marts | |
Mosaik samlet fra billeder taget af Viking 1- orbiter den 22. februar 1980. | |
Orbital egenskaber | |
---|---|
Semi-hovedakse | 227.944.000 km (1,523 71 i ) |
Aphelia | 249.230.000 km (1.666 02 au ) |
Perihelion | 206.655.000 km (1.381 4 au ) |
Omkredsen | 1429083000 km (9,552 83 i ) |
Excentricitet | 0,09339 |
Revolutionstid | 686,885 d (≈ 1,88 a ) |
Synodisk periode | 779.804 d |
Gennemsnitlig omløbshastighed | 24.080 2 km / s |
Maksimal omløbshastighed | 26.503 km / s |
Minimum omløbshastighed | 21.975 km / s |
Hældning på ekliptikken | 1,85 ° |
Stigende knude | 49,6 ° |
Perihelion argument | 286,5 ° |
Kendte satellitter | 2 ( Phobos , Deimos ) |
Fysiske egenskaber | |
Ækvatorial radius | 3.396,2 ± 0,1 km (0,533 jord) |
Polær radius | 3.376,2 ± 0,1 km (0,531 jord) |
Volumetrisk middelradius |
3.389,5 km (0,532 jord) |
Fladning | 0,00589 ± 0,00015 |
Ækvatorial omkreds | 21.344 km (0.5326 Jorden) |
Areal | 144.798.500 km 2 (0.284 Jord) |
Bind | 1.631 8 × 10 11 km 3 (0.151 Jord) |
Masse | 6.418 5 × 10 23 kg (0,107 jord) |
Samlet tæthed | 3 933,5 ± 0,4 kg / m 3 |
Overfladens tyngdekraft | 3,711 m / s 2 (0,379 g) |
Slip hastighed | 5,027 km / s |
Rotationsperiode ( siderisk dag ) |
1.025 957 d (24.622962 t ) |
Rotationshastighed (ved ækvator ) |
868.220 km / t |
Akset vippes | 25,19 ° |
Højre opstigning af nordpolen | 317,68 ° |
Afklaring af Nordpolen | 52,89 ° |
Visuel geometrisk albedo | 0,15 |
Bond Albedo | 0,25 |
Solar irradians | 589,2 W / m 2 (0,431 jord) |
Sort krops ligevægtstemperatur |
210,1 K ( −62,9 ° C ) |
overflade temperatur | |
• Maksimum | 293 K ( 20 ° C ) |
• Gennemsnit | 210 K ( −63 ° C ) |
• Minimum | 130 K ( −143 ° C ) |
Atmosfærens egenskaber | |
Atmosfærisk tryk | 610 (30 til 1155) Pa |
densitet jorden | 0,020 kg / m 3 |
Samlet masse | 2,5 × 10 16 kg |
Skala højde | 11,1 km |
Gennemsnitlig molær masse | 43,34. g / mol |
Kuldioxid CO 2 | 96,0% |
Argon Ar | 1,93% |
Kvælstof N 2 | 1,89% |
Oxygen O 2 | 0,155% |
Kulilte CO | 0,07% |
Vanddamp H 2 O | 0,03% |
Nitrogenoxid NO | 130 sider / min |
Molekylært hydrogen H 2 | 15 ppm |
Neon Ne | 2,5 ppm |
HDO tungt vand | 850 ppb |
Krypton Kr | 300 ppb |
Methanal HCHO | 130 ppb |
Xenon Xe | 80 ppb |
Ozon O 3 | 30 ppb |
Hydrogenperoxid H 2 O 2 | 18 ppb |
Methan CH 4 | 10,5 ppb |
Historie | |
Babylonisk guddom | Nergal |
Græsk guddom | Ἄρης |
Kinesisk navn (beslægtet element) |
Huǒxīng 火星(ild) |
Mars ( udtalt på fransk : / maʁs / ) er den fjerde planet i stigende rækkefølge af afstanden fra solen og den anden i stigende rækkefølge efter størrelse og masse. Dens afstand fra solen er mellem 1.381 og 1.666 AU (206,6 til 249,2 millioner kilometer) med en omløbstid på 669,58 Mars- dage ( 686,71 dage eller 1,88 jordår).
Det er en jordbaseret planet som kviksølv , Venus og Jorden , cirka ti gange mindre massiv end Jorden, men ti gange mere massiv end Månen . Dens topografi præsenterer også analogier med Månen gennem dens kratere og dens slagbassiner , som med Jorden, med formationer af tektonisk og klimatisk oprindelse, såsom vulkaner , kløfter , dale , mesas , klitmarker og iskapper . Den højeste vulkan i solsystemet , Olympus Mons (som er en skjoldvulkan ), og den største kløft , Valles Marineris , findes på Mars.
Mars har nu mistet næsten hele sin forretning Geologiske interne, og kun mindre begivenheder forekommer stadig sporadisk på dens overflade, såsom jordskred , sandsynligvis gejsere af CO 2i polarområderne, måske jordskælv , endda sjældne vulkanudbrud i form af små lavastrømme .
Den periode, rotation af Mars er af samme størrelsesorden som for Jorden og dens skævhed giver det en cyklus af årstider ligner den, vi kender; disse årstider er dog præget af en orbital excentricitet, der er fem og en halv gange højere end den for Jorden, derfor en mærkbart mere udtalt sæsonbetinget asymmetri mellem de to halvkugler.
Mars kan observeres med det blotte øje med en meget lavere lysstyrke end Venus, men som under tæt modstand kan overstige den maksimale lysstyrke for Jupiter og når en tilsyneladende størrelse på -2,91, mens dens tilsyneladende diameter varierer fra 25,1 til 3,5 buesekunder afhængigt af, om afstanden fra Jorden varierer fra 55,7 til 401,3 millioner kilometer. Mars har altid været kendetegnet visuelt af sin røde farve på grund af overfladen af amorf hæmatit - jern (III) oxid - på overfladen. Dette er, hvad der gjorde det forbundet med krig siden antikken , deraf dets navn i Vesten efter guden Mars i romersk mytologi , der blev assimileret med guden Ares i græsk mytologi . På fransk kaldes Mars ofte "den røde planet" på grund af denne særlige farve.
Inden Mars flyby af Mariner 4 i1965, blev det antaget, at der var flydende vand på overfladen, og at livsformer svarende til dem, der findes på Jorden, kunne have udviklet sig der, et meget frugtbart emne inden for science fiction . Sæsonmæssige variationer i albedo på planeten overflade blev tilskrevet vegetation, mens retlinede formationer set i astronomiske briller og teleskoper af tiden blev fortolket, navnlig fra American amatørastronom Percival Lowell , da kanal kunstvanding passage ørken vidder med vand fra polarkalotterne. Alle disse spekulationer er blevet fejet væk af rumsonderne, der har studeret Mars: fra1965, Mariner 4 gjorde det muligt at opdage en planet blottet for et globalt magnetfelt med en kratereret overflade, der minder om Månen og en tynd atmosfære .
Siden da har Mars været genstand for mere ambitiøse udforskningsprogrammer end for ethvert andet objekt i solsystemet: af alle de stjerner, vi kender, er det faktisk den, der præsenterer miljøet, der har de fleste ligheder med vores planet . Denne intensive efterforskning har givet os en meget bedre forståelse af Mars geologiske historie og afslører især eksistensen af en fjern epoke - Noachian - hvor overfladeforholdene må have været meget ens de på jorden på samme tid med tilstedeværelsen af store mængder flydende vand Phoenix sonde således opdaget om sommeren2008vandis lavt i Vastitas Borealis jord .
Mars har to små naturlige satellitter , Phobos og Deimos .
Den fjerde planet i solsystemet i rækkefølge efter stigende afstand fra solen , Mars er en jordplanet, der er halvt så stor som Jorden og næsten ti gange mindre massiv, hvis areal er lidt mindre end arealet på vores planet ( 144,8 mod 148,9 millioner kvadratkilometer). Den tyngdekraft der er en tredjedel af Jordens, eller det dobbelte af Månen, mens varigheden af Mars sol dag, kaldet jorden , overstiger værdien af det terrestriske dag med knap 40 minutter. Mars er halvanden gange længere væk fra solen end Jorden i kredsløb i det væsentlige elliptisk og modtager i henhold til sin position på denne bane mellem to og tre gange mindre solenergi end vores planet. Den atmosfære af Mars er mere end 150 gange mindre tæt end vores, og dermed kun producerer en meget begrænset drivhuseffekt , dette svage solstråling forklarer, hvorfor den gennemsnitlige temperatur på Mars er omkring -65 ° C .
Tabellen nedenfor sammenligner værdierne for nogle fysiske parametre mellem Mars og Jorden:
Ejendom | Mars værdi | grunde værdi | % Mars / Jorden |
Ækvatorial radius | 3.396,2 ± 0,1 km | 6.378,1 km | 53,3% |
Polær radius | 3.376,2 ± 0,1 km | 6.356,8 km | 53,1% |
Volumetrisk middelradius | 3.389,5 km | 6.371,0 km | 53,2% |
Areal | 144.798.500 km 2 | 510.072.000 km 2 | 28,4% |
Bind | 1.631 8 × 10 11 km 3 | 1.083 207 3 × 10 12 km 3 | 15,1% |
Masse | 6.418 5 × 10 23 kg | 5.973 6 × 10 24 kg | 10,7% |
Gennemsnitlig densitet | 3 933,5 ± 0,4 kg / m 3 | 5515 kg / m 3 | 71,3% |
Overfladens tyngdekraft ved ækvator | 3.711 m / s 2 | 9.780 327 m / s 2 | 37,9% |
Slip hastighed | 5.027 m / s | 11 186 m / s | 44,9% |
Sidereal rotation periode | 1.025 956 75 d ≈ 88 642.663 s | 86 164.098 903691 s | 102,9% |
Varighed af soldag | 1 sol ≈ 1.027 491 25 d ≈ 88 775.244 s | 1 d = 86.400 s | 102,75% |
Akset vippes | 25,19 ° | 23,439 281 ° | - |
Bond Albedo | 0,25 | 0,29 | - |
Visuel geometrisk albedo | 0,15 | 0,367 | - |
Halve storakse i kredsløb | 227.939.100 km | 149.597.887,5 km | 152,4% |
Orbital excentricitet | 0,093 315 | 0,016 710 219 | 558,4% |
Omløbstid | 668.599 1 sol ≈ 686.971 d | 365.256 366 d | 188,1% |
Aphelia | 249.209.300 km | 152.097.701 km | 163,8% |
Perihelion | 206.669.000 km | 147.098.074 km | 140,5% |
Solstråling | 492 til 715 W / m 2 | 1321 til 1413 W / m 2 | - |
Gennemsnitlig jordtemperatur | −63 ° C ≈ 210 K | 14 ° C ≈ 287 K | - |
Højeste temperatur | 20 ° C ≈ 293 K | 58 ° C ≈ 331 K | - |
Temperatur Laveste | −133 ° C ≈ 140 K | −89 ° C ≈ 184 K | - |
Den tynde Mars-atmosfære, hvor der forekommer rigeligt med skyer , er sæde for en bestemt meteorologi, domineret af støvstorme, der undertiden skjuler hele planeten. Dens orbital excentricitet , fem gange større end Jordens, er oprindelsen til en meget følsom sæsonbetinget asymmetri på Mars: på den nordlige halvkugle er den længste sæson forår (198,6 dage), der overstiger den korteste (efterår, 146,6 dage) ) med 35,5%; på jorden overgår sommeren på den nordlige halvkugle, den længste sæson, kun vinterens længde med 5%. Denne ejendommelighed forklarer også, hvorfor området for den sydlige polarhue er meget mindre om sommeren end for den boreale polarhætte.
Den gennemsnitlige afstand fra Mars til Solen er cirka 227.937 millioner kilometer eller 1.523 7 AU . Denne afstand varierer mellem en perihel på 1,381 AU og en aphelion på 1,666 AU, svarende til en orbital excentricitet på 0,093315 . Den omløbstid på Mars er 686.96 Earth dage eller 1.880 8 Jordens år, og den sol dag varer 24 timer 39 min 35.244 s .
Af de syv andre planeter i solsystemet er det kun kviksølv, der har højere excentricitet end Mars. Tidligere ville Mars 'bane imidlertid have været mere cirkulær end den er i dag med en excentricitet på omkring 0,002 1,35 millioner år siden. Mars excentricitet ville udvikle sig i to overlejrede cyklusser, den første i en periode på 96.000 år og den anden i en periode på 2.200.000 år, så den forventes at stige yderligere i løbet af de næste 25.000 år.
Den skæve refererer til hældningen af rotationsaksen af en planet i sit plan bane omkring sol . Mars's skråstilling er i øjeblikket 25,19 ° tæt på Jordens, men oplever periodiske variationer på grund af gravitationsinteraktioner med andre planeter i solsystemet . Disse cykliske variationer er blevet evalueret ved hjælp af computersimuleringer fra årene1970som at have en periodicitet på 120.000 år og selv indskrive sig i en supercyklus på 1,2 millioner år med ekstreme værdier på 14,9 ° og 35,5 °. En endnu længere cyklus ville blive lagt oven på dette sæt i størrelsesordenen 10 millioner år på grund af en orbitalresonans mellem rotation af planeten og dens bane omkring Solen, der sandsynligvis kun havde ført Mars's skråstilling til 40 ° For 5 millioner år siden. Senere simuleringer udført i begyndelsen af årene1990endvidere afslørede kaotiske variationer af Mars-skråstillingen, hvis mulige værdier ville være mellem 11 ° og 49 ° .
Yderligere raffineret ved hjælp af data indsamlet af Mars-prober fra 1990'erne og 2000'erne har disse numeriske simuleringer fremhævet overvægten af kaotiske variationer i Mars-skråningen, så snart vi går tilbage ud over et par millioner år., Hvilket gør tilfældig enhver vurdering af værdien af skævheden ud over et par titusindvis af år i fortiden eller fremtiden. Et europæisk hold har således anslået til 63% sandsynligheden for, at Mars-skråningen har nået mindst 60 ° i løbet af de sidste milliarder år og på mere end 89% i de sidste tre milliarder år.
Disse skævhedsvariationer fremkalder meget signifikante klimatiske variationer på overfladen af planeten, hvilket især påvirker fordelingen af vandis i henhold til breddegrader. Således har isen en tendens til at akkumulere ved polerne i en periode med lav skråstilling som i øjeblikket, medens den har tendens til at migrere ved lave breddegrader i en periode med stærk skråstilling. De data, der er indsamlet siden begyndelsen af århundredet, har tendens til at vise, at Mars ville dukke op lige nu fra en "istid", især på grund af observationen af isstrukturer (gletsjere, fragmenter af isflak og permafrost i særdeleshed) op til breddegrader så lave som 30 °, og som ser ud til at opleve aktiv erosion.
