Vår underbara planetgranne. Se fler bilder på Mars. Digital Vision/Getty Images Mars har fascinerat oss i årtusenden. Nästan från det att astronomer först vände sina teleskop på planeten som lyser på natthimlen, vi har föreställt oss livet där. Till skillnad från vår andra planetariska granne, Venus, som förblir höljt i grumligt mysterium, den röda planeten har bjudit in spekulationer och utforskning. Sedan 1960 -talet har flera länder, inklusive USA, Ryssland, Japan, Kina, Storbritannien och Indien, har skjutit upp rymdfarkoster för ombord och rovers som är avsedda att utforska Mars.
De framgångsrika uppdragen, som den allra första Mars -flyby 1964 av U.S.Mariner 4, har tillhandahållit en skattkista med data och, självklart, presenterade många nya frågor. Nyligen, dessa uppgifter, gav komplimanger för rymdfarkoster som Phoenix Mars Lander, nyfikenhetsrovern, och Mars Reconnaissance Orbiter, har kommit till Jorden i en svindlande takt. Det verkar som en guldålder för Mars utforskning har kommit.
Här är vad vi har lärt oss om den fjärde planeten från solen när vi kretsar kring den, landar på den och provar dess innehåll:Det är kallt, dammig och torr, men det var nog inte alltid så. Riklig information verkar peka mot flytande vatten som rusar över dess yta i form av sjöar, floder och ett hav vid någon obestämd tidpunkt tidigare. Spår av metan har detekterats i atmosfären, men dess källa är okänd. På jorden, mycket av metanet produceras av levande organismer, som kor, vilket kan lova gott om möjligheten till liv på Mars. Å andra sidan, gasen kan också ha icke -biologiskt ursprung, som Mars -vulkanerna.
En sak vi vet:Människor kommer inte att gå på Mars när som helst snart. Alla slags robotar kommer att ha kryssat dess dammiga yta långt innan vi gör det. Det näst bästa för att utforska Mars är att läsa om det, höger? Så gör dig redo att starta in i den fascinerande världen på den röda planeten. Hur bildades det? Hur är vädret? Och viktigast av allt, har vatten eller liv någonsin funnits på Mars?
Innehåll
Utsikt över Mars från Hubble rymdteleskop Foto med tillstånd av NASA, Steve Lee University of Colorado, Jim Bell Cornell University Som du kan se från den medföljande bilden, Mars har få särdrag när det ses från jorden, även med de bästa teleskopen. Det finns mörka och ljusa områden, liksom polarisar, men absolut inte de tydliga funktionerna som du kan se på bilder från omloppsbana runt Mars. Därför, vi kan ursäkta tidiga astronomer för att göra misstag eller försköna sina observationer. Till dessa forskare som söker himlen, Mars var en helt annan värld än vi känner idag.
År 1877, Giovanni Schiaparelli, en italiensk astronom, blev den första personen att kartlägga Mars. Hans skiss visade ett system av ränder eller kanaler, som han ringde kanali . År 1910, den amerikanske astronomen Percival Lowell gjorde observationer av Mars och skrev en bok. I hans bok, Lowell beskrev Mars som en döende planet där civilisationerna byggde ett omfattande nätverk av kanaler för att distribuera vatten från polarregionerna till band av odlad vegetation längs deras banker.
Även om Lowells bok fångade allmänhetens fantasi, det vetenskapliga samfundet avfärdade det summariskt eftersom hans observationer inte bekräftades. Ändå, Lowells skrifter väckte generationer av science fiction -författare. Edgar Rice Burroughs från Tarzans berömmelse skrev flera romaner om Mars -samhällen, inklusive "Prinsessan av Mars, "" The Gods of Mars "och" The Warlord of Mars. "H.G. Wells skrev" The War of the Worlds "om inkräktare från Mars (Orson Welles radiospel av denna bok orsakade en nationell panik 1938).
