Co wiemy o Marsie poza tym, że pogoda na nim nie jest szczególnie przyjemna, a ostatnio całą planetę spowiła olbrzymia burza? Na przykład to, że występują na nim pory roku takie jak na Ziemi, choć temperatury zgoła odmienne. Na marsjańskim równiku w lecie może być nawet całkiem ciepło, ok. 20 stopni C. Ale to tamtejsze tropikalne ekstremum, bowiem nocą temperatura spada do -80 stopni C. Średnia temperatura Marsa to od -60 do -50 stopni C. W obszarach podbiegunowych temperatury rzędu -125 stopni C nie są rzadkością.
Choć sam Mars to mroźna planeta, na której nocą (i tylko nocą) pada śnieg (lodowe drobinki o rozmiarach kilku mikrometrów kierowane są ku powierzchni przez atmosferyczną konwekcję), to do czerwoności rozgrzewa naszą wyobraźnię. Za sprawą ciepłej i mokrej przeszłości, epok lodowcowych (ostatnia zakończyła się 400 tys. lat temu), a ostatnio za sprawą globalnej burzy pyłowej.
Mars na przestrzeni wieków
Marsem zafascynowani byli już starożytni (podobnie jak Wenus i Jowiszem). Uosabiali go między innymi z bogiem wojny. Jeszcze całkiem niedawno, już w czasach nowożytnych, Mars budził strach. To stamtąd przybywali najeźdźcy, dowodem których istnienia były widoczne przez teleskopy kaniony (pamiętacie “Wojnę światów” H. G. Wellsa?). A potem? Potem przyszły czasy sond międzyplanetarnych, które krok po kroku odzierały Marsa z tajemnic, choć i dziś zwolenników teorii spiskowych nie brakuje.
Mars już na pierwszy rzut oka nie jest gościnną planeta. Przesycona dwutlenkiem węgla atmosfera, 40 razy słabsze niż ziemskie pole magnetyczne (większość modeli zakłada, że Mars nie ma mechanizmu dynama jak Ziemia), które pozwala szkodliwemu promieniowaniu penetrować atmosferę w dużo większym stopniu niż na Ziemi.
Prawda jest jednak taka, że szukając domu poza Ziemią nie mamy wielkiego wyboru. Albo stacje kosmiczne, albo asteroidy i księżyce o niskiej grawitacji, albo… Mars.
Marsjańskie fakty
Mars jest czwartą planetą od Słońca. Skalistą, z metalicznym (częściowo płynnym) jądrem. Jego powierzchnia przypomina ziemskie pustynie (które zresztą udają Marsa w filmach, wystarczy pomarańczowy filtr).
Lecz pod wieloma innymi względami Mars jest ekstremalnie inny. Ma wprawdzie tę samą powierzchnię lądów co Ziemia, ale jest znacznie mniejszy. Dziś brak tam oceanów, jezior, choć wcale nie oznacza to, że brak tam wody. Wiemy już, że jest – do lodu dowiercił się lądownik Phoenix (w tym roku mija 10 lat od odkrycia). Czapy polarne to zamarznięta woda, pokryta dodatkowo warstwą zestalonego dwutlenku węgla. W lecie na północy dwutlenek sublimuje całkowicie, na południu częściowo.
Mars ma dwa naturalne księżyce, o nieregularnym “kartoflanym” kształcie. Fobos (27 × 22 × 18 km) porusza się w odległości średnio 6000 km od powierzchni Marsa, Deimos (15 × 12 × 10 km) nieco dalej (średnio 17 000 km), ale to tyle co nic w kosmicznej skali. Gdyby w pobliżu Ziemi w odległości takiej jak Fobos przeleciała asteroida wielkości tego księżyca, chaos, nie tylko medialny, byłby gwarantowany.
Mars ma bardzo dużą deniwelację suchego lądu. Szczyt wulkanu Olympus Mons ma 24 km wysokości (i ogromną średnicę 500 km u podstawy), kaniony Dolin Marinera ciągną się tysiącami km, a ich pionowe ściany mają po kilka kilometrów wysokości. Najniżej położone regiony Marsa znajdują się w kraterze Hellas Planitia, około 4 km poniżej marsjańskiego „poziomu morza”. Gdyby Marsa zalać wodą wyglądałby on mniej więcej tak (niebieski i fioletowy kolor to obszary poniżej hipotetycznego poziomu morza).
