מאדים ונוגה דומים לכדור הארץ, כך שמדענים לא מאבדים תקווה למצוא חיים על כוכבי לכת שכנים. עבור מאדים, זה סביר יותר. הרובר Curiosity הצליח לגלות בוודאות שפעם זרמו שם נהרות, מה שאומר שהייתה אווירה. אולי החיים על מאדים היו קיימים הרבה לפני כדור הארץ או שהם יהיו אפשריים לאחר טרפורמציה (שינויים בתנאי האקלים). זה מחייב נוכחות של שדה מגנטי ליד מאדים.
גדלים, מסות ומסלולים של כוכבי לכת
כוכב הלכת האדום קטן בהרבה מכדור הארץ בגודלו. על פי חישובי מדענים והנתונים שהושגו בתהליך של מחקרים רבים, עד שישה עצמים בנפח זהה לזה של מאדים יתאימו לכדור הארץ. הרדיוס של כוכב הלכת הרביעי מהשמש לאורך קו המשווה הוא 0.53 של כדור הארץ, וצפיפות פני השטח היא 37.6%.
נתיבי המסלול של כוכבי הלכת שונים בתכלית, אבל התחלופה הצדדית דומה. המשמעות היא ששנה על מאדים נמשכת כמעט 687 ימים, ויום הוא 24 שעות 40דקות. הטיה הצירית כמעט זהה - 25 מעלות למאדים, כדור הארץ פחות בשתי מעלות. דמיון זה אומר שניתן לצפות לעונתיות מכוכב הלכת האדום.
מבנה והרכב של כדור הארץ ומאדים
נציגי כוכבי לכת יבשתיים (ונוס, כדור הארץ ומאדים) דומים במבנה. זוהי ליבת מתכת בעלת מעטה וקרום, אך צפיפות כדור הארץ גבוהה מזו של מאדים. כלומר, כוכב הלכת האדום מורכב מיסודות קלים יותר. לכדור הארץ יש ליבה סלעית שמעליה נוזל, כמו גם מעטפת סיליקט וקרום משטח מוצק. באשר למאדים, המדענים עדיין לא בטוחים לחלוטין לגבי מבנה הליבה שלו. ידוע כי הליבה של מאדים מורכבת מברזל וניקל, 16-17% - מגופרית. המעטפת של מאדים היא רק 1300-1800 ק"מ (לשם השוואה: עובי מעטפת כדור הארץ הוא 2890 ק"מ), והקרום משתרע על 50-125 ק"מ (ליד כדור הארץ - 40 ק"מ). המעטפת והקרום של כדור הארץ ומאדים כמעט זהים במבנה, אך שונים בעובי.
תכונות פני השטח
כ-70% משטח כדור הארץ מכוסה במימי האוקיינוסים. לפי גרסה אחת, מים נוזליים היו חלק מענן הגז והאבק שממנו נוצר כדור הארץ. לדברי אחר, הוא הופיע כתוצאה מהפצצת אסטרואידים ושביטים אינטנסיבית, שעבר כוכב הלכת הצעיר. כמה מדענים סבורים כי מים השתחררו ממינרלים מוזלים במהלך היווצרות כדור הארץ. יש עוד השערות, ויתכן שכולן נכונות פחות או יותר.
למאדים היו פעם גם מים נוזליים, אשרהוא תנאי הכרחי להתפתחות החיים. אבל כעת זהו כוכב לכת קר ושומם, עשיר בתחמוצת ברזל, המעניק לפני השטח של מאדים גוון אדום. מים זמינים בצורת קרח בקטבים. כמות קטנה מצטברת מתחת לפני השטח.
מאדים וכדור הארץ דומים בנוף. על כוכבי הלכת יש הרים והרי געש, קניונים ומישורים, גאיות, רכסים, רמות. ההר הגדול ביותר במאדים נקרא אולימפוס, והתהום העמוקה ביותר היא עמק מרינר. שני כוכבי הלכת היו נתונים להתקפות מטאורים ואסטרואידים במהלך היווצרותם, אך עקבות על מאדים נשמרות טוב בהרבה בגלל היעדר משקעים ולחץ אוויר. אנשים הם בני מיליארדי שנים. על פני כדור הארץ, תצורות כאלה קרסו בהדרגה.
