Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> Astronomi

Udforskning af Mars:Indsigt i den røde planet

Mars er en støvet, kold, ørkenverden med en meget tynd atmosfære. Men beviser tyder på, at Mars for milliarder af år siden var vådere og varmere og havde en tyk atmosfære. NASA/JPL-Caltech

Siden astronomiens tidligste dage har folk været fascineret af Mars. Noget ved den røde planet inviterer til storøjede spekulationer - og nu er trangen til også at udforske Mars.

Rumorganisationer begyndte at sende ubemandede missioner til Mars under den kolde krig. Adskillige lande, herunder USA, Rusland, Japan og Kina, har udsendt "orbitere", "rovere" eller "landere" for at studere vores nabo i solsystemet.

En af disse missioner - Mariner 4, der flyver forbi Uncle Sam, der blev opsendt i 1964 - gav os de første billeder af en anden planet, der nogensinde blev taget af et kamera sendt ud i det ydre rum. Og det var bare det første rumfartøj af mange, der kredsede, fløj forbi og endda landede på Mars-overfladen.

Så hvad har videnskabsmænd lært om Mars fra data indsamlet fra disse missioner? Og hvornår kan maskinerne på Mars få menneskeligt selskab? Vil mennesker nogensinde sætte deres fod på den røde planet?

Ingen er helt sikre, men du kan i det mindste læse om alt, hvad Mars er, mens du venter.

Gør dig klar til fremtidige astronauter, for i dag taler vi om Mars. Hvordan opstod det? Hvordan er vejret? Hvad består planetens overflade af? Og måske vigtigst af alt, har Marsjord nogensinde haft vand eller støttet liv?

Indhold
  1. Gamle Mars
  2. Marsoverfladen
  3. Planeten Mars' indre
  4. Mars har en tynd atmosfære
  5. Vand på Mars
  6. Mars-udforskning

Oldtidens Mars

Denne illustration viser Jezero Crater – landingsstedet for Mars 2020 Perseverance roveren – som det kan har set milliarder af år gå på Mars, da det var en sø. NASA/JPL-Caltech

Intet menneske har nogensinde været på Mars. Så den bedste information, vi har om oldtidens Mars' begyndelse for 4,6 milliarder år siden, kommer generelt fra Mars-meteoritter, billeder taget af Mars-kredsløbere og landere og sammenligninger med andre planeter i solsystemet som Merkur, Venus, Jorden - og Jordens måne, for god ordens skyld.

Forskere tror, ​​at Mars oprindeligt blev dannet i den gamle fortid fra en ophobning af rumfarende gas og støv, bragt sammen af ​​tyngdekraften.

Den moderne Jord har et magnetfelt kaldet en "magnetosfære", der beskytter os mod de værste virkninger af solvind. Mars havde engang sin egen stærk magnetosfære, men den er blevet væsentligt svækket over geologisk tid. Dette kunne være med til at forklare, hvorfor planetens overflade ser så øde ud i dag. Vi sætter en nål i det emne indtil videre.

Mars har en ækvatorial radius på 2.098 miles (3.396,2 kilometer). Det gør den røde planet til omkring halvdelen af ​​Jorden, og den er kun 71 procent så tæt som vores hjemmeplanet. Alligevel har Mars én måne mere end Jorden.

De to naturlige satellitter, der i øjeblikket drejer rundt om Mars, kaldes Deimos og Phobos efter et par mytiske heste, der tilhører den græske gud Ares.

I gennemsnit sidder Mars 142 millioner miles (228 millioner kilometer) væk fra solen. En dag på Mars varer 23,9 af vores jordiske timer, mens et Mars-år trækker ud i det, der svarer til 687 jorddage.

Hvis du antager, at du nogensinde kommer til at holde ferie på Mars (glem ikke at skrive), hvad er der at se på planetens stenede ansigt? Godt du spurgte.

Marsoverfladen

Olympus Mons er tre gange højere end Jordens Mount Everest og den største vulkan i vores solsystem. ESA, DLR, FU Berlin, Mars Express; Behandling &CC BY 2.0-licens:Andrea Luck

Mars' sydlige halvkugle er domineret af forhøjede højland. Stærkt krateret ligesom Jordens måne, de er meget forskellige fra det fladere, glattere terræn, vi ser på planetens nordlige halvkugle. Som Den Europæiske Rumorganisation (ESA) rapporterer på sin officielle hjemmeside, "er den nordlige halvkugle [af Mars]... i gennemsnit 6 kilometer [3,72 miles] lavere end det barske højland i syd."

Mars kan være en mindre planet end Jorden, men dens geologiske træk er kingsize.