Da det gennemsnitlige atmosfæriske tryk på jorden afhænger af mængden af koldioxid, der er frosset ved polerne, har de skæve variationer også indflydelse på Mars samlede atmosfære , det gennemsnitlige atmosfæriske tryk kan endda falde i en periode med lav skråtstilling ved kun 30 Pa (knap 5% af det nuværende standardatmosfæriske tryk) og inducere en opvarmning på 20 til 30 K af Mars-undergrunden ved at reducere den termiske ledningsevne for regolitten, hvis gennemsnitlige porestørrelse ville være sammenlignelig med den gennemsnitlige frie vej af gasmolekyler i en sådan sjælden atmosfære, som blokerer spredningen af den “aréotermiske strømning”, det vil sige om geotermisk strømning fra Mars. En sådan opvarmning kunne forklare mange geologiske formationer, der involverer en undergrund fyldt med flydende vand, uden at det er nødvendigt at påberåbe sig en tidligere stigning i atmosfærisk tryk eller planets termiske strømning.
Mars er den nærmeste ydre planet til Jorden. Afstanden mellem de to planeter er den mindste, når Mars er i opposition , det vil sige når Jorden indsættes mellem Mars og Solen. I betragtning af kredshældningen og excentriciteten kan den nøjagtige tid, hvor Mars er tættest på Jorden, dog afvige med få dage fra tidspunktet for den astronomiske opposition. Således modstand fra 28. august 2003fandt sted præcist 17:58:49 UTC . mens den nærmeste nærhed mellem de to planeter havde fundet sted dagen før,27. august 2003kl. 9:51:14 UTC ( IMCCE- data ).
Disse modsætninger forekommer ca. hver 780 dage, hvor de sidste to har fundet sted den 29. januar 2010 og 3. marts 2012.
I betragtning af den respektive excentricitet af banerne på Mars og jorden er afstanden Jord-Mars ikke konstant ved hver opposition. Mars's excentricitet er større end Jordens, det er når Mars er i periheliet , at tilnærmelsen er mest gunstig. Denne situation opstår cirka hvert 15. år efter syv modsætninger. Således var Mars den 27. august 2003 kl. 9 timer 51 min. 14 s UTC langt fra Jorden på 55,758 millioner kilometer eller 0,372 7 AU ; det er den nærmeste nærhed mellem Mars og Jorden i 59.618 år. En endnu tættere tilgang er planlagt til 28. august 2287 med en afstand på 55,688 millioner kilometer.
Dateret | Afstand ( til ) | Afstand (10 9 m ) | Tilsyneladende diameter |
---|---|---|---|
27. august 2003 | 0,372719 | 55,758 | 25,13 " |
15. august 2050 | 0,374041 | 55,957 | 25,04 " |
30. august 2082 | 0,373564 | 55,884 | 25.08 " |
19. august 2129 | 0,373276 | 55,841 | 25,10 " |
24. august 2208 | 0,372794 | 55.769 | 25,13 " |
28. august 2287 | 0.372254 | 55,688 | 25,16 " |
Under hensyntagen til gravitationsindflydelsen fra de andre planeter på Mars 'excentricitet, som fortsat vil stige en smule i løbet af de næste 25.000 år, er det muligt at forudsige endnu tættere tilnærmelser: 55.652 millioner kilometer den 3., 2650 og 55.651 millioner kilometer den 3. september, den 8. september 2729 .
Undersøgelsen af Mars-geografi går tilbage til begyndelsen af 1970'erne med Mariner 9- sonden , som gjorde det muligt at kortlægge næsten hele Mars-overfladen med fremragende opløsning for tiden. Det er de data, der blev indsamlet ved denne lejlighed, hvor Viking-programmet især var baseret på udviklingen af dets Viking 1 og Viking 2- missioner . Kendskab til Mars-topografi skabte et spektakulært spring i slutningen af 1990'erne takket være MOLA ( Mars Orbiter Laser Altimeter ) -instrumentet fra Mars Global Surveyor , som gjorde det muligt at få adgang til højdemetriske aflæsninger med en meget høj præcision over hele Mars overflade.
På Mars er 0-meridianen den, der passerer gennem midten af Airy-0- krateret .
I det planetocentriske system, udviklet ud fra data erhvervet af MOLA fra MGS og det mest anvendte i dag, udtrykkes geografiske koordinater på Mars i decimalsystemet - og ikke i det sexagesimale system, der anvendes på Jorden - med stigende længdegrader østpå fra 0 til 360 ° E , hvor vinklerne beregnes ud fra ækvatorialplanet for breddegrader og fra 0-meridianen for længdegrader.
I det planetografiske system, udviklet ud fra data indsamlet af Mariner 9 og mindre og mindre brugt i dag, udtrykkes koordinaterne på en decimal måde med længdegraderne stigende mod vest fra 0 til 360 ° W i henhold til et maske, der er projiceret på overfladen af planet. I praksis kan de planetografiske og planetocentriske længdegrader let udledes af hinanden, på den anden side kan de planetografiske breddegrader være mere end en tredjedel af graden i absolut værdi højere end de planetocentriske breddegrader .
Referenceniveauet for Marshøjder er på sin side vilkårligt defineret som den højde, hvor det gennemsnitlige atmosfæriske tryk er 610 Pa . Dette gør det muligt at formelt definere en global ækvipotential overflade, hvorfra det er muligt at beregne højderne på hvert punkt på planeten, selv om bestemmelsen af denne overflade i praksis er ret upræcis på grund af de store sæsonudsving i atmosfærisk tryk. det faktum, at kuldioxid , den største bestanddel af Mars atmosfære , er i ligevægt med kuldioxid frosset ved polerne, en ligevægtstilstand, der varierer hele året med årstiderne.
For at strukturere undersøgelsen blev Mars overflade delt af USGS i 30 regioner af samme størrelse, 15 pr. Halvkugle, hvis topografi blev oprettet af MOLA of Mars Global Surveyor og derefter THEMIS fra Mars Odyssey er tilgængelig på Internettet under form af kort til 1 ⁄ 5.000.000 . Hver af disse firkanter blev opkaldt efter en af dens karakteristiske relieffer, men i litteraturen henvises der ofte til deres antal med præfikset med koden "MC", der betyder Mars Chart .
Denne opdeling i firkanter er en generel kortlægningsmetode, der først blev udviklet på Jorden i forskellige skalaer og derefter gradvist udvidet til planeterne i solsystemet, for hvilke der er tilstrækkelige geografiske data til at skulle struktureres. Venus er opdelt i otte firkanter til 1 / 10000000 og firkanter 62 til 1 / 5000000 .
Kortet overfor giver dig mulighed for at finde de store regioner i Mars, især:
Det mest slående træk ved Mars-geografi er dens "skorpedikotomi", det vil sige den meget klare modsætning mellem på den ene side en nordlig halvkugle bestående af en stor glat slette i en højde af en halv mil. - omkring et dusin kilometer under referenceniveauet, og på den anden side en sydlig halvkugle dannet af ofte høje og meget kratererede plateauer i reliefen, der lokalt kan være ret robust. Disse to geografiske områder er adskilt af en meget klar grænse, lidt skråt på ækvator. To vulkanske regioner tæt på hinanden ligger nøjagtigt på denne geologiske grænse, hvoraf den ene er en kæmpestor løft på 5.500 km i diameter, Tharsis-udbulingen , hvor den nordvestlige halvdel indeholder et dusin vulkaner. Større blandt hvilke Olympus Mons , mens den sydlige region består af et stort sæt høje vulkanske plateauer som Syria Planum og Solis Planum , og den østlige del er præget af systemet med kløfter i Valles Marineris, der strækker sig mod Noctis Labyrinthus ' netværk mod øst . To store nedslagsbassiner er klart synlige i den sydlige halvkugle, Argyre Planitia og frem for alt Hellas Planitia , ved bunden af hvilken den største dybde blev bemærket på overfladen af Mars, med en højde på -8200 m over niveauet. Reference. Det højeste punkt er øverst på Olympus Mons , 21.229 m over referenceniveauet; fem af de seks højeste bjerge i solsystemet er faktisk marsvulkaner, hvoraf fire er placeret på Tharsis-buen og den femte i den anden vulkanske region på Mars, Elysium Planitia .
To typer scenarier er blevet foreslået for at redegøre for denne situation. Den første er baseret på de interne dynamik planeten, de konvektive bevægelser i kappen og en oversigt over pladetektonik , ligesom dannelsen af terrestriske Superkontinent ved indgangen til vores planets historie. Den anden er baseret på en eller flere store påvirkninger, der får barken til at smelte på den nordlige halvkugle. Undersøgelsen af slagbassiner, der er begravet under overfladen, har også gjort det muligt at fastslå, at Mars-skorpedikotomien dateres tilbage mere end fire milliarder år før nutiden og derfor er en struktur arvet fra de første aldre på planeten. Visse nyere formationer på grænsen mellem de to domæner antyder også en isostatisk afslapning af det sydlige højland efter den vulkanske udfyldning af depressionen på den nordlige halvkugle, hvilket også argumenterer for den store alder af denne dikotomi.
Det nøjagtige tryk og sammensætning af Mars atmosfære er kendt fra de første in situ- analyser, der blev udført i 1976 af landere fra Viking 1 og Viking 2- sonderne . Den første observatør, der antog eksistensen af en atmosfære omkring Mars, var den tysk-britiske astronom (og komponist) William Herschel, der i 1783 tilskrev Mars-meteorologi visse ændringer observeret på planetens overflade, især hvide prikker fortolket som skyer. Denne hypotese blev udfordret tidligt i det følgende århundrede med forløbet af teleskop spejl, som gav bedre kvalitet billeder vises for at vise noget mere statisk overflade, indtil der opstår i slutningen af XIX th århundrede debatten om den virkelighed af Mars-kanaler observeret i Italien og populariseret af den amerikanske amatørastronom Percival Lowell . En anden amerikaner, William Wallace Campbell , astronom af profession og pioner inden for spektroskopi , forblev skeptisk over for eksistensen af en betydelig atmosfære omkring Mars og meddelte under oppositionen i 1909, at den ikke havde været i stand til at opdage spor af vanddamp i denne mulige atmosfære. ; hans landsmand Vesto Slipher , der støttede teorien om kanaler (se Mars-kanaler ), annoncerede det modsatte. Baseret på albedo variationer af Mars skive, Percival Lowell anslået i 1908 det atmosfæriske tryk på jorden på 87 m bar ( 8.700 Pa ), en værdi, som vil forblive mere eller mindre henvisningen indtil målinger foretaget af den Mariner proben. 4 i 1965. Vanskeligheden ved at analysere sammensætningen af Mars-atmosfæren ved spektroskopi blev derefter generelt tilskrevet tilstedeværelsen af dinitrogen , der var vanskelig at karakterisere ved denne teknik, og det er sådan, den franske astronom Gérard de Vaucouleurs , der arbejdede dengang i England , i 1950 blev ideen fremsat, at Mars-atmosfæren bestod af 98,5% nitrogen , 1,2% argon og 0,25% kuldioxid . På McDonald Observatory i Texas etablerede den hollandsk-fødte amerikanske astronom Gerard Kuiper i 1952 fra det infrarøde spektrum af Mars, at kuldioxid var mindst dobbelt så rigeligt i Mars-atmosfæren som i atmosfæren. Jordbaseret, essensen af denne atmosfære til være som vores sammensat af kvælstof ifølge ham .
Fysiske og kemiske egenskaberVi ved nu, at Mars har en tynd atmosfære hvis gennemsnitlige tryk på Mars referenceniveau er per definition 610 Pa , med en gennemsnitlig temperatur på 210 K ( -63 ° C ). Den består hovedsageligt af kuldioxid CO 2(96,0 ± 0,7%), argon Ar (1,93 ± 0,01%) og nitrogen N 2(1,89 ± 0,03%). Dernæst kommer ilt O 2(0,145 ± 0,009%), carbonmonoxid CO (<0,1%), vanddamp H 2 O(0,03%) og nitrogenmonoxid NO (0,013%). Forskellige andre gasser er til stede i spormængder ved koncentrationer, der aldrig overstiger nogle få dele pr. Million , inklusive neon Ne, krypton Kr, methanal (formaldehyd) HCHO, xenon Xe, ozon O 3og methan CH 4hvor den gennemsnitlige atmosfæriske koncentration af sidstnævnte er i størrelsesordenen 10,5 ppb . Den gennemsnitlige molære masse af de gasformige bestanddele i Mars atmosfære ville være 43,34 g / mol .
I betragtning af den lave tyngdekraft på Mars overflade er skalaens højde for denne atmosfære 11 km , mere end en og en halv gange så stor som Jordens atmosfære, som kun er 7 km . Det påviste tryk på overfladen varierer fra kun 30 Pa øverst i Olympus Mons og op til 1155 Pa ved det laveste punkt af slagbassinet i Hellas Planitia .
Start 2004har PFS infrarøde spektrometer i den europæiske sonde Mars Express påvist lave koncentrationer af methan (10 ppb ) og formaldehyd (130 ppb ) i Mars-atmosfæren. Da metan ødelægges af ultraviolet stråling efter kun 340 år, indebærer dets tilstedeværelse eksistensen af en intern kilde. Dyb geotermisk aktivitet , permafrost bombarderet af højenergipartikler af kosmisk stråling og en metanogen mikrobiel livsform er alle sandsynlige kilder. I betragtning af at formaldehyd, der kun har en levetid på kun 7 timer, produceres ved oxidation af metan, skal disse kilder desuden være endnu mere rigelige. Ifølge denne hypotese anslås den årlige produktion af metan således til 2,5 millioner tons.
SkyerMeget rent vand kan kun eksistere i flydende tilstand under Mars-referenceniveauet , hvilket stort set svarer til trykket fra tredobbelt vandpunkt , dvs. 611.73 Pa : på dette niveau, for hvis temperaturen er tilstrækkelig ( 0 ° C for rent vand , men kun 250 K ( -23 ° C ) for mange saltopløsninger, eller endda 210 K ( -63 ° C ) i nogle blandinger af sure opløsninger svovlsyre H 2 SO 4), kan vand findes i dets tre fysiske tilstande (gas, væske og faststof). Over dette niveau, på den anden side, og især i atmosfæren, det kan kun eksistere i staten vanddamp , som undertiden kondenserer i is til dannelse skyer af H 2 O krystaller.meget ligner vores cirrusskyer , typisk i en højde på 10 til 20 km ; fx observeret sådanne skyer på flankerne af de store vulkaner i bulen Tarsis eller Elysium Planitia : synlige ved teleskop fra Jorden på XIX th århundrede, skyerne klamrer sig til toppen af Olympus Mons var blevet taget til sneen, deraf navnet Nix Olympica, som Giovanni Schiaparelli havde fået til denne region .
Skyer set af nysgerrigheden
Men kuldioxid danner også skyer, der består af CO 2 -krystaller.større end 1 µm i diameter i højere højder end dem, der er lavet af vandis; OMEGA- instrumentet fra Mars Express- sonden bestemt af2007at disse skyer er i stand til at absorbere op til 40% af solstrålingen, hvilket medfører et fald på 10 K i temperaturen under disse skyer, hvilket ikke er uden konsekvenser for Mars-klimaet, især for dets vindregime.