Hollywood har också drivit allmänhetens fascination för planeten i filmer som "The Angry Red Planet, "" Invaders from Mars "och, på senare tid, "Mission till Mars, "två versioner av" Total Recall, "och en live-actionversion av Burroughs titulära hjälte i" John Carter. "
Under 1960- och 1970 -talen, dock, American Mariner, Mars- och Viking-uppdrag började skicka tillbaka bilder av en värld som skiljer sig mycket från den som beskrivs av Lowell och hans efterföljare av litteratur och silverskärm. Bilderna, knäppte under planetens flybys och så småningom under vikingas landningar, visade Mars som en torr, karg, livlös värld med varierande väder som ofta innehöll massiva dammstormar som kunde piska över en majoritet av planeten. Så med tusentals foton som bevis, Mars bekräftades som en ökenplanet med stenar och stenblock, snarare än hem för irriterade marsmänniskor och människoätande växter a la "The Angry Red Planet."
Nu, vi har omfattande kartlagt planeten med Mars Global Surveyor, skickade rovers för att stöta över dess yta och skopa upp jordprov, och lanserade banor för att observera planeten från rymden. Fler uppdrag pågår. NASA och European Space Agency (ESA) har åtagit sig att fortsätta robotisk och möjligen mänsklig utforskning av Mars.
Hittills har dessa uppdrag gjort det möjligt för forskare att riskera en teori om hur den röda planeten bildades, och historien skulle faktiskt göra en ganska bra film. Läs vidare för att lära dig hur solsystemkollisioner gav jorden sin granne.
Bombardering av Mars i det tidiga solsystemet Bild med tillstånd av NASA Tyvärr, ingen mänsklig geolog har varit på Mars. Så den bästa informationen vi har om planetens början för 4,6 miljarder år sedan kommer från bilder som tagits av orbiters och landare, Marsmeteoriter, och jämförelser med dess planetariska kamrater (Merkurius, Venus, Jorden och jordens måne). Den nuvarande teorin går så här:
Låt oss titta på dessa steg mer i detalj.
Mars skapades genom att små föremål samlades i det tidiga solsystemet, vilket tog ungefär 2-4 miljoner år. Mars växte och utvecklade ett större tyngdkraftsfält, som lockade fler kroppar. Dessa kroppar skulle falla in i Mars, påverkar och genererar värme. Vissa modeller tyder på att sådan uppvärmning inte skulle ha varit tillräckligt för att åstadkomma storskalig smältning på Mars; snarare, eftersom planeten bildades så snabbt, det kan ha tappat upp tillräckligt med aluminium 26 -nukliden, som har en halveringstid på endast 717, 000 år, att smälta från radioaktivt sönderfall. Gradvis, materialet sorterade sig till en kärna, mantel och skorpa. Gaser som släpptes från kylningen bildade en primitiv atmosfär [källa:Dauphas och Pourmand].
Men som en embryoplanet bildades i solsystemets kaotiska tidiga dagar, Mars kunde inte få en paus. Det bombades hårt av meteorer i det inre solsystemet. Dessa bombardemang producerade kratrar och multiringsbassänger över hela planeten, som 1, 400 mil- (2, 300 kilometer bred bred Hellas Planitia-krater på planetens södra halvklot. Vissa geologer tror att en stor inverkan inträffade som tunnade skorpan på norra halvklotet. Liknande effekter inträffade på jorden och vår måne vid samma tidpunkt. På jorden, kratrarna eroderades av vind och vatten. På månen, bevisen på dessa stora kollisioner är fortfarande synliga.
Tänk dig nu att Mars är ett mjukkokt ägg; insidan är varm när skalet svalnar. Om skalet är svagt på fläckar, ägget kommer att spricka och den kokta äggulan sticker ut. En liknande händelse hände med Tharsis -regionen, en kontinentstor landmassa på södra halvklotet. Den heta manteln bulrade ut, trycka upp skorpan och bryta de omgivande lavaslätena (bildar Valles Marineris, ett nätverk av kanjoner). På andra ställen, manteln skjuts genom skorpan, som ger upphov till regionens många vulkaner, som Olympus Mons. (Vi kommer att prata om alla dessa Mars -landmärken härnäst.)