הרכב האטמוספרי והטמפרטורה
לכדור הארץ יש אטמוספירה צפופה המחולקת לחמש שכבות. למאדים יש אטמוספירה דקה מאוד ולחץ גבוה. האטמוספרה של כדור הארץ מורכבת בעיקר מחנקן (78%) ו-21% מחמצן (1% הנותרים הם חומרים אחרים במצב גזי), ועל כוכב הלכת האדום ההרכב מיוצג בעיקר על ידי פחמן דו חמצני (96%), חנקן ו ארגון (כמעט 2%, ה-1% הנותרים - גזים אחרים).
זה השפיע על הטמפרטורה. טמפרטורת כדור הארץ הממוצעת היא +14 מעלות צלזיוס, מקסימום - 70.7 מעלות, מינימום - -89.2 מעלות. הרבה יותר קר על מאדים. הטמפרטורה הממוצעת יורדת ל-46 מעלות צלזיוס, המינימום מגיע ל-143 מעלות, והכוכב המקסימלי מתחמם עד 35 מעלות. חוץ מזה, בהאטמוספירה של כוכב הלכת האדום מכילה הרבה אבק.
האם למאדים יש שדה מגנטי
השדה המגנטי בוקע מליבת כדור הארץ ויוצר אזור מגן שמסיט מטענים חשמליים מהמסלול המקורי. כל המטענים מהשמש או מעצם אחר אינם מאיימים על כוכב לכת שיש לו שדה מגן כזה. לכדור הארץ יש שדה מגנטי, אבל האם למאדים יש הגנה כזו? מבחינה זו, כוכב הלכת שונה מכדור הארץ.
מהו השדה המגנטי על מאדים? פעם, מעטפת מגן עולמית סביב כדור הארץ הייתה קיימת, אך לבסוף נעלמה ממספר סיבות. כעת יש שדה מגנטי על מאדים, הוא נרחב, אך אינו לוכד את כל פני השטח של כוכב הלכת. יש אזורים מקומיים שבהם השדה חזק יותר. רדיוס השדה המגנטי של מאדים במקומות מסוימים הוא 0.2-0.4 גאוס, השווה בערך לאינדיקטורים של כדור הארץ.
מדענים מנסים להסביר את התכונות הללו היום. אפשר היה לגלות, למשל, שהשדה המגנטי של מאדים ומבנה כוכב הלכת קשורים זה בזה. השדה חלש בגלל הגרעין. הליבה של מאדים חסרת תנועה ביחס לקרום, מה שמחליש את ההשפעה של אותו שדה מגן.
השוואת מגנטוספירות
השדה המגנטי של כדור הארץ ומאדים אינו מאפשר לחלקיקים מיוננים של רוח השמש ולחלקיקים קוסמיים אחרים לפרוץ אל פני השטח. השדה ממש מגן על החיים על פני כדור הארץ. נוכחות השדה מוסברת על ידי סיבוב ליבת המתכת בחלק החיצוני הנוזלי. התנועה המתמדת של מטענים חשמליים מובילה להיווצרות שדה מגנטי.
Bלאחרונה, חשבו שהכוחות המגנטיים משתנים באופן משמעותי או תורמים לדליפת חמצן מהאטמוספירה. זה עשוי להיות נכון, מכיוון שהקטבים המגנטיים יכולים לשנות מקומות לאורך זמן, הם אינם קבועים. במשך 160 מיליון שנה, הקטבים השתנו כ-100 פעמים. הפעם האחרונה שזה קרה הייתה לפני כ-720,000 שנים, ומתי זה יקרה בפעם הבאה לא ידוע.
השדה המגנטי של מאדים, בהשוואה לזה של כדור הארץ, אינו מספיק כדי לתמוך בחיים. אבל לכוכב הלכת האפשרי למגורים חייב להיות לפחות ליבה מתכתית. זה ייצור תנאים מוקדמים להיווצרות שדה מגנטי. לגבי מאדים, יש שדה מגנטי (אם כי "באיזון"), יש גם ליבה מתכתית. משמעות הדבר היא שבתיאוריה, החיים על הפלנטה היו קיימים בעבר, או שהם אפשריים בכפוף לשינויים מסוימים.