StøvDet særlige kendetegn ved Mars-atmosfæren er, at den konstant er fyldt med støv, hvis korn har en gennemsnitlig diameter i størrelsesordenen 1,5 µm , der er ansvarlig for den okkerfarve på Mars-himlen. Dette støv injiceres kontinuerligt i atmosfæren af støvvirvler (almindeligvis benævnt støvdjævler ), såsom den der observeres nedenfor af Spirit Rover på12. marts 2005 ; skuddene varer i alt 575 s (angivet af tælleren i nederste venstre hjørne), og yderligere tre hvirvler er kort synlige i afstanden i højre halvdel af rammen, i begyndelsen af sekvensen, så nær hovedstrømmen vortex, så i slutningen:
Film, der viser bevægelsen af en støvvirvel.Sådanne hvirvelvind er langt fra anekdotiske; både deres varighed og deres ophobning fører til at støve af betydelige mængder af atmosfæren, som illustreret af et slående billede (modsat), hvor vi ser et væld af sorte stier efterladt af hvirvler, som førte støvlaget overfladisk, orange-rød i farve karakteristisk for jern (III) oxid Fe 2 O 3( hæmatit ) amorf og afslører de dybere lag af mørkere sand, muligvis relateret til den nærliggende vulkanske region Syrtis Major Planum . Det således hævede lag af støv er aldrig meget massivt; studiet af den store globale storm af2001, hvorunder støvet havde fået alle de atmosfæriske lag op til 60 km højde, førte til at estimere, at hvis alt det støv, der derefter blev rejst, blev aflejret ensartet mellem 58 ° N og 58 ° S , ville det kun danne en film, der var 3 µm tyk. Støvets dynamik i Mars-atmosfæren er betinget af tyndheden i denne atmosfære og af den lave tyngdekraft på planetens overflade. Selvom marsstøvkorn typisk er få mikrometer i diameter, er det blevet beregnet, at 20 μm korn kan løftes med vind på så lidt som 2 m / s og holdes i suspension på ubestemt tid ved kun turbulens på 0, 8 m / s .
Støvpartiklerne, der er suspenderet i atmosfæren, er ansvarlige for sidstnævnte rustfarve, der bliver blå omkring solen, når den går ned, som Viking 1 og Viking 2- sonderne har opdaget, og at følgende sonder er godt illustreret nedenfor:
Marshimmel ved middagstid og skumring set af Mars Pathfinder i1999. |
Observation af Mars 'atmosfæriske aktivitet ved hjælp af Hubble-rumteleskopet mellem 1996 og 1997, da planeten eksponerede sin nordpol i det tidlige forår, har gjort det muligt at fremhæve rollen som sublimering af polarhætterne i dannelsen af luftmasser. ved oprindelsen af vinde, der rejser store mængder støv og sandsynligvis vil udløse reelle støvstorme på skalaen af hele planeten, som den, der påvirkede hele Mars-atmosfæren i sommeren 2001.
På grund af sin større afstand fra solen end jordens modtager Mars energi fra solen, der varierer fra 492 til 715 W / m 2 afhængigt af dens position i sin bane sammenlignet med 1.321 til 1.413 W / m 2 for jorden , det vil sige fra henholdsvis 37,2% til 50,6% mellem aphelia og perihelion . Marsatmosfæren er desuden 150 gange mindre tæt end Jordens, den producerer kun en ubetydelig drivhuseffekt , hvorfra en gennemsnitstemperatur på ca. Model: Nor ( −63 ° C ) på overfladen af Mars, med betydelige døgnvariationer på grund af til den lave termiske inerti i denne atmosfære: Viking 1 Lander havde således bemærket døgnvariationer, der typisk varierede fra 184 til 242 K eller fra -89 til -31 ° C , mens de ekstreme temperaturer - ganske varierende afhængigt af kilden - ville være ca. 130 og 297 K , dvs. af størrelsesordenen -145 og 25 ° C .
Årstider
Sæson (nordlige halvkugle) |
Varighed på Mars |
Varighed på jorden |
|
Jord | Dage | ||
Forår | 193.30 | 198,614 | 92,764 |
Sommer | 178,64 | 183.551 | 93.647 |
efterår | 142,70 | 146,623 | 89,836 |
Vinter | 153,95 | 158.182 | 88.997 |
År | 668,59 | 686,97 | 365,25 |
Den skævhed af Mars ligger tæt op af jorden (henholdsvis 25,19 ° mod 23,44 ° ) men excentriciteten af Mars kredsløb er signifikant højere (0,09332 mod 0,01671 for Jorden), således at, hvis Mars har sæsoner lighed med dem i jorden, disse er af meget forskellig intensitet og varighed i løbet af marsåret (se skemaet modsat).
Den nordlige halvkugle oplever således mindre markante årstider end den sydlige halvkugle, fordi Mars er ved sin aphelion i det sene forår og ved sin perihel i slutningen af efteråret, hvilket resulterer i korte, milde vintre og somre. Lange og kølige; foråret varer 52 dage længere end efteråret. Omvendt oplever den sydlige halvkugle meget markerede årstider med lange og meget kolde vintre, mens somrene er korte og varmere end de nordlige halvkugler. Det er derfor på den sydlige halvkugle, at vi observerer de højeste temperaturforskelle.
Mars24-solurssimulatoren NASA giver til den nordlige halvkugle, følgende datoer for starten af hver sæson:
Forår | 21. januar 2006 | 9. december 2007 | 26. oktober 2009 | 13. september 2011 | 31. juli 2013 | 18. juni 2015 |
Sommer | 7. august 2006 | 24. juni 2008 | 12. maj 2010 | 29. marts 2012 | 14. februar 2014 | 2. januar 2016 |
efterår | 7. februar 2007 | 25. december 2008 | 12. november 2010 | 29. september 2012 | 17. august 2014 | 4. juli 2016 |
Vinter | 4. juli 2007 | 21. maj 2009 | 7. april 2011 | 22. februar 2013 | 10. januar 2015 | 27. november 2016 |
Mod slutningen af det australske forår, når Mars er tættest på solen, vises lokale og undertiden regionale storme. Undtagelsesvis kan disse storme blive globale og vare i flere måneder, som det var tilfældet i1971 og i mindre grad i 2001. Små støvkorn hæves derefter, hvilket gør overfladen på Mars næsten usynlig. Disse støvstorme starter normalt over Hellas Basin . De vigtige termiske forskelle, der er observeret mellem polen og de omkringliggende regioner, forårsager stærk vind, der forårsager løft af fine partikler i atmosfæren. Under globale storme forårsager dette fænomen betydelige klimatiske ændringer: det luftbårne støv absorberer solstråling og opvarmes dermed atmosfæren og reducerer samtidig isolering på jorden. Så under stormen af2001Steg Air temperaturen til 30 K , når jorden Temperaturen sænkes til 10 K .
Der er kun en Hadley-celle på Mars, men meget mere markeret i højde og amplitude, der forbinder de to halvkugler, og som vender to gange om året.
Endelig følger planetens skråstilling , som ikke er stabiliseret af tilstedeværelsen af en massiv satellit, som det er tilfældet for Jorden, et kaotisk regime i henhold til en cyklus på omkring 120.000 år. Det oscillerer mellem 0 ° og 60 ° og kender relativt stabiliserede faser afbrudt med pludselige ændringer, hvilket forstyrrer Mars-klimaet fuldstændigt.
Vinterkondensering af atmosfæren ved polerneEn af de unikke egenskaber ved planeten Mars er, at en betydelig del af dens atmosfære kondenseres skiftevis på sydpolen og nordpolen i henholdsvis den sydlige vinter og den boreale vinter. Vinterforholdene ved polerne - tryk og temperatur - er faktisk gunstige for kondensationen af kuldioxid : det mættede damptryk af CO 2ved 150 K ( -123 ° C ) tilfældigvis er omkring 800 Pa og falder til kun 400 Pa ved 145 K ( -128 ° C ), hvilket er almindelige temperaturer i den sydlige vinter; der er kondens af CO 2så snart gasens partialtryk overstiger det mættede damptryk svarende til den temperatur, ved hvilken den er placeret.
Sonden Viking 1 blev målt atmosfærisk tryk over et helt år i landingspunktet ved 22.697 ° og 312.778 ° NØ i bassinet i Chryse Planitia i en højde på ca. 3300 m i forhold til referenceniveauet . Det gennemsnitlige atmosfæriske tryk har vist sig at udvikle sig hele året efter årstiderne med omtrentlige værdier i runde tal på 850 Pa om foråret, 680 Pa om sommeren, 900 Pa om efteråret og 800 Pa om vinteren: disse variationer er let forklaret, hvis vi mener, at den sydlige vinterhætte kondenserer en masse tøris, der er større end den for den nordlige vinterhætte, mens i efteråret på den nordlige halvkugle blev det meste af den sydlige hætte sublimeret, mens den boreale hætte lige er begyndt at kondensere .
Polære hætterDe polare iskapper på Mars er blevet observeret for første gang i midten af XVII th århundrede af Jean-Dominique Cassini og Christiaan Huygens . Deres størrelse varierer betydeligt med årstiderne gennem udveksling af kuldioxid og vand med atmosfæren. Vi kan således skelne i de to halvkugler en såkaldt "rest" eller "sommer" polarhætte, der opretholdes hele sommeren, og en "sæsonbestemt" eller "vinter" polarhætte, der kommer til at dække den fra efteråret.
Da den sydlige vinter er længere og koldere end den boreale vinter, er den sydlige sæsonhætte større end den sæsonbestemte borealehætte. I løbet af den sydlige vinter CO 2indholdet i atmosfæren kondenseres til tøris over 55 ° S, mens det er lidt over 65 ° N, at det kondenserer i løbet af den boreale vinter. Det er en CO 2 -is meget ren og næsten gennemsigtig med en tykkelse på højst et par meter, som lader jorden se direkte på billederne taget af rumsonder i kredsløb over polarområderne.
Med sin 300 km i diameter er den resterende sydlige hætte tværtimod tre gange mindre end den resterende boreale hætte (1000 km i diameter). De er meget forskellige i naturen fra de sæsonbestemte hætter, der indeholder en høj andel vandis blandet med jord med en stratificeret struktur afsløret af THEMIS-instrumentet fra Mars Odyssey- sonden fra 2001 med en tykkelse, der lokalt når flere kilometer. Deres overflader er hakket af dybe dale, kaldet chasmata (flertal af latinsk chasma, der betegner boksdale ), som danner spiraler, hvis rotationsretning er betinget af Coriolis-kraften . Dale vikles således om Sydpolen med uret, mens de vikles rundt om Nordpolen mod uret.
Den resterende boreale hætte indeholder ikke tøris, men den resterende sydlige hætte er næsten helt dækket af en skorpe, der er omkring ti meter tyk, hvis fordybede overflade minder om et stykke Gruyère; observationer foretaget af Mars Global Surveyor- sonden viste, at alveolernes gennemsnitlige diameter steg med årstiderne, hvilket tyder på global opvarmning på den sydlige halvkugle (se næste afsnit).
De polære hætter har en betydelig indflydelse på den globale atmosfæriske sammensætning af planeten. Cyklus for kondensering og sublimering af CO 2får atmosfæretrykket til at variere næsten en tredjedel, og i løbet af den boreale sommer sublimerer vandisen, der udgør den resterende nordlige polarhætte, og injicerer store mængder vanddamp i atmosfæren. Hvis al vanddamp i atmosfæren skulle udfældes, ville det danne et lag mindre end 10 µm tykt om vinteren og mere end 40 µm om midsommer.
Klimatiske variationer observeret på den resterende sydlige iskappeSammenligningen af fotos af den sydlige resterende iskappe taget af Mars Global Surveyor i1999 og i 2001viste en generel tendens til regression af overfladetørisskorpen i denne region. Dette ville være resultatet af den progressive sublimering af CO 2der udgør overfladeskorpen på den resterende sydlige kappe for at afsløre de dybere lag, der hovedsageligt består af vandis blandet med støv. Dette fænomen ser ud til at have været ret hurtig, kanten af hulrummet observeret i tørisskorpen udviklede sig derefter med 3 m pr. Marsår. Utvetydigt observeret over tre på hinanden følgende martianår, er denne tendens til at sublimere den resterende sydlige kappe blevet tilføjet til forskellige observationer andre steder på planeten, såsom udseendet af kløfter på kanterne af kratere eller fordybninger, hvilket indikerer, at Mars overflade er udsat for mere transformationer end tidligere antaget.
Disse data, fortolket af forskere som et tegn på, at Mars i øjeblikket kan opleve en overgang fra en istid til en interglacial periode svarende til den, som Jorden oplevede for næsten 12.000 år siden, er undertiden blevet forstået af den store offentlighed som afslørende for en ”Mars-global opvarmning ”, nødvendigvis ikke-menneskelig oprindelse, og strider derfor mod konklusionerne i den fjerde rapport fra IPCC vedrørende den menneskelige oprindelse af Jordens globale opvarmning. Debatten om emnet var særlig akut i efteråret2007efter offentliggørelsen af denne rapport.
Efterhånden ser det imidlertid ud til, at observationer fra Mars aldrig har antydet andet end global opvarmning i den resterende sydlige kappe og ikke global opvarmning. Derudover er marsklimaet meget stort set betinget af støvstorme og variationerne i albedo, der skyldes dem, mere end af solstråling - i modsætning til det jordbaserede klima - hvilket begrænser relevansen af ræsonnement, der skaber paralleller mellem de to. Planeter. Og frem for alt de seneste observationer, især observationer fra Mars Odyssey- sonden fra 2001 , som er i2018Bekræft ikke den langsigtede tendens til sublimering af de polære hætter, men tværtimod indikerer årlige variationer omkring en stabil værdi.
Fraværet af en magnetosfære omkring Mars har den konsekvens, at den direkte udsætter planetens overflade for kosmiske stråler og udbrud af solprotoner , hvilket forårsager radioaktivitet i omgivelserne meget højere på Mars end den, der er registreret på jordens overflade . MARIE-instrumentet - Mars Radiation Environment - fra Mars Odyssey- sonden fra 2001 gjorde det muligt i årene 2002-2003 at evaluere den effektive dosis i Mars-kredsløb mellem 400 og 500 m Sv / år , dvs. mindst fire gange den, der blev modtaget i den internationale rumstation (50 til 100 mSv / år , mens på jorden, på Mars-referenceniveau , ville de modtagne doser være to til tre gange lavere - lige under 200 mSv / år - på grund af absorptionen af en del af solenergi og galaktisk stråling fra Mars atmosfære . Til sammenligning beløber den gennemsnitlige radioaktivitet på jorden sig i Frankrig til ca. 3,5 mSv / år, og den kumulative dosis, der er optaget for en astronaut gennem hele sin karriere, uanset køn og alder, ikke overstiger 1.000 mSv for flere rumagenturer (europæiske, russiske og japanske).
MARIE-instrumentet afslørede også, at denne radioaktivitet er meget ujævnt fordelt over tid med en baggrundsstøj på omkring 220 μ Gy / dag, hvor toppe undertiden er 150 gange mere intense, svarende til protoner. Energier - flere snesevis af megaelektronvolt - udsendes under en solflare eller ved chokbølgen af en koronal masseudstødning .