Det højeste bjerg i solsystemet, som vi kender til, optager planetens vestlige halvkugle. Denne skjoldvulkan, der kaldes Olympus Mons (til ære for Mount Olympus fra græsk mytologi), rager 25 kilometer over de omkringliggende sletter, og dens base strækker sig over 374 miles (624 kilometer).

Olympus Mons er sammenlignelig i overordnet størrelse med staten Arizona. Og den er omkring 100 gange større end Hawaiis Mauna Loa, som i øjeblikket er den største aktive vulkan på Jorden på 30.085 fod (9.170 meter). Olympus Mons kan stadig være aktiv, selvom andre dele af den røde planets overflade er oversået med uddøde vulkaner.

Så er der Valles Marineris. Det er den største kløft i solsystemet, og den skærer en takket kløft hen over overfladen af ​​Mars, der er mere end 1.864 miles (3.000 kilometer) lang og 372 miles (600 kilometer) på tværs. Til reference er afstanden fra Atlanta til Los Angeles omkring 2.187 miles (3.519 kilometer). Kløften er også op til 4,3 miles (8 kilometer) dyb.

Andre bemærkelsesværdige træk på Mars-overfladen inkluderer de to polare iskapper. Indlandsisen på Nordpolen hedder Planum Boreum, og indlandsisen på Sydpolen hedder Planum Australe. Begge indeholder en blanding af frossen kuldioxid (tøris) og vandis.

Mars har en aksial hældning, der får den til at opleve årstider. Størrelsen af ​​de polare iskapper varierer med årstiderne. Om sommeren omdannes den faste kuldioxid til damp, hvilket afslører et ark vandis nedenfor.

NASAs Mars Reconnaissance Orbiter fangede dette isfyldte krater nær Mars Nordpol i december 2019 Dette krater er omkring 650 fod (200 meter) på tværs. NASA/JPL/University of Arizona

Planeten Mars' indre

Mars har ligesom Jorden en tæt indre kerne. Dette lag menes at måle 930 til 1.300 miles (1.500 til 2.100 kilometer) omkring sin radius, og dette lag indeholder nikkel, svovl og jern.

Kernen er omsluttet af en række andre lag, hvor det yderste er Mars-skorpen. Denne skorpe består af sådanne ingredienser som aluminium, jern, kalium, magnesium og calcium og er op til 1.170 miles (1.880 kilometer) tyk.

Jordens egen skorpe er opdelt i områder kaldet tektoniske plader. De er på farten, på trods af det modsatte ydre, og deres interaktioner har en dramatisk indflydelse på vores planet. Tektonisk aktivitet ved eller nær kontaktområder mellem pladerne er drivkraften bag jordskælv og vulkansk aktivitet. Det er også grunden til, at layoutet på vores kontinenter ændrer sig over titusinder af år.

OK, så hvad med Mars? Forskere mener, at en form for tektonisk mekanisme - eller mekanismer - kunne have skabt Valles Marineris-kløftsystemet og de mægtige plateauer i planetens sydlige højland.

De forsøger stadig at finde ud af, hvordan geologisk aktivitet fungerer på moderne Mars. Den røde planet ser ikke ud til at have et pladetektonisk system i jordstil. Alligevel har InSight Mars Lander (et teknisk vidunder gjort muligt af en international rumfartsindsats) registreret mere end 1.300 seismiske "skælv" på Mars, siden køretøjet ankom der i 2018.

Efter at have lært alt det, vil du stadig gerne se denne planet for dig selv? Du kan have svært ved at trække vejret på Mars. Find ud af hvorfor næste gang.

Mars har en tynd atmosfære

Mars har en ekstremt tynd atmosfære, selvom den på et tidspunkt sandsynligvis var meget tykkere. Den Europæiske Rumorganisation

Det er måske ikke så helvedes som Venus, men den fjerde planet fra solen er stadig ikke, hvad de fleste mennesker ville kalde gæstfri. Atmosfæren på Mars adskiller sig fra Jordens på mange måder, og de fleste af dem lover ikke godt for mennesker, der bor der.

Atmosfæren på Mars, der hovedsagelig består af kuldioxid (gassen repræsenterer mere end 95 procent af Mars atmosfære efter volumen), er bemærkelsesværdig tynd og fyldt med drivende støvpartikler. Forskere tror, ​​at Mars engang havde en tykkere atmosfære. Data fra NASAs Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN)-mission tyder på, at Mars har mistet det meste af sin atmosfære til solvind og ultraviolette stråler.