Marsjański rok trwa 687 dni według naszej rachuby czasu (prawie 23 ziemskie miesiące). Dni, określane przez NASA jako Sol (w tych jednostkach liczony jest czas trwania misji) są nieznacznie dłuższe od Ziemskich (o około 37 minut). Średnica planety wynosi 6794 km, mniej więcej połowę ziemskiej, ale masa Marsa to tylko 10% masy Ziemi. Tamtejsza grawitacja stanowi 37 proc. ziemskiej (80 kg astronauta na Marsie poczuje się jak 30 kg chudzina). Sprawia to, że poruszać się tam jest znacznie łatwiej, łatwiej wystartować (prędkość ucieczki to 5 km/s, dla ziemi to 11,2 km/s), ale są też minusy. Dużym problemem jest lądowanie na tej planecie, a fakt że NASA udało się je powtórzyć tyle razy świadczy nie tylko o szczęściu, ale i rosnącym doświadczeniu. Koledzy z ESA nadal się uczą i miejmy nadzieję, że za dwa lata misja ExoMars 2020 rozpocznie się od gromkich braw po udanym lądowaniu dostarczonego przez orbiter łazika i rosyjskich platform badawczych.
Orbita Marsa jest bardziej wydłużona niż Ziemska, a w Układzie Słonecznym jedynie Merkury ma bardziej eliptyczną orbitę. Średnio Mars znajduje się 228 milionów kilometrów od Słońca (Ziemia około 150 milionów, co stanowi 1 jednostkę astronomiczną). Nie jest widoczny stale w tej samej pozycji, gdyż jego prędkość kątowa obiegu wokół Słońca jest inna niż prędkość Ziemi. W efekcie Mars raz zbliża się, raz oddala od Ziemi, a jego odległość od naszego domu zmienia się od około 55 milionów do 401 milionów km. Pokonanie tego dystansu falom radiowym zajmuje od 3 do 22 minut (średnio 12 minut).
Z Marsem najwygodniej jest rozmawiać w chwili, gdy znajduje się w opozycji (czyli najbliżej Ziemi). To też doskonały moment dla amatorów obserwacji Marsa, gołym okiem jak i przez instrumenty optyczne. Zmienne położenie Marsa względem Ziemi sprawia też, że w czasach Kopernika określano go mianem gwiazdy błądzącej i dopiero Kepler zapewnił aparat matematyczny wyjaśniający takie szaleństwa Marsa na nieboskłonie.
Następna strona: czym jest marsjańska opozycja?
Lipcowa wielka opozycja Marsa i najdłuższe zaćmienie Księżyca w XXI wieku
27 lipca będziemy świadkami wielkiej opozycji. Już teraz warto wypatrywać Marsa. O tyle łatwo go dostrzec (choć mieszczuchom trudniej, bo Mars znajduje się nisko nad horyzontem – około 12 stopni), że W czasie opozycji i 4 dni później gdy realna odległość Mars-Ziemia będzie najmniejsza w pobliżu znajdzie się też Księżyc – doskonały punkt odniesienia. To nie koniec atrakcji, wieczorem tego dnia będzie miało najdłuższe w tym stuleciu zaćmienie Księżyca (w Polsce widoczne po zachodzie Słońca).
Rozmiar kątowy Marsa na niebie wyniesie wtedy pół minuty kątowej. Ta wartość większości z nas niewiele mówi? Ale pomyślcie, że to ponad 7 razy więcej niż w chwili, gdy Mars znajduje się w najdalszym położeniu od Ziemi (dla porównania Księżyc w pełni ma 30 minut kątowych). Posiadacze instrumentów obserwacyjnych mogą być mimo to rozczarowani – tym razem nie dostrzegą szczegółów powierzchni Marsa, a jedynie glob przesłonięty pyłem.
