Szykujemy się do podboju Czerwonej Planety. Jakiej pogody powinni spodziewać się pierwsi koloniści?

WERONIKA ŚLIWA

Druga Ziemia?Choć Mars jest

najpodobniejszym do naszej planety

ciałem Układu Słonecznego,

zjawiska obserwowane

z jego powierzchni mogą nas, bardzo

zaskoczyć.

ADANIA MARSA coraz bardziej się roz­kręcają. Okrążają go aż trzy sztuczne satelity, a na powierzchni pracują dwa łaziki, w tym od niedawna Curiosity. Ten ostatni rozpoczął badania krateru Gale, znajdującego się w pobliżu równika pla­

nety, na jej południowej półkuli. Ma zebrać dane pomoc­ne do opracowania koncepcji przyszłych marsjańskich misji i baz załogowych. Ludzie, którzy polecą na Marsa, znajdą się w zupełnie innym świecie, tylko nieznacznie przypominającym naszą Ziemię, chociaż i tak najbardziej do niej podobnym spośród planet krążących wokół Słońca.

Czerwonej Planety nie chronią przed naszymi ocza­mi grube chmury, podobne do tych uniemożliwiających np. dostrzeżenie powierzchni Wenus. Rzadka marsjań- ska atmosfera składa się w ponad 95% z dwutlenku węgla i jest dużo przejrzystsza. Łatwiej jest więc pro­wadzić obserwacje marsjańskich gór, wulkanów, kanio­nów, a także podobnych do ziemskich czap polarnych, składających się z mieszaniny zamarzniętej wody i dwu­tlenku węgla. Obecność czap polarnych ułatwia nam

zauważenie kolejnej cechy upodobniającej Marsa do Ziemi: jego oś obrotu jest nachylona do prostej prostopadłej do płaszczyzny jej orbity pod kątem 25,19°, niemal identycznym jak ziemski kąt 23,5°. Oznacza to, że pory roku na Czerwonej Plane­cie wyglądają podobnie do ziemskich, występuje tam wiosna, lato, jesień i zima, a w okolicach bie­gunów dzień i noc polarna, trwające niemal dwa razy dłużej niż ziemskie. Marsjański rok to oko­ło 686,97 ziemskiego dnia i zbliżona liczba (668) dni marsjańskich. Doba marsjańska, nazywana solem, trwa niemal tyle co doba ziemska - 1 sol to 24 godziny, 39 minut i 35 sekund. Dlatego też kontrolerzy misji marsjańskich niejednokrotnie używają zegarków wyskalowanych według czasu marsjańskiego.

Nieziemskie wiosnyWróćmy jednak do marsjańskich pór roku. Orbi­ta Marsa, położonego od Słońca średnio 1,5 raza

Dziś najdokładniejsze obserwacje

Czerwonej Planety prowadzi Curiosity.

Łazik wylądował w znajdującym

się nieopodal równika kraterze

Gale, w obszarze zaznaczonym żółtą

elipsą. Podczas co najmniej rocznej

misji będzie badał okolice znajdującej się

w centrum krateru góry Aeolis Mons.

dalej niż Ziemia, jest znacznie bardziej wydłużona od niemal kołowej orbity naszej planety. Różnica od­ległości od Słońca w maksymalnym zbliżeniu (peryhe- lium) i oddaleniu (aphelium) wynosi dla Ziemi około 5 mln km. W przypadku Marsa jest to ponad 42,5 mln km. Takie spłaszczenie orbity sprawia, że na Marsie, po­dobnie jak na Ziemi, jesień i zima na północnej półku­li trwają krócej niż wiosna i lato. W przypadku Ziemi łączna różnica między jesienią i zimą oraz wiosną i la­tem sięga około 8 dni, ale dla Czerwonej Planety aż 75 soli. Zimy na północnej półkuli Marsa są więc krót­kie i stosunkowo ciepłe (planeta znajduje się w tym czasie bliżej Słońca), a lata dłuższe i bardziej umiarko­wane temperaturowo. Przebieg marsjańskich pór ro­ku różni się przy tym wyraźnie od ziemskiego. Duża pojemność cieplna ziemskich oceanów, a także gru­bej atmosfery sprawiają, że nasza planeta nagrzewa się i stygnie powoli. Jak wyglądałyby polskie pory ro­ku, gdyby nie to zjawisko? Wiosna, rozpoczynająca się wraz z równonocą i trwająca do przesilenia - chwili, gdy Słońce wznosi się w południe na maksymalną wy­sokość - byłaby lustrzanym odbiciem lata, które trwa od przesilenia do kolejnej równonocy. Innymi słowy, 21 marca powinno być równie ciepło jak 23 września. Jednak na Ziemi ciepły okres pojawia się z opóźnie­niem, bliżej początku astronomicznego lata, a wrze­sień jest znacznie cieplejszy od marca.

