Upload
adam-redzikowski
View
225
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Rok Na Marsie
Citation preview
Szykujemy się do podboju Czerwonej Planety. Jakiej pogody powinni spodziewać się pierwsi koloniści?
WERONIKA ŚLIWA
Druga Ziemia?Choć Mars jest
najpodobniejszym do naszej planety
ciałem Układu Słonecznego,
zjawiska obserwowane
z jego powierzchni mogą nas, bardzo
zaskoczyć.
ADANIA MARSA coraz bardziej się rozkręcają. Okrążają go aż trzy sztuczne satelity, a na powierzchni pracują dwa łaziki, w tym od niedawna Curiosity. Ten ostatni rozpoczął badania krateru Gale, znajdującego się w pobliżu równika pla
nety, na jej południowej półkuli. Ma zebrać dane pomocne do opracowania koncepcji przyszłych marsjańskich misji i baz załogowych. Ludzie, którzy polecą na Marsa, znajdą się w zupełnie innym świecie, tylko nieznacznie przypominającym naszą Ziemię, chociaż i tak najbardziej do niej podobnym spośród planet krążących wokół Słońca.
Czerwonej Planety nie chronią przed naszymi oczami grube chmury, podobne do tych uniemożliwiających np. dostrzeżenie powierzchni Wenus. Rzadka marsjań- ska atmosfera składa się w ponad 95% z dwutlenku węgla i jest dużo przejrzystsza. Łatwiej jest więc prowadzić obserwacje marsjańskich gór, wulkanów, kanionów, a także podobnych do ziemskich czap polarnych, składających się z mieszaniny zamarzniętej wody i dwutlenku węgla. Obecność czap polarnych ułatwia nam
zauważenie kolejnej cechy upodobniającej Marsa do Ziemi: jego oś obrotu jest nachylona do prostej prostopadłej do płaszczyzny jej orbity pod kątem 25,19°, niemal identycznym jak ziemski kąt 23,5°. Oznacza to, że pory roku na Czerwonej Planecie wyglądają podobnie do ziemskich, występuje tam wiosna, lato, jesień i zima, a w okolicach biegunów dzień i noc polarna, trwające niemal dwa razy dłużej niż ziemskie. Marsjański rok to około 686,97 ziemskiego dnia i zbliżona liczba (668) dni marsjańskich. Doba marsjańska, nazywana solem, trwa niemal tyle co doba ziemska - 1 sol to 24 godziny, 39 minut i 35 sekund. Dlatego też kontrolerzy misji marsjańskich niejednokrotnie używają zegarków wyskalowanych według czasu marsjańskiego.
Nieziemskie wiosnyWróćmy jednak do marsjańskich pór roku. Orbita Marsa, położonego od Słońca średnio 1,5 raza
Dziś najdokładniejsze obserwacje
Czerwonej Planety prowadzi Curiosity.
Łazik wylądował w znajdującym
się nieopodal równika kraterze
Gale, w obszarze zaznaczonym żółtą
elipsą. Podczas co najmniej rocznej
misji będzie badał okolice znajdującej się
w centrum krateru góry Aeolis Mons.