Ekstrem kulde er et andet problem, som nybyggere fra Mars vil skulle kæmpe med. Temperaturer på den røde planet bunder ved minus 200 grader Fahrenheit (minus 128 grader Celsius). U.S.A. National Atmospheric and Space Administration (NASA) har registreret højder på op til 86 grader Fahrenheit (30 grader Celsius) omkring ækvator, men sådanne forhold er sjældne. Planetens gennemsnitlige temperatur er tættere på minus 81 grader Fahrenheit (minus 60 grader Celsius).

Så måske er det ikke så overraskende, at det nogle gange sner på Mars. Og vi taler ikke kun om den almindelige gamle "vandsne", vi får på Jorden. Mars får det også, tag ikke fejl. Men noget langt mere bemærkelsesværdigt sker også på Mars-overfladen.

Som fundet af NASA's Mars Reconnaissance Orbiter, fryser kuldioxid fra polarområderne igen under Mars-vinteren og falder ned fra atmosfæren som kuldioxidsne.

Og kuldioxidsne er ikke den eneste slags mærkelige vejr på Mars. De, der har set "The Martian", er sandsynligvis klar over de legendariske støvstorme, der kan omslutte den røde planet.

Du vil med stor sandsynlighed stå over for en af ​​disse på den sydlige halvkugle i de varmere måneder.

De grimmeste støvstorme er af global skala og spreder sig over enorme områder af planeten og kan rase i flere uger ad gangen. Alt det støv kan være dårligt for rovere, der krydser overfladen, især når flyvende støv kvæler deres solpaneler.

Nogle af disse drastiske temperaturvariationer kan også skydes skylden på Mars' kredsløb. Som vi nævnte, tager det Mars omkring 687 jorddage at fuldføre sin bane. Dens akse hælder 25 grader, næsten det samme som Jorden, hvilket også giver Mars årstider svarende til dem, vi har på Jorden.

Når Mars bevæger sig langs denne bane, bevæger den sig langsommere, når den er længst væk fra solen og hurtigere, når den er tættest på solen. Dette betyder også, at Mars har en længere soldag (ca. 24 timer og 39 minutter) end vores 24-timers dag på Jorden. Et marsår er også meget længere end et jordår.

Med hensyn til tyngdekraften kan Mars måske give dig et helt nyt perspektiv på badeværelsesvægte. En person på 100 pund (45,35 kilogram) ville veje sølle 38 pund (17,2 kilogram) på Mars; tyngdekraften på Mars-overfladen er 62 procent lavere, end den er på Jorden ved havoverfladen.

Vand på Mars

De mørke, smalle striber, der ses flyde ned ad bakke på billedet ovenfor, kaldes recurring slope lineae. De menes at være blevet dannet af strømmende vand på Mars. NASA/JPL/University of Arizona

Flydende vand er afgørende for liv, herunder mikrobielt liv. Det er i hvert fald tilfældet her på Jorden, og formodentlig gælder det samme for den tørre Mars.

Det er den antagelse, der styrede NASA's "følg vandet"-strategi for Mars-udforskning.

Forskere tror ikke, at flydende vand altid var så knap på Mars. Moderne Mars kan ligne en gold ørken, men oldtidens Mars kan have været ret våd, at dømme ud fra nogle af de efterladte geologiske spor. Oversvømmelser kan engang have strømmet over planetens overflade, floder kan have skåret kanaler eller kløfter ud, og søer og oceaner kan have dækket store dele af planeten.

Beviser for flydende vand er steget voldsomt i de seneste årtier. Mineraler, der vides at dannes i vandfyldte miljøer, blev genvundet af Opportunity, en langvarig Mars-rover, der senere blev lukket ned af en kolossal støvstorm på den røde planet i 2018.

Og hvad med de polare iskapper fra Mars? Ny forskning, herunder data fra Den Europæiske Rumorganisations Mars Express-mission, indikerer, at der, i modsætning til hvad nogle forskere tidligere havde hævdet, kan være underjordiske søer fulde af flydende vand skjult under den faste is ved polerne.

Det er juryen stadig ude med. Men fremtidens kommende rumbosættere, kryds fingre. Måske en dag, hurtigere end vi er klar over, kunne Martian-vandminearbejder være en helt legitim jobbeskrivelse.

Mars Exploration

Mariner 9 blev det første rumfartøj, der kredsede om en anden planet, da det kredsede om Mars i 1971. NASA

Det nærmeste Mars nogensinde kommer på Jorden er, når den er i opposition, hvilket betyder, når de to planeter kommer tættest på hinanden i deres kredsløb. Og tæt er stadig relativt her, fordi de to planeter stadig er 33,9 millioner miles (54,6 millioner kilometer) fra hinanden. Men Mars er den mest udforskede af alle planeterne i solsystemet.

