מאדים הוא כוכב הלכת הרביעי במערכת השמש שלנו והשני בגודלו אחרי מרקורי. נקרא על שם אל המלחמה הרומי העתיק. הכינוי שלו "כוכב אדום" מגיע מהגוון האדמדם של פני השטח, הנובע מהדומיננטיות של תחמוצת ברזל. מדי כמה שנים, כאשר מאדים נמצא באופוזיציה לכדור הארץ, הוא נראה הכי טוב בשמי הלילה. מסיבה זו, אנשים צפו בכוכב הלכת במשך אלפי שנים, ולהופעתו בשמים מילא תפקיד גדול במיתולוגיה ובמערכות האסטרולוגיות של תרבויות רבות. בעידן המודרני, היא הפכה לאוצר של גילויים מדעיים שהרחיבו את הבנתנו את מערכת השמש וההיסטוריה שלה.
גודל, מסלול ומסה של מאדים
רדיוס כוכב הלכת הרביעי מהשמש הוא כ-3396 ק"מ בקו המשווה ו-3376 ק"מ באזורי הקוטב, המקבילים ל-53% מרדיוס כדור הארץ. ולמרות שזה בערך חצי מזה, המסה של מאדים היא 6.4185 x 10²³ ק"ג, או 15.1% מהמסה של כוכב הלכת שלנו. נטיית הציר דומה לזו של כדור הארץ ושווה ל-25.19° למישור המסלול. המשמעות היא שגם כוכב הלכת הרביעי מהשמש חווה חילופי עונות.
במרחק הרחוק ביותר מהשמש, מאדיםמקיפים במרחק של 1.666 AU. e., או 249.2 מיליון ק"מ. בפריהליון, כאשר הוא הכי קרוב לכוכב שלנו, הוא נמצא במרחק של 1.3814 AU ממנו. e., או 206.7 מיליון ק"מ. לכוכב הלכת האדום לוקח 686.971 ימי כדור הארץ, שהם שווה ערך ל-1.88 שנות כדור הארץ, כדי להשלים מסלול סביב השמש. בימי מאדים, שעל פני כדור הארץ הם יום אחד ו-40 דקות, שנה היא 668.5991 ימים.
הרכב הקרקע
עם צפיפות ממוצעת של 3.93 גרם/ס מ³, מאפיין זה של מאדים הופך אותו לפחות צפוף מכדור הארץ. נפחו הוא כ-15% מנפח כוכב הלכת שלנו, והמסה שלו היא 11%. מאדים אדום הוא תוצאה של נוכחות תחמוצת ברזל על פני השטח, הידועה יותר בשם חלודה. נוכחותם של מינרלים אחרים באבק מספקת גוונים נוספים - זהב, חום, ירוק וכו'.
כוכב הלכת הארצי הזה עשיר במינרלים המכילים סיליקון וחמצן, מתכות וחומרים אחרים שנמצאים בדרך כלל בכוכבי לכת סלעיים. האדמה מעט בסיסית ומכילה מגנזיום, נתרן, אשלגן וכלור. ניסויים שנעשו בדגימות קרקע מראים גם שה-pH שלה הוא 7.7.
למרות שמים נוזליים אינם יכולים להתקיים על פני מאדים בשל האטמוספירה הדקה שלו, ריכוזים גדולים של קרח מרוכזים בתוך מכפות הקוטב. בנוסף, מהקוטב ועד 60° קו רוחב, חגורת הקדחת מתארכת. משמעות הדבר היא כי מים קיימים מתחת לרוב פני השטח כתערובת של המצבים המוצקים והנוזליים שלהם. נתוני מכ ם ודגימות קרקע אישרו את נוכחותם של מאגרים תת-קרקעייםגם בקווי רוחב בינוניים.
