Marss

Marss on neljas planeet Päikesest ja Päikesesüsteemi üks väiksemaid planeete, olles suurem ainult Merkuurist. Marss sai nime Rooma sõjajumala järgi ning seda hüütakse punaseks planeediks, sest planeedi pinnal laialt levinud raud(III)oksiid annab sellele punase värvuse. See on Maa tüüpi planeet, millel on õhuke atmosfäär ja pinnavormid, mis meenutavad Kuu kraatreid ja Maal esinevaid orgusid, kõrbeid ja polaaralasid.
Et Marsi ja Maa pöörlemistelgede kalle on enam-vähem ühesugune (vastavalt 23°59' ja 23°27'), ilmnevad Marsilgi aastaajad ja kliimavöötmed, kuid ringjoonest erineva orbiidi tõttu on temperatuuri muutumine keerukam. Planeedil asuvad Olympus Mons, mis on suurim vulkaan ja kõrguselt teine mägi Päikesesüsteemis, ning Valles Marineris, mis on üks suurimaid kanjoneid. Marsil on kaks kuud, Phobos ja Deimos, mis on väikesed ja ebakorrapärase kujuga ning teadlased arvavad, et need võivad olla asteroidid, mis on Marsi orbiidile jäänud.
Enne esimest möödalendu Marsist, mille sooritas Mariner 4, spekuleeriti, et selle pinnal võib olla vedelat vett. Marineri möödalennul tehtud pildid kujutasid vastupidi oodatule kõrbelist ja tühja planeeti, millelt vett ei leitud. Hilisematel mehitamata missioonidel on leitud tõendeid, et Marsil olid kunagi suured alad veega kaetud. 2005. aastal leiti poolustelt jääd ning kulgur Spirit leidis ühest proovist veemolekule. Phoenixi maandur leidis 2008. aastal planeedilt vett ning NASA teatas 28. septembril 2015, et leidis Marsi pinnalt voolavat soolast vett.
Marsil tegutsevad seitse kosmoseaparaati, millest kuus asuvad orbiidil ja üks planeedi pinnal. Orbiidil tiirlevad 2001 Mars Odyssey, Mars Express, Mars Reconnaissance Orbiter, ExoMars Trace Gas Orbiter, MAVEN ja Mars Orbiter Mission ning planeedi pinnal on Curiosity.
Teleskoobiga on see Maast poole väiksem punakas planeet hästi vaadeldav iga 15–17 aasta tagant suure vastasseisu ajal, kui Marsi ja Maa vaheline kaugus on ainult 55–60 mln km. Sel ajal paistab Marss taevas niisama heledalt kui Veenus.
Marsi kirjeldus.
Marsi diameeter ekvaatori kohal on 6974 km, pindala 144,8 miljonit km², ruumala 163,18 miljardit km³ ja tihedus 3940 kg/m³. Planeedi mass on 11% Maa omast (6,4219*1023 kg) ja sealne gravitatsioon on umbes 38% Maa omast. Esimene kosmiline kiirus on 3,6 km/s ja paokiirus 5,0 km/s.
Sisestruktuur.
Marss on kihilise ehitusega planeet, millel on tihe metalliline tuum ja mida katavad väiksema tihedusega kihid. Praeguste mudelite järgi on tuuma raadius 1794 ± 65 km ja see koosneb peamiselt rauast ja niklist, ning 16–17% ulatuses väävlist. Tuuma ümbritseb vahevöö, mis on vorminud mitmed tektoonilised ja vulkaanilised pinnavormid. Teadlased pole vahevöös aktiivsust tuvastanud. Planeedi pindmisest kestast ehk koorest on leitud mitmeid keemilisi elemente, peamiselt leidub seal räni, hapnikku, rauda, magneesiumi, alumiiniumi, kaltsiumi ja lämmastikku. Koor on keskmiselt 50 km paksune, maksimaalse paksusega 125 km. Maakoor on seevastu 40 km paksune ehk Marsiga võrreldes õhem.
Geoloogia.