תיאוריות היעלמות שדות
למה אין שדה מגנטי על מאדים? איזו קטסטרופה "פרצה" את מעטפת המגן או מה גרם לליבה המתכתית של כדור הארץ לקפוא? האם יש דרך לשחזר את השדה? נכון לעכשיו, מדענים בוחנים שתי תיאוריות עיקריות של היעלמות השדה המגנטי של מאדים.
לפי התיאוריה הראשונה, לכוכב הלכת היה פעם שדה מגנטי יציב (כמו בכדור הארץ), אבל הוא "נוקב" בהתנגשות עם חפץ גדול כלשהו. התנגשות זו עצרה את ליבת כדור הארץ, השדה החל להיחלש, ואז איבד לחלוטין את קנה המידה שלו. והיום חלקים מסוימים בכדור הארץ נותרים מוגנים יותר מאחרים.
התיאוריה השנייה סותרת לחלוטין את הראשונה. מאדים יכול להתחילקיום ללא שדה מגנטי. לאחר הולדת כוכב הלכת, ליבת הברזל במרכז נותרה ללא תנועה במשך זמן רב ולא יצרה דחפים מגנטיים. אבל פעם אחת, השדה המגנטי החזק ביותר של ענקית הגז של מערכת השמש צדק, המסוגל להדוף לא רק אסטרואידים קטנים, אלא גם עצמים ענקיים, דחה גוף קוסמטי כלשהו ושלח אותו למאדים.
כתוצאה מהשפעת כוח הגאות והשפל לאורך כמה עשרות אלפי שנים, הופיעו על מאדים זרמי הסעה, שאילצו את ליבת כוכב הלכת לנוע ועוררו היווצרות שדה מגנטי. כשהגוף הקוסמי התקרב למאדים, השדה גדל, אך לאחר כמה מיליוני שנים הגוף קרס, כך שהשדה המגנטי החל להיעלם בהדרגה. זה מה שהחוקרים רואים כעת.
למה נאס"א רוצה ליצור שדה מלאכותי
האם למאדים יש שדה מגנטי שיאפשר קולוניזציה של כוכב הלכת? כבר ברור שאין כוח מגן כזה, אבל מדענים ממשיכים במחקר שלהם. לאחרונה היה מידע שנאס א רוצה ליצור שדה מגנטי מלאכותי על מאדים כך שהאטמוספירה של כוכב הלכת תהפוך צפופה יותר. זה אמור לפשט מאוד את החקירה העתידית של כוכב הלכת האדום ובסופו של דבר התיישבות.
איך ליצור שדה מגנטי על מאדים? מחברי הדו ח שהוצג בוועידה הפלנטרית הציעו לפרוס את המודול בנקודה שבין מאדים לשמש, שבה החללית יכולה להישאר כמעט ללא הגבלת זמן ללא שימוש במנועים. על המודול יכלולמגנטים מיוחדים המסוגלים ליצור שדה של 1-2 טסלה. אותם מגנטים הותקנו במאיץ האדרון הגדול.
השדה יוצר "זנב" שיכסה את כל הפלנטה. התחום הזה יהיה חלש מאוד, אבל בתיאוריה זה יספיק. לפי נאס"א, לאחר מכן, האטמוספירה של כוכב הלכת תתחיל להתעבות. בהגעה לצפיפות השווה לכדור הארץ, הטמפרטורה הממוצעת על מאדים תעלה ל-+4 מעלות צלזיוס, ומכסות השלג בקטבים יימסו. יש להם מספיק מים כדי ליצור ים מתונים.
עלויות הפיתוח והתחזוקה של מודול חלל על מאדים ומהיכן הוא ייקח אנרגיה, עוקפים מחברי הדו ח. מבחינת עלות-תועלת, השיטה אינה ניתנת להשוואה לפרויקטים אחרים. לדוגמה, היה רעיון לייצר גז SF6 על מאדים. אפילו ריכוז קטן של גז זה מספיק כדי ליצור אפקט חממה ולהגן על פני כדור הארץ מפני קרניים אולטרה סגולות אגרסיביות.
אף אחד מהמושגים של נאס א לא הוכח עד היום במלואו. אלו הן רק הנחות המבוססות על העובדה שרוח השמש הייתה המקור להפסדים האטמוספריים של מאדים. אך סביר להניח שהסיבות לאובדן החנקן קשורות לרוח בלבד, ולכן מדענים לא ממהרים ליישם פרויקטים, אלא ממשיכים במחקר.