Derudover er der stråling på grund af neutroner, der udsendes ved spallering af atomer på overfladen af Mars under påvirkning af kosmisk stråling. Dette bidrag estimeres ved hjælp af data fra Curiosity og Mars Odyssey fra 2001 til op til 45 ± 7 µSv pr. Dag eller ca. 7% af den samlede overfladestråling.
Marsgeologi er præget af skorpedikotomi mellem det lave kratererede lavland på den nordlige halvkugle og det højt kraterede højland på den sydlige halvkugle med mellem disse to hovedområder to godt differentierede vulkanske regioner. I kraft af det empiriske princip, ifølge hvilket alderen i en region er en stigende funktion af dens krateriseringshastighed , var disse tre hovedtyper af Mars-terræn meget tidligt forbundet med tre karakteristiske epoker i planetens geologiske historie, kaldet i henhold til regioner, der er typiske for disse perioder:
NoachienDen Noachian (opkaldt efter Noachis Terra ) svarer til de ældste terræner, fra dannelsen af planeten 4,6 milliarder år siden, op til 3,7 milliarder år i henhold til Hartmann skalaen & Neukum (men 3,5 milliarder år på standard Hartmann skalaen), stærkt kratereret og hovedsageligt placeret på den sydlige halvkugle. Mars havde uden tvivl en tyk atmosfære på det tidspunkt, hvis tryk og drivhuseffekten bestemt tillod eksistensen af en hydrosfære takket være store mængder flydende vand. Afslutningen på denne periode ville have været præget af de asteroide påvirkninger af den store sene bombardement , dateret omkring 4,1 til 3,8 milliarder år siden, samt ved starten af intens vulkansk aktivitet, især i regionen Tharsis bule .
HesperianenDen Hesperian (opkaldt Hesperia Planum ) svarer til lander fra 3,7 til 3,2 milliarder år ifølge The Hartmann & Neukum skala (men fra 3,5 til 1,8 milliarder år efter 'Hartmann standard skala), præget af en større episode af vulkansk aktivitet resulterer i lava strømme og svovl indskud. Det globale magnetfelt ville være forsvundet ved enden af Noachian , hvilket tillod solvinden at udhule Mars atmosfære , hvis temperatur og tryk på jorden ville være begyndt at falde betydeligt, så det flydende vand ville være ophørt med at eksistere permanent på overfladen af planeten.
AmazonianDe Amazonas (navngivne Amazonis Planitia ) svarer til at lande mindre end 3,2 milliarder år på Hartmann & Neukum skalaen (men kun 1,8 milliarder år på standard Hartmann skalaen), meget lidt kratere og placeret overvældende på den nordlige halvkugle, i en højde under planetens referenceniveau . Den vulkanske aktivitet ville have været langvarig og mistet sin intensitet i hele denne periode i fire store episoder, hvor den sidste forekom omkring hundrede millioner år siden, og nogle vulkanske terræn syntes endda at datere for kun et par millioner år siden. 'År. Solvindens erosion af atmosfæren ville have fortsat i milliarder af år, indtil trykket stabiliseredes nær det tredobbelte punkt for rent vand, hvis tryk er 611.73 Pa . De geologiske strukturer fra Amazonas er præget af Mars-miljøets ekstreme tørhed og derefter helt blottet for en hydrosfære - hvilket ikke forhindrer den diskontinuerlige og episodiske eksistens af flydende vand på bestemte punkter på overfladen.
Denne kronologi i tre epoker er nu godt accepteret - dateringen af hver af disse epoker er dog meget usikker - og gør det muligt at redegøre for de fænomener, der observeres på overfladen af Mars af de forskellige prober, der er aktive rundt om på denne planet. især den samtidige tilstedeværelse af mineraler, der dannes på forskellige tidspunkter, og antager for nogle et meget fugtigt miljø og for andre tværtimod det totale fravær af flydende vand. De foreslåede datoer for disse tre geologiske epoker - eller æoner - ifølge Hartmann-skalaen og Hartmann & Neukum-skalaen er som følger (aldre i millioner af år):
Mellem årene 1970 og 2010modeller af Mars sammensætning var baseret på kulstofholdige kondritter af type CI , betragtes som repræsentative for den kondenserbare del af den protosolære tåge , og på modeller for kondensering af tågen under hensyntagen til afstanden fra Mars til solen. De indrømmede i det væsentlige, at de relative andele af elementer som eller mere ildfaste end mangan var dem af IC'er, og at de af mindre ildfaste elementer blev givet ved deres sammenhæng med ildfaste elementer, observeret eller udledt fra kondensationsmodeller.
I begyndelsen af XXI th optrådte tallet uoverensstemmelser mellem spektroskopiske data om sammensætningen af de photosphere sol og andre tilgange til sammensætningen af Solen ( heliosismology , flow sol neutrinoer , sammensætning af solvinden og eksperimentelle data om opacitet metaller i høj temperatur plasmaer ), som sættes spørgsmålstegn repræsentative ICS. De isotopiske sammensætninger (især af elementerne O , Ni , Cr , Ti , Mo og W ) og sporelementindholdet har også ført til at overveje kulstofholdige chondritter adskilt fra andre chondritter (hovedsagelig almindelige chondritter og enstatit-chondritter ), den tidligere tilbageværende repræsentant af ligene, der er afsat langt fra Solen, men sidstnævnte betragtes nu som bedre repræsentative for det kondenserede stof i solsystemets indre zoner (inklusive Jorden og Mars). En ny kompositionsmodel, baseret på analysen af Mars-meteoritter , på målingerne af Mars- prober og på de korrelationer, der er observeret i ikke-kulstofholdige kondritter, involverer indholdet af ildfaste elementer 2.26 gange højere end for IC'erne og af systematisk lavere indhold af moderat flygtige lithofile elementer (forholdet afhænger af kondenseringstemperaturen for hvert element). En af konsekvenserne af denne model er, at Marskernen ville indeholde mindre end 7 vægtprocent svovl (mod mere end 10% ifølge tidligere modeller), men på den anden side lidt ilt og brint .
I mangel af handlingsmæssige seismiske data - Vikingesondernes seismometre var for følsomme over for vinden til at foretage pålidelige målinger - var det i lang tid ikke muligt direkte at bestemme planetens indre struktur. En standardmodel blev derfor udviklet ud fra de indirekte data, der blev indsamlet af de forskellige sonder, der udforskede planeten, hvilket gjorde det muligt især at specificere strukturen for dens tyngdefelt , dens inertimoment og densiteten af dens forskellige materialelag.
Det mest slående resultat er, at kernen i Mars, som siges at have en temperatur på omkring 2000 K , helt sikkert er flydende, i det mindste for det meste på grund af en høj belastning - netop en vægtfraktion på mindst 14,2% - i lette elementer, især svovl , der sænker smeltepunktet for blandingen af jern og nikkel, der formodes at udgøre hoveddelen af kernen. Denne kerne ville have en radius på mellem 1.300 og 2.000 km (dvs. mellem 38% og 59% af planetens radius), måske mere præcist mellem 1.520 og 1.840 km (dvs. mellem 45% og 54% af planetens radius). af Mars), usikkerhed delvis på grund af det ukendte med hensyn til den fraktion af kappe, der kunne være flydende og derfor ville reducere kernens størrelse; vi finder ganske ofte citeret værdien 1480 km som radius af kernen på Mars, det vil sige 43,7% af den gennemsnitlige radius af selve planeten (3389,5 km ). Kerneens fysiske egenskaber (størrelse, tæthed) kan tilnærmes kvalitativt ved inertimomentet på planeten, som kan evalueres ved at analysere præcisionen af dens rotationsakse såvel som variationerne i dens rotationshastighed gennem moduleringerne ved Doppler-effekt af radiosignalerne udsendt af sonderne placeret på dens overflade; Mars Pathfinder- data har således gjort det muligt at forfine dem, der tidligere er indsamlet med vikingesonder , og fastslå, at Mars-massen er temmelig koncentreret i dens centrum, hvilket argumenterer for en tæt kerne og ikke for stor.
Mars-kappen ville være meget lig den på Jorden , der består af faste faser domineret af silikater, der er rige på jern , hvor sidstnævnte repræsenterer en vægtfraktion på 11 til 15,5% af kappen.
Den Martian skorpe synes, i overensstemmelse med den topografi, meget tykkere på den sydlige halvkugle end på den nordlige halvkugle: en simpel model med en ensartet tæthed på 2.900 kg / m 3 fører til en gennemsnitlig tykkelse på ca. 50 km eller 4,4% af planetens volumen, med ekstreme værdier 92 km i regionen Syria Planum og knap 3 km under nedslagsbassin til Isidis Planitia , mens skorpen ville være mindre end 10 km i enhver region i Utopia Planitia .
InSight- landeren blev bygget til at undersøge Mars 'interne struktur ved hjælp af SEIS- seismometeret . Den giver den 6. april 2019 den første optagelse af et jordskælv på Mars .
I 2021 gør de indsamlede seismiske data det muligt for første gang med sikkerhed at bestemme radius af Marskernen: mellem 1.810 og 1.860 km eller ca. halvdelen af Jordens kerne. Dette resultat, der er væsentligt højere end estimater baseret på masse og inertimoment , antyder, at Marskernen indeholder lette elementer , muligvis ilt , ud over jern - nikkel og svovl .
Mars har ikke en magnetosfære . Men den, MAG / ER magnetometer og elektron reflektometer af Mars Global Surveyor sonde viste1997en remanent magnetisme , op til 30 gange større end jordskorpens , over visse geologisk gamle regioner på den sydlige halvkugle og især i regionen Terra Cimmeria og Terra Sirenum . Målingerne viser et magnetfelt, der når 1,5 µ T i en højde på 100 km , hvilket kræver magnetisering af et betydeligt volumen af Mars-skorpe, mindst 10 6 km 3 . I ni år har Mars Global Surveyor målt magnetiske parametre over Mars-overfladen, hvor MGS MAG-instrumentet ( MGS Magnetometer ) indsamler vektordata fra en højde på typisk 400 km , undertiden nærmer sig 90 km fra havet. Overflade og MGS ER ( MGS Electron Reflectometer ), der måler total magnetisme i gennemsnit 185 km . Der er derfor i øjeblikket intet magnetisk kort over selve Mars-overfladen, ligesom den nøjagtige natur af de magnetiserede mineraler kun kan antages i den nuværende tilstand af vores viden.
Geografi for mars paleomagnetisme og involverede mineralerUndersøgelsen af meteoritter fra Mars antyder, at denne paleomagnetisme , som på Jorden, skyldes magnetisering af ferromagnetiske mineraler såsom magnetit Fe 3 O 4og pyrrhotit Fe 1-δ Shvis atomer tilpasse deres magnetiske moment med den globale magnetfelt og fryse denne konfiguration ved at passere under Curie-temperaturen af den mineralet , for eksempel 858 K ( 585 ° C ) til magnetit, men kun 593 K ( 320 ° C) ) til pyrrhotit. Andre kandidatmineraler som vektorer af paleo-magnetisme fra Mars- skorpe er ilmenit FeTiO 3i fast opløsning med hæmatit Fe 2 O 3På den samme struktur, til dannelse titanohematites, og i mindre grad titanomagnetitgrundmassen Fe 2 TiO 4, hvis magnetisering og Curie temperatur imidlertid er lavere.
Fraværet af sådan paleomagnetisme over påvirkningsbassiner på den sydlige halvkugle som Hellas og Argyre fortolkes generelt som en indikation af, at Mars ikke længere havde et globalt magnetfelt under disse påvirkninger, selvom det også er muligt, at afkøling af materialerne på stedet for påvirkningen var for hurtig til at muliggøre tilpasning af deres eventuelle magnetisering med det globale magnetfelt. Omvendt blev en betydelig paleomagnetisme, og undertiden endda ret høj, bemærket over de 14 ældste bassiner, der blev identificeret på planeten. Ligeledes blev der ikke påvist noget bemærkelsesværdigt magnetfelt over de store vulkanske regioner i Elysium Planitia og Tharsis-udbulingen , men en svag men stærkere magnetisme blev bemærket over de vulkanske provinser. Mindre og ældre sydlige højland.
Analyse af de tredimensionelle komponenter i magnetfeltet registreret på et par dusin signifikante punkter på Mars-overfladen har gjort det muligt for flere hold at ekstrapolere placeringen af Mars 'paleomagnetiske pol. Disse simuleringer - som dog skal tages med en vis bakspejlet - er helt i overensstemmelse med hinanden og føre til finde en af Mars paleomagnetic poler mellem 150 ° E og 330 ° E på den ene side og 30 ° S og 90 ° N d på den anden side, det vil sige cirka i en radius på 3.600 km omkring et punkt, der ligger halvvejs mellem Alba Mons og Olympus Mons .
Vendelser af polaritet og forsvinden af global magnetismeBemærkelsesværdigt, magnetiseringen målt ved Mars Global Surveyor er struktureret i parallelle bånd med modsat polaritet, der minder om dem af havbunden på jorden (se hosstående): denne ene krystalliserer på hver side af kammene, som de går som. Pladerne bevæger fra hinanden ved at "huske" orienteringen af jordens magnetfelt på størkningstidspunktet; hver reversering af jordens magnetfelt "registreres" derfor i de således dannede klipper, hvis magnetisering følgelig er symmetrisk på hver side af hver højderyg. En sådan symmetri er derimod aldrig blevet observeret på Mars, så intet element giver os i øjeblikket mulighed for at antage, at der tidligere var nogen pladetektonik på den røde planet. Kun observation ved højere opløsninger ville gøre det muligt at afslutte debatten.
Når det er globalt, er magnetens felt på en planet hovedsageligt af intern oprindelse. Det menes at være forårsaget af konvektion af ledende væsker (dvs. flydende metaller), der udgør den ydre del af kernen. Denne proces er kendt som dynamoeffekten . Disse konvektionsbevægelser indebærer eksistensen af en tilstrækkelig termisk gradient fra kernen til kappen ; i mangel af en sådan gradient kunne dynamoeffekten ikke opretholdes.
Dette faktum ville være til grund for forsvinden af den globale magnetfelt Mars, sandsynligvis mindst fire milliarder år siden: de asteroide konsekvenser af den store sene bombardement ville injiceret nok termisk energi ind i kappen af Mars ved at konvertere den kinetiske energi de stødorganer til varme , hvilket ville have stoppet den dynamoeffekt ved at annullere den termiske gradient nødvendig for at opretholde den.