Under denna period, det var utbredda vulkanutbrott. Lava flödade från vulkaner och fyllde de lågt liggande bassängerna. Utbrott släppte gas som bidrog till en tjock atmosfär, som kunde ha stött flytande vatten. Därför, det kan ha kommit regn, översvämningar och erosion. Erosionen skulle producera sedimentära stenar i bassängerna och slätterna, och bildar kanaler i berget. Mer än en period av utbredda vulkanutbrott kan ha inträffat under Mars historia, men så småningom slutade vulkanerna att mullra lika mycket.
De utbuktningar som orsakade skorpans upphöjningar och den utbredda vulkaniska aktiviteten släppte stora mängder värme från insidan av Mars. Eftersom Mars inte är lika stor som jorden, det svalnade mycket snabbare, och yttemperaturen svalnade med den. Vatten och koldioxid från atmosfären började frysa och falla till ytan i stora mängder. Denna frysning tog bort stora mängder gas från atmosfären, får det att tunna ut. Dessutom, allt ytvatten kan ha frusit i marken, bildar permafrostskikt. Intermittenta vulkanutbrott skulle släppa ut mer värme som skulle smälta mer vattenis och orsaka översvämningar. Översvämningarna skulle urholka kanaler och bära mer material ner till de omgivande slätterna.
När det gäller resten av Mars atmosfär, det blåste troligen av under överfall av solvind. Jordens magnetfält skyddar oss från de värsta sådana effekter, men Mars -ekvivalenten stängdes av för cirka 4 miljarder år sedan, möjligen på grund av en rad massiva asteroidpåverkningar som kastade av den temperaturgradient som driver planetarisk elektrisk dynamo [källa:Än].
Även om detta är den nuvarande teorin om Mars ursprung, den behöver mer data för att säkerhetskopiera den.
Mars Fakta
Mars Global Surveyor-vy över Tharsis-regionen som visar vulkanerna (täckta av blåvita moln) och Valles Marineris-kanjonen (nedre högra) Foto med tillstånd av NASA/JPL/Malin Space Science Systems Vi kan dela Mars -ytan i tre huvudregioner:
De södra höglandet är omfattande. Regionens förhöjda terräng är kraftigt kraterad som månen. Forskare tror att södra höglandet är uråldrigt på grund av det stora antalet kratrar. Mest kratering i solsystemet hände för mer än 3,9 miljarder år sedan, vid vilken tidpunkt sjönk hastigheten på meteorer som sänker sig in i solsystemets planetkroppar kraftigt.
De norra slätterna är låglänta områden, ungefär som Maria , eller hav, på månen. Slätterna visar lavaströmmar med små askar - bevis på vulkaner - samt sanddyner, vindränder, och stora kanaler och bassänger som liknar torra "floddalar". Det är en tydlig höjdförändring, på flera kilometer, mellan södra höglandet och norra slätten.
Två kontinentstora, höga regioner kallas skorpans uppvärpning utspridda över de norra slätterna. I dessa uppvärmningsområden pressade den smälta berget från den inre manteln upp planetens tunna skorpa, bildar en hög platå. Dessa regioner är begränsade med sköld vulkaner , där smält sten från magmen bröt genom skorpan. Den mindre regionen, som heter Elysium , är på östra halvklotet, medan den större, kallad Tharsis , ligger på västra halvklotet.
Den högsta punkten i solsystemet som vi vet om stiger upp i Tharsis -regionen. Denna sköldvulkan kallade Olympus Mons (Mount Olympus från grekisk mytologi) tornar sig 25 miles ovanför de omgivande slätterna, och dess bas sträcker sig över 600 kilometer. I kontrast, den största vulkanen på jorden är Mauna Loa på Hawaii, som reser sig 10 kilometer över havsbotten och är 225 kilometer bred vid basen.
Valles Marineris skär igenom ytan på Mars NASA/Arizona State University/Getty Images I utkanten av Tharsis -regionen kallas ett stort system av kanjoner Valles Marineris . Ravinerna sträcker sig över 2, 500 miles (4, 000 kilometer). Det är större än avståndet från New York till Los Angeles. Ravinerna är 600 kilometer breda och 8 till 10 kilometer djupa. Det gör Valles Marineris mycket större än Grand Canyon. Till skillnad från USA:s nationella landmärke, som bildades på grund av erosion från Colorado River, Valles Marineris skapades genom att skorpan sprack när Tharsis -bukten bildades.