Marss on kiviplaneet, mis koosneb ränist, hapnikust, metallidest ja teistest keemilistest elementidest, mis moodustavad sealseid kivimeid. Marsi pind koosneb peamiselt basaldist, kuid mõnes piirkonnas on basalt ränirikkam ja sarnaneb Maal leiduvate andesiitsete kivimitega. Planeedi pinnalt on leitud ka hematiiti ja oliviini. Suur osa planeedi pinnast on kaetud raud(III)oksiidi tolmuga.
Marsil puudub magnetväli, aga on leitud tõendeid et planeedil võis see kunagi olla. Praegu arvatakse, et Marsil esines 4 miljardit aastat tagasi laamtektoonika, aga see lõppes, kui planeedi tuum jahtus. Marsi tuuma jahtumine oli ilmselt ka põhjuseks, miks planeet kaotas oma magnetvälja. Magnetvälja kadumisel ja päikesetuule mõjul kaotas Marss peaaegu kogu oma atmosfääri kosmosesse.
Pärast planeetide tekkimist tabasid planeete mitmed asteroidid ja umbes 60% Marsi pinnalt on leitud sellest perioodist pärinevaid kraatreid. Marsi põhjapoolkeralt on leitud hiiglaslik kraater, Põhja polaarnõgu, mis on mõõtmetega 10 600 × 8500 km ja katab 40% planeedist. See kraater on 4 korda suurem kui Aitkeni kraater Kuul ja on suurim kraater, mis Päikesesüsteemist on leitud.
Marsil on mõningane geoloogiline aktiivsus säilinud ja näiteks 19. septembril 2008 leidis Mars Reconnaissance Orbiter tõendeid, et ühel 700 meetri kõrgusel kaljul oli toimunud laviin.
Marsi pinnas.
Enamik Marsi pinda on punakas kivikõrb. Heledamad alad, nn mandrid, on keskmiselt 3 km kõrgemad tumedatest, nn meredest. Mandritel on meteoriidikraatreid rohkem kui meredel, mis viitab sellele, et viimased on tekkinud hiljem. Väiksemad kraatrid (läbimõõduga alla 3 km) on tuulte ja liivatormide mõjul tasandunud. Mäeahelike ja orgude kõrguste vahe küünib 14 km-ni. Marsil asub kustunud vulkaan Olympus Mons, mille jalami läbimõõt on 600 km, kraatri läbimõõt 80 km ja kõrgus 24 km. Silma paistab 5000 km pikkune, 120 km laiune ja kuni 8 km sügavune lõhe Valles Marineris. Osa pinnavorme – kuivanud jõesänge meenutavad orud, poolenisti ärauhutud valliga kraatrid – lubavad arvata, et varem on Marsil olnud vett. Seda kinnitavad ka marsikulgurite Spirit ja Opportunity tehtud pinnaseanalüüsid.
Hüdroloogia.
Marsil on õhurõhk väga madal ja atmosfäär Maa omast sada korda hõredam, mistõttu pole Marsil vedelas olekus vett. Poolustel asuvad kaks jääga kaetud ala, mis võivad koosneda jäätunud veest ja kui lõunapooluse jää sulatada, kattuks kogu planeet 11 meetri paksuse veekihiga. Mars Expressi ja Mars Reconnaissance Orbiteri mõõtmised on tuvastanud jäätunud vett mõlemal poolusel ja keskmistel laiuskraadidel. 31. juulil 2008 leidis NASA maandur Phoenix Marsi pinnasest jäätunud vett.
Marsi pinnavormid viitavad sellele, et kunagi oli Marsi pinnal vedelat vett. Planeedi pinnal olevad looklevad pinnavormid, mis on tuntud ka kui Marsi kanalid, on ühe hüpoteesi kohaselt tekkinud voolavast veest. Üks suuremaid kanaleid on Ma'adim Vallis, mis on 700 km pikk, 20 km lai ja 2 km sügav. Noorim kanal arvatakse olevat moodustunud kõigest paar miljonit aastat tagasi. Mujal esinevad orgude võrgustikud sarnanevad maiste valglatega. Nende võrgustike kuju ja levik toetavad teooriat, et Marsil sadas kunagi vihma ja lund.