Jak daleko mamy do nowego domu
Wysłanie bezzałogowych sond jest mniejszym wyzwaniem niż lot załogowy. Ale w obu przypadkach ze względu na technologiczne ograniczenia musimy zdać się na łaskę natury. Nie możemy po prostu niczym załoga “Sokoła Millenium” oderwać się od powierzchni i poszybować w kosmos. Datę startu i ewentualnego powrotu z Marsa należy wybrać z rozwagą. Tak, by dogonić Ziemię lub Marsa w jego podróży orbitalnej zanim pojazd zużyje całe paliwo. Należy celować niczym snajper – tam gdzie Mars dopiero się znajdzie.
Dziś lot w jedną lub w drugą stronę potrwałby od 4 do 9 miesięcy (zależnie od ilości zabranego paliwa, im więcej, tym wyższe koszty misji). W tym czasie astronauci przebędą nawet miliard kilometrów w nie tak do końca pustej przestrzeni kosmicznej. Teoretycznie wiemy co ich czeka (promieniowanie kosmiczne i jego wpływ na organizm ludzki na poziomie molekularnym, epizody zwiększonej aktywności słonecznej, walka z osamotnieniem, problemy ze sprzętem), ale będzie to dziewicza misja. Obawami napawa nas nie to co już wiemy, ale to czego jeszcze nie wiemy.
A gdy już się tam dostaniemy…
Optymalne warunki do lotu na Marsa (tzw. okno) pojawiają się co około dwa lata. Podobnie przy powrocie, co daje czas na badania, ale zmusza także do zadbania o warunki pobytowe i zasoby dla załogi. Oprócz kwestii budowy miejsc zamieszkania, konieczne jest także rozwiązanie problemu pozyskiwania energii – spektrum pomysłów jest szerokie. Od superekologicznych paneli słonecznych po miniaturowe reaktory atomowe wykorzystujące technologię silników Stirlinga (projekt Kilopower).
Warto tutaj wspomnieć o paradokumencie “Mars“, zrealizowanym przez National Geographic, traktującym o pierwszych osadnikach, którzy przecierają drogę nowemu pokoleniu walcząc z przeciwnościami losu. Serial kończy się przełomowym odkryciem, które wskazuje na istnienie na Marsie życia. Po co jednak nam wyprawa na Marsa? Zacytujmy film „bo tam mogło być kiedyś życie, a w przyszłości my możemy tam zamieszkać”. Idea zamieszkania na Marsie nie jest fanaberią, do opuszczenia Ziemi możemy być w końcu zmuszeni, a Marsa trzeba sobie podporządkować zanim zamieszkają tam miliony uciekinierów z Ziemi.
Wiele zależy też od tego, ile paliwa będzie do dyspozycji na miejscu. Pomysły by wytwarzać je lokalnie istnieją już od dawna. Spopularyzował je Robert Zubrin, wielki sympatyk kolonizacji Czerwonej Planety. Sprzyja nam fakt, że atmosfera marsjańska jest pełna podstawowych składników, z których wyprodukujemy paliwo, ale pozyskamy także tlen do oddychania.
W praktyce to skomplikowane zagadnienie o wielu parametrach, które na razie jedynie teoretycznie udało się nam rozgryźć. W ramach misji Mars 2020 na łaziku NASA ma znaleźć się niewielki instrument MOXIE, który będzie miniaturową wersją generatora tlenu (wyekstrahuje go z dwutlenku węgla) i sprawdzi, czy Ziemskie pomysły sprawdzają się w marsjańskim klimacie.
Klimat i geologia
Mars widziany z Ziemi jest czerwonawy. To zasługa tlenku żelaza, w który bogata jest powierzchnia planety. Atmosfera składa się w 96% z dwutlenku węgla. Azotu i tlenu, głównych składników ziemskiej atmosfery, jest jedynie odpowiednio 1,9% oraz 0,15%. Ciśnienie na Marsie to tylko 1 proc. wartości ziemskiego, co utrudnia utrzymanie ciepła nawet pomimo sprzyjającego składu atmosfery. Mimo to i na Czerwonej Planecie występują burze pyłowe, pada śnieg, widoczne są chmury. W czerwcu 2018 roku na Marsie ponownie rozszalała się pyłowa zamieć i nie traci na sile. Może potrwać jeszcze wiele miesięcy.
