Fókuszban a Mars
2003/10/01 08:00
3167 megtekintés
A cikk már legalább egy éve nem frissült, az akkor még aktuális információk lehet, hogy mára elavultak.
2003 augusztusa és 2004 januárja között a csillagászok és az űrkutatók figyelme egyaránt a vörös bolygó felé fordul, egyrészt mert rendkívül közel kerül a Földhöz, másrészt pedig, mert négy új űrszonda érkezik térségébe, hogy részletesen tanulmányozza!

Tartalom

Vörös korong az égen

Ha szabad szemmel tekintünk az égre, a Mars általában csak egy a több ezer apró fénypont közül. Ám ezekben a hónapokban vörösen ragyogó korongja nagy feltűnést kelt az égbolton, aminek magyarázata, hogy különleges földközelségbe ért.

A Mars-kutatás legfontosabb lépései

A vörös bolygó megismerése több évezreden át a távcsővel vizsgálódó csillagászok feladata volt, napjainkra azonban már a bolygóhoz küldött űrszondák mérési eredményei, felvételei, illetve felszíni vizsgálatai szolgáltatnak új ismereteket a Marsról.

Új Mars-korszak küszöbén

Az utóbbi néhány év küldetései alapján a korábbinál sokkal változatosabb, dinamikusabb kép rajzolódott ki a Marsról, amely új megvilágításba helyezte a marsi élet kialakulásának valószínűségét, valamint az emberes Mars-utazás megvalósítását egyaránt.

Mars-kutatás ma és holnap

Az emberiség már az új évezredben is számos űrszondát indított a vörös bolygóhoz, hogy még részletesebb felvételeket készítsenek a különböző területekről, illetve hogy leereszkedve a felszínre tovább keressék a víz és az élet nyomait.

Mars-Föld összehasonlítás

Az űrszondák által szerzett ismeretek mellett lényeges következtetésekre vezet a Mars számszerű adatainak összevetése saját bolygónk jellemzőivel. A két égitest paramétereit és azok egymáshoz viszonyított arányait táblázat formájában célszerű áttekinteni.

Módszertani útmutató

A Mars felszíni viszonyainak és felszínalakító folyamatainak áttekintése elsősorban a Naprendszer kialakulását, valamint a külső erők munkáját bemutató középiskolai földrajz-óráknak lehet érdekes eleme.

Vörös korong az égen

Mars-oppozíciók 1995-2005 között

Külső bolygószomszédunk, a Mars a Földhöz hasonlóan ellipszispályán kering a Nap körül. Naptól való távolsága átlagosan másfélszerese a Földének, ezért hosszabb utat kell megtennie az űrben egy teljes keringés során, ami természetesen tovább is tart. A Föld közelítőleg egy év, vagyis 365 földi nap alatt tesz meg egy teljes keringést, míg a Marsnak ehhez 687 földi napra van szüksége. Tehát egy marsi év majdnem kétszer hosszabb, mint egy földi év. Nap körüli keringésük miatt a Mars és a Föld egymáshoz viszonyított űrbeli helyzete folyamatosan változik.

Ugyanez igaz a két bolygót összekötő képzeletbeli vonal pozíciójára is. Különleges esetekben azonban e vonal áthalad a Napon, miközben az égitestek kétféle módon helyezkedhetnek el egymáshoz képest. A Mars-Nap-Föld sorrend elnevezése együttállás (idegen szóval konjunkció), mert a Földről nézve a Mars és a Nap egyirányban látszik. Ilyenkor a Mars és a Föld távolsága maximális, kb. 380 millió km, tehát a Mars földtávolban, illetve a Föld marstávolban van. A másik, Mars-Föld-Nap sorrend neve pedig szembenállás (idegen szóval oppozíció), mert a Földről nézve a Mars és a Nap ellenkező irányban látszik. Ekkor a két bolygó közötti távolság minimális, átlagosan mintegy 75 millió km, tehát a Mars földközelben, illetve a Föld marsközelben van.