Oprindelse af den magnetiske dikotomi mellem nordlige og sydlige halvkuglerTilskrivningen af det globale Mars magnetiske felt forsvandt til en kosmisk påvirkning blev taget op i en alternativ teori, der implicerede denne gang en resterende protoplanet på størrelse med Månen, der ramte Mars længe før den store sene bombardement, det vil sige kun et par tiere millioner af år efter dannelsen af planeten (på samme måde som den hypotetiske påvirkning af Théia med forjorden ) i nærheden af den nuværende nordpol og ved en forholdsvis lav indfaldsvinkel: denne påvirkning ville være på oprindelsen på den ene side af skorpedikotomi (ideen er ikke ny, der overlapper teorien, snarere diskuteret, om det boreale bassin ) og på den anden side fraværet af paleomagnetisme i barken på den nordlige halvkugle på grund af forsvinden af den termiske gradient mellem kernen og kappen på den nordlige halvkugle, hvilket efterlader en dynamoeffekt koncentreret på den sydlige halvkugle. Mars ville således have kendt forbigående en magnetisme, ikke global, men "halvkugleformet" og uden for sydpolen, hvilket ville forklare den ekstraordinære intensitet af den remanente magnetisme i visse dele af skorpen på den sydlige halvkugle såvel som fraværet bemærkelsesværdig paleomagnetisme på den nordlige halvkugle.
Denne teori er ikke den eneste foreslåede for at redegøre for superpositionen af en "magnetisk dikotomi" på Mars-skorpedikotomi: forskellen i tykkelse og struktur af Mars-skorpen mellem de to halvkugler, den delvise smeltning af barken på den nordlige halvkugle ved oprindelsen af ombygningen af overfladen og serpentiniseringen af marsbarken i Noachian er de mest almindeligt avancerede forklaringer.
AuroraDe lys kan forekomme i løbet af de magnetiske anomalier af Mars skorpe. Efter al sandsynlighed kan de imidlertid ikke ses af det menneskelige øje, da de hovedsageligt udsendes i ultraviolet .
Mars vulkanisme ville være startet for næsten fire milliarder år siden, i slutningen af Noachian efter den store sene bombardement . Det ville have kendt sin maksimale intensitet ved Hesperian - mellem 3,7 og 3,2 G i henhold til Hartmann & Neukum-skalaen - ville derefter gradvist være svækket i hele Amazonas . Det producerede enorme skjoldvulkaner, der er de største kendte vulkanske bygninger i solsystemet : den største af dem, Alba Mons , har en diameter på ca. 1.600 km ved basen, mens den største er Olympus Mons , på den vestlige kant af Tharsis Bule , der når 22,5 km høj fra base til topmøde. Det producerede også mange stratovulkaner , meget mindre, flere hundrede små vulkaner et par hundrede meter brede (for eksempel på Syria Planum ) samt lavasletter, der ligner de vulkanske vidder identificeret på Månen , på Venus eller på Merkur .
LavasletterDen ældste form for Mars vulkanisme, der går tilbage til slutningen af Noachian , vedvarende indtil begyndelsen Hesperian , ville være, at af basaltisk vidder, der dækker bunden af nedslagsbassiner af Argyre Planitia og Hellas Planitia og at visse flade og glatte vidder placeret mellem disse to bassiner og Isidis ' , der minder om de glatte vulkanske terræner, der er identificeret på Mercury (for eksempel Borealis Planitia ), på Venus (typisk Guinevere Planitia ) og på Månen (" havenes " månen), korreleret det meste af tiden med kosmiske påvirkninger .
På Mars udgør disse Noachiske lavasletter regionerne Malea Planum , Hesperia Planum og Syrtis Major Planum , der fremstår som basaltplatåer, hvis overflade, typisk for Hesperian , er geologisk nyere. Dynamikken bag denne type vulkanisme, mellem revne og hot spot , forstås ikke rigtig; især forklarer vi ikke fuldt ud det faktum, at vulkanerne Malea , Hesperia og Elysium er mere eller mindre justeret på mere end en tredjedel af Mars omkreds.
Typologi og distribution af Mars vulkanerMars vulkanisme er bedst kendt for sine skjoldvulkaner , den største i solsystemet . Denne type vulkan er kendetegnet ved den meget lave hældning af siderne. På Jorden , sådan vulkan resultater fra effusioner af lava fattige i silica , meget væske, som strømmer let over store afstande, danner fladtrykte strukturer breder sig over meget store flader, i modsætning til for eksempel stratovulkaner , hvis kegle, velformede har en meget mere begrænset base. Selve typen af skjoldvulkan på Jorden er Mauna Loa på Hawaii ; Den Piton de la Fournaise , i Reunion , er en anden, mindre, men meget aktiv.
Den mest ikoniske af Mars-skjoldvulkanerne, Olympus Mons , er omkring 22,5 km høj og 648 km bred og har en 85 × 60 × 3 km topkaldera, der skyldes sammenbrud af seks forskellige kratere. Mars har de fem højest kendte vulkaner i solsystemet (højder givet i forhold til Mars-referenceniveau ):
Til sammenligning stiger den højeste venusiske vulkan , Maat Mons , kun omkring 8.000 m over den gennemsnitlige radius af Venus , som fungerer som referenceniveau på denne planet.
På Mars er også den største af solsystemets vulkaner, Alba Mons , hvis højde ikke overstiger 6.600 m, men som strækker sig over cirka 1.600 km i bredden.
Marsskjoldvulkaner når gigantiske størrelser sammenlignet med deres jordiske kolleger på grund af fraværet af pladetektonik på Mars: Marsskorpen forbliver stationær i forhold til hot spots , som således kan gennembore det på det samme sted i meget lange. Lange perioder til give anledning til vulkanske bygninger som følge af akkumulering af lava i nogle gange flere milliarder år, mens forskydningen af de litosfæriske plader på jorden over disse hot spots på Jorden fører til dannelsen af en streng af undertiden flere dusin vulkaner, som hver kun er aktive i kun et par millioner år, hvilket er alt for kort til at tillade dannelse af strukturer så imponerende som på Mars. Den hawaiiske øhav er det bedste jordbaserede eksempel, der illustrerer forskydningen af en tektonisk plade over et hotspot, i dette tilfælde Stillehavspladen over Hawaii hotspot ; på samme måde resulterer den maskarinske øhav fra forskydningen af den somaliske plade over det varme sted i Réunion .
De seks vulkaner fra Mars-skjold er geografisk opdelt i to nabovulkanske områder af ulige betydning:
Disse mindre vulkaner er ofte anonyme skjoldvulkaner, ligesom Syria Planum , men nogle af mellemstore størrelser minder mere om stratovulkaner , der skyldes akkumulering af lavaflejringer blandet med vulkansk aske . Disse er tholi (latin flertal af tholus ), bygninger af mere beskeden størrelse end skjoldvulkanerne, med stejlere skråninger, især nær krateret, såvel som paterae , som undertiden reduceres til deres caldera . Alle disse typer vulkaner er til stede i regionerne i Tharsis-udbulningen og Elysium Planitia , den generelle tendens er dog at observere skjoldvulkanerne snarere i regionen Tharsis, mens vulkanerne i Elysium er mere som stratovulkaner.
Oprindelse og kronologi af Mars vulkanismeDiskontinuiteten mellem phyllosian og theiikian , som mere eller mindre ville falde sammen med begyndelsen på den hypotetiske " store sene bombardement " ( LHB på engelsk), ville materialisere epoken med maksimal vulkansk aktivitet, som ville strække sig til Theiikien og Sidérikien - og derfor til Hesperian og Amazonas - forsvinder gradvist, da planeten har mistet det meste af sin interne aktivitet. En sammenhæng mellem vulkanismen i Hesperian og Noachianens kosmiske påvirkninger kan ikke udelukkes. Denne vulkanisme siges at have toppet som et resultat af massive kosmiske påvirkninger i slutningen af den forrige aeon , og hver af planetens fem vulkanske regioner støder direkte op til et slagbassin :
Det overfladeareal og masse af Mars respektivt 3,5 og 10 gange mindre end for Jorden , denne planet afkølet hurtigere end vores, og dens interne aktivitet blev derfor også reduceret hurtigere: mens vulkansk og mere generelt tectonics ( orogenesis , jordskælv , pladetektonik osv.) er stadig meget aktive på Jorden, de synes ikke længere at være bemærkelsesværdige på Mars, hvor ingen pladetektonik , selv tidligere, nogensinde kunne fremhæve.
Mars vulkanisme synes også at være ophørt med at være aktiv, selvom alderen, det synes meget nylig, af visse lavastrømme antyder, for visse vulkaner, en aktivitet i øjeblikket bestemt meget reduceret, men måske ikke strengt. Nul, især da Mars, i modsætning til Månen er ikke færdig med at køle ned, og dens indre, langt fra at være helt frossen, indeholder i virkeligheden en kerne, der kan være helt flydende. Generelt har analysen af data indsamlet af Mars Express ført et hold af planetariske forskere fra den ESA- ledede tyske Gerhard Neukum til at foreslå en sekvens af fem vulkanske episoder:
Disse datoer er baseret på vurderingen af hastigheden for kraterisering af de tilsvarende lavastrømme, som synes at være krydstjekket af indirekte observationer på mellemlang sigt, men modsiges af direkte kortsigtede observationer udledt af hyppigheden af nylige påvirkninger observeret over mere end ti år. via satellitprober rundt om Mars, hvor den største vanskelighed ved denne type datering er at evaluere de statistiske forstyrrelser, der er indført ved den bemærkelsesværdige forskel i størrelsesordener mellem gamle overflader (over 2 milliarder år gamle), som repræsenterer en signifikant brøkdel af overfladen af Mars og de nyere overflader (mindre end 200 millioner år gamle), som er forholdsvis ekstremt små.
Hvis frekvensen af de seneste påvirkninger, der er registreret af satellitprober omkring Mars, synes at antyde en højere kraterhastighed end den, der normalt blev brugt til dato af Mars-formationer (hvilket ville føre til at skulle "forynge" alle disse datoer), ser det ud til at snarere end på lang sigt er denne krateriseringsrate tværtimod divideret med tre i løbet af de sidste 3 milliarder år, hvilket ville have en tendens til at "aldre" Martian-datering, desto mere da de vedrører nylige fænomener.
I lang tid kunne mineralogien på Mars-overfladen kun nås gennem undersøgelsen af et par dusin meteoritter fra Mars . Skønt få i antal og begrænset til begrænsede geologiske perioder, gør disse meteoritter det muligt at vurdere vigtigheden af basaltiske klipper på Mars. De fremhæver forskellene i kemisk sammensætning mellem Mars og Jorden og vidner om tilstedeværelsen af flydende vand på planetens overflade for mere end 4 milliarder år siden. "Orbitrene", hvis spektrometre tillader os at bestemme arten af de faste faser, der er til stede på overfladen, og landere, som kemisk kan analysere sammensætningen af prøver taget fra klipper eller i jorden, har siden gjort det muligt for os at forfine vores viden af Mars-mineraler.
In situ analyser foretaget af landereFra årene 1970, analyserede Viking 1 og Viking 2 sonderne Marsjorden og afslørede en natur, der kunne svare til erosionen af basalt . Disse analyser viste en høj forekomst af silicium Si og jern Fe samt magnesium Mg, aluminium Al, svovl S, calcium Ca og titanium Ti med spor af strontium Sr, yttrium Y og muligvis zirconium Zr. Svovlindholdet var næsten dobbelt så højt og kaliumindholdet fem gange lavere end gennemsnittet for jordskorpen . Jorden indeholdt også svovl- og klorforbindelser , der ligner fordampningsaflejringer , hvilket resulterer på jorden fra fordampningen af havvand . Svovlkoncentrationen var højere på overfladen end i dybden. Eksperimenterne bestemt til at bestemme tilstedeværelsen af mulige mikroorganismer i Marsjorden ved at måle frigivelsen af ilt efter tilsætningen af "næringsstoffer" har målt en frigivelse af O 2 -molekyler.betydelig, som i fravær af andre biologiske spor andet er angivet, er blevet tilskrevet tilstedeværelsen af superoxid- O 2 - ioner. . De spektrometer APXS af Mars Pathfinder gennemført i efteråret1997 et sæt målinger udtrykt som en vægtprocent af oxider, der supplerede disse resultater med dem fra en anden region på Mars overflade.
Den rødlige nuance på planeten kommer primært fra jern (III) oxid Fe 2 O 3, allestedsnærværende på overfladen. Denne amorfe hæmatit (krystalliseret hæmatit er på den anden side grå i farven) er meget til stede på overfladen af klipper såvel som støvkorn, der bæres af vinden, der kontinuerligt fejer jordens overflade, men ser ikke ud til at trænge igennem meget dybt i jorden, at dømme efter spor efter vinteren2004ved hjulene på Mars Exploration Rover- rødderne , der viser rustfarven som lagene af støv, tykkere og dækket af mørkt støv for Opportunity , mens klipperne selv er mærkbart mørkere.
Derudover analyserede Mars af jorden in situ af Phoenix- sonden om efteråret2008viste sig at være basisk ( pH ≈ 7,7 ± 0,5) og at indeholde mange salte , med en høj overflod af kalium K + , chlorider Cl - , perchlorater CLO 4 -og magnesium Mg 2+ . Især tilstedeværelsen af perchlorater er blevet kommenteret grundigt, fordi det på forhånd ikke er meget kompatibelt med muligheden for et liv i Mars. Disse salte har den særlige karakter at sænke smeltetemperaturen på vandis betydeligt og kunne forklare " gullies " - gullia på engelsk - regelmæssigt observeret af sonder i kredsløb omkring planeten, hvilket således ville være spor af saltvandstrømme på skrånende jord.
Generelt blev det konstateret, at Mars-klipper overvejende var tholeitisk basaltisk natur .
I 2018SAM- mini-laboratoriet ombord på Curiosity Rover registrerer organiske forbindelser ( thiophenisk , aromatisk og alifatisk ) i Mojave-krateret og Confidence Hills.
Amerikanske (især Mars Odyssey og Mars Reconnaissance Orbiter ) og europæiske ( Mars Express ) sonder har studeret planeten globalt i flere år (henholdsvis2002, 2006 og 2003), der tillader os at udvide og forfine vores forståelse af dets natur og historie. Hvis de bekræftede overvejelsen af basalter på planetens overflade, indsamlede disse sonder også nogle uventede resultater.
Oliviner og pyroxenerSåledes har Mars Express- sonden fra ESA et instrument kaldet OMEGA - " Observatory for Mineralogy, Water, Ice and Activity " - hovedsageligt fremstillet i Frankrig, under ansvar af Jean-Pierre Bibring , fra IAS i Orsay , som måler det infrarøde spektrum (i bølgelængder mellem 0,35 og 5,2 µm ) sollys reflekteret fra Mars overflade for at detektere spektret for absorption af de forskellige mineraler, der komponerer det. Dette eksperiment var i stand til at bekræfte overflod af magtfulde klipper på Mars overflade, herunder oliviner og pyroxener , hvor sidstnævnte har lavere calciumniveauer i det kratererede højland på den sydlige halvkugle end i resten af planeten., Hvor det findes med olivin ; således ville de ældste materialer i Mars-skorpen være dannet af en kappe udtømt i aluminium og calcium.
Oliviner og pyroxener er de vigtigste bestanddele af peridotitter , plutoniske klipper, der er velkendte på jorden for at være hovedbestanddelen af kappen.
