Mars

Mars er fjórða reikistjarnan frá sólu og sú næst minnsta. Mars er einnig oft nefndur rauða reikistjarnan eða rauða plánetan enda sýnist hann rauðgulur á næturhimninum. Ástæðan er sú að yfirborðið er þakið fínu ryki úr járnoxíði eða ryði. Mars skartar tveimur fylgitunglum sem heita Fóbos og Deimos.

Mars er bergreikistjarna í innra sólkerfinu, um það bil helmingi minni en Jörðin. Mars hefur örþunnan lofthjúp sem er að mestu úr koldíoxíði. Sönnunargögn benda til þess að hann hafi eitt sinn verið miklu þykkari, hlýrri og blautari.

Á yfirborðinu eru fjölmargar forvitnilegar jarðmyndanir eins og árekstragígar og -dældir, eldfjöll og hraun, gljúfur og dalir, jöklar og pólhettur. Á Mars eru ennfremur ótal ummerki um rennandi vatn og eru vangaveltur uppi um að þar kunni að hafa þrifist frumstætt líf í fyrndinni þótt sannanir skorti enn sem komið er.

Mars er meðal mest könnuðu reikistjarna sólkerfisins enda sérstaklega áhugaverð reikistjarna. Mars hefur alla tíð verið mönnum kunnugur enda oft meðal björtustu fyrirbæra næturhiminsins. Aðeins sólin, tunglið, Venus og Júpíter geta verið bjartari.

Goðsagnir

Mars var stríðsguð Rómverja, sonur Júpíters og Júnó, verndari landbúnaðar og mannlegrar heilsu. Mars var faðir Rómúlusar og Remusar sem sagðir eru hafa stofnað Rómaborg á Palatínhæð árið 753 f.Kr. Við Mars er kenndur þriðji mánuður ársins, sem jafnframt var fyrsti mánuður ársins í tímatali Rómverja. Hliðstæða Mars í grískri goðafræði var Ares.

Í mörgum tungumálum er þriðjudagur einnig dagur Mars, samanber mardi í frönsku, martedi á ítölsku og martes á spænsku. Norræni guðinn Týr samsvarar Mars og áður fyrr kallaðist þriðjudagur týsdagur hér á landi, eins og hann gerir enn í Danmörku.

Í öðrum menningarsamfélögum voru svipuð heiti á reikistjörnunni. Súmerar nefndu Mars Nergal eftir stríðs- og pláguguði sínum. Í Mesópótamíu var Mars „stjarnan sem dæmdi um örlög hinna látnu“.  Forn-Egiptar kölluðu reikistjörnuna Har Descher sem þýðir sá rauði. Í goðafræði Hindúa var Mars þekktur sem stríðsguðinn Karttikeya og Babýlóníumenn nefndu Mars Salbatanu. Í keltneskri goðafræði var hann þekktur sem Belatu-Cadros. Í austur-asískri menningu er Mars alla jafna kallaður „eldstjarnan“.

Tákn reikistjörnunnar, hringur með ör sem bendir upp út frá hringnum, er stjörnuspekilegt tákn Mars. Táknar það skjöld og spjót sem rómverski guðinn Mars átti og notaði. Táknið er einnig þekkt í líffræði og lýsir karlkyni.

Braut og snúningur

Mars er í að meðaltali um 230 milljón km (1,5 SE) fjarlægð frá sólu. Miðskekkja sporbrautarinnar er þó nokkur, 0,09, sem þýðir að vegalengdin frá sólu í sólnánd og sólfirrð sveiflast um tæplega 43 milljónir kílómetra. Af reikistjörnunu hefur aðeins Merkúríus miðskakkari sporbraut. Miðskekkjan hefur breyst í gegnum tíðina og benda mælingar til þess að fyrir ríflega einni milljón ára hafi sporbrautin verið nánast fullkomlega hringlaga.