Kiszámítható, hogy a két bolygó keringése során kb. 780 földi naponként (26 hónaponként) kerül ugyanolyan helyzetbe egymáshoz képest, vagyis ennyi idő telik el két marsközelség (Mars-oppozíció) között. Ilyen helyzetekben a Mars akár 50-szer fényesebb is lehet az égbolton, mint marstávolban, ami rendkívül kedvező alkalmat kínál a távcsöves megfigyelésre. Emellett a minimális Mars-Föld távolság miatt oppozíciók alkalmával lehetséges a leggazdaságosabban űrszondákat juttatni a vörös bolygóhoz (ezeket az időszakokat hívják indítási ablaknak).

Azonban a marsközelségek sem egyformák. Pályáik ellipszis alakja miatt a Mars és a Föld naptávolsága folyamatosan változik az év során, ezért oppozíciók alkalmával a két bolygó egymástól mért távolsága is eltérő. Mivel a vörös bolygó pályája közel hatszor elnyúltabb, mint a Földé, az oppozíció bolygótávolsága elsősorban a Mars pálya menti helyzetétől függ. Ha a Mars pályájának Naptól legtávolabbi pontján (naptávolban) találkozik a Földdel, az oppozíció bolygótávolsága maximális, ha viszont az oppozíció idején a Mars pályájának Naphoz legközelebb eső pontján (napközelben, idegen szóval perihéliumban) található, akkor a két bolygó távolsága minimális.

2003. augusztus 27-én/28-án a Mars szinte egyszerre ér napközelbe illetve szembenállásba a Földdel (perihélium oppozíció), tehát a lehető legközelebb kerül bolygónkhoz: 55,76 millió kilométerre. A csillagászati számítások szerint ilyen közel kb. 60 ezer éve nem volt a Földhöz s ennél csak 2287-ben lesz egy hajszálnyival közelebb. Szeptember végéig érdemes tehát ellátogatni az ország valamelyik csillagvizsgálójába, hogy mindenki a saját szemével csodálhassa meg a Mars vörös korongját - közelebbről, mint az emberi civilizáció történetében eddig bármikor!

A Mars-kutatás legfontosabb lépései

A Marsról alkotott kép fejlődése kevesebb mint 100 év alatt

Mikor az emberi faj figyelme először fordult az égbolt felé, bizonyára hamar felfigyelt erre a többi csillaghoz képest elmozduló, vörös színű égitestre. Színe miatt az ókori civilizációk a harciasság isteneként tisztelték, neve a rómaiak hadistenétől származik. Hasonló mitológiai szerepre utalnak népi magyar elnevezései, a Hadakozó csillag, illetve a Vérszemű csillag is. A távcsövek csillagászati alkalmazása adott igazán lendületet megismerésének: a XVII-XIX. századok során meghatározták forgási periódusát és tengelyferdeségét, megfigyelték poláris sapkáit és azok évszakos méretváltozásait, térképeket készítettek felszíni mintázatairól, valamint felfedezték két apró holdját is.

1877-ben Giovanni Schiaparelli olasz csillagász felszíni alakzatait tanulmányozva "csatornákat" fedezett fel a bolygón. Ezen megfigyelések téves angol nyelvű fordítása alapján (a canali szó olaszul természetes és mesterséges eredetű vízfolyást is jelent, angolra fordítva viszont csak mesterséges csatornát) az amerikai Percival Lowell kijelentette, hogy a csatornák mesterséges eredetűek, a marsi civilizáció azért alkotta azokat, hogy a jégsapkák olvadó vizét keresztülszállítsák a kiszáradó bolygó sivatagos területein, öntözés céljából.

Az elmélet gyorsan ismertté vált, s a közvélemény lelkesedett a Marson élő értelmes lények gondolatáért. A tudományos közösség azonban kétkedéssel fogadta állításait, egyes tudósok azt állították, hogy Schiaparelli és Lowell optikai csalódás áldozata lett. Ám a XX. század első fele a tudományos-fantasztikus irodalom virágkora volt, s az emberi fantázia különös élőlényekkel népesítette be az ismert égitesteket, így - a tudományos cáfolatok ellenére - a Marsot is.