dalej niż Ziemia, jest znacznie bardziej wydłużona od niemal kołowej orbity naszej planety. Różnica odległości od Słońca w maksymalnym zbliżeniu (peryhe- lium) i oddaleniu (aphelium) wynosi dla Ziemi około 5 mln km. W przypadku Marsa jest to ponad 42,5 mln km. Takie spłaszczenie orbity sprawia, że na Marsie, podobnie jak na Ziemi, jesień i zima na północnej półkuli trwają krócej niż wiosna i lato. W przypadku Ziemi łączna różnica między jesienią i zimą oraz wiosną i latem sięga około 8 dni, ale dla Czerwonej Planety aż 75 soli. Zimy na północnej półkuli Marsa są więc krótkie i stosunkowo ciepłe (planeta znajduje się w tym czasie bliżej Słońca), a lata dłuższe i bardziej umiarkowane temperaturowo. Przebieg marsjańskich pór roku różni się przy tym wyraźnie od ziemskiego. Duża pojemność cieplna ziemskich oceanów, a także grubej atmosfery sprawiają, że nasza planeta nagrzewa się i stygnie powoli. Jak wyglądałyby polskie pory roku, gdyby nie to zjawisko? Wiosna, rozpoczynająca się wraz z równonocą i trwająca do przesilenia - chwili, gdy Słońce wznosi się w południe na maksymalną wysokość - byłaby lustrzanym odbiciem lata, które trwa od przesilenia do kolejnej równonocy. Innymi słowy, 21 marca powinno być równie ciepło jak 23 września. Jednak na Ziemi ciepły okres pojawia się z opóźnieniem, bliżej początku astronomicznego lata, a wrzesień jest znacznie cieplejszy od marca.
Na Marsie jest inaczej. Z powodu małej pojemności cieplnej marsjańskiej atmosfery i braku zbiorników
wodnych na jego powierzchni, najcieplejsze chwile lata i najzimniejsze momenty zimy na
stępują tuż po przesileniach, czyli na początku każdej z tych pór roku. Lato jest niemal lustrzanym odbiciem wiosny, a zima - jesieni. W tej chwili na północnej półkuli Czerwonej Planety panuje lato, które zakończy się 29 września. Zima nadejdzie 23 lutego 2013 r.
Pijana planetaNie wiadomo, czy marsjańskie pory roku zawsze będą wyglądały podobnie, gdyż kąt nachylenia marsjańskiej osi obrotu może z czasem drastycznie się zmienić. Modele numeryczne pokazują, że oddziaływanie ze strony masywnego, bardzo bliskiego Jowisza, połączone z siłami pochodzącymi od innych ciał Układu Słonecznego sprawia, że co około 10 mln lat Mars gwałtownie się zatacza, wyraźnie zmieniając nachylenie swojej osi obrotu. Może ono wynosić od niemal zera do ponad 60°. Takie chybotanie powinno wywołać ogromne zmiany klimatu: od okresu, w którym na wirującym niemal bez nachylenia suchym Marsie prawie nie występowały pory roku aż do czasów, w których na obu jego półkulach następowały cyklicznie długie okresy gorącego lata i lodowatej zimy. Zmiany nachylenia osi obrotu, drastycznie zmieniające ilość światła słonecznego docierającego do poszczególnych obszarów Marsa, sprzyjały powstawaniu ogromnych obszarów lodu przemieszczających się co około 100-120 tys. lat między jego biegunami. W czasie największego „pochylenia” Marsa zapasy wody znajdujące się w jego czapach polarnych mogły osadzać się latem w pobliżu chłodniejszego równika planety. Takie przewidziane teoretycznie zjawisko może wyjaśnić, dlaczego i dziś na zboczach bliskich równikowi marsjańskich wulkanów obserwujemy pozostałości zamarzniętej wody. Na te ogromne zmiany nakładały się zapewne krótsze cykle liczące około 124 tys. lat. W takim czasie kąt nachylenia osi obrotu Marsa zmienia się od 15 do 35°.
Na Ziemi na szczęście nie przeżywamy tego rodzaju wahań. Naszą planetę chroni przed tak drastycznymi zmianami obecność stabilizującego ją Księżyca.
Temperatura na powierzchni Czerwonej Planety zależy także oczywiście od szerokości geograficznej miejsca obserwacji, a także od pory roku.
Waha się więc od -143°C w pobliżu zimowego bieguna do +27°C na równiku w południe upalnego dnia. Bardzo duże, sięgające 100°C, są też różnice temperatur między dniem a nocą - pod tym względem suchy Mars przypomina nieco ziemskie pustynie. Pomimo tej pozornej surowości Czerwona Planeta przechodzi obecnie - podobnie zresztą jak Ziemia - stosunkowo łagodny okres klimatyczny, gdyż trwa tam interglacjał - ciepły okres między kolejnymi zlodowaceniami. Mars nie jest jednak rajem: jego rzadka atmosfera, składająca się w ponad 95% z dwutlenku węgla, nie chroni powierzchni przed zabójczym promieniowaniem ultrafioletowym, którego natężenie jest 800-krotnie wyższe od wartości typowych dla umiarkowanych szerokości geograficznych na Ziemi.