Sporbrautir bergreikistjarnanna og Júpíter í samanburði. Mars er um það bil 1,5 stjarnfræðieiningu frá sólu. Sólarljósið er um 13 mínútur að ferðast frá sólinni til Mars. Mynd: NASA/JPL/Stjörnufræðivefurinn

Umferðartíminn er 687 jarðardagar, svo eitt Mars-ár er tæplega eitt Jarðarár. Einn sólarhringur á Mars er rétt um 40 mínútum lengri en sólarhringurinn á Jörðinni eða 24 klukkustundir, 39 mínútur og 35 sekúndur. Í Mars-leiðöngrum er vísað til eins Mars-dags sem Sol. Eitt Marsár er þar af leiðandi 668 Marsdagar eða 1,88 jarðarár (1 ár, 320 dagar og 18 stundir).

Möndull Mars hallar um 25,19 gráður sem er svipað og möndulhalli Jarðar. Mars hefur því samskonar árstíðir og Jörðin. Hins vegar jafngildir eitt Marsár tveimur jarðarárum og því eru árstíðirnar tvöfalt lengri á Mars en Jörðinni. Í dag beinist möndulás norðurpólsins að stjörnunni Deneb í Svaninum sem er þar af leiðandi norðurpólstjarnan á Mars.

Þar sem Mars er utar í sólkerfinu gætu geimfarar framtíðarinnar séð Jörðina ganga fyrir sólu. Jarðarbúar urðu vitni að samskonar atburði árið 2012 þegar Venus gekk fyrir sólu. Jörðin gekk sineast fyrir sólu frá Mars séð þann 11. maí 1984, en næst þann 10. nóvember árið 2084. Þverganga Jarðar varð rithöfundinum Arthur C. Clarke efni í vísindaskáldsöguna Transit of Earth sem kom út árið 1971. Í henni fylgist strandaður geimfari á Mars með þvergöngu jarðar árið 2084.

Eðliseiginleikar

Mars er helmingi minni en Jörðin að þvermáli og því næst minnsta bergreikistjarnan. Með þriðja lögmáli Keplers má finna út að Mars er rétt rúmlega einn tíundi af massa Jarðar. Þegar bæði stærðin og massinn eru þekkt má reikna út rúmmálið. Mars reynist þá 15% af rúmmáli Jarðar. Þrátt fyrir að vera helmingi minni en Jörðin er yfirborð Mars álíka stórt að flatarmáli og allt þurrlendi Jarðar. 

Samanburður á stærðum bergreikistjarna sólkerfisins.

Innviðir

Rétt eins og Jörðin hitnaði Mars þegar reikistjarnan varð til úr ryki og stærri bergklumpum sem þjöppuðust saman í árdaga sólkerfisins. Á nokkrum tugum milljónum ára varð reikistjarnan lagskipt. Hægt er að afla þekkingar á innviðum Mars út frá massa og stærð reikistjörnunnar, hverfitregðu og loftsteinum frá Mars. 

Skjálftamælingar InSight lendingarkannans byltu mynd okkar af innri gerð Mars. Þær sýna að innviðir Mars skiptast þrennt: Kjarna, möttul og skorpu, líkt og innviðir Jarðar. Skjálftamælingarnar benda til þess að kjarni Mars sé 1830 km í radíus. Hann er að mestu úr fljótandi járni en inniheldur líka önnur léttari frumefni eins og brennistein, súrefni, kolefni og vetni. Léttu frumefnin valda því að  bræðslumark kjarnans er lægra en ef hann væri eingöngu úr járni og nikkel. Það útskýrir hvernig kjarninn getur enn verið bráðinn þrátt fyrir að hafa kólnað umtalsvert frá því að Mars myndaðist.

Skjálftamælingar InSight geimfarsins benda til þess að umhverfis kjarnann, í neðri hluta möttulsins, sé lag úr bráðinni kviku.

Möttullinn er úr þéttu ólivínríku bergi og umlykur kjarnann Úr möttlinum steig kvikan upp á yfirborði og myndaði Þarsisbunguna og eldfjöllin á Mars

Skorpan er ysta lagið. Með því að fylgjast nákvæmlega með hreyfingum Mars Global Surveyor geimfarsins umhverfis Mars gátu vísindamenn mælt þykkt Marsskorpunnar nokkuð nákvæmlega. Ef skorpan er einhvers staðar þykkari er massinn þar meiri. Þegar geimfarið nálgast þann stað þar sem massinn er meiri eykst hraði þess en á sama hátt dregur úr honum þegar geimfarið fjarlægist. Með þessari aðferð gátu vísindamenn komist að því að skorpan var líklega að meðaltali um 40 til 70 km þykk. Þykkust er hún lílkega um 125 km þykk. Á lendingarstað InSight reyndist skorpan aðeins þynnri en búist var við eða um 25 til 40 km þykk.