Vi kan se polarområdena från jorden. Omgiven av stora sanddyner, de norra och södra polarisarna tycks mestadels vara gjorda av frusen koldioxid (torris) med lite vattenis. Som jorden, Mars har en axiell lutning som får den att uppleva årstider. Polarisens storlek varierar med säsongen. På sommaren, koldioxiden från den norra iskappen sublimerar, eller går direkt från is till ånga, avslöjar ett ark vattenis nedanför. Faktiskt, vattenisen i denna norra region är anledningen till att NASA skickade Phoenix landaren dit. Med hjälp av sin robotarm, Phoenix grävde ner till det frysta skiktet och undersökte jordprover för att undersöka dess sammansättning.
Konstnärens inblick i Mars Foto med tillstånd av NASA/JPL Låt oss jämföra jordens inre med Mars. Jorden har en kärna med en radie på cirka 2, 200 miles (3, 500 kilometer) - ungefär lika stor som hela Mars -planeten. Den är gjord av järn och har två delar:en solid inre kärna och en flytande yttre kärna. Radioaktivt sönderfall i kärnan genererar värmen. Denna värme går förlorad från kärnan till skikten ovanför. Konvektiva strömmar i den flytande yttre kärnan tillsammans med jordens rotation producerar dess magnetfält.
Mars, den mer lilla planeten, har förmodligen en kärnradie mellan 900 och 1, 200 miles (1, 500 kilometer och 2, 000 kilometer). Dess kärna är förmodligen gjord av en blandning av järn, svavel och kanske syre. Den yttre delen av kärnan kan vara smält, men det är osannolikt, eftersom Mars bara har ett svagt magnetfält (mindre än 0,01 procent av jordens magnetfält). Även om Mars inte har ett starkt magnetfält nu, den kanske hade en kraftfull för länge sedan.
Runt jordens kärna finns ett tjockt lager av mjuk sten som kallas mantel . Vad menar vi med mjuk? Väl, om den yttre kärnan är flytande, då är manteln en pasta, som tandkräm. Manteln är mindre tät än kärnan (vilket förklarar varför den vilar ovanför kärnan). Den är gjord av järn och magnesiumsilikater, och den sträcker sig ungefär 1, 800 miles (3, 000 kilometer) tjock - kom ihåg att nästa gång du försöker gräva ett hål till Kina). Manteln är källan till lava som sprutar och sipprar från vulkaner.
Som jorden, Mars-manteln (den breda gråbruna strängen i figuren) är förmodligen gjord av tjocka silikater; dock, det är mycket mindre, vid 800 till 1, 100 miles (1, 300 till 1, 800 kilometer) tjock. Det måste ha funnits konvektiva strömmar som steg upp i manteln vid en tidpunkt. Dessa strömmar skulle stå för bildandet av skorpans uppvärmning, som Tharsis -regionen, Mars -vulkanerna och sprickorna som bildade Valles Marineris.
På jorden, skorpans kontinentala plattor flyter över den underliggande manteln och gnuggar mot varandra (kontinentaldrift). De områden där de gnuggar ger upphöjning, sprickor eller fel, som San Andreas -felet i Kalifornien. Dessa kontaktområden mellan plattorna upplever jordbävningar och vulkaner. På Mars, skorpen är också tunn, men är inte uppbruten i plattor som jordskorpan. Även om vi inte känner till för närvarande aktiva vulkaner eller skakningar, bevis på skalv som inträffade så sent som för några miljoner år sedan tyder på att de är möjliga [källa:Spotts].
Vill du se allt detta själv? Du kan ha svårt att andas på Mars. Ta reda på varför nästa.
Mars Fakta
Av alla planeter, Mars är vårt närmaste förhållande när det gäller smink (inte avstånd - Venus är närmare), men det säger inte så mycket. Och det betyder verkligen inte att det är gästvänligt. Mars atmosfär skiljer sig från jordens på många sätt, och de flesta av dem lovar inte gott för människor som bor där.