Spoglądając w nieboBrak globalnego pola magnetycznego sprawia, że w atmosferę Czerwonej Planety bez przeszkód trafia strumień naładowanych cząstek wysyłanych przez Słońce. Choć powietrza jest tam naprawdę niewiele - ciśnienie przy powierzchni jest mniejsze od 1/100 ciśnienia ziemskiego - marsjańskie wiatry mogą unosić ogromne ilości pyłu. Niekiedy planetę zasłaniają gigantyczne, trwające nawet kilka miesięcy burze pyłowe. W pozostałych okresach niebo ma bladorudawy kolor wywołany zawieszonym w atmosferze drobnym pyłem. Co widać na tym niebie?
Nocą gwiazdozbiory na Marsie wyglądają tak samo jak na Ziemi - tworzące je gwiazdy leżą na tyle daleko, że prawie nie dostrzeglibyśmy różnic w ich położeniu. Ponieważ Mars okrąża Słońce niemal w tej samej płaszczyźnie co Ziemia, te same gwiazdozbiory tworzą Zodiak. Wyjątkiem jest konstelacja Wieloryba, którą Słońce odwiedza przez kilka dni w ciągu roku. Na marsjańskim niebie moglibyśmy odszukać gwiazdę polarną. Ta niepozorna, odległa o 430 lat świetlnych gwiazda BD +52 2880 znajduje się w gwiazdozbiorze Łabędzia.
Okresowo na tamtejszym niebie pojawiają się jasne smugi - to meteory. Część z nich spada na powierzch
nię planety - jeden z nich, 31-centymetrowy meteoryt żelazny Heat Shield Rock, odnalazł łazik Opportuni- ty. Rzadka marsjańska atmosfera sprawia, że do powierzchni dociera więcej takich skał niż na Ziemi. Niestety, na Marsie nie moglibyśmy podziwiać efektownych zórz polarnych ze względu na brak globalnego pola magnetycznego. Chociaż prawdziwi zapaleńcy mogą próbować ich obserwacji w ultrafiolecie. Słabe zorze powstają bowiem w pobliżu niewielkich fragmentów marsjańskiej skorupy, które do dziś zachowały pewien stopień namagnesowania.
Przyszły odpowiednik rubryki publikowanej na łamach „WiZ” „Głowy do Góry” przeznaczony dla Marsjan, mógłby zaczynać się np. tak: Tej nocy jako pierwsza wzejdzie Ziemia, po niej Wenus i Jowisz. Jeden z księżyców jest właśnie w kwadrze i widać go słabo, drugi zobaczymy w pełni - wypatrujmy
Widok z łazika Opportunity rozpoczynającego badania Heat Shield Rock-meteorytu odnalezionego na powierzchni Marsa. Być może spadł on na powierzchnię Czerwonej Planety miliardy lat temu, a ślady stworzonego przezeń krateru dawno się już zatarły.
niewielkiego, dobrze oświetlonego obiektu w kształcie kartofla... Ziemia pojawia się na niebie zawsze niedługo przed wschodem lub niedługo po zachodzie Słońca. Podobnie jak w przypadku Wenus może też przechodzić na tle tarczy Słońca: najbliższy tranzyt Ziemi będzie można obserwować z Marsa w 2084 r. Ziemia jest stosunkowo jasna, znacznie jaśniejsza od wszystkich gwiazd. Jednak tuż przy niej widać gołym okiem jeszcze jeden nieco słabszy obiekt. To Księżyc - z łatwością można obserwować jego ruch wokół naszej planety. Wprawdzie, aby zobaczyć fazy Księżyca i samej Ziemi, należałoby użyć lornetki, to jednak z łatwością zobaczylibyśmy niewidoczną z Ziemi stronę Księżyca. Skoro mowa o księżycach, wspomnę o dwóch naturalnych satelitach Czerwonej Planety - Deimosie i Fobosie. Oba poruszają się na tle gwiazd tak szybko, że na podstawie ich położenia zagubiony marsjański wędrowiec mógłby ustalić aktualny czas.