I 1971 blev Mariner 9 det første rumfartøj til at kredse om en anden planet, da det kortlagde 85 procent af Mars overflade. Missionen sendte tonsvis af billeder tilbage, inklusive billeder af Olympus Mons, Valles Marineris og Mars-månerne Phobos og Deimos.

Men det er rovere og landere, der har leveret den bedste information til dato, inklusive den svimlende mængde data fra Curiosity and Perseverance.

Perseverance Rover

NASAs Perseverance Rover tog denne selfie med Ingenuity-helikopteren, set her omkring 3,9 meter (13 fod) ) fra roveren, 6. april 2021. NASA/JPL-Caltech/MSSS

Perseverance Rover er en del af NASAs Mars Exploration Program, som blandt andet har til opgave at finde ud af, om der er mikrobielt liv på Mars. Vedholdenhed har krydset rundt på overfladen af ​​Mars i mere end to år. Den kan bore i Mars-jorden for at indsamle prøver af sten, der en dag vil blive sendt tilbage til Jorden for at blive undersøgt af videnskabsmænd. Nogle stenprøver Vedholdenhed boret nær Jezero-krateret ser ud til at være vulkansk oprindelse.

Med tilnavnet Percy ankom roveren til Jezero-krateret den 18. februar 2021 med en speciel helikopter ved navn Ingenuity med på turen. Til dato har Ingenuity brugt 91,4 flyveminutter - fordelt på 51 individuelle flyvninger - på at navigere i Mars-atmosfæren og dens miljøforhold.

Perseverance fortsætter arbejdet med Curiosity Rover, som har været på Mars siden 2012, og andre som Spirit and Opportunity rovere og Sojourner Rover.

Curiosity Rover

NASA's Curiosity Rover brugte to forskellige kameraer til at lave denne selfie foran Mont Mercou, en klippe fremspring, der er 20 fod (6 meter) højt. NASA/JPL-Caltech/MSSS

Curiosity Rover er en af ​​NASAs mest ambitiøse missioner for at udforske Mars. Roveren er omtrent på størrelse med en lille SUV og måler omkring 9,5 fod (2,9 meter) i længden og 8,9 fod (2,7 meter) i bredden. Dens størrelse betyder, at den også har de største og mest avancerede instrumenter til videnskabelige undersøgelser på Mars-overfladen.

Curiosity Rover landede i Gale Crater 6. august 2012 med en mission for at afgøre, om forholdene på Mars kan understøtte mikrobielt liv, eller om planeten på et tidspunkt kunne have understøttet liv.

Curiosity indsamlede de første prøver nogensinde boret fra sten på Mars. Analyse af denne prøve antydede, at forhold på Mars engang kunne have været i stand til at understøtte Mars-livet.

Siden 2014 har Curiosity krydset overfladen og indsamlet adskillige prøver af sten og marsjord fra geologiske træk som Mount Sharp. Mount Sharp er et 3-mile højt (5-kilometer højt) bjerg, der engang var dækket af vand. Beviser tyder på, at Gale-krateret, hvor Mount Sharp er placeret (og Mars generelt), er et miljø, hvor liv engang kunne have overlevet.

Denne artikel blev opdateret i forbindelse med AI-teknologi, og derefter faktatjekket og redigeret af en HowStuffWorks-redaktør.

Nu er det interessant

Mars fremstår lysstærk på nattehimlen, når den røde planet og jorden er tættest på, og er også en planet, der er forholdsvis let at se med det blotte øje. Næste gang Den Røde Planet og Jorden vil være tæt på er den 12. januar 2025.

Ofte stillede spørgsmål om Mars

Hvor stor er Mars?
Mars har en ækvatorial radius på 2.098 miles (3.396,2 kilometer). Det gør den røde planet til omkring halvdelen af ​​Jorden, og den er kun 71 procent så tæt som vores hjemmeplanet.
Er Mars varm eller kold?
Mars er kold (i hvert fald for os). Den gennemsnitlige overfladetemperatur på Mars er minus 81 grader Fahrenheit (minus 63 grader Celsius).
Hvorfor kaldes Mars for den røde planet?
Mars kaldes den røde planet, fordi jorden på Mars har en rustfarvet, rødlig nuance.
Kan mennesker leve på Mars?
Mars er ikke beboelig af mennesker, fordi atmosfæren adskiller sig meget fra Jordens. Det består hovedsageligt af kuldioxid, har meget mindre nitrogen og meget lidt ilt.
Er temperaturen på Mars varm eller kold?
Mars er en ret kold planet med mindre atmosfære end Jorden, og den har svært ved at holde på varmen. Den gennemsnitlige overfladetemperatur på Mars er minus 81 grader Fahrenheit (minus 63 grader Celsius).