Eftersom "luften" på Mars är så tunn, den rymmer lite av värmen som kommer från marken efter att den absorberat solstrålning. Den tunna luften är också ansvarig för den breda, dagliga svängningar i temperatur (nästan 100 grader Fahrenheit eller 60 grader Celsius). Atmosfäriskt tryck på Mars förändras med årstiderna. Under Mars -sommaren, koldioxid sublimerar från polarisarna i atmosfären, öka trycket med cirka 2 millibar. Som hittat av NASA:s Mars Reconnaissance Orbiter, under marsvintern, koldioxid fryser och faller från atmosfären som koldioxid snö! Detta snöfall gör att trycket minskar igen. Till sist, eftersom Mars -atmosfärstrycket är så lågt och medeltemperaturen är så kall, flytande vatten kan inte existera; under dessa omständigheter, vatten skulle antingen frysa, avdunsta till atmosfären eller, sett av NASA:s Phoenix Lander -uppdrag 2008, faller som snö [källa:NASA].
Vädret på Mars är ungefär detsamma varje dag:kallt och torrt med små dagliga och säsongsmässiga förändringar i temperatur och tryck, plus en chans till dammstormar och dammdjävlar [källa:NASA]. Lätta vindar blåser från en riktning på morgonen och sedan från motsatt håll på kvällen. Moln av vattenis svävar på 20 till 30 kilometer höjder, och moln av koldioxid bildas vid cirka 50 kilometer. Eftersom Mars är så torr och kall, det regnar aldrig. Det är därför Mars liknar en öken, ungefär som Antarktis på jorden.
Under våren och försommaren, solen värmer upp atmosfären tillräckligt för att orsaka små konvektionsströmmar. Dessa strömmar lyfter damm till luften. Dammet absorberar mer solljus och värmer atmosfären ytterligare, så att mer damm lyfter upp i luften. När denna cykel fortsätter, en dammstorm utvecklas. Eftersom atmosfären är så tunn, stora hastigheter (60 till 120 mph eller 100 till 200 kph) krävs för att röra upp dammet. Dessa dammstormar sprids över stora delar av planeten och kan pågå i flera månader. Allt det dammet kan vara dåligt för roversna som korsar ytan, men stormarna kan också rensa bort smuts som ligger på sina solpaneler.
Dammstormar anses också vara ansvariga för de varierande mörka områdena på Mars som ses från markbaserade teleskop, som misstogs för kanaler och vegetation av Percival Lowell och andra. Stormarna är också en stor erosionskälla på Mars yta.
Gör allt det dammet dig törstig? Läs vidare för att ta reda på om vatten på Mars.
Mars Reconnaissance Orbiter's High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) kamera tog tagna bilder av rännkanaler på Mars. NASA/JPL/University of Arizona Flytande vatten är viktigt för livet, åtminstone här på jorden. Förmodligen, det samma gäller för torra Mars. Eller det är antagandet som styrde NASA:s "följ vattnet" -strategi för Mars -prospektering.
Forskare tror inte att vätskan alltid var så knapp. Moderna Mars kan likna en karg öken, men väldigt tidigt kan Mars ha varit ganska blöt, att döma av några av de geologiska ledtrådar som finns kvar. Översvämningar kan en gång ha flutit över planetens yta, floder kan ha ristat ut kanaler eller raviner, och sjöar och hav kan ha täckt stora delar av planeten.
Bevis för detta har ökat kraftigt under de senaste åren, med observationer av Mars Reconnaissance Orbiter, som hittade tusentals avlagringar av fylosilikater på platser runt om på planeten. Dessa lerliknande mineraler uppstår enbart i vattniga miljöer - vid temperaturer som är vänliga för livet - men fastställdes förmodligen i solsystemets tidiga dagar, för cirka 4,6 till 3,8 miljarder år sedan. Rovers som Opportunity and Curiosity har avslöjat att åtminstone några av dessa sjöar upprätthöll salt- och surhetsnivåer som är vänliga mot livet [källor:Rosen; Yeager].
Kan inte riktigt föreställa mig det? Besök Mono Lake i Kalifornien, en av världens äldsta sjöar vid 760, 000 år gammal och i genomsnitt 17 fot djup. Föreställ dig det nu utan vatten så får du Gusev -kratern, ett jättebassäng tvärsnitt av en torr flodbotten som Spirit -rovern sökte efter bevis på vatten.