Na Marsie jest inaczej. Z powodu małej pojemno­ści cieplnej marsjańskiej atmosfery i braku zbiorników

wodnych na jego powierzchni, najcieplejsze chwi­le lata i najzimniejsze momenty zimy na­

stępują tuż po przesileniach, czyli na początku każdej z tych pór roku. Lato jest niemal lustrzanym odbiciem wiosny, a zima - jesieni. W tej chwili na północnej pół­kuli Czerwonej Planety panuje lato, które zakończy się 29 września. Zima nadejdzie 23 lutego 2013 r.

Pijana planetaNie wiadomo, czy marsjańskie pory roku zawsze bę­dą wyglądały podobnie, gdyż kąt nachylenia marsjań­skiej osi obrotu może z czasem drastycznie się zmie­nić. Modele numeryczne pokazują, że oddziaływanie ze strony masywnego, bardzo bliskiego Jowisza, po­łączone z siłami pochodzącymi od innych ciał Ukła­du Słonecznego sprawia, że co około 10 mln lat Mars gwałtownie się zatacza, wyraźnie zmieniając nachyle­nie swojej osi obrotu. Może ono wynosić od niemal ze­ra do ponad 60°. Takie chybotanie powinno wywołać ogromne zmiany klimatu: od okresu, w którym na wi­rującym niemal bez nachylenia suchym Marsie prawie nie występowały pory roku aż do czasów, w których na obu jego półkulach następowały cyklicznie długie okresy gorącego lata i lodowatej zimy. Zmiany nachy­lenia osi obrotu, drastycznie zmieniające ilość światła słonecznego docierającego do poszczególnych obsza­rów Marsa, sprzyjały powstawaniu ogromnych obsza­rów lodu przemieszczających się co około 100-120 tys. lat między jego biegunami. W czasie największego „po­chylenia” Marsa zapasy wody znajdujące się w jego czapach polarnych mogły osadzać się latem w pobliżu chłodniejszego równika planety. Takie przewidziane teoretycznie zjawisko może wyjaśnić, dlaczego i dziś na zboczach bliskich równikowi marsjańskich wulka­nów obserwujemy pozostałości zamarzniętej wody. Na te ogromne zmiany nakładały się zapewne krótsze cykle liczące około 124 tys. lat. W takim czasie kąt na­chylenia osi obrotu Marsa zmienia się od 15 do 35°.

Na Ziemi na szczęście nie przeżywamy tego rodzaju wahań. Naszą planetę chroni przed tak drastyczny­mi zmianami obecność stabilizującego ją Księżyca.

Temperatura na powierzchni Czerwonej Plane­ty zależy także oczywiście od szerokości geogra­ficznej miejsca obserwacji, a także od pory roku.

Waha się więc od -143°C w pobliżu zimowego biegu­na do +27°C na równiku w południe upalnego dnia. Bardzo duże, sięgające 100°C, są też różnice tempera­tur między dniem a nocą - pod tym względem suchy Mars przypomina nieco ziemskie pustynie. Pomimo tej pozornej surowości Czerwona Planeta przechodzi obecnie - podobnie zresztą jak Ziemia - stosunkowo łagodny okres klimatyczny, gdyż trwa tam interglacjał - ciepły okres między kolejnymi zlodowaceniami. Mars nie jest jednak rajem: jego rzadka atmosfera, składa­jąca się w ponad 95% z dwutlenku węgla, nie chroni powierzchni przed zabójczym promieniowaniem ultra­fioletowym, którego natężenie jest 800-krotnie wyższe od wartości typowych dla umiarkowanych szerokości geograficznych na Ziemi.