מההיסטוריה של חקר מאדים
התצפיות הראשונות על כוכב הלכת נעשו לפני המצאת הטלסקופ. קיומו של מאדים תועד בשנת 1534 לפני הספירה על ידי אסטרונומים מצריים קדומים. הם חישבו את המסלולתנועות פלנטריות. בתיאוריה הבבלית, מיקומו של מאדים בשמי הלילה שוכלל, ומדידות זמן של תנועה פלנטרית התקבלו לראשונה.
האסטרונום ההולנדי H. Huygens היה הראשון למיפוי פני השטח של מאדים. מספר רישומים המציגים אזורים כהים נעשו על ידו ב-1659. קיומה של כיפת קרח בקטבים הוצע על ידי האסטרונום האיטלקי ג'יי קאסיני ב-1666. הוא גם חישב את תקופת הסיבוב של כוכב הלכת סביב צירו - 24 שעות 40 דקות. זה נכון, תוצאה זו שונה בפחות משלוש דקות.
מאז שנות השישים של המאה הקודמת, כמה AMS נשלחו למאדים. חישה מרחוק של כוכב הלכת מכדור הארץ נמשכה בעזרת טלסקופים מסלוליים וקרקעיים כדי לקבוע את הרכב פני השטח, לחקור את הרכב האטמוספירה ולמדוד את מהירות האור.
השדה המגנטי של מאדים, שחלש פי חמש מאות מזה של כדור הארץ, תועד על ידי התחנות "מאדים-2" ו-"מאדים-3" בתקופה הסובייטית. החלליות מאדים 2 ו-3 שוגרו ב-1971. הבעיה הטכנית העיקרית לא נפתרה, אבל המחקר המדעי עדיין היה מתקדם לתקופתו.
האמריקנים שיגרו את Mariner 4 למאדים ב-1964. החללית צילמה את פני השטח ובחנה את הרכב האטמוספירה. הלוויין המלאכותי הראשון של כוכב הלכת היה Mariner 9, ששוגר ב-1971. החיפוש אחר חיים בדגימות קרקע בוצע ב-1975 על ידי שתי חלליות זהות כחלק מתוכנית הוויקינג. בעתיד, עבור שיטתיחקר כוכב הלכת השתמש ביכולות של טלסקופ האבל.
קיום חיים על מאדים
העבודה של השדה המגנטי של כוכב הלכת, מדענים חוקרים גם במובן זה שהוא עשוי להצביע על קיומם של חיים על מאדים. תצפיות רבות הולידו "קדחת מאדים" אמיתית סביב נושא זה בסוף המאה התשע-עשרה. ואז ניקולה טסלה צפה באיזה אות לא מזוהה בזמן שחקר הפרעות רדיו באטמוספירה.
הוא הציע שזה יכול להיות אות מכוכבי לכת אחרים, כמו מאדים. הוא עצמו לא הצליח לפענח את משמעות האותות, אבל הוא היה בטוח שהם לא עלו במקרה. ההשערה של טסלה נתמכה על ידי הפיזיקאי הבריטי ויליאם תומסון (לורד קלווין). ב-1902, במהלך ביקור בארצות הברית, הוא אמר שטסלה אכן קלט את האות מהאנוסים.
השערות מדעיות בנושא זה קיימות כבר זמן רב. מתאן ומולקולות אורגניות התגלו על מאדים. בתנאים של כוכב הלכת האדום, הגז מתפרק במהירות, ולכן חייב להיות מקור להתרחשותו. ייתכן שזו פעילות חיידקית או פעילות גיאולוגית (בהתחשב בעובדה שלא ניתן היה למצוא הרי געש פעילים על מאדים, זו לא הסיבה לגז).
כיום, הבעיות לקיום חיים על מאדים הן המחסור במים נוזליים, היעדר מגנטוספרה ואטמוספירה דקה מדי. בנוסף, הפלנטה נמצאת על סף "מוות גיאולוגי". סופה של הפעילות הגעשית יעצור סוף סוף את מחזור היסודות הכימיים בין החלק הפנימי של כדור הארץ לביןמשטח.
