την αποστολή του Μάρινερ 9 έως το 2001, η πίεση επιλογής ήταν τα 610,5 Pa (6,105 mbar), βάσει του ότι υπό αυτής της πίεσης το υγρό νερό είναι πάντα ασταθές (δηλαδή πρόκειται για το τριπλό σημείο του νερού). Αυτή η τιμή ισούται με το 0,6% της πίεσης στο επίπεδο της θάλασσας στη Γη. Σημειώνεται ότι η επιλογή αυτής της τιμής δεν σημαίνει ότι υπάρχει υγρό νερό σε χαμηλότερα υψόμετρα, αλλά ότι θα υπήρχε αν η θερμοκρασία υπέρβαινε τους 0,01 βαθμούς °C.

Το 2001, τα δεδομένα του υψομετρητή του Mars Orbiter οδήγησαν σε νέα σύμβαση για το μηδενικό υψόμετρο, που ορίστηκε ως η ισοδυναμική επιφάνεια (βαρυτική και περιστροφική) της οποίας η μέση τιμή στον ισημερινό ισούται με τη μέση ακτίνα του πλανήτη.

 Μηδενικός μεσημβρινός 
Ο αρειανός ισημερινός ορίστηκε από την περιστροφή του πλανήτη, ενώ η θέση του πρώτου μεσημβρινού καθορίστηκε όπως και της Γης, με επιλογή ενός αυθαίρετου σημείου, που αργότερα έγινε δεκτό από τους παρατηρητές. Οι γερμανοί αστρονόμοι Βίλχελμ Μπηρ και Γιόχαν Χέινριχ Μάντλερ επέλεξαν μία μικρή κυκλική περιοχή στο Σίνους Μεριντιάνι για σημείο αναφοράς όταν σχεδίασαν τον πρώτο σχηματικό χάρτη του Άρη το 1830-1832. Το 1877 ο Ιταλός αστρονόμος Τζιοβάνι Σκιαπαρέλι αποδέχτηκε την επιλογή όταν άρχισε να εργάζεται στους χάρτες του. Το 1909 οι υπεύθυνοι της εφημερίδας αποφάσισαν ότι ήταν πιο σημαντικό να διατηρηθεί η συνέχεια των εφημερίδων ως οδηγών για τις παρατηρήσεις και αυτός ο ορισμός «σχεδόν εγκαταλείφθηκε».

Με τις εικόνες του διαστημόπλοιου Μάρινερ το 1972, η ομάδα Γεωδαισίας/Χαρτογραφίας Μάρινερ 9 πρότεινε για σημείο διέλευσης του πρώτου μεσημβρινού το κέντρο ενός μικρού κρατήρα διαμέτρου 500 μέτρων (με την ονομασία Αίρυ-0), που βρίσκεται στον Σίνους Μεριντιάνι κατά μήκος της μεσημβρινής γραμμής των Μπήρ και Μάντλερ, οπότε ορίστηκε το 0,0° γεωγραφικό μήκος με ακρίβεια 0,001°. Το πρότυπο χρησιμοποιήθηκε ως πλανητογραφικό σημείο ελέγχου του διαδικτύου που αναπτύχθηκε από τον Μέρτον Ντάβιες του RAND Corporation.

Όταν με ραδιομετρικές τεχνικές αυξήθηκε η ακρίβεια των παρατηρήσεων, ο κρατήρας διαμέτρου 500 μ. θεωρήθηκε ακατάλληλος για ακριβείς μετρήσεις. Η IAU Ομάδα Εργασίας για Χαρτογραφικές Συντεταγμένες και Περιστροφικά Στοιχεία πρότεινε τη χρήση των συντεταγμένων προσγείωσης του Βίκινγκ 1 για τον ορισμό του πρότυπου μήκους 47,95137° δυτικά. Βάσει του ορισμού, η θέση του κέντρου διατηρήθηκε στο Αίρυ-0 σε 0° γεωγραφικό μήκος, με ανεκτά όρια ανοχής και χαρτογραφικής αβεβαιότητας.

 Αρειανή διχοτόμηση 
Στην αρειανή τοπογραφία διακρίνεται μία διχοτομία ανάμεσα στο βόρειο και το νότιο ημισφαίριο. Το βόρειο ημισφαίριο είναι ως επί το πλείστον επίπεδο, με λίγους κρατήρες πρόσκρουσης, και βρίσκεται υπό του μηδενικού υψομέτρου. Αντίθετα, στο νότιο ημισφαίριο υπάρχουν βουνά και υψίπεδα, κύρια σε μεγάλα υψόμετρα. Τα δύο ημισφαίρια διαφέρουν υψομετρικά κατά 1 έως 3 χλμ. Η οριοθετική γραμμή μεταξύ των δύο περιοχών είναι ιδιαίτερου γεωλογικού ενδιαφέροντος.