bos okrąża Marsa, ukazując mu cały czas swoją jedną stronę, dlatego dostrzegalny gołym okiem Stickney jest stale widoczny na zachodniej krawędzi księżycowej tarczy. Niewielka odległość Fobosa od powierzchni planety sprawia, że wydawałby się on marsjańskiemu obserwatorowi stosunkowo duży - zajmuje na niebie obszar o średnicy jednej trzeciej tarczy Księżyca obserwowanego z Ziemi. Porusza się po niebie tak szybko, że mniej więcej dwa razy dziennie wschodzi na zachodzie i zachodzi za wschodnim horyzontem. Jego również nie zobaczylibyśmy z biegunowych okolic Czerwonej Planety.
Obserwowany z Marsa Fobos przesłania niekiedy Słońce, jednak trudno to zjawisko nazywać prawdziwym zaćmieniem, bo chociaż średnica słonecznej tarczy obserwowanej z Marsa jest niemal dwukrotnie mniejsza niż z Ziemi, Fobos zakrywa zaledwie czwartą część jej powierzchni. Za to gdybyśmy się wybrali
Mniejszy z marsjańskich
księżyców, Deimos (z lewej) i większy
Fobos. Choć skład satelitów przypomina
nieco pochodzące z pasa planetoid
chondryty węgliste, ich bardzo mata
gęstość sugeruje, że są w istocie luźnymi
zlepkami głazów, powstałymi w trakcie
łączenia się odłamków z pradawnej katastrofy.
Dwaj braciaDeimos, czyli dalszy z księżyców Marsa, odległy o około 20 tys. km od jego powierzchni, jest na tyle mały (średnica 6 km), że na tamtejszym niebie wygląda raczej jak bardzo jasna gwiazda i tylko osoby obdarzone sokolim wzrokiem zauważyłyby jego tarczę i fazy. Pojawia się na wschodzie, by po około 2,5 dnia zajść na zachodzie. Jednak nie z każdego miejsca można byłoby go dostrzec - dla obserwatorów znajdujących się w pobliżu marsjańskich biegunów zbyt bliski Marsa Deimos byłby niewidoczny.
Z kolei Fobos okrąża Marsa po orbicie położonej niecałe 6 tys. km od jego powierzchni - to najmniejsza ze znanych nam odległości między jakąkolwiek planetą a jej księżycem. Jego najbardziej rzucającą się w oczy cechą jest, poza przypominającym ziemniak kształtem, olbrzymi krater Stickney o średnicy 9 km. Uderzenie, dzięki któremu powstał, niemal roztrzaskało ten mierzący zaledwie 28 na 20 km księżyc. Fo-
na krótką wycieczkę na ten pobliski księżyc, obserwowane zeń niebo wyglądałoby naprawdę niezwykle. Mars zajmowałby aż ćwierć średnicy nieba - dostrzegane stamtąd rozmiary Czerwonej Planety przewyższałyby rozmiary Księżyca obserwowanego z Ziemi 6400 razy. W dodatku widziany z Fobosa Mars powoli, lecz nieustannie rośnie: księżyc zbliża się bowiem do planety w tempie około 20 m na stulecie. Najprawdopodobniej za około 8 mln lat albo spadnie na nią, tworząc krater o około 100-kilometrowej średnicy, albo powstanie z niego pierścień odłamków rozerwanych siłami przypływowymi. Wcześniej jednak szanse na podziwianie nieba z Fobosa będą mieli zapewne astronauci: coraz częściej rozważa się bowiem plany rozpoczęcia załogowego podboju Marsa właśnie od Fobosa. Takie rozwiązanie miałoby co najmniej dwie zalety. Na lekkim, pozbawionym atmosfery księżycu byłoby znacznie łatwiej wylądować, a później odlecieć. To stamtąd można by zdalnie
zarządzać automatami działającymi na powierzchni Marsa. Dodatkowo pozostawienie ludzi na Fobosie znacznie ograniczyłoby ryzyko zanieczyszczenia Czerwonej Planety ziemskimi drobnoustrojami.