Burza unieruchomiła marsjański łazik Opportunity, dla którego energia słoneczna jest źródłem zasilania. Praca w pyłowej burzy jest trudna, ale Curiosity dzięki zasilaniu radioizotopowym generatorem termoelektrycznym, jest w stanie aktywnie monitorować burzę i prowadzić badania.
Badania klimatu Marsa, tego jaki był w przeszłości i jak zmienia się obecnie, pozwalają odkryć jego historię, planować kolejne misje, w tym załogowe.
Aktualne temperatury na Marsie nie sprzyjają występowaniu wody w stanie ciekłym. Choć potrafią przekraczać próg zamarzania (Curiosity, o którym więcej napisałem dalej, rejestruje czasami w południe temperatury rzędu kilku stopni C), to w nocy gwałtownie spadają, a kontrast temperaturowy wynosi nawet 100 stopni C. To nie tylko konsekwencja rzadkiej atmosfery, ale też większego niż w przypadku Ziemi nachylenia równika względem ekliptyki, które wynosi 25,19 stopni (gdyby tak było na Ziemi mielibyśmy znacznie bardziej zaznaczone różnice w porach roku) i odległości od Słońca (jednostka powierzchni Marsa otrzymuje średnio tylko 43% energii słonecznej jaką notujemy na Ziemi).
Podobnie jest z wilgotnością. Mars za dnia jest bardzo suchy, jak najsuchsze miejsca na Ziemi, ale w nocy wilgotność potrafi gwałtownie wzrosnąć. Dla człowieka tak duże kontrasty warunków pogodowych są wysoce niekomfortowe, a dla roślinności? Ziemniaków, czy pomidorów tak łatwo nie da się uprawiać nawet w szklarniach, ale biolodzy znają miejsca na Ziemi równie nieprzyjazne jak Mars gdzie rośliny (porosty) sobie radzą. Okresowa kondensacja wilgoci na pewno będzie pomocna.
Obecnie na orbicie Marsa znajduje się kilka sond, w tym amerykański MAVEN i europejski ExoMars Trace Gas Orbiter, których głównym celem jest scharakteryzowanie atmosfery tej planety. Badania nad atmosferą Marsa prowadzone były zresztą już wcześniej, ale danych nigdy za mało. A jak to wszystko się zaczęło?
Pierwsze misje
Z perspektywy dzisiejszego internauty obserwacje poczynione przez pierwszą ziemską sondę – Marinera 4, która dotarła do Marsa w 1965 roku są śmieszne. Otrzymaliśmy obrazy niczym z kiepskiego kserografu czy starego wydania “Życia Warszawy”. Pierwsza porcja zdjęć liczyła 22 ujęcia, tylko 10 miało wartość naukową. Ich przesłanie zajęło aż cztery dni.
W czasach gdy komputerowa pamięć zdolna przechować tylko jedno zdjęcie z dzisiejszej lustrzanki cyfrowej zajmowała niewielki pokój był to i tak ogromny przełom. Mars niczym gra okazał się grywalny i postanowiono realizować kolejne misje Mariner. W 1971 roku Mariner 9 jako pierwszy ziemski obiekt wszedł na orbitę Marsa. Zdjęcia były w większości monochromatyczne, ale coraz ciekawsze i liczone już w tysiącach. W tym czasie program Apollo zbliżał się do końca, a na rynku pojawiły się pierwsze masowo produkowane automaty do gier. Mijały kolejne lata.
Lądowniki Viking 1 i 2
W roku 1976 w świecie komputerowym wydarzyło się kilka rzeczy, których echo odczuwamy do dziś. Powstał CP/M pierwszy komercyjnie udany system dla mikrokomputerów, Intel zaprezentował procesor 8080, a w garażu Wozniaka powstawał Apple 1. W tych czasach podjęto odważną decyzję wysłania na Marsa pierwszych amerykańskich lądowników. Viking 1 i 2 po rocznej podróży przesłały pierwsze wysokiej jakości zdjęcia z powierzchni. Otworzyły nam oczy na jałowy świat, który z czasem okazał się wcale nie taki nudny. Misja Viking jest ciekawa z wielu powodów. Do dziś nie przeanalizowano dokładnie wszystkich zgromadzonych danych. Zapisane są one na mikrofilmach i mogą kryć wiele niespodzianek – podejrzewa się, że wbrew wieloletniej opinii o nieudanych poszukiwaniach śladów życia, Vikingom udało się takowe zarejestrować, ale zarazem zniszczyć. Lądowniki zamiast trzech miesięcy pracowały kilka lat.