Spoglądając w nieboBrak globalnego pola magnetycznego sprawia, że w at­mosferę Czerwonej Planety bez przeszkód trafia stru­mień naładowanych cząstek wysyłanych przez Słońce. Choć powietrza jest tam naprawdę niewiele - ciśnienie przy powierzchni jest mniejsze od 1/100 ciśnienia ziem­skiego - marsjańskie wiatry mogą unosić ogromne ilości pyłu. Niekiedy planetę zasłaniają gigantyczne, trwające nawet kilka miesięcy burze pyłowe. W pozostałych okre­sach niebo ma bladorudawy kolor wywołany zawieszonym w atmosferze drobnym pyłem. Co widać na tym niebie?

Nocą gwiazdozbiory na Marsie wyglądają tak samo jak na Ziemi - tworzące je gwiazdy leżą na tyle daleko, że prawie nie dostrzeglibyśmy różnic w ich położeniu. Ponieważ Mars okrąża Słońce niemal w tej samej płasz­czyźnie co Ziemia, te same gwiazdozbiory tworzą Zodiak. Wyjątkiem jest konstelacja Wieloryba, którą Słońce odwie­dza przez kilka dni w ciągu roku. Na marsjańskim niebie moglibyśmy odszukać gwiazdę polarną. Ta niepozorna, odległa o 430 lat świetlnych gwiazda BD +52 2880 znaj­duje się w gwiazdozbiorze Łabędzia.

Okresowo na tamtejszym niebie pojawiają się jasne smugi - to meteory. Część z nich spada na powierzch­

nię planety - jeden z nich, 31-centymetrowy meteoryt żelazny Heat Shield Rock, odnalazł łazik Opportuni- ty. Rzadka marsjańska atmosfera sprawia, że do po­wierzchni dociera więcej takich skał niż na Ziemi. Niestety, na Marsie nie moglibyśmy podziwiać efek­townych zórz polarnych ze względu na brak globalne­go pola magnetycznego. Chociaż prawdziwi zapaleńcy mogą próbować ich obserwacji w ultrafiolecie. Słabe zo­rze powstają bowiem w pobliżu niewielkich fragmentów marsjańskiej skorupy, które do dziś zachowały pewien stopień namagnesowania.

Przyszły odpowiednik rubryki publikowanej na łamach „WiZ” „Głowy do Góry” przeznaczony dla Marsjan, mógłby zaczynać się np. tak: Tej nocy jako pierwsza wzejdzie Ziemia, po niej Wenus i Jo­wisz. Jeden z księżyców jest właśnie w kwadrze i wi­dać go słabo, drugi zobaczymy w pełni - wypatrujmy

Widok z łazika Opportunity rozpoczynającego badania Heat Shield Rock-meteorytu odnalezionego na powierzchni Marsa. Być może spadł on na powierzchnię Czerwonej Planety miliardy lat temu, a ślady stworzonego przezeń krateru dawno się już zatarły.

niewielkiego, dobrze oświetlonego obiektu w kształ­cie kartofla... Ziemia pojawia się na niebie zawsze niedługo przed wschodem lub niedługo po zachodzie Słońca. Podobnie jak w przypadku Wenus może też przechodzić na tle tarczy Słońca: najbliższy tranzyt Ziemi będzie można obserwować z Marsa w 2084 r. Ziemia jest stosunkowo jasna, znacznie jaśniejsza od wszystkich gwiazd. Jednak tuż przy niej widać go­łym okiem jeszcze jeden nieco słabszy obiekt. To Księ­życ - z łatwością można obserwować jego ruch wokół naszej planety. Wprawdzie, aby zobaczyć fazy Księ­życa i samej Ziemi, należałoby użyć lornetki, to jed­nak z łatwością zobaczylibyśmy niewidoczną z Ziemi stronę Księżyca. Skoro mowa o księżycach, wspomnę o dwóch naturalnych satelitach Czerwonej Planety - Deimosie i Fobosie. Oba poruszają się na tle gwiazd tak szybko, że na podstawie ich położenia zagubiony marsjański wędrowiec mógłby ustalić aktualny czas.