Kunagisele vedela vee olemasolule viitavad ka teatud mineraalide olemasolu Marsi pinnal. Marsilt on leitud hematiiti ja götiiti, mis tekivad vahel vee olemasolul. 2004. aastal leidis Opportunity jarosiiti, mis tekib ainult vedela vee olemasolul ja tõestab, et kunagi pidi Marsil olema vedelat vett. Hiljutisim tõend, et Marsil oli kunagi vedelat vett, on kipsi leidmine Marsi pinnalt. Kipsi leidis detsembris 2011 marsikulgur Opportunity.
Mõned teadlased arvavad, et madalad põhjapoolkera tasandikud võisid kunagi olla kaetud sadu meetreid sügava ookeaniga, kuid see hüpotees on veel vastuoluline. Märtsis 2015 teatasid teadlased, et see ookean võis olla Põhja-Jäämere suurune. See teooria tekkis, kui teadlased võrdlesid vee ja deuteeriumi hulka Marsi atmosfääris ning nende ainete hulka Maal. Uurimise tulemusel avastati, et Marsil on kaheksa korda rohkem deuteeriumi, kui on Maal ja sellest võib järeldada, et iidsel Marsil pidi olema märkimisväärselt rohkem vett. Curiosity kulgur on Gale'i kraatrist leidnud suure koguse deuteeriumi, kuid see kogus pole piisav, et võiks kindlalt kinnitada ookeani olemasolu. Samas on mõned teadlased hoiatanud, et teooria on kinnitamata ja Marsi kliimamudelid pole veel kinnitanud, et planeet oli veekogude olemasoluks piisavalt soe.
Polaaralad.
Marsil on mõlemad poolused kaetud kuni paarikümne meetri paksuse jääga. Kui poolusel on talv, on see pidevalt varjus ja põhjustab temperatuuri languse. Temperatuuri langemisega sadestub 25–30% atmosfäärist süsihappelumena planeedi pinnale. Kui poolus saab taas päikesevalgust, toimub süsihappelume sublimeerumine, mis tekitab tuuli kiirusega 400 km/h. Need tuuled transpordivad suuri koguseid veeauru ja tolmu, ning tekitab kiudpilvi. Veeaurust tekkinud pilvi pildistas 2004. aastal kulgur Opportunity.
Lõunapoolusel võib mõnes piirkonnas süsihappelumi tekkida kuni meetripaksuste tahvlitena. Kevade saabumisel soojeneb planeedi maapõu ning sublimeeruv süsihappegaas tekitab tahvlite all suure rõhu, mis viib pealispinna purunemiseni. Tahvlite purunemine tekitab geisritega sarnanevaid süsihappegaasipurskeid. Selliste pursete tagajärjel tekivad jääle mustad laigud ning lehviku- ja ämblikukujulised jäljendid.
Geograafia ja pinnavormide nimetamine.
Esimestena kaardistasid Marsi pinda Johann Heinrich Mädler ja Wilhelm Beer. Nad püstitasid hüpoteesi, et enamus Marsi pinnavormidest on püsivad ja määrasid täpsemalt ära Marsi pöörlemisperioodi. 1840. aastal joonistas Mädler kümne aasta vaatlusmaterjalide põhjal esimese kaardi Marsist. Beer ja Mädler jätsid pinnavormidele nimed panemata ja tähistasid need tähtedega, pannes näiteks Sinus Meridiani tähiseks "a".
Tänapäevased Marsi kohanimed pärinevad mitmest kohast. Näiteks kraatrid, mis on laiemad kui 60 km, on nimetatud surnud teadlaste ja kirjanike järgi, kes on panustanud Marsi uurimisse. Kraatrid, mille diameeter on alla 60 km, on nimetatud linnade järgi, kus elab vähem kui 100 000 elanikku. Suurte tasandike nimed on kas "Marss" või "täht" eri keeltes ja väikesed tasandikud on nimetatud jõgede järgi.
Suurte pinnavormide nimesid on ka muudetud, et kajastada uusi teadmisi nende kohta. Näiteks Nix Olympica nimetati ümber Olympus Mons'iks, kui saadi teada, et see on mägi. Marss on jaotatud kaheks eri piirkonnaks, mille albeedo on erinev. Heledamaid piirkondi nimetati kontinentideks ja neile anti nimesid nagu Arabia Terra (Araabia maa) või Amazonis Planitia (Amazonase tasandik). Tumedamaid piirkondi peeti meredeks ja sellest tulenevad nimed Mare Erythraeum, Mare Sirenum ja Aurorae Sinus.