Vikingi dostarczyły precyzyjnych powierzchniowych pomiarów ciśnienia, temperatur i prędkości wiatrów. Wyznaczyły kierunki badań Marsa – poszukiwanie wody, konieczne precyzyjne badania atmosfery, poszukiwanie śladów życia.
Na kolejnej stronie piszemy o tym, jakie mamy szanse na nowy dom.
Planeta nie dla każdego
Mars nie przyjmował nas z otwartymi rękoma. Po drugiej stronie żelaznej kurtyny Związek Radziecki również się spieszył na Czerwoną Planetę. Jednak dla radzieckich towarzyszy było to pasmo niepowodzeń. Błędy ludzkie, niedoskonałe konstrukcje, ingerencja natury i inne powody sprawiały, że radzieckie sondy jedynie muskały Marsa i odlatywały w siną dal, a często nawet nie rozpoczynały na dobre tej podróży. NASA też może przyznać się do porażek, ale w porównaniu ze Związkiem Radzieckim jej program był ogromnym sukcesem. To fatum ciąży również nad rosyjskimi programami eksploracji Marsa i jego księżyców – ostatnia notowana misja Fobos-Grunt z 2011 roku to kolejna, która zakończyła się nim się na dobre zaczęła. Przyczyna prozaiczna – uszkodzenie pamięci RAM przez promieniowanie kosmiczne.
Radzieckich i rosyjskich misji od 1960 roku było 19 – częściowy sukces odniosło tylko 5 (dokładna liczba zależy od tego jak będziemy je liczyć). Tymczasem Amerykanie wysłali 18 misji, z których większość to udane programy badawcze. Największego pecha mają Japończycy – wysłali jedną sondę i jedynie minęła Marsa. Szczęściarzami są Hindusi – już za pierwszym razem odnieśli sukces.
Nowa era badań Marsa
Sondy i dwa lądowniki NASA Viking były arcydziełami technologii, ale ograniczonymi tak jak ona sama wówczas. Wtedy (lata 70. XX w.) dopiero rodziła się idea komputerów typu PC. Potem nastąpiła przerwa, aż do połowy lat 90. gdy pecety były już na porządku dziennym (a NASA powróciła do badań Marsa). Nauczyliśmy się skutecznie magazynować duże ilości danych i przesyłać na duże odległości. Miało to wpływ między innymi na technologię obrazowania.
Z nią wiąże się historia marsjańskiej twarzy, którą Vikingi zaobserwowały w 1976 roku w regionie Cydonia. W tamtym czasie obraz pokazał coś, co nasza wyobraźnia zinterpretowała jako twarz. To nic dziwnego, normalnym jest doszukiwanie się ludzkich kształtów w nieznanych obiektach. Dwadzieścia lat później kamery MGS (Mars Global Surveyor) pokazały jak bardzo się myliliśmy. Twarz okazała się iluzją, wzniesieniem, które przy sprzyjających warunkach oświetleniowych może spłatać naszym oczom figla.
Nowa era eksploracji Czerwonej planety zaczęła się porażką. W 1993 sonda Mars Observer znikła z ekranów centrum kontroli lotu w trakcie manewru wejścia na orbitę planety. Potem było już dużo lepiej. Dziś na orbicie Marsa znajdują się amerykańskie, europejskie i indyjski pojazd badawczy. Dołączyć chce też ZEA.
Rok 2004 i później
Koniec XX wieku zapamiętamy jako moment, gdy po raz pierwszy na Marsie znalazł się ziemski pojazd kołowy. Dwadzieścia lat po misji, która pokazała nam, jak w istocie wygląda Mars z bliska. W 1997 roku malutki jak dziecięca zabawka Sojourner opuścił lądownik Pathfinder i przejechał około 100 metrów.