Χαρακτηριστική μορφή είναι το διχασμένο έδαφοςGreeley, R. and J. Guest. 1987. Geological map of the eastern equatorial region of Mars, scale 1:15,000,000. U.S. Geol. Ser. Misc. Invest. Map I-802-B, Reston, Virginia, με εξογκώματα και επίπεδες κοιλάδες περικλεισμένες από πανύψηλες πλαγιές.Plaut, J. et al. 2008. Radar Evidence for Ice in lobate debris aprons in the Mid-Northern Latitudes of Mars. Lunar and Planetary Science XXXIX. 2290.pdf

Υπάρχουν μεγάλες κοιλάδες με ποτάμια και κανάλια εκροής που διαπερνούν τη διχοτόμηση.Watters, T. et al.  2007. «Hemispheres Apart: The Crustal Dichotomy on Mars», Annual Review Earth Planet Science, τόμ. 35, σσ. 621–652Irwin III, R. et al. 2004. Sedimentary resurfacing and fretted terrain development along the crustal dichotomy boundary, Aeolis Mensae, Mars.: 109. E09011Tanaka, K. et al. 2003. Resurfacing history of the northern plains of Mars based on geologic mapping of Mars Global surveyor data. Journal of Geophysical Research, 108. 8043
Τα βόρεια πεδινά αποτελούν το ένα τρίτο της αρειανής επιφάνειας και είναι σχετικά επίπεδα με περιστασιακούς κρατήρες πρόσκρουσης. Τα άλλα δύο τρίτα της επιφάνειας είναι τα νότια υψίπεδα. Η υψομετρική διαφορά μεταξύ των ημισφαιρίων είναι δραματική. Από την πυκνότητα των κρατήρων πρόσκρουσης, οι επιστήμονες υποθέτουν ότι το νότιο ημισφαίριο είναι πολύ παλαιότερο από τις βόρειες πεδιάδες.Scott, D. and M. Carr. 1978. Geological map of Mars. U.S. Geol. Surv. Misc. Invest. Map I-803, Reston, Virginia Πολλές από τις νότιες περιοχές χρονολογούνται από τη νοάχεια περίοδο, με τον βομβαρδισμό προσκρούσεων.

Έχουν προταθεί διάφορες θεωρίες για να εξηγηθούν οι διαφορές, με τρεις επικρατούσες: την ενιαία μεγα-πρόσκρουση, τη θεωρία πολλαπλών προσκρούσεων και τη θεωρία των ενδογενών διεργασιών, όπως της μεταγωγής του μανδύα.Watters, T et al. 2007: «Hemispheres Apart: The Crustal Dichotomy on Mars», Annu. Rev. Earth Planet. Sci, τόμ. 35, σσ. 621-652. Οι δύο υποθέσεις πρόσκρουσης αφορούν συμβάντα πρό της λήξης του αρχέγονου βομβαρδισμού, που σημαίνει ότι η διχοτόμηση του φλοιού άρχισε από την πρώιμη ιστορία του πλανήτη.

Η θεωρία της τεράστιας πρόσκρουσης, που αρχικά προτάθηκε περί το 1980, αντιμετωπίστηκε με σκεπτικισμό, επειδή η περιοχή πρόσκρουσης που είναι ελλειπτική θα έπρεπε να είναι κυκλική, αλλά το 2008Jeffrey C. Andrews-Hanna, Maria T. Zuber & W. Bruce Banerdt The Borealis basin and the origin of the martian crustal dichotomy Nature 453, 1212–1215 (26 Ιουνίου 2008) μία μελέτη υποστήριξε τη θεωρία. Με χρήση γεωλογικών δεδομένων, οι ερευνητές πιθανολογούν την πρόσκρουση μεγάλου αντικειμένου στον Άρη υπό γωνία 45 μοιρών.

 Ονοματολογία 

 Πρώιμη ονοματολογία 
Κατόπιν της χαρτογράφησης της Σελήνης, που άρχισε το 1830, οι Γιόχαν Χάινριχ Μώντλερ και Βίλχελμ Μπηρ ήταν οι πρώτοι αρειογράφοι. Αρχικά προσδιόρισαν τις μόνιμες επιφανειακές δομές και την περίοδο περιστροφής του πλανήτη. Το 1840 ο Μώντλερ κατόπιν δεκαετούς μελέτης σχεδίασε τον πρώτο αρειανό χάρτη. Αντί να συνδέσουν τις περιοχές με ονόματα, χρησιμοποίησαν γράμματα, το Σίνους Μεριντιάνι ενδεικτικά αντιστοιχίστηκε στο «α».

Τα επόμενα είκοσι χρόνια, καθώς εξελίχθηκαν τα όργανα παρατήρησης και ο αριθμός των παρατηρητών, οι δομές του Άρη ονοματίστηκαν ποικιλοτρόπως. Για παράδειγμα, το Σόλις Λάκους ονομάστηκε «Όκουλους» (μάτι), και η Μεγάλη Σύρτις είχε ονομαστεί «Θάλασσα της Κλεψύδρας» και «Σκορπιός». Το 1858 ονομάστηκε και «Ατλαντικό Κανάλι» από τον Ιησουίτη αστρονόμο Άντζελο Σέκι.

