Марс

Марс легко увидеть невооружённым глазом, но трудно правильно понять. Красноватая точка превратилась в телескопический диск, затем — в воображаемый мир каналов, после первых пролётов — в кратерированную пустыню. Орбитальные карты снова изменили картину: по поверхности проходят высохшие долины, веера наносов и слои пород, возникшие при участии воды.

Средний радиус Марса равен 3390 километрам, сила тяжести у поверхности составляет около 38 процентов земной. Год длится 687 земных суток, а солнечные сутки, или сол, — 24 часа 39 минут. Наклон оси 25,2 градуса создаёт сезоны, похожие по геометрии на земные. Вытянутая орбита делает южное лето короче и теплее северного.

Красный снаружи, слоистый внутри

Тонкая пыль переносится ветром по всей планете и скрывает различия пород. Спектрометры различают минералы по полосам поглощения. Глинистые минералы указывают на длительное взаимодействие пород с водой; сульфаты часто связаны с более кислой и испаряющейся средой.

У Марса есть кора, мантия и металлическое ядро. InSight регистрировал марсотрясения и удары метеороидов. По времени прихода волн и их отражениям исследователи уточнили толщину коры и размеры ядра. Состав ядра и свойства глубокой мантии выводятся из совместной модели сейсмики, вращения и гравитации.

Марс не разбит на активно движущиеся плиты, как Земля. Вулканическая область могла оставаться над одним источником расплава очень долго. Так вырос Олимп — щитовой вулкан высотой более двадцати километров относительно окружающей равнины. Долины Маринера протянулись примерно на четыре тысячи километров; их начало связано с растяжением коры.

Воздух у тройной точки

Атмосфера Марса почти целиком состоит из углекислого газа, но давление у среднего уровня поверхности составляет лишь около 6 миллибар, меньше одного процента земного. При таком давлении чистая жидкая вода на открытой поверхности неустойчива: она быстро замерзает, кипит или испаряется.

Радар с орбиты посылает импульсы, отражающиеся от границ материалов, и позволяет оценить слои льда под поверхностью. Нейтронные приборы находят водород в грунте по тому, как он замедляет нейтроны. Совпадение независимых карт делает вывод сильнее.

Пылевая буря может охватить планету. Пыль поглощает солнечный свет, нагревает атмосферу и меняет ветры, а изменившиеся ветры поднимают новую пыль. Иногда обратной связи хватает для глобального события.

Реки, озёра и границы вывода

Древние долины ветвятся так, как земные речные системы. В кратерах сохранились дельты: поток замедлялся, входя в озеро, и откладывал песок и ил слоями. Минералогия подтверждает, что некоторые породы долго взаимодействовали с водой.

Из этого не следует, что весь Марс одновременно был тёплым океаническим миром. Длительность тёплых периодов, давление древней атмосферы и роль льда остаются предметом моделей. Хорошая карта показывает формы; физическая история требует соединить формы, минералы, возраст и климатический расчёт.

Низкая гравитация и отсутствие глобального магнитного поля облегчали потерю атмосферы. Но одна причина редко объясняет всё: часть углекислого газа могла уйти в космос, часть связаться с породами, часть замёрзнуть в полярных отложениях.

Два полушария и две маленькие луны

Северные равнины лежат ниже древних южных возвышенностей и несут меньше крупных кратеров. Эта дихотомия видна в карте высот яснее, чем в обычной фотографии. Её объясняют либо очень ранним гигантским ударом, либо процессами в мантии и коре; единственного доказанного сценария пока нет. Исходную форму приходится восстанавливать из гравитации и погребённого рельефа.

Фобос и Деймос малы и темны. По спектру они похожи на некоторые астероиды, но почти круговые орбиты у экватора трудно получить простым захватом без потери энергии. Возможны образование из диска обломков после удара или сложный захват с последующей эволюцией. Будущий образец Фобоса японской миссии MMX сможет отличить некоторые модели.

Фобос обращается быстрее вращения Марса и постепенно снижается. Он находится внутри синхронной орбиты и теряет орбитальную энергию. Через десятки миллионов лет спутник может разрушиться приливными силами или столкнуться с планетой. Деймос находится дальше и медленно удаляется.

Почему посадка длится минуты, а объяснение годы

Атмосфера достаточно плотная, чтобы нагреть и затормозить аппарат, но слишком разреженная, чтобы один парашют обеспечил мягкую посадку тяжёлой лаборатории. Спуск соединяет теплозащитный экран, сверхзвуковой парашют, радар и двигатели. Curiosity и Perseverance опускались на тросах с реактивной платформы: двигатели не били струёй в грунт рядом с приборами, а марсоход сразу вставал на колёса.

Радиосигнал идёт между планетами минуты. Земля узнаёт об этапах после того, как они произошли, и не может вести аппарат джойстиком. Бортовой компьютер сопоставляет снимки с картой опасностей и выполняет посадку автономно. Тот же разрыв времени определяет движение: маршрут планируют люди, но препятствия на масштабе колеса аппарат распознаёт сам.

Perseverance помещает цилиндры породы в чистые трубки. Ценность имеет не только вещество: команда документирует слой, ориентацию, соседние породы и историю обработки. Доставка образцов остаётся будущей программой с меняющейся архитектурой. Собранный керн и утверждённая дата его возвращения — разные уровни готовности.

Поиск жизни без обещания находки

Современные аппараты ищут обитаемость и возможные биосигнатуры. Обитаемость означает, что среда могла иметь воду, источник энергии и подходящую химию. Биосигнатура — структура или вещество, которое могло возникнуть при участии жизни, но требует исключить небиологические объяснения.

Поверхность облучается ультрафиолетом и космическими частицами; окислители разрушают органические молекулы. Поэтому интересны свежие обнажения и материал, долго защищённый породой. Будущий Rosalind Franklin рассчитан на бурение до двух метров.