Talið er að fyrstu 500 milljón árin hafi flekahreyfingar átt sér stað á Mars. Í dag eru engar flekahreyfingar til staðar en skorpan getur brostið á misgengjum vegna hitaþenslu.

Skýringarmynd af skjáltamælingum InSight kannans sem afhjúpaði innri uppbyggingu Mars. Mynd: NASA/JPL-Caltech

Segulsvið

Mars hefur ekkert hnattrænt segulsvið sem umlykur reikistjörnuna líkt og jörðin. Hins vegar benda gögn frá Mars Global Surveyor til þess að hluti skorpunnar hafi sterkt en staðbundið segulsvið.

Þrátt fyrir það hefur Mars norðurljós, reyndar harla ólíka þeim sem við sjáum á Jörðinni. Á Mars eru norðurljósin dreifð og geta þakið allan himinninn þegar rafhlaðnar agnir skella á andrúmsloftinu án þess að ferðast eftir segulsviði. Mars hefur líka staðbundin norðurljós en þau eru björtust yfir þeim svæðum þar sem enn eru leifar af hnattræna segulsviði fortíðar. Þessi norðurljós sjást einkum á kvöldin á Mars og gætu geimfarar framtíðarinnar séð þau.

Skýringarmynd af veiku segulsviði Mars. Segulsviðið er ekki hnattrænt og sterkast á fáeinum stöðum. Mynd: Anil Rao/University of Colorado/MAVEN/NASA GSFC

Landslag

Landslag Mars er mjög fjölbreytt þótt reikistjarnan sé fremur smá. Á yfirborðinu eru stærðarinnar gígar, risavaxin eldfjöll, hraunsléttur, gljúfur og vatnssorfnir dalir svo fátt eitt sé nefnt.

Frá Jörðu séð er yfirborðinu að grunni til skipt í tvennt, ljós og dökk svæði. Ljósu slétturnar eru þakktar ryki og sandi og voru eitt sinn talin meginlönd. Þau fengu þess vegna nöfn á borð við og Arabía Terra og Amazon-sléttan. Dökku svæðin voru talin úthöf og fengu nöfn eins og Mare Serpentis (Nöðruhafið) og Mare Australe (Suðurhafið).

Kort af Mars sem byggir á ljósmyndum frá Viking brautarförunum. Efst og neðst sjást pólhettur Mars. Ljósa svæðið á suðurhvelinu er hrím og þoka í Hellas árekstradældinni. Mynd: NASA/JPL/USGS

Mars hefur aftur á móti engin höf og því ekkert sjávarmál til að mæla hæð yfirborðsins. Þess í stað styðjast reikistjörnufræðingar við meðalgeisla (meðalradíus) reikistjörnunnar til að ákvarða meðalupphækkun yfirborðsins. Öll kennileiti eru síðan mæld með tilliti til þessa stærðfræðilega yfirborðs. Við köllum þetta meðaljarðlag (e. mean geoid). Á Mars er núllhæð yfirborðsins, eða tilbúið sjávarmál, skilgreint í þeirri hæð þar sem loftþrýstingur er 6,1 millíbör. Þessi þrýstingur er um 0,6% af loftþrýstingi við sjávarmál á jörðinni.

Á myndinni hér fyrir neðan sést hæðarkort af Mars byggt á gögnum frá MOLA í Mars Global Surveyor. Á kortinu rís hæsta fjall sólkerfisins, Ólympusfjall, um 27 km upp úr meðaljarðlaginu. Fjallið sést sem stór hvítur blettur, vestan við þrjá minni bletti sem einnig eru risavaxin eldfjöll.