Phyllosilicates, vandig forvitring af vulkanske klipperEn afgørende opdagelse i forståelsen af Mars historie var OMEGAs identifikation af phyllosilicater bredt fordelt i de ældste regioner på planeten og afslørede den langvarige interaktion mellem vulkanske klipper og flydende vand. CRISM - Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars - instrument fra Mars Reconnaissance Orbiter- sonden har gjort det muligt at specificere disse mineralers natur.
Hydrerede chlorider og sulfater, markører for en våd fortidOMEGA har også gjort det muligt at påvise hydratiserede sulfater i mange dele af verden , såsom for eksempel kieserit MgSO 4 • H 2 Oi regionen Meridiani Planum eller endda i regionen Valles Marineris endnu mere hydratiserede sulfater, hvis mineralogiske natur ikke kunne identificeres, såvel som aflejringer af gips CaSO 4 • 2H 2 Opå Kieserite bunden af en tør sø, hvilket indikerer en ændring af saltvandets karakter af denne vandkrop under tørringen, fra magnesiumsulfat til calciumsulfat .
Store områder af hydreret calciumsulfat, formodentlig gips, er også blevet påvist langs kanten af den boreale polære hætte. Tilstedeværelsen af hydratiserede mineraler er en stærk indikation af den øgede tilstedeværelse af flydende vandlegemer på Mars overflade, herunder vand indeholdende sulfater af magnesium og opløst calcium .
Mars Odyssey- sonden fra 2001 opdagede også tilstedeværelsen af klorider i højlandet på den sydlige halvkugle, der skyldes fordampning af saltvandsforekomster, der ikke overstiger 25 km 2 forskellige steder i disse gamle lande, der går tilbage til Noachianen eller endog for nogle , i begyndelsen af Hesperian .
Metan og hydrotermisk energi i Nili Fossae-regionenEt af de mest forbløffende resultater af Mars Reconnaissance Orbiter kommer fra den detaljerede undersøgelse i 2008 af regionen Nili Fossae , der blev identificeret i begyndelsen af 2009 som en kilde til betydelige udslip af metan . Metan blev påvist så tidligt som2003i Mars atmosfære , både af sonder som Mars Express og fra Jorden; disse CH 4- emissionerville især koncentreres i tre specifikke områder i Syrtis Major Planum-regionen . Metan er imidlertid ustabil i Mars-atmosfæren, nylige undersøgelser tyder endda på, at det er seks hundrede gange mindre stabilt end oprindeligt estimeret (dets gennemsnitlige levetid blev anslået til 300 år), fordi metanhastigheden ikke har tid til at blive ensartet i atmosfæren og forbliver koncentreret omkring sine emissionszoner, hvilket svarer til en levetid på et par hundrede dage; den tilsvarende kilde til metan ville også være 600 gange stærkere end oprindeligt estimeret og udsende denne gas ca. tres dage pr. marsår i slutningen af sommeren på den nordlige halvkugle.
Geologiske analyser udført i 2008af Mars Reconnaissance Orbiter sonde i region Nili piriformis afslørede tilstedeværelsen af ferromagnesian lerarter (smectiter), olivin (ferromagnesian silikat (Mg, Fe) 2 SiO 4, Detekteres så tidligt som 2003) og magnesit (magnesiumcarbonat MgCO 3), afslører tilstedeværelsen af ler rig på jern , magnesium , olivin og magnesiumcarbonat såvel som serpentin . Den samtidige tilstedeværelse af disse mineraler gør det muligt at forklare ganske enkelt dannelsen af metan, fordi, på Jorden, metan CH 4former i nærværelse af carbonater - såsom MgCO 3 registreret i 2008- og flydende vand under den hydrotermiske metamorfisme af jern (III) oxid Fe 2 O 3eller olivin (Mg, Fe) 2 SiO 4i serpentin (Mg, Fe) 3 If 2 O 5 (OH) 4, især når niveauet af magnesium i olivin ikke er for højt, og når partialtrykket af kuldioxid CO 2er utilstrækkelig til at føre til dannelsen af talkum Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2men tværtimod fører til dannelsen af slangeformede og magnetit Fe 3 O 4som i reaktionen:
24 Mg 1.5 Fe 0.5 SiO 4+ 26 H 2 O+ CO 2→ 12 Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4+4 Fe 3 O 4+ CH 4.Sandsynligheden for denne type reaktion i regionen Nili Fossae forstærkes af den vulkanske natur af Syrtis Major Planum og af den tætte sammenhæng, observeret fra2004, mellem fugtigheden i et område og koncentrationen af metan i atmosfæren.
Olivin og jarosit, kun overlevende i tørre klimaerDen olivin , opdaget i regionen Nili piriformis og i andre områder af Mars ved Thermal Emission Spectrometer (TES) på Mars Global Surveyor , er en ustabil mineral midterste vandige , let giver andre mineraler såsom iddingsite af goethit på den serpentin , chloritter , smektitter , maghemit og hæmatit ; Tilstedeværelsen af olivin på Mars indikerer derfor overflader, der ikke har været udsat for flydende vand siden dannelsen af disse mineraler, der går flere milliarder år tilbage, til Noachian for de ældste jordarter. Dette er derfor en stærk indikation af den ekstreme tørhed i Mars-klimaet under Amazonas , tørhed, som tilsyneladende allerede var startet, i det mindste lokalt, i slutningen af Hesperian .
Desuden opdagelsen af roveren Mars Opportunity på Meridiani Planum i 2004 af jarosit , natriumsyresulfat (på Jorden erstattes natrium med kalium ) med formlen NaFe (III) 3 (OH) 6 (SO 4 ) 2, gjorde det muligt at yderligere specificere sekvensen af klimatiske episoder på Mars. Dette mineral dannes faktisk på Jorden ved ændring af vulkanske klipper i et surt oxiderende vandigt medium, så dets detektion på Mars indebærer eksistensen af en periode med fugtigt klima, der tillader eksistensen af surt flydende vand. Men dette mineral nedbrydes også ret hurtigt af fugtighed til dannelse af jernoxyhydroxider som α-FeO (OH) goethit , som også er fundet andre steder på planeten (især af rover Spirit i Gusev-krateret ). Derfor måtte dannelsen af jarosit i et fugtigt klima hurtigt følges op til i dag af et tørt klima for at bevare dette mineral, en ny indikation af, at flydende vand var ophørt med at eksistere i Amazonas, men havde været til stede i tidligere epoker. i Mars historie.
Nylige udviklingerDet 28. september 2015, Meddeler NASA, at de har opdaget, at der er strømme af “saltlage med forskellige sammensætninger, lavet af chlorat og perchlorat af magnesium og af natriumperchlorat blandet med lidt vand. ". Ifølge analyser ville der være væske eller isvand i Mars-undergrunden.
Det følgende scenarie er beregnet til at være en plausibel syntese udledt af den nuværende viden, der stammer fra de forskellige efterforskningskampagner på Mars gennem de sidste fyrre år, og hvis resultater er opsummeret i artiklen Geology of Mars .
Ligesom de andre planeter i solsystemet , ville Mars have dannet ca. 4,6 milliarder år siden ved tyngdekraft tilvækst af planetesimaler som følge af kondensering af sol tåge . Bliver placeret under grænsen på 4 AU af Sun , over hvilket kan kondensere flygtige forbindelser såsom vand H 2 O, Methan CH 4eller ammoniak NH 3, Mars blev dannet af planetesimaler af en i det væsentlige siderofil (rig på jern ) og litofil (sammensat af silikater ) karakter, men med et øget indhold af kalcofile elementer , startende med svovl, der synes meget mere rigeligt på Mars end på Jorden , som afsløret ved målinger foretaget af Mars Global Surveyor .
Dette høje svovlindhold ville have haft den virkning at fremme differentieringen af Mars-kloden på den ene side ved at sænke smeltetemperaturen for de materialer, der udgør den, og på den anden side ved at danne jernsulfider, der kemisk adskiller jernet af. silicater og fremskyndet dets koncentration i midten af planeten for at danne en kerne element siderophilic rigere elementer chalcophile den jordens kerne ; undersøgelsen af de radiogene isotoper fra meteoritter fra Mars og især af 182 Hf / 182 W-systemet har således afsløret, at Marskernen ville have dannet sig i knap 30 millioner år mod mere end 50 millioner år for Jorden . Denne hastighed af lette elementer ville forklare både hvorfor kerne af Mars er stadig flydende, og hvorfor de ældste lava effusioner identificeret på overfladen af planeten synes at have været særligt fluidum, til punktet af flyder over næsten tusind kilometer omkring Alba Patera for eksempel.
Naturen af planetesimaler, der førte til dannelsen af planeten, bestemte karakteren af den oprindelige atmosfære på Mars gennem den gradvise afgasning af smeltede materialer i massen på den differentierende planet. I den nuværende viden, skal denne atmosfære have været meget tættere end i dag, i det væsentlige består af vanddamp H 2 Osåvel som kuldioxid CO 2, Nitrogen N 2, Svovldioxid SO 2Og eventuelt helt store mængder CH 4 methan.
I begyndelsen af sin eksistens skal Mars helt sikkert have mistet en betydelig del af varmen hurtigere end Jorden, der stammer fra den kinetiske energi fra planetesimalerne, der styrtede ind i hinanden for at føre til dens dannelse: dens masse er faktisk 10 gange mindre end Jordens, mens overfladen kun er 3,5 gange mindre, hvilket betyder, at overfladen / masseforholdet på den røde planet er næsten tre gange så stor som vores planet. En skorpe skal derfor helt sikkert have størknet på overfladen i hundrede millioner år, og det er muligt, at den skorpedikotomi, der i dag observeres mellem den nordlige og sydlige halvkugle, går tilbage til de næste par hundrede millioner år. Dannelsen af planeten.
Når afkølet tilstrækkeligt, ca. 4,5 til 4,4 milliarder år siden, må den faste overflade af planeten have modtaget som regn den kondenseret atmosfærisk vand damp , som reagerer med jern i de opvarmede mineraler til den oxiderende frigiver hydrogen H 2, som for let til at akkumulere sig i atmosfæren, slap ud i rummet. Dette ville have ført til en primitiv atmosfære, hvor kun CO 2 forblev.Den N 2og SO 2som de fleste bestanddele af den tidlige Mars-atmosfære, med et totalt atmosfæretryk, der er flere hundrede gange større end hvad det er i dag; det nuværende standardtryk på Mars-referenceniveau er pr. definition 610 Pa .
Under den geologiske epoke kendt som Noachian, som sluttede for omkring 3,7 til 3,5 milliarder år siden, ser Mars ud til at have tilbudt forhold, der er meget forskellige fra i dag og ligner dem på jorden på dette tidspunkt med et globalt magnetfelt, der beskytter et tykt og måske tempereret atmosfære, der tillader eksistensen af en hydrosfære centreret omkring et borealt hav, der besætter det nuværende omfang af Vastitas Borealis .
Den tidligere eksistens af et globalt magnetfelt omkring Mars blev opdaget ved observation, udført i 1998 af Mars Global Surveyor , af en paleomagnetisme over det ældste land på den sydlige halvkugle, især i regionen Terra Cimmeria og Terra Sirenum . Den magnetosfære produceret af denne globale magnetfelt skulle fungere, ligesom jordens magnetosfære dag, i at beskytte Mars 'atmosfære fra erosion af solvinden , som har tendens til at udstøde atomer fra den øvre atmosfære i rummet. Overføre dem den nødvendige energi til opnå frigivelseshastigheden .
En drivhuseffekt ville have været på arbejde for at temperere Mars-atmosfæren, som ellers ville have været koldere end i dag på grund af den svagere stråling, som solen udsendte , dengang stadig ung og i stabiliseringsproces. Simulationerne viser, at et partialtryk af 150 kPa af CO 2ville have tilladt at have en gennemsnitstemperatur på jorden, der svarer til den i dag, eller 210 K (lidt mindre end -60 ° C ). En styrkelse af denne drivhuseffekt over denne temperatur kunne være kommet fra flere yderligere faktorer:
Vi ved, at flydende vand dengang var rigeligt på Mars, fordi den mineralogiske undersøgelse af planetens overflade afslørede den betydelige tilstedeværelse af phyllosilicater i grundene, der dateres tilbage til denne tid. Phyllosilicater er dog gode indikatorer for ændring af vulkanske klipper i et fugtigt miljø. Overfloden af disse mineraler i jord for omkring 4,2 milliarder år siden førte til, at ESA- teamet af planetologer, der var ansvarlige for OMEGA- instrumentet og ledet af Jean-Pierre Bibring, foreslog navnet Phyllosien for den tilsvarende stratigrafiske aeon : det er tilsyneladende den vådeste periode at planeten Mars har kendt.
Mere detaljerede undersøgelser udført in situ af henholdsvis de to Mars Exploration Rovers , Spirit og Opportunity i Gusev-krateret , syd for Apollinaris Patera og på Meridiani Planum , antyder endda den hidtidige eksistens af en hydrosfære, der er stor nok til at have været i stand til at homogenisere den phosphorindholdet af mineralerne analyseres på disse to steder placeret på hver side af planeten. En anden tilgang, baseret på kortlægningen af overfloden af thorium , kalium og klor på Mars overflade af gammaspektrometeret (GRS) i Mars Odyssey- sonden , fører til det samme resultat.
Desuden har den detaljerede undersøgelse af spor efterladt i Mars-landskabet af formodede vandløb og flydende vidder ført til propositionen om eksistensen af et ægte hav, der dækker næsten en tredjedel af planetens overflade på niveauet med 'nuværende Vastitas Borealis . I en artikel fra 1991, der er blevet klassisk, siger Baker et al. gik så langt som at identificere bestemte strukturer med spor fra en gammel kyst. De således identificerede kystlinjer viste sig at svare til kurverne med konstant højde korrigeret for efterfølgende deformationer udledt af vulkanisme og estimater med hensyn til ændringen i planetens rotationsakse. Disse fremskrivninger, nogle gange ret dristige, overbeviste imidlertid ikke alle, og andre teorier er også blevet foreslået til at redegøre for disse observationer, især baseret på den mulige vulkanske oprindelse af de således fortolkede strukturer.
Ideen om et borealt hav i hjertet af en udvidet hydrosfære forbliver ikke desto mindre lige så attraktivt som nogensinde, og mange hold arbejder på at analysere de topografiske data med stadig mere effektive værktøjer kontinuerligt beriget med information indsamlet af sonderne, der er i drift omkring Mars i håb om at etablere den geografiske fordeling af Mars hydrosfæren ved Noachian.
På samme måde er eksistensen af Eridaniasøen i hjertet af Terra Cimmerias højland blevet foreslået for især at forklare oprindelsen af Ma'adim Vallis fra observation af visse topografiske formationer fortolket som gamle fossiliserede kyster.