bos okrąża Marsa, ukazując mu cały czas swoją jedną stronę, dlatego dostrzegalny gołym okiem Stickney jest stale widoczny na zachodniej krawędzi księżyco­wej tarczy. Niewielka odległość Fobosa od powierzchni planety sprawia, że wydawałby się on marsjańskiemu obserwatorowi stosunkowo duży - zajmuje na nie­bie obszar o średnicy jednej trzeciej tarczy Księżyca obserwowanego z Ziemi. Porusza się po niebie tak szybko, że mniej więcej dwa razy dziennie wschodzi na zachodzie i zachodzi za wschodnim horyzontem. Jego również nie zobaczylibyśmy z biegunowych oko­lic Czerwonej Planety.

Obserwowany z Marsa Fobos przesłania niekie­dy Słońce, jednak trudno to zjawisko nazywać praw­dziwym zaćmieniem, bo chociaż średnica słonecznej tarczy obserwowanej z Marsa jest niemal dwukrotnie mniejsza niż z Ziemi, Fobos zakrywa zaledwie czwar­tą część jej powierzchni. Za to gdybyśmy się wybrali

Mniejszy z marsjańskich

księżyców, Deimos (z lewej) i większy

Fobos. Choć skład satelitów przypomina

nieco pochodzące z pasa planetoid

chondryty węgliste, ich bardzo mata

gęstość sugeruje, że są w istocie luźnymi

zlepkami głazów, powstałymi w trakcie

łączenia się odłamków z pradawnej katastrofy.

Dwaj braciaDeimos, czyli dalszy z księżyców Marsa, odległy o oko­ło 20 tys. km od jego powierzchni, jest na tyle mały (średnica 6 km), że na tamtejszym niebie wygląda ra­czej jak bardzo jasna gwiazda i tylko osoby obdarzo­ne sokolim wzrokiem zauważyłyby jego tarczę i fazy. Pojawia się na wschodzie, by po około 2,5 dnia zajść na zachodzie. Jednak nie z każdego miejsca można by­łoby go dostrzec - dla obserwatorów znajdujących się w pobliżu marsjańskich biegunów zbyt bliski Marsa Deimos byłby niewidoczny.

Z kolei Fobos okrąża Marsa po orbicie położonej niecałe 6 tys. km od jego powierzchni - to najmniej­sza ze znanych nam odległości między jakąkolwiek planetą a jej księżycem. Jego najbardziej rzucającą się w oczy cechą jest, poza przypominającym ziemniak kształtem, olbrzymi krater Stickney o średnicy 9 km. Uderzenie, dzięki któremu powstał, niemal roztrza­skało ten mierzący zaledwie 28 na 20 km księżyc. Fo-

na krótką wycieczkę na ten pobliski księżyc, obser­wowane zeń niebo wyglądałoby naprawdę niezwykle. Mars zajmowałby aż ćwierć średnicy nieba - dostrze­gane stamtąd rozmiary Czerwonej Planety przewyż­szałyby rozmiary Księżyca obserwowanego z Ziemi 6400 razy. W dodatku widziany z Fobosa Mars po­woli, lecz nieustannie rośnie: księżyc zbliża się bo­wiem do planety w tempie około 20 m na stulecie. Najprawdopodobniej za około 8 mln lat albo spad­nie na nią, tworząc krater o około 100-kilometrowej średnicy, albo powstanie z niego pierścień odłamków rozerwanych siłami przypływowymi. Wcześniej jed­nak szanse na podziwianie nieba z Fobosa będą mieli zapewne astronauci: coraz częściej rozważa się bo­wiem plany rozpoczęcia załogowego podboju Mar­sa właśnie od Fobosa. Takie rozwiązanie miałoby co najmniej dwie zalety. Na lekkim, pozbawionym atmosfery księżycu byłoby znacznie łatwiej wylądo­wać, a później odlecieć. To stamtąd można by zdalnie