Hæðarkort af Mars byggt á leysigeislamælingum MOLA mælitækisins á Mars Global Surveyor gervitunglinu. Lægstu svæðin eru blá og dökkblá en þau hæstu rauð og hvít. Mynd: NASA/JPL/USGS

Fjöldi kennileita á yfirborði Mars bera latnesk heiti. Gott er að þekkja þau algengustu þar sem það einfaldar okkur mjög að greina milli mismunandi jarðmyndana á Mars. Þetta eru:

Jarðmyndun á latínu	Skýring	Dæmi
Planitia (flt.: planitae)	Lág slétta	Elysium Planitia (Elysiumsléttan)
Mons (flt.: montes)	Fjall	Olympus Mons (Ólympusfjall)
Vallis (flt.: valles)	Dalur, venjulega þurr árfarvegur	Ares Vallis (Aresardalur)
Tholus	Lítið bungulaga fjall, venjulega eldfjall	Albor Tholus (Albor Þolus)
Patera	Grunnur skálarlaga gígur, venjulega eldfjallaaskja	Alba Patera
Fossa (flt.: fossae)	Langur, mjór dalur	Cerberus Fossae
Labyrinthus	Dalakerfi þar sem nokkrir dalir skerast	Noctis Labyrinthus
Vastitas	Víðáttumikið láglendi	Vastitas Borealis (Norðurláglendið)
Planum	Háslétta	Meridiani Planum (Meridianihásléttan)
Rupes	Hamar eða klettaveggur	Olympus Rupes
Rima	Gjá eða sprunga	Rima Tenuis

Jarðfræði

Gögn frá gervitunglum á sporbraut um Mars og könnunarförum sem hafa lent þar, auk rannsókna á loftsteinum frá Mars, sýna að yfirborðið er að mestu leyti úr basalti. Basalt er storkuberg eða eldfjallagrjót, svo Mars er að mestu úr sömu bergtegund og Ísland.

Greining á jarðvegssýnum sem Viking-förin söfnuðu árið 1976 sýna að jarðvegurinn er járnríkur leir sem samsvarar vel veðrun basalts. Rauða litinn sem einkennir yfirborðið má rekja til járnoxíðs (Fe₂O₃) sem í daglegu tali nefnist ryð. Jarðvegurinn er afar fínn og hefur svipaða áferð og hveiti.

Á Mars er berghulan (hugtak sem notað er yfir lausan jarðveg á tunglum og reikistjörnum) gerólík jarðveginum á Jörðinni. Í berghulunni hafa fundist efni sem eru eitruð, til að mynda perklórat (HClO₄). Perklórat er klórsalt sem fannst á norðurheimskautssvæði reikistjörnunnar þar sem Phoenix geimfarið lenti árið 2008. Magnið er slíkt að það er eitrað plöntum og mönnum.

Jarðfræðikort af Mars. Mynd: USGS

Gígar

Þegar Mariner 9 heimsótti Mars árið 1971 sýndu myndir geimfarsins mikinn mun á norður- og suðurhvelinu. Norðurhvelið er mun láglendara og sléttara en suðurhvelið, eins og sést á hæðarkortinu að ofan. Á norðurhvelinu eru líka töluvert færri gígar. Það bendir til þess að það sé jarðfræðilega yngra en suðurhvelið. Þess vegna er hið unga, slétta og tiltölulega gígalausa norðurhvelið kallað láglendi, á meðan hið eldra gígótta svæði suðurhvelsins er kallað hálendi og minnir um margt á fornt landslag tunglsins. Þrátt fyrir það eru færri gígar á Mars en tunglinu en ástæðan er lofthjúpurinn sem ver yfirborðið fyrir litlum loftsteinum.

Ekki er vitað hvers vegna munurinn á milli hvelanna er jafn mikill og raun ber vitni. Hugsanlega varð Mars fyrir risaárekstri snemma í sögunni. Önnur tilgáta skýrir muninn með því að flekahreyfingar í árdaga Mars hafi leitt til þynnri skorpu á norðurhvelinu.

Það kemur ekki á óvart að stærstu árekstradældirnar á Mars eru á suðurhvelinu. Stærsta árekstradældin er Hellas Planitia, um 2000 km að þvermáli (vegalengdin milli Reykjavíkur og Berlínar!) og að meðaltali sjö km djúp. Dældarinnar er dýpst um níu km undir meðalhæð yfirborðsins og er hún þar af leiðandi lægsti staður Mars. Hún er jafnframt sá staður þar sem loftþrýstingur er hæstur á reikistjörnunni og geislunin minnst. Hellast dældin varð sennilega við árekstur smástirnis fyrir um 3,9 milljörðum ára og hafði áreksturinn tvímælalaust mikil áhrif á reikistjörnuna í heild. Á gagnstæðri hlið Mars er eldfjallið Alba Patera sem hugsanlega hefur byrjað að myndast af völdum höggbylgna í kjölfar árekstursins. Hellas dældin sést frá Jörðinni í gegnum litla áhugamannasjónauka.