Mulighed for Noachian abiogeneseNoachianens Mars-forhold kunne måske have tilladt fremkomsten af livsformer på Mars, som det skete på Jorden: ud over tilstedeværelsen af flydende vand og drivhuseffekten, som kunne have opretholdt en tilstrækkelig høj temperatur, gør overfladen af ler det muligt at overveje scenarier for livsudseende udviklet inden for rammerne af nogle af de (mange) teorier om abiogenese , mens andre teorier (for eksempel den, der blev udtænkt i slutningen af det 20. århundrede). århundrede af Günter Wächtershäuser) betragter jordisk abiogenese i hydrotermiske åbninger rig på jern (II) sulfid FeS, et miljø, der sandsynligvis også har eksisteret på Mars i Noachian-æraen. Dog vil disse betingelser hurtigt er blevet meget mindre gunstig i den næste Aeon, den Hesperian , hvilket ville have startet senest 3,5 milliarder år siden: domineret af kemien af svovl , det helt sikkert medført en betydelig sænkning af pH-værdien af den vand Mars under påvirkning af regn af svovlsyre H 2 SO 4Det ville have øvrigt som konsekvens, at eksistensen af flydende vand ved væsentligt lavere temperaturer til 0 ° C .
De ældste spor af "liv", der er opdaget på vores planet, går dog ikke længere end 3,85 milliarder år i den fjerneste af alle de offentliggjorte datoer (omkring den konventionelle grænse mellem Hadean og Archean. ), Eller 700 millioner år efter dannelsen af Jorden, det vil sige næsten lige så meget som den samlede varighed af den første Mars-aeon i den mest gunstige hypotese, som mindet om i kronologien for æoner under jordbaseret sammenlignet med standard Hartmann-skalaen og Hartmann & Neukum-skalaen :
Hvis en proces med abiogenese kunne have resulteret på Mars i Noachianen under disse forhold, ville det have ført til livsformer, der ville have haft meget lidt tid til at udvikle sig før Hesperianens omvæltninger på én gang - omkring 4 3,8 milliarder år før den nuværende - præget af asteroide påvirkninger fra den store sene bombardement .
Til sammenligning ville fotosyntese ikke have vist sig på Jorden i tre milliarder år eller endda kun 2,8 milliarder år, mens de ældste eukaryote celler ikke ville være gået tilbage mere end 2,1 milliarder år. År, og seksuel reproduktion er ikke mere end 1,2 milliarder år gammel .
Mens phyllosian synes at have været temmelig blottet for vulkansk aktivitet , førte den detaljerede analyse af data indsamlet af OMEGA- instrumentet fra Mars Express , designet til den mineralogiske analyse af Marsoverfladen, i slutningen af denne aeon at identificere en periode overgang, der strækker sig fra ca. 4,2 til 4,0 milliarder år før nutiden, præget af fremkomsten af betydelig vulkansk aktivitet, mens planen formodentlig stadig var under tempererede forhold og fugtig under en temmelig tyk atmosfære.
Hertil kommer, udforskning af sonder overfladen af terrestriske planeter - begyndende med Månen - i slutningen af det XX th århundrede førte til at postulere en episode kaldes " det store bombardement " (kaldet det store bombardement af Anglo -saxons) spænder over en periode dateret ca. 4,0 til 3,8 milliarder år før nutiden til inden for plus eller minus 50 millioner år. Det var under denne episode, at de store nedslagsbassiner synlige i dag på Mars, såsom Hellas , Argyre eller Utopia, blev dannet .
Forekommer både på Jorden og på Mars, ville denne katastrofe måske også være årsag til forskellen i jernoxid koncentration (mere end det enkle til det dobbelte) observerede mellem kappe af jorden og af Mars. Kosmiske påvirkninger ville faktisk have flydet jordens kappe over måske 1.200 til 2.000 km tyk, hvilket bragte temperaturen på dette materiale op på 3.200 ° C , en temperatur, der var tilstrækkelig til at reducere FeO til jern og ilt . Den Jordens kerne ville således have oplevet en ekstra forsyning af jern som følge af reduktionen af kappen ved udløbet af denne meteoritten bombardement, hvilket ville forklare den resterende vægtindhold på omkring 8% af FeO i Jordens kappe. Tværtimod ville temperaturen på den smeltede kappe aldrig have oversteget 2.200 ° C på Mars, en temperatur, der ikke var tilstrækkelig til at reducere jern (II) -oxidet og derfor lade FeO- indholdet i Mars-kappen forblive uændret på omkring 18%. Dette ville forklare, hvorfor Mars i dag er udadtil mere end dobbelt så rig på jernoxider som Jorden, når disse to planeter formodes at have været ens.
Som et resultat af disse kæmpe påvirkninger er forholdene på planetens overflade sandsynligvis blevet væsentligt ændret. For det første ville Mars have mistet en betydelig del af sin atmosfære, spredt i rummet under virkningen af disse kollisioner. Planetens generelle klima ville være forstyrret af støv og gasser, der blev injiceret i atmosfæren under disse kollisioner, samt af en mulig ændring af skråstillingen under sådanne påvirkninger. Men det er også muligt, at den kinetiske energi af de stødorganer , ved at injicere termisk energi ind i Mars kappe , ændres den termiske gradient , som formodes at opretholde i planetarisk kerne , de konvektive bevægelser i jorden . Oprindelse dynamoeffekt genererende det globale magnetfelt, som ville have fået Mars- magnetosfæren til at forsvinde i slutningen af Noachian .
De påvirkninger på oprindelsen af de store Mars bassiner kan have indledt den største vulkanske episode i historien om planeten, der definerer den æra kendt som Hesperian . Dette er karakteriseret ud fra et petrologiske synspunkt , ved overflod af mineraler indeholdende svovl , særlig hydratiserede sulfater såsom kieserit MgSO 4 • H 2 Oog gips CaSO 4 • 2H 2 O.
De vigtigste vulkanske vulkanformationer på Mars ville have vist sig for Hesperian , måske endda for nogle fra slutningen af Noachian ; dette er især tilfældet med lavasletter som Malea Planum , Hesperia Planum og Syrtis Major Planum . Alba Mons kan også have startet sin aktivitet på dette tidspunkt efter påvirkningen ved oprindelsen af Hellas Planitia- bassinet ved antipoderne . Den bule af Tarsis og vulkaner af Elysium Planitia , på den anden side, ville gå tilbage til midten af Hesperian , omkring 3,5 milliarder år før den nuværende, en dato, som ville svare til den periode, maksimalt vulkansk aktivitet på den røde planet ; Alba Mons ville således have kendt sin største aktivitet i anden halvdel af Hesperian indtil begyndelsen af Amazonas .
Denne vulkanisme ville have frigivet store mængder svovldioxid SO 2 til atmosfæren på Marssom ved at reagere med vandet i skyerne ville have dannet svovltrioxid SO 3opnåelse, i opløsning i vand, svovlsyre H 2 SO 4. Denne reaktion ville utvivlsomt have været begunstiget på Mars ved stor højde fotolyse af vand molekyler , under indvirkning af ultraviolet stråling fra den Sun , som navnlig frigiver hydroxyl radikaler HO • og producerer hydrogenperoxid H 2 O 2et oxidationsmiddel . Sammenligningen med atmosfæren i Venus , der har skyer af svovlsyre i en atmosfære af kuldioxid , fremhæver også rollen som fotokemisk dissociation af kuldioxid ved ultraviolet mindre end 169 nm for at igangsætte oxidation. Af svovldioxid :
CO 2+ h ν → CO + O SO 2+ O → SO 3 SO 3+ H 2 O→ H 2 SO 4Marsvand ville derfor have været fyldt med Hesperian svovlsyre , som begge ville have en konsekvens af at sænke dets frysepunkt markant - eutektikken af blandingen H 2 SO 4 • 2 H 2 O - H 2 SO 4 • 3 H 2 Osåledes fryser lidt under -20 ° C , og den for blandingen H 2 SO 4 • 6,5H 2 O - H 2 Ofryser omkring 210 K , temperatur lidt under -60 ° C , hvilket er den nuværende gennemsnitstemperatur på Mars - og fører til dannelse af sulfater snarere end carbonater . Dette ville forklare hvorfor, da Mars på forhånd havde en atmosfære af CO 2og store flader af flydende vand, der næppe er carbonater, hvorimod sulfater synes tværtimod, særligt udbredte: dannelsen af carbonater inhiberes af surhed - hvor tilstedeværelsen af sulfater antyder (den siderit FeCO 3, A priori den mindst opløselige carbonat, kun præcipitater ved pH > 5) - og kontinuerlig frigivelse af SO 2ved vulkansk aktivitet ved Hesperian ville have fortrængt CO 2af carbonater, der kunne have dannet sig i Noachian for at erstatte dem med sulfater , som det for eksempel sker pH lavere med magnesium :
MgCO 3+ H 2 SO 4→ MgSO 4+ H 2 O+ CO 2Den mineralogiske kronostratigrafi, der er foreslået af teamet af planetologer, der er ansvarlig for OMEGA- instrumentet til Mars Express- sonden, matcher Hesperian den stratigrafiske aeon kaldet " Theiikian ", et udtryk, der er opfundet via engelsk fra den antikke græske τ θεΐον, der betyder "svovl" - den nøjagtig rod ville hellere være adjektivet * θειικον i betydningen "svovlsyre". Denne eon ville dog være dateret fra 4,0 til 3,6 milliarder år før nutiden, det vil sige med et forsinkelse på 300 til 400 millioner år mod fortiden sammenlignet med Hartmann-skalaen. & Neukum .
En gang forbi den største vulkanske episode af Hesperian ville Mars gradvist have set sin interne aktivitet reduceres indtil vores dage, hvor den ser ud til at være blevet umærkelig, måske endda nul. Faktisk ville flere vulkanske episoder med faldende intensitet have fundet sted under Amazonas , især ved Olympus Mons , og nogle udbrud ville endda have fundet sted for kun 2 millioner år siden, men denne aktivitet forbliver episodisk og under alle omstændigheder ubetydelig i forhold til for eksempel den vulkanisme, der i øjeblikket findes på Jorden.
Samtidig ville Mars atmosfære have gennemgået kontinuerlig erosion siden begyndelsen af Hesperian under påvirkning af solvinden efter magnetosfærens forsvinden , uden tvivl i slutningen af Noachian . En sådan erosion, endda moderat, men kontinuerlig over flere milliarder år, ville let have spredt sig i rummet det meste af det, der var tilbage af den luftformige kuvert på Mars overflade efter den store sene bombardement . Dette resulterede i en gradvis forsvinden af drivhuseffekten på grund af CO 2.Mars, derfor det kontinuerlige fald i temperaturen og atmosfæretrykket på planeten fra Hesperian og i hele Amazonas .
Tilstedeværelsen af flydende vand på Mars er derfor gradvist ophørt med at være kontinuerlig og kun bliver sparsom og episodisk. De nuværende martianske forhold tillader faktisk eksistensen af flydende vand i de laveste regioner på planeten, for så vidt dette vand er fyldt med chlorider og / eller svovlsyre , hvilket synes nøjagtigt at være tilfældet på Mars. udført in situ af sonder, der kemisk studerede jorden på den røde planet. Betydelig nedbør ser også ud til at have fundet sted indtil midten af Amazonas , at dømme efter de snoede kamme identificeret for eksempel øst for Aeolis Mensae . Men under Hesperian og Amazonian ændrede de generelle martistiske forhold sig fra en tyk, fugtig og tempereret atmosfære til en tynd, tør og kold atmosfære.
Disse særlige forhold, der i milliarder af år udsætter mineraler fra Mars-overfladen for en tør atmosfære fyldt med oxiderende ioner , begunstigede vandfri oxidation af jern i form af jern (III) oxid Fe 2 O 3(hæmatit) amorf, ved oprindelsen af den rustne farve, der er karakteristisk for planeten. Denne oxidation forbliver ikke desto mindre begrænset til overfladen, mens materialerne umiddelbart nedenunder for det meste forblev i deres tidligere tilstand med en mørkere farve. Denne overvægt af jernoxider er oprindelsen af udtrykket Sidérikien, der betegner den tilsvarende stratigrafiske eon , smedet af planetologerne, der er ansvarlige for OMEGA- instrumentet til Mars Express- sonden ved ESA , fra den antikke græske ὁ σίδηρος, der betyder " jern " - den nøjagtige rod ville hellere være adjektivet * σιδηρικος i betydningen "jern" - og som ville begynde så tidligt som 3,6 milliarder år før nutiden.
Overgangen mellem Hesperian og Amazonian ville have været ret gradvis, hvilket forklarer den ekstreme variation i datoerne, der definerer grænsen mellem disse to epoker : 3,2 milliarder år før nutiden ifølge Hartmann & Neukum-skalaen , men kun 1, 8 milliarder år senere standard Hartmann-skalaen.
Af overfloden af flydende vand fra Noachianen er der i dag kun spor tilbage i Mars atmosfære og uden tvivl store mængder vand frosset i jorden og de polære hætter på Mars i form af permafrost eller endda mollisol . I2005opdagede Mars Express- sonden nær Nordpolen en sø med vandis i et krater. I2007Radaren MARSIS fra Mars Express har afsløret store mængder vandis begravet i det land, der grænser op til den resterende sydlige iskappe. Således estimeres volumenet af vandis indeholdt i Sydpolen til 1,6 millioner kubikmeter eller omtrent volumenet af vandis i den resterende boreale hætte.
Tilstedeværelsen af vand i undergrunden blev også påvist halvvejs mellem ækvator og nordpolen. For eksempel fandt Mars Reconnaissance Orbiter i 2009, at for nylig dannede slagkratere indeholdt 99% ren is.
Den varige tilstedeværelse af flydende vand på Mars overflade anses for usandsynlig. I betragtning af trykket og temperaturen på overfladen af Mars kan vand faktisk ikke eksistere i flydende tilstand og passerer direkte fra fast tilstand til gasform ved sublimering . Imidlertid tyder nylige beviser på midlertidig tilstedeværelse af flydende vand under specifikke forhold. Eksperimentelt blev vand- og saltopløsningsstrømme ved lavt tryk udført for at undersøge deres konsekvenser på overfladen.
Sæsonbetingede spor af strømning blev også identificeret i foråret. 2011ved HiRISE- instrumentet fra Mars Reconnaissance Orbiter- sonden på flere punkter på Mars overflade i form af mørke spor, der forlænges og udvides på skråninger, der er udsat for solen, især på kanterne af Newton-krateret . Disse temmelig mørke formationer, 0,5 til 5 meter brede, danner fortrinsvis mod ækvator i skråninger, der er skrå ved 25 ° til 40 ° mellem 48 ° S og 32 ° S , med en maksimal længde i slutningen af sommeren og det tidlige efterår den lokale medens overfladetemperaturen er mellem 250 og 300 K .
Variationerne i lysstyrke, fordelingen i bredde og sæsonbestemtheden af disse manifestationer antyder, at de er forårsaget af et flygtigt stof, men det blev ikke direkte detekteret. De findes på pletter, der er for varme på Mars-overfladen til, at det kan være frossen kuldioxid , og generelt for koldt til, at det også kan være rent frossent vand. Disse observationer beder derfor også til fordel for saltlage , der tilsyneladende danner lejlighedsvis fra tid til anden på jordens overflade. Det28. september 2015 NASA meddeler, at analyser af billeder fra Mars Reconnaissance Orbiter-sonden ville bekræfte tilstedeværelsen af væske på Mars i form af hydratiserede salte.