När forskare tittade på högupplöst, 3D-bilder av Mars tagna 2005 och jämförde dem med bilder tagna 1999 av samma område, vad de såg upphetsade dem:En serie ljusa, förvaringsstreck hade bildats i rännor under de mellanliggande åren. Dessa strimmor påminde om översvämningar som kan hugga bort mark och lämna efter sig nya sediment på jorden. Ett gäng ränder låter inte så monumentalt, men om vatten var den senaste kraften bakom dem, som förändrar saker. (För att lära dig mer om upptäckten, läs "Finns det verkligen vatten på Mars?")
Flytande vatten kan vara bristfälligt, men fruset vatten är det inte. Phoenix -landaren undersökte isen längst norr om Mars. Landarens robotarm grävde ner i det isiga skiktet för jordprov, som den analyserade med sina inbyggda instrument.
Faktiskt, landaren hade tre huvudmål, alla vattenrelaterade:
Den här gröna killen kan vara vad du föreställer dig när du tänker på livet på Mars, men mikrober är den mer realistiska möjligheten. Antonio M. Rosario/Getty Images Denna enkla fråga har fängslat sinnen i århundraden. Vi saknar fortfarande ett definitivt svar, även om bevis har fortsatt att montera när rymdfarkoster utför allt mer sofistikerade tester för livsprocesser, Förr och nu, inklusive analys av marsjord för spår av vatten och leta efter utsläpp av gaser som koldioxid, metan och syre som kan föreslå bakterieliv.
Det är möjligt att vi måste återkomma till vår idé om Mars liv, utbyta ägghuvade humanoider mot mycket mindre organismer. Mikrober är hårda små buggers, och det finns god anledning att tro att de kan finnas under marken. Till exempel, biologer har upptäckt bakterier som lever i Antarktis samt en art, vilande för 120, 000 år och begravd 3,2 kilometer under Grönlands is, som framgångsrikt vaknade från sin frysta sömn och började multiplicera [källa:Heinrichs].
Det finns också gott om bevis för att Mars miljö för miljarder år sedan kunde ha stött dem. Som vi diskuterade, vatten är en viktig ingrediens för livet, och vi vet att Mars brukade vara våt. Curiosity rover skickades till Gale Crater eftersom det markerar en plats där vatten flödade under en lång period. Denna historia registreras i lager efter lager av sediment som byggde dess centrala egenskap, den 5,5 mil- (5,5 kilometer-) höga Mount Sharp (aka Aeolis Mons), under miljarder år [källor:Drake; Yeager].
Verkligen, 10 år in i sitt uppdrag, Möjligheten hittade en annan plats som Gale Crater där gammalt vatten inte var för surt eller salt för att celler skulle kunna blomstra. Dessutom, även om Curiosity's drill ännu inte har hittat de organiska kolföreningarna som skulle bilda livsrelaterade aminosyror, det har grävt upp väte, kol, svavel, kväve, fosfor och syre-ett välsorterat skafferi för encelliga organismer, om de fanns. Tillbaka på jorden, forskare har hittat Mars -meteoriter med inre strukturer som överensstämmer med en biologisk källa [källor:Grant; NASA; Rosen].
Kortfattat, det finns gott om bevis för att Mars var vänlig mot livet för länge sedan, men ingen rökpistol. Även om det fanns, vi måste fråga:Kan det fortfarande hänga någonstans?
Ett lovande livstecken skulle vara upptäckten av stora mängder metan i Mars -atmosfären. Forskare hade tidigare upptäckt gasen-90-95 procent av vilken på jorden produceras av mikrober-i Mars atmosfär. De antog att metan från nedgrävda mikroorganismer kan släppas ut under säsongens tining. Än så länge, Nyfikenhetens mätningar anger nivåer 1/10, 000 av dem som finns i jordens atmosfär - med andra ord, bupkes - men, gett mer tid, det finns en liten chans att rovern kan observera en sådan säsongsblomning. Sedan igen, metanmolnen som forskare observerat kan uppstå från en naturlig process, såsom utsläpp av metan fångat i is [källor:Savage; Wayman].
För mer Mars -galenskap, bläddra bland berättelserna och länkarna på nästa sida.