Zbadał kilka skał, potwierdzając wcześniejsze obserwacje Vikingów (de facto było to niedaleko miejsca lądowania Vikinga 1). Uczynił teoretycznie niewiele, ale wiedzieliśmy już jaki będzie kolejny krok. Nastąpił prawie dokładnie 15 lat temu – 8 lipca 2003 roku wystartowały z Ziemi dwa kolejne pojazdy. Łaziki (MER) Spirit i Opportunity badające Marsa od 2004 roku wylądowały w pobliżu marsjańskiego równika po przeciwnych stronach planety – Spirit w kraterze Gusev, a Opportunity na płaskowyżu Meridiani.
Potrafiły one pokonać dziennie więcej niż Sojourner zdołał w 3 miesiące. Opportunity do dziś przemierza Marsa i ma na liczniku już prawie 45,2 km, Spirit wyzionął ducha po przejechaniu niespełna 8 km. Dziś mamy na Marsie jeszcze jeden łazik, ogromny Curiosity, który pokonał już 21 kilometrów w swojej wspinaczce na 5,5 km Aeolis Mons (górę wysoką jak Elbrus w Kaukazie).
Łaziki toczą się dostojnie niczym ślimaki (może trochę szybciej, bo w tempie kilku cm na sekundę, gdy jadą), ale ich cierpliwe dążenie do celu jest wynagradzane sukcesami naukowymi. Odkryte przez Curiosity związki organiczne w skałach i sezonowe wahania poziomu metanu w atmosferze, mogą (nie muszą) mieć związek z występowaniem form życia. Metan choć obecny w bardzo małej ilości w atmosferze odgrywa kluczową rolę w funkcjonowaniu planety.
Łazików na Marsie będzie coraz więcej, NASA szykuje już kolejny, zbudowany na bazie Curiosity. Trafi on na Czerwoną Planetę po 2020 roku. Rozważane są też inne sposoby poruszania się po planecie, na przykład pojazdy latające.
Europa wchodzi do gry
Sonda MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) wysłana przez NASA w 2005 roku (30 lat po Vikingach) godnie przejęła rolę MGS i dostarcza do dziś kolejne zdjęcia. Na arenie pojawił się też europejski Mars Express. Od 2004 roku wykonuje arcyciekawe zdjęcia powierzchni Marsa, potrafi też wykonywać ujęcia 3D. Zrozumieliśmy, jak wiele tajemnic może kryć jeszcze Czerwona Planeta, ale z większą nadzieją spojrzeliśmy w przyszłość lepiej interpretując stare obserwacje. Między innymi te pokazujące tuby lawowe (naturalne jaskinie, które powstały w wyniku aktywności geologicznej), które być może staną się naszym miejscem zamieszkania (tę ideę wykorzystano we wspomniany paradokumencie “Mars”) odkryte przez Vikingi.
Mars Express to jedna z najbardziej udanych w historii misji planetarnych. Pomogła stworzyć mapy rozmieszczenia lodu (czapy polarne, wieczna zmarzlina), pokazała, że Mars jest nadal aktywną geologicznie, a pewnie też i biologicznie, planetą. Dane wskazują, że roztapiając cały lód dałoby się zalać Marsa płytkim wszechoceanem, a zestalony dwutlenek węgla i woda gromadzą się też w wysokich chmurach (nawet do 100 km nad powierzchnią). Sonda będzie aktywna przynajmniej do 2026 roku. Tymczasem już w 2016 roku na orbitę trafiła kolejna europejska sonda TGO (Trace Gas Orbiter), a w 2020 ma ruszyć misja ExoMars 2020 z orbiterem, lądownikiem i niewielkim łazikiem. Będzie ona bazować na doświadczeniach z teoretycznie nieudanej misji lądownika Schiaparelli w 2016 roku. Europejski łazik zbierze próbki gruntu i pozostawi je w pojemnikach. Kolejny autonomiczny łazik Airbusa zbierze je i załaduje na statek wracający na Ziemię. Podobny pomysł ma NASA.
Na następnej stronie piszemy m.in. o tym, dlaczego nie możemy polegać na Słońcu.