Marsi ekvaator määrati planeedi pöörlemise järgi, kuid keerulisem oli määrata Marsi algmeridiaan. Esimestena panid selle paika Mädler ja Beer, kui nad koostasid esimesi Marsi kaarte. Pärast seda kui Mariner 9 saatis 1972. aastal Maale rohkelt pilte Marsi pinnast, määrati algmeridiaan väikese kraatri Airy-0 järgi, mis asub Sinus Meridianis.
Kuna Marsil pole ookeane ja seetõttu pole seal ka merepinda, tuli kõrguse nullpunkt samuti kokku leppida. Kõrguse nullpunktiks sai kõrgus, kus atmosfäärirõhk on 610,5 Pa (6,105 mbar).
Vulkaanid
Olympus Monsi kilpvulkaan, on kustunud Marsi vulkaan, mis asub Tharsise platool, kus asub ka muid suuri vulkaane. Olympus Mons on umbes kolm korda kõrgem kui 8,8 km kõrgune Džomolungma. Olympus Mons on Päikesesüsteemi kõrgeim vulkaan ja sõltuvalt mõõtmismeetodist Päikesesüsteemi kõrgeim või kõrguselt teine mägi. Eri allikad pakuvad mäe kõrguseks 21,9–27 km.
Augud
NASA kosmosesond Mars Odyssey on Arsia Monsi külgedelt avastanud seitse auku, mis võivad olla võimalikud sissepääsud Marsi koobastesse. Koobaste sissepääsude laiused varieeruvad 100–252 meetrini ja need on vähemalt 73–96 meetrit sügavad. Koopad on saanud nimed avastajate abikaasade järgi ja need on tuntud kui seitse õde. Kuna valgus ei pääse eriti sügavale, võib nende sügavus ja laius olla tunduvalt suuremad. Ainsaks erandiks on Dena, mille sügavus on 130 meetrit. Teadlased arvavad, et koopad võivad olla kaitstud päikeseloidete, väikeste meteoriitide ja UV-kiirguse eest.
Atmosfäär.
Marss kaotas oma magnetvälja ilmselt 4 miljardit aastat tagasi ja selle põhjuseks arvatakse olevat asteroidide tabamused. Magnetvälja puudumise tõttu mõjutab päikesetuul ionosfääri. Päikesetuul hõrendab väliskihist aatomeid eemaldades Marsi atmosfääri ning seetõttu on rõhk Marsi pinnal on võrreldav õhurõhuga Maal 35 km kõrgusel maapinnast.
Marsi atmosfäär koosneb peamiselt süsihappegaasist (96%), argoonist (1,93%), lämmastikust (1,89%) ja hapnikust (0,3%). Atmosfääris leidub ka veeauru, kuid seda on nii vähe, et kui kogu veeaur sadestuks Marsi pinnale, moodustaks see vaid 0,02 mm paksuse veekihi.
Marsi atmosfäärist on leitud ka metaani, kuid seda on seal väga vähe ja see pärineb kindlatest piirkondadest. Teadlased on leidnud kaks piirkonda, kus seda tekib ja arvatakse, et Marss toodab 270 tonni metaani aastas. Metaan püsib Marsi atmosfääris lühikest aega (0,6–4 aastat) ja selle tekkimise põhjusteks on pakutud vulkanismi, komeete ja mikroorganismide tegevust.
Kliima.
Kõigist Päikesesüsteemi planeetidest sarnaneb Marss kõige enam Maaga, sest nende pöörlemistelgede kalle on enam-vähem ühesugune. Marsi aastaajad on Maa omadest kaks korda pikemad, sest Marsi aasta on peaaegu kaks Maa aastat. Pinnatemperatuur on sõltuvalt aastaajast +35 °C kuni −143 °C. Suur temperatuuri kõikumine on põhjustatud õhukesest atmosfäärist mis ei suuda suurt hulka Päikese soojust säilitada, madalast rõhust ja Marsi pinna madalatest soojuskadudest. Planeet on Päikesest 1,52 korda kaugemal kui Maa ja Marss saab seetõttu 57% vähem päikesevalgust.