מבנה פנימי
כוכב הלכת מאדים בן 4.5 מיליארד שנה מורכב מליבה מתכתית צפופה המוקפת במעטפת סיליקון. הליבה מורכבת מגופרית ברזל ומכילה פי שניים יותר יסודות קלים מאשר הליבה של כדור הארץ. העובי הממוצע של הקרום הוא כ-50 ק"מ, המקסימום הוא 125 ק"מ. אם ניקח בחשבון את גודל כוכבי הלכת, אז קרום כדור הארץ, שעוביו הממוצע הוא 40 ק"מ, דק פי 3 מזה של מאדים.
מודלים מודרניים של המבנה הפנימי שלו מצביעים על כך שגודל הליבה ברדיוס של 1700-1850 ק"מ, והיא מורכבת בעיקר מברזל וניקל עם כ-16-17% גופרית. בשל גודלו ומסה הקטנים יותר, כוח הכבידה על פני מאדים הוא רק 37.6% מזה של כדור הארץ. תאוצת הכבידה כאן היא 3.711 מ"ר לשנייה, בהשוואה ל-9.8 מ"ר לשנייה בכוכב הלכת שלנו.
מאפייני פני השטח
מאדים האדום מאובק ויבש מלמעלה, ומבחינה גיאולוגית הוא דומה מאוד לכדור הארץ. יש בו מישורים ורכסי הרים, ואפילו דיונות החול הגדולות ביותר במערכת השמש. כאן נמצא גם ההר הגבוה ביותר - הר הגעש המגן אולימפוס, והקניון הארוך והעמוק ביותר - עמק מרינרה.
מכתשי ההשפעה הם אלמנטים אופייניים לנוף המנקדים את כוכב הלכת מאדים. גילם מוערך במיליארדי שנים. בשל קצב השחיקה האיטי, הם נשמרים היטב. הגדול שבהם הוא עמק הלס. היקף המכתש כ-2300 ק"מ, ועומקו מגיע ל-9 ק"מ.
גם על פני מאדיםניתן להבחין בין נקיקים וערוצים, ומדענים רבים מאמינים שפעם זרמו בהם מים. בהשוואה שלהם עם תצורות דומות על פני כדור הארץ, ניתן להניח שהם נוצרים לפחות חלקית על ידי שחיקת מים. ערוצים אלה גדולים למדי - רוחב 100 ק"מ ואורך אלפיים ק"מ.
לווייני מאדים
למאדים יש שני ירחים קטנים, פובוס ודימוס. הם התגלו בשנת 1877 על ידי האסטרונום אסף הול ונקראים על שם דמויות מיתיים. על פי מסורת לקחת שמות מהמיתולוגיה הקלאסית, פובוס ודימוס הם בניו של ארס, אל המלחמה היווני, שהיה אב הטיפוס של מאדים הרומי. הראשון שבהם מגלם פחד, והשני - בלבול ואימה.
קוטרו של פובוס הוא כ-22 ק"מ, והמרחק ממנו למאדים הוא 9234.42 ק"מ בפריג'י ו-9517.58 ק"מ באפוגי. זה מתחת לגובה סינכרוני ולוקח רק 7 שעות עד שהלוויין יסבב את כדור הארץ. מדענים חישבו שבעוד 10-50 מיליון שנים, פובוס עלול ליפול על פני מאדים או להתפרק למבנה טבעת סביבו.
דימוס קוטר של כ-12 ק"מ, והמרחק שלו ממאדים הוא 23455.5 ק"מ בפריג'י ו-23470.9 ק"מ באפוגיה. הלוויין עושה מהפכה שלמה תוך 1.26 ימים. למאדים עשויים להיות לוויינים נוספים שקוטרם קטן מ-50-100 מ', ויש טבעת אבק בין פובוס לדימוס.
לפי מדענים, הלוויינים האלה היו פעם אסטרואידים, אבל אז הם נלכדו על ידי כוח המשיכה של כוכב הלכת. האלבדו הנמוך והרכב שני הירחים (פחמניכונדריט), הדומה לחומר של אסטרואידים, תומכים בתיאוריה זו, ונראה שהמסלול הלא יציב של פובוס מרמז על לכידה לאחרונה. עם זאת, המסלולים של שני הירחים הם מעגליים ובמישור קו המשווה, דבר חריג עבור גופים שנתפסו.