I marts 2014, efter udforskningen udført af robotten Curiosity, meddelte NASA, at en stor sø ville have fyldt Gale-krateret, som var blevet fodret af floder i millioner af år.
En undersøgelse offentliggjort i marts 2017viste, at strømme i sidste ende ville være tørre. Faktisk er de mængder vand, der er nødvendige for at forklare disse vandkilder hvert år, ikke tilstrækkelige i atmosfæren. Den underjordiske kilde er også meget usandsynlig, fordi mørke strømme ( Recurring Slope Lineae , RSL ) undertiden dannes på topmøder. Den nye teori har virkningen Knudsen pumpe (in) som en triggerstrøm, der således er helt tør.
Det 25. juli 2018, registrerer Mars Express- rumsonde ledet af Den Europæiske Rumorganisation på niveauet for den sydlige polarhætte tilstedeværelsen af en underjordisk sø med flydende vand, 20 km bredt, 1,5 km under overfladen af Mars. Selvom ved en temperatur under frysepunktet for rent vand, ville denne sø være flydende på grund af sin høje koncentration af Mars-salte og mineraler.
Mars har to små måner, Phobos og Deimos , ligner asteroider skrive carbonholdigt kondrit eller D-type , hvis oprindelse er fortsat usikker med flere hypoteser rejst:
Phobos , Mars 'naturlige satellit, der er tættest på sin planet, er en 27 × 22 × 18 km uregelmæssig masse, der kredser mindre end 6.000 km over havets overflade, så den ikke kan ses fra de polære områder på Mars overflade, ud over 70,4 ° nordlig eller sydlig bredde, hvor den maskeres af planetens krumning. Mars Global Surveyor- sonde har afsløret, at dens meget kratererede overflade er dækket af en regolith, der er hundrede meter tyk, uden tvivl stammer fra de utallige stød, der opstod på overfladen af dette objekt. Dens gennemsnitlige massefylde er halvdelen af Mars, lige under 1.890 kg / m 3 , hvilket tyder på en porøs natur som følge af en agglomereret blokstruktur, hvis samlede samhørighed ville være ret svag. Det ville være en asteroide af D-typen , det vil sige består af materialer domineret af vandfri silikater med en betydelig andel af kulstof , organiske forbindelser samt måske vandis. Det ville have en sammensætning tæt på en kulstofholdig chondrit , der forklarer dens albedo på knap 0,071. Den mineralogiske natur af overfladen undersøgt af ISM infrarøde spektrometer af Phobos 2 sonden synes at svare til olivin med lokale koncentrationer af orthopyroxen . Tilstedeværelsen af vand på satellitens overflade er klart udelukket af flere undersøgelser, men forbliver ikke udelukket i dybden.
Et af de karakteristiske træk ved Phobos er tilstedeværelsen af parallelle riller på højst 30 m dybde, 200 m brede og 20 km lange, som ser ud til at vikle satellitten radialt rundt om Stickney-krateret , og som kan være sporrester, der kastes ud i rummet under påvirkninger på Mars, som ville være blevet fejet ind i kredsløb af Phobos : rillerne ser faktisk ud til at "strømme" på satellitoverfladen fra dens "fremad" punkt - i retning af dens synkrone revolution omkring Mars - mere end fra selve Stickney-krateret , placeret nær det forreste punkt. Disse riller er mere præcist catenae , som skyldes kæder af justerede kratere .
I kredsløb omkring Mars synkrone bane , der ligger i en højde af 17.000 km , sænkes Phobos af tidevandskræfter, der udøves af Mars-kloden, hvilket får den til at miste højden med en hastighed på ca. 18 cm om året: Ved denne hastighed vil den når sin Roche-grænse om cirka 11 millioner år og vil gå i opløsning i cirka 4.000 km højde over Marsoverfladen, hvor den gradvist skal danne en ring .
Mars 'anden satellit, Deimos , er endnu mindre end den første med dimensioner på 15 × 12,2 × 10,4 km . Det kredser i en højde på godt 23.000 km i en næsten cirkulær bane, der hælder mindre end en grad fra Mars ækvator. Det ser ud til at være af samme art som Phobos - en asteroide af sammensætning af D-type tæt på en kulstofholdig chondrit - men overfladen, a priori lige så kratereret som for Phobos, ville blive meget mere blødgjort af et lag af regolith, der er tykt nok at fylde overfladen. de fleste kratere. Den massefylde af denne regolith blev estimeret ved radar til at være ca. 1.100 kg / m 3 , der af satellitten som helhed er af størrelsesordenen 1470 kg / m 3 .
Synspunkter fra Mars Reconnaissance Orbiter viste en overflade med variabel farve i henhold til regionerne, regolitten havde en mørkere rød farvetone mere udtalt end overfladerne tilsyneladende nyere, placeret omkring visse kratere og på kanterne af højderygge. Den catenae danner de karakteristiske furer af overfladen af Phobos er ikke observeret på Deimos.
Egenskaber for naturlige satellitter fra Mars | ||
Ejendom | Phobos | Deimos |
Dimensioner | 26,8 × 22,4 × 18,4 km | 15,0 × 12,2 × 10,4 km |
Masse | 1.072 × 10 16 kg | 1,48 × 10 15 kg |
Gennemsnitlig densitet | 1.887 kg / m 3 | 1.471 kg / m 3 |
Overfladens tyngdekraft | 1,9 til 8,4 mm / s 2 | ca. 3,9 mm / s 2 |
Slip hastighed | 11,3 m / s | 5,6 m / s |
Albedo | 0,071 | 0,068 |
Halve storakse i kredsløb | 9.377,2 km | 23.460 km |
Orbital excentricitet | 0,015 1 | 0,000 2 |
Akset vippes | 1,075 ° | 0,93 ° |
Omløbstid | 0,310 841 8 sol ≈ 0,318 910 23 d | 1.230 5 sols ≈ 1.262 44 d |
Begge satellitter blev opdaget i august 1877- oppositionen af Asaph Hall ved hjælp af et 26-tommer teleskop fra United States Naval Observatory i Washington .
De blev oprindeligt navngivet Phobus og Deimus efter et forslag fra Henry Madan-professor ved Eton college fra linje 119 i sang XV i Iliaden :
Φάς φάτο, καί ῥ 'ἵππους κέλετο Δεῖμόν τε Φόβον τε ζευγνύμεν, αὐτὸς δ' ἔντε 'ἐδύσετο παμφανόωντα.
”Så han talte, og han beordrede terror og frygt til at udnytte sine heste, og han dækkede sig i sin pragtfulde rustning. "
I den græske mytologi , Phobos og Deimos er sønner af guden Ares , i gamle græske Φόβος / Phobos betyder "frygt" og Δεῖμος / Deimos "terror". Dette navn er et spil på ord på polysemien af ordet satellit, der samtidig kan betegne en stjerne (planetens satellitter) eller en person, en livvagt (gudens satellitter).
I øjeblikket er fire trojanske heste kendt i kølvandet på Mars. Den første, opdaget i1990, og den bedst kendte af dem, er (5261) Eurêka , der ligger ved punktet Lagrange L 5 . De øvrige tre er 1998 VF31 (i punkt L 4 ), 1999 UJ7 (i punkt L 5 ) og 2007 NS2 (i punkt L 5 ).
Mars har også en coorbital asteroide: (26677) 2001 EJ18.
Seks andre asteroider er også tæt beslægtede med Mars, men synes ikke at være trojanske heste: 2001 FR127, 2001 FG24, 2001 DH47, 1999 ND43, 1998 QH56 og 1998 SD4.
2007 WD 5 er en asteroide nær jorden og en 50 m lang opdaget aréocroiseur20. november 2007af Andrea Boattini fra Catalina Sky Survey . Ifølge til NASAs Near Earth Object Program , det havde en én ud af 10.000 (eller 0,01%) chance for at påvirke Mars på30. januar 2008, en indvirkning, der i sidste ende ikke skete.
| |||||||||
"Hor-Desher" | |||||||||
| |||||||||
"Hvem bevæger sig baglæns" |
Mars er en af de fem planeter, der er synlige for det blotte øje (sammen med Merkur, Venus, Jupiter og Saturn), og det er blevet observeret, siden mennesker ser på nattehimlen. Under sine modsætninger er det den lyseste planet efter Venus (dens tilsyneladende styrke kan derefter nå -2,9, resten af tiden er den anden lyseste planet Jupiter).
Den karakteristiske røde farve af Mars tjente det i antikken forbindelsen med den græske krigsgud Ares derefter med sin romerske ækvivalent Mars , den røde fremkalder blodet fra slagmarkerne.
De babylonerne kaldte hende Nirgal eller Nergal , gud død, ødelæggelse og brand.
Egypterne kaldte det " Red Horus " ( ḥr Dšr, Hor-desher ) og vidste om dets "tilbagevendende bevægelse" (i øjeblikket kendt som retrograd bevægelse ).
I hinduistisk mytologi hedder Mars Mangala ( मंगल ) efter navnet på krigsguden. I firkantet Memnonia navngives Mangala Valles til hendes ære.
På hebraisk kaldes det Ma'adim ( מאדים ): den der rødmer . Ma'adim Vallis bruger dette udtryk.
I Østasien ( Kina , Japan , Korea og Vietnam ) er Mars火星, bogstaveligt talt stjernen (星) ilden (火). På mandarin og kantonesisk omtales det almindeligvis som huoxing (火星, huǒxīng på Pinyin ) og traditionelt Yinghuo (荧惑, yínghuò i Pinyin, litt. "Flamboyant forvirret"). På japansk ,火星i kanji ,か せ いi hiragana eller kasei i rōmaji (som gav sit navn til Kasei Vallis ). På koreansk ,火星i hanja og 화성 i hangeul , transskriberet i hwaseong .
Mars er stadig kendt i dag som "den røde planet".
Der er kun lidt dokumentation af præteleskopiske astronomiske observationer , og disse er farvet med religion eller astrologi (såsom Zodiac of Dendera i Øvre Egypten ). Derudover tillader observationer med det blotte øje os ikke at observere selve planeten, men snarere dens bane på himlen.
I 1600i Prag bliver Johannes Kepler assistent for Tycho Brahe (døde i1601) som han skal beregne den præcise bane for Mars for. Det tager seks år at lave matematik og opdager, at planetenes baner er ellipser og ikke cirkler. Dette er Keplers første lov, som han offentliggjorde i1609i sin bog Astronomia nova .
Troen på, at der findes Mars kanaler varede fra slutningen af det XIX th århundrede til begyndelsen af det XX th århundrede og affyrede den populære fantasi, der bidrager til myten om, at der findes intelligent liv på den fjerde planet i solsystemet. Deres observation, som aldrig var enstemmig, kom fra en optisk illusion, et hyppigt fænomen under observationsforholdene på det tidspunkt ( pareidolia ).
I det XX th århundrede, brug af store teleskoper lov til at opnå de mest præcise kort, før du sender sonder. På Meudon observatoriet, observationer af Eugène Antoniadi i1909resulterede i udgivelsen af Planet Mars i1930. På Pic du Midi- observatoriet blev der foretaget observationer af Bernard Lyot , Henri Camichel, Audouin Dollfus og Jean-Henri Focas .
Udforskningen af Mars sker ved hjælp af rumsonder : især kunstige satellitter og " astromobiler ", også kaldet " rovers ".
Det har en vigtig plads i Ruslands udforskningsprogrammer (og før det af Sovjetunionen ), USA , Den Europæiske Union og Japan og begynder at materialisere sig i Folkerepublikken Kinas rumprogram . Cirka 40 orbitalprober og landere er blevet lanceret til Mars gennem årene1960.
NB: datoerne nedenfor er start- og afslutning af missionerne; den mellemliggende dato er datoen for indsættelse af en satellit i Mars-bane ( bane ) eller landing af en lander ( lander ).
Mislykkede missioner
|
|
|
|
De forskellige Mars-missioner har oprettet kunstige satellitter rundt om på planeten. De fungerer som relæer til telekommunikation med modulerne placeret på jorden og udfører globale målinger på miljøet og Mars overflade.
Ti kunstige satellitter kredser i øjeblikket omkring Mars, hvoraf otte stadig er i drift, flere maskiner end for noget andet objekt i solsystemet undtagen Jorden.
Mission | Start | Kredser | Status |
---|---|---|---|
Mariner 9 | 30. maj 1971 | 14. november 1971 | Mission afsluttet den 27. oktober 1972 Stabil bane anslået til 50 år, hvorefter satellitten kommer ind i Mars-atmosfæren |
Mars Global Surveyor | 7. november 1996 | 11. september 1997 | Kontakt mistet den 2. november 2006 |
2001 marts Odyssey | 7. april 2001 | 24. oktober 2001 | I Operation |
March Express | 2. juni 2003 | 25. december 2003 | I Operation |
Mars Reconnaissance Orbiter | 12. august 2005 | 10. marts, 2006 | I Operation |
Mars Orbiter Mission | 5. november 2013 | 24. september 2014 | I Operation |
MAVEN | 12. november 2013 | 21. september 2014 | I Operation |
Trace Gas Orbiter | 14. marts 2016 | 19. oktober 2016 | I Operation |
EMM (Mars Hope) | 19. juli 2020 | 9. februar 2021 | I Operation |
Tianwen-1 (orbiter) | 23. juli 2020 | 10. februar 2021 | I Operation |
Det astronomiske symbol for Mars er en cirkel med en pil, der peger mod nordøst ( Unicode 0x2642 ♂). I alkymi er dette symbol forbundet med jern (hvis oxid er rødt) og indikerer undertiden en jernmine på kort.
Da Mars tager lidt mindre end to år at cirkulere solen, blev dens symbol brugt af Carl von Linné til at repræsentere toårige planter i sin bog Species plantarum .
Dette symbol er en stiliseret repræsentation af skjoldet og spydet fra guden Mars . I biologi bruges det samme symbol som et bogmærke for det mandlige køn .
Volvo har indarbejdet dette symbol i sit logo på grund af dets tilknytning til jern, derfor stålindustrien .
Mænd er fra Mars, Kvinder er fra Venus er en bestseller fra John Gray udgivet i1992.
Farven rød er forbundet med Mars. Vi forbinder det også med vold, vrede, krig: alle de sædvanlige egenskaber hos guden Mars.
Den hypotetiske sammenhæng mellem Mars 'position i forhold til horisonten på tidspunktet for fødslen og bestemte atleteres skæbne kaldes Mars-effekten .
På de billeder, der er taget af Viking 1 , er25. juli 1976I løbet af sin 35 th kredsløb, der er i Cydonia af tilsyneladende kunstige strukturer, herunder en kæmpe ansigt og pyramider. Denne legende gentages i den amerikanske science fiction-film Mission to Mars, lavet i2000af Brian De Palma .
"Mars, den der bringer krig" er den første sats af det store orkesterværk The Planets , komponeret og skrevet af Gustav Holst mellem1914 og 1916.
En sang af den britiske sanger-sangskriver David Bowie , Life on Mars? , udgivet i 1971, stiller spørgsmålet i sit kor: Er der liv på Mars? ("Er der liv på Mars?")