Þrefaldur gígur á Mars. Sá stærsti er 45 km á breidd en sá minnsti 28 km. Einnig má sjá fjölda annarra smærri gíga. Mynd: ESA/DLR/FU Berlin

Hellas-dældin er með stærstu árekstragígum sólkerfisins og ásamt Marinergljúfrunum og Ólympsfjalli er hún ein stærsta myndunin á Mars. Næst stærsta árekstradældin á Mars er Argyre-dældin, um 1800 km í þvermál og rétt um 5 km djúp. Stærsta árekstradæld sólkerfisins er að líkindum á tunglinu. Hún nefnist Suðurpóls-Aitken og er meira en 2500 km í þvermál og 12 km djúp.

Í heild hafa meira en 43.000 gígar stærri en 5 km að þvermáli fundist á Mars. Mars er massaminni en Jörðin svo reikistjarnan okkar hefur líklegast orðið fyrir tvöfalt fleiri árekstrum í gegnum tíðina. Veðrun og rof á Jörðinni hefur hins vegar áfmáð nánast öll ummerki um þetta gífurlega loftsteinaregn. Á móti kemur að Mars er nálægt smástirnabeltinu og því eflaust meiri líkur á árekstrum við efni þaðan. Einnig eru meiri líkur á árekstrum skammferðarhalastjarna við Mars vegna nálægðar hans við Júpíter.

Stærstu gígarnir á Mars eru nefndir eftir þekktum vísindamönnum sem lagt hafa sitt af mörkum til rannsókna á reikistjörnunni og einnig höfundum vísindaskáldsagna. Smærri gígar, innan við 60 km í þvermál, eru nefndir eftir bæjum og stöðum á Jörðinni. Þannig bera þrír gígar íslensk staðarheiti,  gígarnir Grindavík (12 km í þvermál), Reykholt (53,2 km í þvermál) og Vík. Sjá nánar Íslensk örnefni í sólkerfinu.

Gögn frá Mars Reconnaissance Orbiter benda til þess að ár hvert skelli um það bil 200 loftsteinar á Mars og mynda gíga sem eru tæplega 4 metrar á breidd eða stærri.

Nýr árekstragígur á Mars. Gígurinn er um 30 metrar í þvermál og varð til við loftsteinaárekstur sem varð einhvern tímann milli júlí 2010 og maí 2012. Dökku rákirnar eru ryk sem hefur skvest burt við áreksturinn. Litirnir eru ýktir og virkar gígurinn þess vegna bláleitur. Mynd: NASA/JPL-Caltech/UArizona

Eldfjöll

Mars er eldfjallapláneta. Á Mars eru nokkur eldfjöll sem eru miklu stærri en þau sem finnast á Jörðinni. Stærstu eldfjöllin eru á tveimur svæðum sem nefnast Þarsis og Elysium.

Þarsisbungan er 2500 km í þvermál eða á stærð við Suðurskautslandið og rís um 10 km upp úr meðalhæð yfirborðsins Á norðvesturhluta bungunnar eru þrjár stórar dyngjur, Ascraeusfjall, Pavonisfjall og Arsiafjall sem allar eru um 15 km háar.

Skammt frá er Ólympusfjall, stærsta eldfjall Mars og um leið stærsta eldfjall sólkerfisins. Ólympusfjall er dyngja líkt og hin fjöllin en 550 km í þvermál og 27 km há, meira en þrefalt hærra en Everestfjall! Til samanburðar má nefna, og til að átta sig á stærðinni, er Ólympusfjall mun stærra en Ísland að flatarmáli.

Ólympusfjall í samanburði við Ísland.

Elysiumsvæðið er næst stærsta eldfjallasvæðið á Mars. Eldfjöllin þar eru smærri en á Þarsis og gossagan fjölbreyttari. Þrjú stærstu eldfjöllin þar nefnast Hecates Tholus, Elysiumfjall og Albor Tholus.