אטמוספירה ואקלים
מזג האוויר במאדים נובע מנוכחותה של אטמוספירה דקה מאוד, שהיא 96% פחמן דו חמצני, 1.93% ארגון ו-1.89% חנקן, כמו גם עקבות של חמצן ומים. הוא מאובק מאוד ומכיל חלקיקים קטנים בקוטר של 1.5 מיקרון, מה שהופך את שמי המאדים לצהובים כהים במבט מהשטח. הלחץ האטמוספרי משתנה בין 0.4-0.87 kPa. זה שווה ערך לכ-1% מכדור הארץ בגובה פני הים.
בשל השכבה הדקה של מעטפת הגז והמרחק הגדול יותר מהשמש, פני מאדים מתחממים הרבה יותר מאשר פני כדור הארץ. בממוצע, זה -46 מעלות צלזיוס. בחורף הוא יורד ל-143 מעלות צלזיוס בקטבים, ובקיץ בצהריים בקו המשווה הוא מגיע ל-35 מעלות צלזיוס.
סופות אבק משתוללות על פני כדור הארץ, שהופכות לסופות טורנדו קטנות. הוריקנים חזקים יותר מתרחשים כאשר אבק עולה ומתחמם על ידי השמש. הרוחות מתעצמות ויוצרות סופות באורך אלפי קילומטרים ונמשכות מספר חודשים. הם למעשה מסתירים כמעט את כל שטח הפנים של מאדים מהעין.
עקבות של מתאן ואמוניה
עקבות מתאן נמצאו גם באטמוספירה של כוכב הלכת, שריכוזו הוא 30 חלקים למיליארד. ההערכה היא שמאדים אמור לייצר 270 טון מתאן בשנה. לאחר שחרורו לאטמוספירה, גז זה יכול להתקיים רק לפרק זמן מוגבל (0.6-4 שנים). נוכחותו, למרות אורך חייו הקצר, מצביעה על כך שמקור פעיל חייב להתקיים.
האפשרויות המוצעות כוללות פעילות וולקנית, שביטים ונוכחות של צורות חיים מיקרוביאליות מתנוגניות מתחת לפני השטח של כדור הארץ. ניתן לייצר מתאן בתהליך לא ביולוגי הנקרא סרפנטיניזציה, הכולל מים, פחמן דו חמצני ואוליבין, הנפוץ במאדים.
Mars Express זיהה גם אמוניה, אך עם אורך חיים קצר יחסית. לא ברור מה מייצר אותו, אבל פעילות געשית הוצעה כמקור אפשרי.
חקר את כדור הארץ
הניסיון לגלות מהו מאדים התחיל בשנות ה-60. בתקופה שבין 1960 ל-1969 שיגרה ברית המועצות 9 חלליות בלתי מאוישות לכוכב האדום, אך כולן לא הצליחו להגיע למטרה. בשנת 1964 החלה נאס"א לשגר בדיקות מארינר. הראשונים היו "Mariner-3" ו-"Mariner-4". המשימה הראשונה נכשלה במהלך הפריסה, אך השנייה, שהושקה 3 שבועות לאחר מכן, השלימה בהצלחה את המסע של 7.5 חודשים.
Mariner 4 צילם את תמונות התקריב הראשונות של מאדים (המראה מכתשי פגיעה) וסיפק נתונים מדויקים על הלחץ האטמוספרי על פני השטח וציין את היעדר שדה מגנטי וחגורת קרינה. נאס א המשיכה את התוכנית עם שיגור זוג נוסף של בדיקות טיסות מטוסים Mariner 6 ו-7,שהגיע לכוכב ב-1969
בשנות ה-70, ברית המועצות וארה ב התחרו להיות הראשונות שהכניסו לוויין מלאכותי למסלול סביב מאדים. התוכנית הסובייטית M-71 כללה שלוש חלליות - Kosmos-419 (Mars-1971C), Mars-2 ומאדים-3. הגשושית הכבדה הראשונה התרסקה במהלך השיגור. המשימות הבאות, מאדים 2 ומאדים 3, היו שילוב של מסלול נחתת והיו התחנות הראשונות שנחתו מחוץ לכדור הארץ (חוץ מאשר על הירח).