Persze a csillagászok sem adták fel a reményt. Egyre nagyobb távcsöveket fordítottak a Mars felé, ám eközben elkezdődött az Űrkorszak, s a Marssal kapcsolatos további kérdések megválaszolása az űrszondákra maradt. Az első valódi siker az amerikai Mariner 4 űrszonda nevéhez fűződik, amely - miközben 1965-ben elrepült mellette - kb. 10 000 km-es távolságból fényképezte le a bolygót. A küldetés legfontosabb eredményét a felszín kráterborítottságának felfedezése jelentette. Az első szovjet űreszköz, amely eljutott a Marshoz, a Marsz 2 szonda volt.

Keringőegysége 1971-ben több hónapig küldött adatokat a Földre, leszállóegysége viszont becsapódott a felszínbe, az emberiség első "nyomát" hagyva ezzel egy idegen bolygón. A kezdeti kísérleteket további Mariner- és Marsz-szondák követték, több-kevesebb sikerrel. Áttörést az amerikai Viking 1 - 2 űrszondapáros keringő- és leszállóegységei jelentettek 1976-ban, amelyek nagyfelbontású felvételeket készítettek a bolygóról, illetve leereszkedtek a felszínre, hogy helyben vizsgálják meg az ásókarjaikkal gyűjtött törmelékmintákat. Amellett, hogy színes felvételeket küldtek a Földre, elsősorban az élet nyomai után kutattak, de annak egyértelmű bizonyítékát nem találták meg. A marsi élet reménye tehát szertefoszlani látszott.

Új Mars-korszak küszöbén

Változatos felszíni formák a Marson

Húsz év szünet (és számos kudarccal végződött próbálkozás) után 1997-ben érkezett újabb űrszonda a vörös bolygóhoz, az amerikai Mars Pathfinder. Bár főként kőzettani és meteorológiai vizsgálatokat végzett, hatkerekű mozgó mars-járműve nagy érdeklődést váltott ki. Nem sokkal később látott munkához a szintén amerikai Mars Global Surveyor keringőegység. 1999 óta tökéletesen működik és az eddig készített több mint 120 ezer felvételén földi részletességgel (1,5 méter/pixel) vizsgálható a felszín, lézeres magasságmérőjének adatai alapján pedig rendelkezésre áll a bolygó pontos domborzati modellje.

A nagy felbontású felvételeken korábban ismeretlen felszínformák sokasága tűnt fel - ezek kialakulásának magyarázatához több esetben olyan felszínalakító folyamatok működése szükséges, amelyek marsi jelenlétét korábban nem is feltételezték. Mindezek együtteseként vázolható fel a Mars teljes fejlődéstörténete. Eszerint a szilárd kéreg kialakulása után a légkörrel borított bolygó nedves időszakát élte: a felszínen aktív vízkörforgás zajlott, a felszínbe folyóvölgyek vágódtak, a kráterekben tavak, a nagyobb medencékben tengerek alakultak ki (üledékes kőzetrétegeik számos felvételen láthatók), a mélyebb helyzetű északi térségeket pedig valószínűleg egy összefüggő óceán vize borította.

Ekkor a marsi környezet tehát igen hasonló volt a földi viszonyokhoz, ezért nagy az esélye annak, hogy kialakult az élet. Később azonban nagy változások zajlottak le a bolygón, mivel a radioaktív anyagkészletek kifogytak s a belső hőtermelés illetve ezzel együtt a tektonikai aktivitás megszűnt - úgy tűnik, hogy a hatalmas méretű Valles Marineris kanyonrendszer széthasadása szinte félbemaradt. Emellett a légkör nagy része a bolygóközi térbe szökött, s azóta rendkívül alacsony légnyomás jellemzi a bolygót, a felszín lehűlt, a megmaradt vízkészlet megfagyott, kialakítva a poláris sapkákat illetve egy szinte globális kiterjedésű fagyott réteget (permafroszt).