Zresztą i badania samego Fobosa mogą być ciekawe. Do dziś nie ustalono pochodzenia obu marsjańskich księżyców. Czy są one przechwyconymi przez Marsa planetoidami, czy może uformowały się w dysku otaczającym olbrzymią planetę? Przesłanki przemawiają za tym, że Fobos powstał raczej z odłamków wyrzuconych wskutek zderzenia Marsa z innym ciałem. Tę hipotezę potwierdzałaby niewielka gęstość księżyca. Udało się ją ustalić dzięki pomiarom oddziaływania grawitacyjnego między Fobosem a sondą Mars Global Surveyor. Gęstość Fobosa to zaledwie 1,86 g/cm3, jest więc znacznie mniejsza od gęstości typowych planetoid. Oznacza to, że ten księżyc jest nie tyle litym ciałem, ile luźnym zlepkiem gruzu. Taka konstrukcja nie przetrwałaby ewentualnego-marsjańskiego wychwytu. Na korzyść tej hipotezy przemawia również kształt orbit obu księżyców: gdyby były one przechwyconymi planetoidami, ich orbity miałyby zapewne wyraźnie eliptyczny kształt i nie leżałyby w płaszczyźnie równikowej Marsa. Badacze lądujący na Fobosie będą mogli definitywnie rozstrzygnąć tę kwestię, analizując skład jego skał. Dziś dysponujemy tylko jedną hipotetyczną próbką Fobosa - jest nią dwukilogramowy meteoryt Kaidun znaleziony tuż po upadku na Ziemię w 1980 r. w Jemenie.
Marsjański kalendarzOba marsjańskie księżyce są tak lekkie, że wywołane przez nie siły przypływowe praktycznie nie zmieniają długości marsjańskiej doby. Mars obraca się wprawdzie coraz wolniej wskutek oddziaływania ze Słońcem, jednak ziemski Księżyc hamuje naszą planetę znacznie skuteczniej. Dlatego można się spodziewać, że z czasem ziemska doba dorówna długością tej na Marsie. Znacznie wcześniej będziemy pewnie musieli stworzyć marsjański kalendarz. Jak będzie wyglądał? Czy przyjmiemy zwykły siedmiodniowy tydzień, do którego ludziom łatwo się będzie przyzwyczaić? Czy dwukrotnie dłuższy rok doprowadzi do konieczności utworzenia nazw dla 24 miesięcy? Jedno już dziś wydaje się przesądzone: marsjański Greenwich, punkt, przez który przechodzi zerowy południk, został już wybrany. Jest nim półkilometrowy krater Airy-0 znajdujący się wewnątrz większego krateru Airy. Dziś na Marsie nie stosuje się jeszcze podziału na kolejne strefy czasowe - każda z lądujących tam misji posługuje się własnym czasem, podobnie jak jeszcze 150 lat temu czyniły ziemskie miasta. Jednak w końcu będziemy chyba musieli wymyślić marsjańskie odpowiedniki ziemskich stref, kalendarzy, a może nawet i świąt. Miejmy nadzieję, że jednym z nich będzie rocznica lądowania pierwszej załogowej misji na Czerwonej Planecie. Mars, jego skały, klimat i niezwykłe niebo wciąż na nas czekają.
dr Weronika Śliwa redaktor „Wiedzy i Życia”