הם שוגרו בהצלחה באמצע מאי 1971 וטסו מכדור הארץ למאדים במשך שבעה חודשים. ב-27 בנובמבר, נחיתת הנחתת מאדים 2 עקב תקלה במחשב והפכה לחפץ מעשה ידי אדם הראשון שהגיע אל פני הכוכב האדום. ב-2 בדצמבר בוצע נחיתה סדירה של Mars-3, אך שידורו הופסק לאחר 14.5 מהשידור.
בינתיים, נאס"א המשיכה בתוכנית Mariner, וב-1971 שוגרו בדיקות 8 ו-9. Mariner 8 התרסק לתוך האוקיינוס האטלנטי במהלך השיגור. אבל החללית השנייה לא רק הגיעה למאדים, אלא גם הפכה לראשונה ששוגרה בהצלחה למסלולה. בעוד שסופת האבק נמשכה בקנה מידה פלנטרי, הלוויין הצליח לצלם מספר תמונות של פובוס. כשהסערה שככה, הגשושית צילמה תמונות שסיפקו ראיות מפורטות יותר לכך שפעם זרמו מים על פני מאדים. גבעה בשם "שלגי האולימפוס" (אחד מהעצמים הבודדים שנשארו גלויים במהלך סופת אבק פלנטרית) נמצאה גם היא התצורה הגבוהה ביותר במערכת השמש, מה שהוביל למשנים את שמו של הר האולימפוס.
בשנת 1973, ברית המועצות שלחה עוד ארבע גשושיות: מסלולי מאדים 4 ו-5, וכן בדיקות מסלול וירידה של מאדים-6 ו-7. כל התחנות הבין-כוכביות למעט מאדים 7 , שידרו נתונים, ו משלחת Mars-5 הייתה המוצלחת ביותר. לפני שחרור הלחץ של בית המשדר, התחנה הצליחה לשדר 60 תמונות.
עד 1975, נאס א שיגרה את Viking 1 ו-2, שהורכבו משני מסלולים ושתי נחתות. המשימה למאדים נועדה לחפש עקבות חיים ולצפות במאפיינים המטאורולוגיים, הסיסמיים והמגנטיים שלהם. התוצאות של ניסויים ביולוגיים על סיפון הוויקינגים שנכנסו מחדש לא היו חד-משמעיות, אבל ניתוח מחדש של הנתונים שפורסמו ב-2012 העלה סימנים לחיים מיקרוביאליים על הפלנטה.
המסלולים סיפקו נתונים נוספים המאשרים שפעם היו קיימים מים על מאדים - שיטפונות גדולים יצרו קניונים עמוקים באורך אלפי קילומטרים. בנוסף, כתמי נחלים מסועפים בחצי הכדור הדרומי מרמזים שפעם ירדו כאן משקעים.
חידוש טיסות
כוכב הלכת הרביעי מהשמש לא נחקר עד שנות ה-90, אז שלחה נאס א את משימת Mars Pathfinder, שכללה חללית שהנחתה תחנה עם הגשושית הנעה של Sojourner. המכשיר נחת על מאדים ב-4 ביולי 1987 והפך להוכחה לכדאיותן של הטכנולוגיות שישמשו במשלחות נוספות, כגוןכמו נחיתת כרית אוויר והימנעות אוטומטית ממכשולים.
המשימה הבאה למאדים היא לוויין המיפוי MGS, שהגיע לכוכב הלכת ב-12 בספטמבר 1997 והחל לפעול במרץ 1999. במהלך שנה שלמה של מאדים, מגובה נמוך, כמעט במסלול קוטב, הוא חקר את כל פני השטח והאטמוספירה ושלחו יותר נתונים פלנטריים מכל המשימות הקודמות גם יחד.