Bardzo stare historie
Mars powstał pomiędzy 4,6 a 3,9 miliarda lat temu. Dziś jest pustynny, ale początkowo płynęła po nim woda, a to oznacza że musiało być cieplej i pewnie przyjaźniej dla życia. Ślady życia mogły zachować się do dziś i dlatego są przedmiotem poszukiwań. Woda dziś ukryta jest jako zmarzlina i w czapach polarnych.
Argumenty przemawiające za takim stanem rzeczy to struktury na powierzchni (doliny, koryta rzeczne, delty, pozostałości jezior). Przypominają one te same utwory na Ziemi, o których wiemy, że powstają w wyniku działania wody. Są też inne dowody: filokrzemiany (iły), które wykryto badając próbki powierzchni, no i ślady zamarzniętej wody. Później (co najmniej 3,8 miliarda lat temu) wzrosła aktywność wulkaniczna, która zmieniła klimat, a powierzchnię zraszały kwaśne siarkowe deszcze.
Najdłuższa epoka w historii Marsa to tak zwana siderikian era. Trwa od co najmniej 3,5 miliarda lat. To etap, w którym powierzchnia Marsa poddawana jest ciągłemu wietrzeniu i erozji. Mars doświadczył też epok lodowcowych. W przeciwieństwie do Ziemi, na Marsie nastają one gdy wzrasta temperatura na biegunach, a opada w średnich długościach geograficznych. Para wodna rozproszyła się w atmosferze, a następnie skondensowała, łącząc się z pyłem na powierzchni tworząc wielometrową powłokę. Gdy bieguny ponownie się ochłodziły, proces się odwrócił. Ale sporo wody zostało też pod powierzchnią jako wieczna zmarzlina.
Mars podobnie jak Ziemia i Wenus jest skalistą planetą. Ale ma rzadką i cienką atmosferę. Do ucieczki substancji lotnych w kosmos, których nie jest w stanie utrzymać słaba grawitacja, przyczyniał się i przyczynia wiatr słoneczny, co potwierdziły obserwacje z orbity. Wcześniej jednak szkodził brak silnego globalnego pola magnetycznego, teraz słabe pola lokalne na powierzchni Marsa oddziałują z polem niesionym przez wiatr słoneczny i tworzą drogę ucieczki poprzez ogon magnetyczny.
Powodem rozrzedzenia atmosfery są też sztormy pyłowe. Podejrzewa się, że kiedyś atmosfera Marsa była dużo bogatsza w tlen, a jego powstanie to paradoksalnie zasługa zmniejszenia się aktywności magnetycznej.
Nie tylko Musk ma plan
Mars nie odkrył przed nami jeszcze wielu kart, ale już od kilkudziesięciu lat planowane są misje na Marsa. Większość z nich nie wyszła poza etap studium koncepcyjnego. Na przeszkodzie stawały zbyt ambitne cele (Das Marsprojekt Wernera von Brauna z 1952 roku zakładał lot 70-osobowej załogi), zła atmosfera polityczna, zbyt wysokie koszty. Gdy do wyścigu dołączyły firmy prywatne, lot załogowy zaczął nabierać realnych kształtów. Nadal pytań jest więcej niż odpowiedzi, ale determinacja silna jak nigdy. Wiemy, że będzie to misja wieloetapowa, z załogowym pojazdem w dalszej kolejności. Realnym terminem lądowania człowieka na Marsie wydaje się 4 dekada XXI wieku. Elon Musk chce by jego SpaceX dostarczyło nas na Marsa jeszcze przed 2025. Mars One, choć ten projekt akurat spotkał się z krytyką nieżyciowych i niemerytorycznych założeń, ma ruszyć przed 2030. Z kolei marzenie prezydenta Rosji, by lot odbył się już w 2019 roku jest absurdalne. Gdy pokonamy rozmaite wyzwania związane z lotem załogowym zmierzymy się z marsjańską pogodą. Nieodzownym jej elementem są burze pyłowe.