Ástæða þess að eldfjöllin á Mars eru svo stór er vegna þess að möttulstrókarnir eða heitu reitirnir á Mars héldust á sama stað í hundruð milljónir ára. Á jörðinni eru flekahreyfingar sem valda því að heitu reitirnir færast til svo risavaxin eldfjöll geta ekki myndast. Á Mars eru engar flekahreyfingar og gosefnin hlaðast stöðugt upp. Einnig er minna þyngdartog á Mars sem veldur því að fjöllin geta orðið stærri en á jörðinni.

Rannsóknir á loftsteinum frá Mars benda til þess að fjöllin hafi ekki gosið í langan tíma og ef til vill varð síðasta gos fyrir að minnsta kosti 150 milljón árum. Einhver eldfjöll gætu engu að síður enn verið virk. Rannsóknir Mars Express gervitungls ESA bendir þess að eldvirkni hafi hafist á Þarsis -svæðinu fyrir um 3,6 milljörðum ára og að síðustu gos hafi orðið fyrir aðeins um 100 til 250 milljónum ára.

Hrauntungur á Daedalia Planum. Sjá má tvær á myndinni ef vel er að gáð, sú eldri milli gíganna tveggja og sú yngri ofan á henni. Mynd: ESA/DLR/FU Berlin

Gervigígar

Þegar glóandi hraun rennur yfir votlendi, grunn stöðuvötn eða jafnvel ár verða til gervigígar. Hitinn frá hrauninu sýður vatnið sem tætir kvikuna svo hún springur upp í loftið og verður að gjalli. Við það hlaðast upp þyrpingar gervigíga. Gervigígar eru oft mjög reglulegir og líkjast dæmigerðum eldgígum.

Gervigígar eru þekkt fyrirbæri á Íslandi, t.d. Skútustaðagígar við Mývatn, Rauðhólar við Reykjavík og Landbrotshólar í Landbroti. Raunar finnast gervigígar hvergi annars staðar á Jörðinni en á Íslandi.

Á Mars sjáum við hins vegar svipaðar myndanir. Á myndinni hér undir, sem Mars Reconnaissance Orbiter tók, sést þyrping gervigíga við Elysium eldfjallasvæðið á Mars. Hér hefur glóandi hraun runnið yfir votlendi og myndað þessa glæsilegu gervigígaþyrpingu. Er þetta enn ein sönnun þess að vatn var á fljótandi formi á Mars. Smelltu hér til að bera saman við Skútustaðagíga í Mývatnssveit.

Gervigígaþyrping á Mars. Mynd: LPL/NASA

Gljúfur

Austan Þarsis eldfjallasvæðisins er risastórt gljúfrakerfi sem Mariner 9 fann árið 1971 og nefnd eru Valles Marineris, geimfarinu til heiðurs. Valles Marineris eða Mariner-dalirnir liggja þvert yfir miðbaug Mars og teygja sig yfir nærri fjórðung af ummáli reikistjörnunnar.

Valles Marineris við miðbaug Mars.

Valles Marineris gljúfrin eru 4000 km löng, mest 200 km breið og allt að 7 km djúp. Væri gljúfrakerfið á jörðinni næði það þvert yfir meginland Norður-Ameríku eða frá New York til Los Angeles. Marinergljúfrin eru lang stærstu gljúfur sólkerfisins. Til samanburðar er Miklagljúfur í Bandaríkjunum aðeins 446 km langt og nærri 2 km djúpt.

Talið er að Marinergljúfrin hafi orðið til á sama tíma og Þarsisbungan myndaðist undir lok Nóaskeiðsins og seint á Hespersskeiðinu. Þegar yfirborðið reis við myndun Þarsis-bungunnar varð gríðarlegt álag á skorpunni í kring sem olli sprungumyndunum. Þannig eru Marinergljúfrin risavaxið sigdalakerfi líkt en slíkar jarðmyndanir verða til þegar skorpa reikistjörnu brotnar upp.

Sambærilegir en mun minni sigdalir finnast víða á Jörðinni, til dæmis í austanverðri Afríku þar sem nýtt haf er að myndast, Rauðahafið, Rínardalurinn og Þingvellir hér á landi. Marinergljúfrin mynduðust ekki fyrir tilverknað rennandi vatns en það hefur vissulega átt sinn þátt í að veðra gljúfrin í gegnum tíðina.