5 בנובמבר 2006 MGS איבד קשר עם כדור הארץ ומאמצי ההתאוששות של נאס א הסתיימו ב-28 בינואר 2007
בשנת 2001 נשלח המסלול של Mars Odyssey Orbiter כדי לגלות מהו מאדים. מטרתו הייתה לחפש עדויות לקיומם של מים ופעילות געשית על הפלנטה באמצעות ספקטרומטרים ומדמי חום. בשנת 2002, הוכרז כי הגשושית זיהתה כמות גדולה של מימן, עדות למשקעים עצומים של קרח בשלושת המטרים העליונים של האדמה בטווח של 60° מהקוטב הדרומי.
ב-2 ביוני 2003, סוכנות החלל האירופית (ESA) שיגרה את Mars Express, חללית המורכבת מלוויין ומנחתת ביגל 2. הוא נכנס למסלול ב-25 בדצמבר 2003, והגשושית נכנסה לאטמוספירה של כוכב הלכת באותו יום. לפני שה-ESA איבד קשר עם הנחתת, ה-Mars Express Orbiter אישר את נוכחותם של קרח ופחמן דו חמצני בקוטב הדרומי.
בשנת 2003, נאס א החלה לחקור את כדור הארץ במסגרת תוכנית MER. הוא השתמש בשני רוברים Spirit ו-Opportunity. למשימה למאדים הייתה המשימה לחקור מגווןסלע ואדמה כדי למצוא עדויות לנוכחות מים כאן.
12.08.05 ה-Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) שוגר והגיע למסלול כוכב הלכת ב-10.03.06. על סיפונה של המכשיר יש מכשירים מדעיים שנועדו לזהות מים, קרח ומינרלים על פני השטח ומתחתיו. בנוסף, MRO יתמוך בדורות הבאים של בדיקות חלל על ידי ניטור מזג האוויר ותנאי השטח של מאדים מדי יום, חיפוש אחר אתרי נחיתה עתידיים ובדיקת מערכת טלקומוניקציה חדשה שתאיץ את התקשורת עם כדור הארץ.
6 באוגוסט 2012, מעבדת המדע במאדים MSL של נאס א והרובר Curiosity נחתו במכתש גייל. בעזרתם התגלו תגליות רבות בנוגע לתנאי האטמוספירה והשטח המקומיים, וגם חלקיקים אורגניים זוהו.
ב-18 בנובמבר 2013, בניסיון נוסף לגלות מהו מאדים, שוגר הלוויין MAVEN, שמטרתו לחקור את האטמוספירה ולהעביר אותות של רוברים רובוטיים.
המחקר נמשך
כוכב הלכת הרביעי מהשמש הוא הכוכב הנחקר ביותר במערכת השמש אחרי כדור הארץ. נכון לעכשיו, תחנות Opportunity ו-Curiosity פועלות על פני השטח שלו, ו-5 חלליות פועלות במסלול - Mars Odyssey, Mars Express, MRO, MOM ו-Maven.
הגשושות הללו לכדו תמונות מפורטות להפליא של הכוכב האדום. הם עזרו לגלות שפעם היו שם מים, ואישרו שמאדים וכדור הארץ מאוד דומים - יש להם מכסי קוטב, עונות, אטמוספירה ונוכחות מים. הם גם הראו שחיים אורגניים יכולים להתקיים היום וככל הנראה היו קיימים בעבר.
האובססיה של האנושות למאדים נמשכת ללא הפסקה, והמאמצים שלנו לחקור את פני השטח שלה ולפענח את ההיסטוריה שלה רחוקים מלהסתיים. בעשורים הקרובים כנראה נמשיך לשלוח לשם רוברים ולשלוח לשם גבר בפעם הראשונה. ועם הזמן, בהינתן הזמינות של המשאבים הדרושים, כוכב הלכת הרביעי מהשמש יהפוך מתישהו למגורים.