Ezt követően valószínűleg csak időszakos vulkáni aktivitás és jéghez kapcsolódó lejtős tömegmozgások zajlottak a bolygón, így a szél válhatott domináns felszínformáló erővé s maradt az napjainkig. Ezért a Mars legtöbb régióját szél által létrehozott formacsoportok borítják. S bár annak ellenére, hogy az alacsony légnyomás miatt a víz +2°C-on felforr a Marson, a nagy felbontású felvételeken geológiai időskálán mérve friss vízmosás-nyomok figyelhetők meg jelezve, hogy helyenként, rövid időre folyhat víz a felszínen.

1999-ben azonban kudarcok is érték a NASA-t: a Mars Climate Orbiter túl alacsonyan lépett be a Mars légkörébe és a súrlódás következtében elégett - a tévedés oka az űrszondát gyártó cég és a navigátorok által használt angolszász illetve SI mértékegység-rendszerek eltérése volt; a Mars Polar Lander-rel pedig leszállása után nem sikerült helyreállítani a rádiókapcsolatot (valószínűleg a túlságosan meredek leszállóhely okozta az űrszonda teljes megsemmisülését).

Mars-kutatás ma és holnap

A közeljövő Mars-szondái

Az 1999-es év kudarcai után az újabb sikerre egészen 2002-ig kellett várni, amikor Mars körüli pályára állt és megkezdte kutatómunkáját az amerikai 2001 Mars Odyssey. Elsődleges feladata a felszín anyagi összetételének globális térképezése, s eddigi legfontosabb eredménye, hogy mérésekkel igazolta a vízjég-rétegek (permafroszt) jelenlétét a poláris térség üledékeiben. Kihasználva a perihélium oppozíció igen kedvező indítási ablakát jelenleg négy űrszonda közeledik a Mars felé.

Elsőként a japán Nozomi (Remény) keringőegység érkezhet meg 2003 decemberében, amelynek eredetileg 1999 októberében kellett volna Mars körüli pályára állnia és megkezdeni a légkör tanulmányozását, ám egy rosszul sikerült pályamódosítás ezt meghiúsította. Az Európai Űrügynökség Mars Express keringőegysége és rajta a Beagle-2 leszállóegység várhatóan 2003 decemberének végén érkeznek a Marshoz.

A Beagle-2 a Viking-ek óta az első Mars-szonda, amelynek elsődleges feladata az életnyomok kutatása. 2004 januárjában érheti el a Marsot a NASA két Mars Exploration Rover-je, a Spirit (Szellemiség) és az Opportunity (Lehetőség), amelyek főként kőzettani-geokémiai vizsgálatokat végeznek majd, miközben naponta akár 100 métert is haladhatnak a felszínen.

A hosszabb távú tervekben pedig még nagyobb felbontóképességű keringőegységek, még jobban felszerelt "guruló felszíni laboratóriumok" szerepelnek, illetve az esetleges fertőzésveszély miatt gyakran kockázatosnak nevezett marsi kőzetminta-hozó küldetés is - ez leghamarabb 2014-ben valósulhat meg. S mindezek után, a becslések szerint 2025-2030 között valósulhat meg az első emberes Mars-utazás.

Mars-Föld összehasonlítás

Az űrszondák által szerzett ismeretek mellett lényeges következtetésekre vezet a Mars számszerű adatainak összevetése saját bolygónk jellemzőivel. A két égitest paramétereit és azok egymáshoz viszonyított arányait táblázat formájában célszerű áttekinteni.

Módszertani útmutató

A Mars felszíni viszonyainak és felszínalakító folyamatainak áttekintése elsősorban a Naprendszer kialakulását, valamint a külső erők munkáját bemutató középiskolai földrajz-óráknak lehet érdekes eleme.

Linkek

Csatlakozz hozzánk!

Ajánljuk

European Schoolnet Academy Ingyenes online tanfolyamok tanároknak
School Education Gateway Ingyenes tanfolyamok és sok más tanárok számára
ENABLE pilot Program iskoláknak a bullying ellen
eBiztonság Minősítés Minősítési rendszer oktatási intézményeknek