Marsi orbiidi ekstsentrilisusel on kliimale ja aastaaegadele suur mõju. Kui Marss on periheeli lähedal, on lõunapoolkeral suvi ja põhjapoolkeral talv ja kui planeet on afeeli lähedal, on põhjapoolkeral suvi ja lõunapoolkeral talv. Selle tulemusena on aastaajad lõunapoolkeral äärmuslikumad kui põhjapoolkeral. Lõunas võivad suvised temperatuurid olla 30 °C soojemad kui põhjapoolkeral.
Marsil on Päikesesüsteemi suurimad tolmutormid. Tormid varieeruvad väikesel alal olevast kuni kogu planeeti katvate tormideni. Need tekivad enamasti siis, kui Marss on Päikesele lähedal, sest see tõstab planeedi temperatuuri.
Orbiit ja pöörlemine.
Marsi keskmine kaugus Päikesest on 230 miljonit kilomeetrit ja ta teeb täistiiru 687 Maa päevaga. Marsi kaugus Maast on 55–400 miljonit km. Marsi ööpäev ehk sol kestab 24 tundi 39 minutit ja 35,244 sekundit ja Marsi aasta kestab 1,8809 Maa aastat ehk 1 aasta 320 päeva ja 18,2 tundi.
Marsi on orbiidi ekstsentrilisus on 0,09 – Päikesesüsteemi planeetidest on sellest ekstsentrilisem ainult Merkuuri orbiit. 1,35 miljonit aastat tagasi oli Marsi orbiidi ekstsentrilisus umbes 0,002 ehk tunduvalt vähem kui tänapäeval Maal (0,0167). Marsi orbiidi ekstsentrilisus on teiste planeetide gravitatsiooni mõju tõttu tasapisi suurenemas ja Marsi ja Maa vaheline kaugus on järgmise 25 000 aasta jooksul tasapisi vähenemas.
Kaaslased.
Marsi kuud Phobose (kreeka keeles 'hirm') ja Deimose ('ahastus') avastas 1877 Asaph Hall. Nad on kogu Päikesesüsteemi kaks planeedile kõige lähemal asuvat looduslikku kaaslast: nad asuvad Marsi keskmest vastavalt 9370 ja 23 520 km kaugusel. Mõlemad suurused on väiksemad Päikesesüsteemi nelja suurima planeedi läbimõõdust.
Phobos ja Deimos on arvatavasti juhuslikult Marsi külgetõmbejõu mõjupiirkonda sattunud asteroidid. Need on korrapäratu kujuga kaljurahnud: nende mõõtmed on vastavalt 25×21×19 km ja 15×12×11 km. Neilgi leidub meteoriidikraatreid ja lõhesid. Phobos tõuseb (läänest) ja loojub (itta) kolm korda ööpäevas, sest ta tiirleb kiiresti: tema tiirlemisperiood on 0,32 Maa päeva. Deimose tiirlemisperiood on 1,26 päeva, ehk teisisõnu tõuseb ja loojub ta 4 päeva jooksul 3 korda.
Marsi uurimine.
Marssi on uuritud tuhandeid aastaid ja esimesed vaatlusandmed pärinevad Vana-Egiptuse astronoomidelt. Marssi on vaadeldud Maalt, kuid suurem osa infost pärineb 20. ja 21. sajandil Marsile saadetud kosmosesondidelt, automaatjaamadelt ja kulguritelt. Seisuga 19. veebruar 2021 olid Marsi orbiidil 2001 Mars Odyssey, Mars Express, Mars Reconnaissance Orbiter, ExoMars Trace Gas Orbiter, MAVEN, Mars Orbiter Mission ja Mars Hope Mission ning planeedi pinnal kulgurid Curiosity ja Perseverance. Marsile on oma kosmoseaparaate saatnud Ameerika Ühendriigid, Euroopa, Nõukogude Liit, India, Hiina ja Araabia Ühendemiraadid.
Mehitatud missioone Marsile plaanivad mitmed agentuurid ja tähtajaks on planeeritud 2030. aastad. Thomas Gangale leiutas 1985 Marsi tulevaste kolonistide jaoks kalendri, mille nimetas oma poja järgi Dariuse kalendriks.