Mariner-gljúfrin séð frá 45 gráðu sjónarhorni. Myndin er stafrænt líkan, búið til úr ljósmyndum og hæðarmælingum en búið er að ýkja hæðina nokkuð. Mynd: ESA/DLR/FU Berlin

Jarðsaga

Jarðmyndanir og landslagið á Mars gefa vísbendingar um sögu yfirborðsins. Með því að telja gíga á mismunandi stöðum á Mars er hægt að skipta yfirborðinu í þrjú misgömul svæði sem samsvara mismunandi skeiðum í jarðsögu Mars:

• Nóaskeiðið er fyrsta og elsta jarðsögutímabilið og stóð frá 4,6 til 3,5 milljörðum ára. Skeiðið er nefnt eftir Noachian-svæðinu á suðurhveli Mars. Á þessu skeiði urðu til elstu og gígóttustu svæði reikistjörnunnar sem hafa lítið breyst síðustu 3,5 milljarða. Á Nóaskeiðinu rigndi loftsteinum yfir yfirborðið og stærstu árekstradældirnar, eins og Hellas-dældin, mynduðust. Loftslag á Nóaskeiðinu var líklega mjög ólíkt því sem nú er, því talið er að þá hafi verið hlýrra og blautar. Á þessu skeiði gætu því bæði höf, vötn, ár og lækir hafa verið til staðar. Líklegt er, að Þarsis-bungan hafi orðið til á þessu skeiði.

• Hespersskeiðið er annað og næst elsta jarðsögutímabilið og stóð frá 3,5 til 2,9 milljörðum ára. Skeiðið markar „miðaldirnar“ í jarðsögu Mars þegar loftslagið tók að breytast og varð þurrara. Hespersskeiðið er nefnt eftir samnefndri sléttu á suðurhveli Mars, sem er skammt norðaustan Hellas-dældarinnar. Á Hespersskeiðinu urðu sennilega stórar hraunbreiður til.

• Amazonsskeiðið er þriðja og yngsta jarðsögutímabilið og stóð frá 2,9 milljörðum ára til okkar tíma. Amazonsskeiðið er nefnt eftir samnefndri sléttu á norðuhveli Mars, milli Þarsis og Elysium eldfjallasvæðanna. Á þessu skeiði myndaðist Ólympusfjall. Svæði frá þessu skeiði hafa fremur fáa árekstragíga.

Vatn á Mars

Eins og aðstæður eru í dag á Mars getur ferskvatn ekki runnið þar um í fljótandi formi. Þó er vatn á Mars ekki af skornum skammti því það finnst í miklu mæli á báðum heimskautasvæðunum. Einnig er vatn í mjög miklu magni sem sífreri undir yfirborðinu víða um reikistjörnuna. Vatnið þar gæti sumstaðar haldist fljótandi af völdum jarðhita.

Víða á yfiborðinu sjást ótvíræð merki um fljótandi vatn eins og uppþornuð stöðuvötn, strandlínur og árfarvegi. Kvíslamynstur í árkeilum og hlykkjóttar rásir í flatbotna gígum benda sterklega til þess að vatn hafi einu sinni runnið um reikistjörnuna.

Uppþornaðar vatnsrásir finnast víða á hálendissvæðum suðurhvelsins en á fremur fáum stöðum á láglendi norðurhvelsins. Auk þess sjást vísbendingar um kraftmikil hamfaraflóð, til dæmis í Kesei Vallies og augljósar skriðjökulmenjar.

Straumlínulagaðar eyjar í Kasei Vallis, einu stærsta árfarvegakerfi Mars. Mynd: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)

Í efnisslettum frá mörgum gígum sjást líka greinilega merki þess að árekstrar hafi átt sér stað í votu umhverfi. Allt þetta bendir til þess að mikið magn vatns hafi runnið um yfirborðið í fjarlægri fortíð en ekki nýlega.

Tæpum mánuði eftir að Opportunity jeppinn lenti á Mars árið 2004 tilkynntu vísindamenn að Meridianihásléttan, lendingarstaður jeppans, var eitt sinn þakin vatni. Í setlögum gígsins sem Opportunity lenti í fann jeppinn vísbendingar um strandlínur sem yfirborðsvatn skildi eftir sig í gígnum.