Το 1867 ο Ρίτσαρντ Άντονι Πρόκτορ σχεδίασε ένα χάρτη του Άρη κάπως πρόχειρα βάσει προγενέστερων σχεδίων του αιδεσιμότατου Γουίλιαμ Ρούτερ Ντόους του 1865. Ο Πρόκτορ περιέγραψε το σύστημα ονοματολογίας του ως εξής: «αντιστοίχησα στις δομές τα ονόματα των παρατηρητών που μελέτησαν τις φυσικές ιδιαιτερότητες του Άρη.» Ακολουθούν μερικά από τα ονόματά του, συγκριτικά προς αυτών του Σκιαπαρέλι του χάρτη 1877-1886.Ley, Willy and von Braun, Wernher The Exploration of Mars New York:1956 The Viking Press Pages 70–71 Schiaparelli's original map of Mars Τελικά χρησιμοποιήθηκαν τα ονόματα του Σκιαπαρέλι:
Ονοματολογία ΠρόκτορΟνοματολογία Σκιαπαρέλι Καισερ ΘάλασσαΣύρτις ΜάτζορΛόκιερ ΓηΕλλάς ΠλανίτιαΚύρια ΘάλασσαΛακους ΜοεριςHerschel II ΣτενόΣινους ΣαμπεουςΝτοους ΉπειροςΑερία και ΑραβίαDe La Rue ΩκεανόςΕρυθρά θάλασσαΛόκιερ ΘάλασσαΣολις ΛακουςΝτοους ΘάλασσαΤιθονιους ΛακουςΜαντλερ ΉπειροςΧρυσή Πλανίτια, Οφείρ, ΘαρσίςΜαραλντι ΘάλασσαΣειρήνια θάλασσα και ΧειμέριαΣέκι ΉπειροςΜεμνονίαΧουκ ΘάλασσαΤυρρηνία θάλασσαΚασίνι ΓηΑυσονίαHerschel Ι ΉπειροςΖεφυρία, Αιολίδα, ΑιθιοπίςΧιντ ΓηΛιβύη
Η ονοματολογία Πρόκτορ συχνά έχει επικριθεί, κυρίως επειδή τα περισσότερα ονόματα αφορούν Άγγλους αστρονόμους, και μάλιστα χρησιμοποιούνται περισσότερες από μία φορά. Ειδικότερα, το Ντόους (Dawes) χρησιμοποιήθηκε έξι φορές (Ντοους Ωκεανός, Ντοους Ήπειρος, Ντοους Θάλασσα, Ντοους Στενό, Ντοους Νησος, και Ντόους Φορκντ Μπει). Ωστόσο, παραμένουν γοητευτικά.

 Σύγχρονη ονοματολογία 
κέντρο|μικρογραφία|620x620εσ|Τοπογραφικός χάρτης του Άρη βάση των δεδομένων του Mars Laser Altimeter με δεδομένα συλλεγμένα τα έτη 1999-2001
Η σύγχρονη ονοματολογία βασίστηκε σε πληθώρα πηγών, κύρια από τους αρειανούς χάρτης του Τζιοβάνι Σκιαπαρέλι από το 1886. Ο Σκιαπαρέλι χρησιμοποίησε πολλά ονόματα από την ελληνική μυθολογία και μερικά από την Αγία Γραφή. Οι μεγάλες αρειανές περιοχές αλβέδου διατήρησαν τα παλαιά ονόματά τους, και περιστασιακά ενημερώνονται για να προβληθούν οι νέες γνώσεις για τις περιοχές. Για παράδειγμα, το Nix Olympica («χιόνια του Ολύμπου») εξελίχθηκε σε Όρος Όλυμπος.

Μεγάλοι αρειανοί κρατήρες ονομάστηκαν από σημαντικούς επιστήμονες και συγγραφείς επιστημονικής φαντασίας, ενώ οι μικρότεροι ονομάστηκαν από χωριά και πόλεις της Γης.

Σε πολλές γεωμορφές που μελετήθηκαν από τα εξερευνητικά οχήματα του Άρη αποδόθηκαν προσωρινά ονόματα ή ψευδώνυμα για αναγνωριστικά κατά την εξερεύνηση και την έρευνα. Ωστόσο, πιστεύεται ότι η Διεθνής Αστρονομική Ένωση θα μονιμοποιήσει κάποιες ονομασίες, όπως το «Λόφοι του Κολούμπια», που ονομάστηκε από έναν εκ των επτά αστροναυτών που σκοτώθηκαν κατά την Καταστροφή του Διαστημικού Λεωφορείου Κολούμπια.

 Διαδραστικός χάρτης του Άρη 

 Βιβλιογραφία 

Κατηγορία:Χαρακτηριστικά της επιφάνειας του Άρη