Burze pyłowe, czyli dlaczego nie można polegać tylko na Słońcu
Zanieczyszczenia pyłowe to wyzwanie dla poprzednich, dzisiejszych i przyszłych misji na powierzchni Marsa. Globalne burze pyłowe zdarzają się średnio co 5,5 ziemskiego roku (3 lata marsjańskie). Bywają odstępstwa – w 1977 roku mieliśmy dwie takie burze. Gdy początkowo niewielkie zawirowanie na powierzchni (zazwyczaj rozpoczynające się latem na południowej półkuli) zmieni się w opinającą planetę otoczkę w końcu zaniknie, gdyż zaburzony zostanie mechanizm ją wywołujący (promieniowanie słoneczne docierające do powierzchni).
Przesłonięta przez wzniecone pyły powierzchnia planety widoczna jest w ziemskich teleskopach. Niskie ciśnienie atmosferyczne czyni to zjawisko niezbyt gwałtownym. Wiatry ma Marsie osiągają prędkość około 100 km/h i na pewno nie są tak niszczycielskie jak pokazuje się to w filmach. Dużo większym problemem jest pył, którego drobiny są naładowane elektrostatycznie. Przywierają one do lądowników, łazików i utrudniają ich funkcjonowanie, a nawet mogą je uszkodzić (elektronikę jak i mechanikę). Niestety nie mamy na Marsie żadnego Marka Watneya ze szczotką. Dobrym odpowiednikiem cząstek pyłu jest tradycyjny toner do drukarki laserowej (rozmiar rzędu kilku mikrometrów).
O tym jak silnie burze pyłowe redukują wydajność baterii słonecznych świadczą fakty, jak choćby ten, że: panele słoneczne Opportunity przed obecną burzą, w maju 2018, generowały około 650 Wh energii. Na początku czerwca 2018, poziom ten spadł do 133 Wh – ponad dwa razy mniej niż w czasie pogodnej marsjańskiej zimy. Przybierająca ciągle na sile burza, która przekształciła się w globalny żywioł, obniżyła ten poziom z początkiem lipca do 22 Wh. W łaziku aktywował się tryb spoczynkowy. Dopiero gdy Opportunity wybudzi się z tego stanu, będziemy wiedzieć jak przetrwał burzę. Istnieje ryzyko, że wystąpił błąd zegara misji. Oznaczałoby to, że dopiero sygnały wysyłane z Ziemi zmuszą łazik do resetu i wznowienia pracy.
Burza pyłowa postawiła w stan podwyższonej gotowości zespół misji InSight. Ten lądownik ma niczym lekarz osłuchać Marsa – zbada temperaturę podpowierzchniową, wykona analizy sejsmologiczne. Naukowcy zrobią wszystko, by w listopadzie 2018 lądowanie przebiegło bez problemów, nawet jeśli burza będzie jeszcze szalała.
Tymczasem Curiosity pracuje i podobnie będzie w przypadku przyszłych baz marsjańskich zasilanych inną niż słoneczna energią. Zdawanie się wyłącznie na łaskę Słońca nie wchodzi w rachubę. Konieczne jest też magazynowanie innych zasobów (tlen, woda) na czas burzy.
Mars – droga bez powrotu
Lot człowieka na Marsa będzie ukoronowaniem dziesiątek lat badań i przełamaniem bariery w drodze ku gwiazdom. Czy pierwsi ziemscy marsjanie wrócą na Ziemię? Dziś nie wiemy jeszcze, ile osób poleci, jak dużo wyląduje. Ale pierwsi chętni już trenują pod okiem NASA. Wśród nich 17-latka z Luizjany Alyssa Carson. W 2033 roku może zostać jedną z pierwszych kobiet stąpających po Czerwonej Planecie.
Niestety, im więcej wiemy, tym bardziej dociera do nas, jak wielkie to wyzwanie i że jeśli jacyś ludzie na Marsie na dobre osiądą, to nie będą mogli polecieć z wizytą na macierzystą Ziemię. Choćby z powodu dużo niższej, niż ziemska grawitacji. Marsjanie wychowani w warunkach niskiej grawitacji z pewnością czuliby się na Ziemi źle, o ile w ogóle mogliby tu żyć. Droga na Marsa to droga bez powrotu, ale może się okazać, że dla naszego gatunku jedyny wybór. Czy Ziemię zastąpi nam Mars – planeta ludzi? | CHIP