zarządzać automatami działającymi na powierzchni Marsa. Dodatkowo pozostawienie ludzi na Fobosie znacznie ograniczyłoby ryzyko zanieczyszczenia Czer­wonej Planety ziemskimi drobnoustrojami.

Zresztą i badania samego Fobosa mogą być cie­kawe. Do dziś nie ustalono pochodzenia obu mar­sjańskich księżyców. Czy są one przechwyconymi przez Marsa planetoidami, czy może uformowały się w dysku otaczającym olbrzymią planetę? Prze­słanki przemawiają za tym, że Fobos powstał raczej z odłamków wyrzuconych wskutek zderzenia Mar­sa z innym ciałem. Tę hipotezę potwierdzałaby nie­wielka gęstość księżyca. Udało się ją ustalić dzięki pomiarom oddziaływania grawitacyjnego między Fobosem a sondą Mars Global Surveyor. Gęstość Fobosa to zaledwie 1,86 g/cm3, jest więc znacznie mniejsza od gęstości typowych planetoid. Oznacza to, że ten księżyc jest nie tyle litym ciałem, ile luź­nym zlepkiem gruzu. Taka konstrukcja nie prze­trwałaby ewentualnego-marsjańskiego wychwytu. Na korzyść tej hipotezy przemawia również kształt orbit obu księżyców: gdyby były one przechwycony­mi planetoidami, ich orbity miałyby zapewne wyraź­nie eliptyczny kształt i nie leżałyby w płaszczyźnie równikowej Marsa. Badacze lądujący na Fobosie bę­dą mogli definitywnie rozstrzygnąć tę kwestię, ana­lizując skład jego skał. Dziś dysponujemy tylko jedną hipotetyczną próbką Fobosa - jest nią dwukilogra­mowy meteoryt Kaidun znaleziony tuż po upadku na Ziemię w 1980 r. w Jemenie.

Marsjański kalendarzOba marsjańskie księżyce są tak lekkie, że wywołane przez nie siły przypływowe praktycznie nie zmieniają długości marsjańskiej doby. Mars obraca się wprawdzie coraz wolniej wskutek oddziaływania ze Słońcem, jed­nak ziemski Księżyc hamuje naszą planetę znacznie skuteczniej. Dlatego można się spodziewać, że z cza­sem ziemska doba dorówna długością tej na Marsie. Znacznie wcześniej będziemy pewnie musieli stwo­rzyć marsjański kalendarz. Jak będzie wyglądał? Czy przyjmiemy zwykły siedmiodniowy tydzień, do które­go ludziom łatwo się będzie przyzwyczaić? Czy dwu­krotnie dłuższy rok doprowadzi do konieczności utwo­rzenia nazw dla 24 miesięcy? Jedno już dziś wydaje się przesądzone: marsjański Greenwich, punkt, przez który przechodzi zerowy południk, został już wybra­ny. Jest nim półkilometrowy krater Airy-0 znajdujący się wewnątrz większego krateru Airy. Dziś na Mar­sie nie stosuje się jeszcze podziału na kolejne strefy czasowe - każda z lądujących tam misji posługuje się własnym czasem, podobnie jak jeszcze 150 lat te­mu czyniły ziemskie miasta. Jednak w końcu będzie­my chyba musieli wymyślić marsjańskie odpowiedni­ki ziemskich stref, kalendarzy, a może nawet i świąt. Miejmy nadzieję, że jednym z nich będzie rocznica lą­dowania pierwszej załogowej misji na Czerwonej Pla­necie. Mars, jego skały, klimat i niezwykłe niebo wciąż na nas czekają.

dr Weronika Śliwa redaktor „Wiedzy i Życia”