Lendingarstaður Opportunity var að hluta til valinn út frá sethnyðlingum úr hematíti (járnglans) sem fundust á Meridianisléttunni. Hematíthnyðlingarnir eru örfáir millímetrar að þvermáli og er talið að þeir hafi myndast í vatni fyrir milljörðum ára. Þetta leiddi til þess að vísindamenn töldu haf eitt sinn hafa þakið yfirborð Mars og hugsanlega skapað lífvænlegar aðstæður. Frekari rannsóknir á öðrum steindu á sléttunni benda til þess að vatnið hafi verið of salt og súrt fyrir líf eins og við þekkjum það.

Sethnyðlingar (litlar dökkar kúlur) í setlögum á Meridianisléttunni, lendingarstað Opportunity jeppans á Mars. Mynd: NASA/JPL/Cornell

Opportunity hefur einnig fundið vötnuðu súlfatsteindina jarosít og vatnað kalsíumsúlfat, betur þekkt sem gifs. Gifs er ótvíræð sönnun fyrir því að vatn seytlaði um sprungur í berggrunninum.

Systurjeppinn Spirit fann einnig ýmis merki um fljótandi vatn á lendingarstað sínum, Gusev-gígnum, þar á meðal steindina geotheít (FeO(OH)) sem myndast aðeins með vatni, auk súflata, karbónata og kísils sem bendir til þess að jarðvarmi hafi verið á staðnum

Í febrúar 2005 birti Geimvísindastofnun Evrópu (ESA) myndir sem Mars Express geimfarið tók af því sem leit út fyrir að vera fornt, frosið íshaf á Elysium-sléttunni við miðbaug Mars.

Rykugir ísjakar á frosnu stöðuvatni á Elysium Planitia. Mynd:ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum)

Á myndum sést það sem lítur út fyrir að vera risavaxnir ísjakar þaktir ryki. Vatnið sem myndaði hafið virðist eiga uppruna sinn að rekja undir yfirborði Mars og hafa brotist út um sprungur Cerberus Fossae í miklu hamfaraflóði. Á svæðinu eru fáir gígar sem sýnir að svæðið er ekki mikið eldra en fimm milljón ára gamalt — frekar ungt á jarðfræðilegan mælikvarða.

Tæpum þremur árum síðar, í desember 2006, birti NASA myndir sem Mars Global Surveyor tók með sex ára millibili af giljadrögum í gígbarmi. Myndirnar bentu til þess að einhvern tímann á þessu tímabili hafi eðjuskriða fallið niður hlíðar gígsins. Sumir reikistjörnufræðingar eru þó fullir efasemda um að fljótandi vatn hafi valdið þessu og sýndu fram á hvernig sandur og ryk getur einnig myndað svona mynstur.

Þann 25. maí 2008 lenti Phoenix geimfarið norðan heimskautsbaugs á Mars. Tilgangur leiðangursins var að sannreyna uppgötvun sem Mars Odyssey geimfarið gerði þegar það nam ummerki vetnis í efstu jarðlögunum. Vetnið benti til þess að vatnsís væri að finna undir yfirborðsþekjunni og var Phoenix sendur í leit að ísnum.

Um leið og Phoenix opnaði augun við komuna til Mars sáust greinileg merki þess að ís væri að finna undir yfirborðinu. Á myndunum sáust svonefndir frosttiglar, en þeir myndast þegar ísinn undir þiðnar og frýs til skiptis. Þegar ísinn frýs þenst hann út, en þegar hann þiðnar dregst hann saman og skilur eftir sig augljóst tíglamynstur. Þessir tiglar finnast víða á Jörðinni, þar á meðal á Íslandi.

Þegar Phoenix gróf ofan í jarðveginn kom hann fljótt niður á harða og ljósa fyrirstöðu. Ljósmyndir sýndu að þetta efni þurrgufaði, þ.e. breyttist úr ís í gas án þess að verða fljótandi á milli, sem staðfesti að þetta var ís en ekki ljós jarðvegur. Þessi ís er vatn; ef þú næðir honum upp og bræddir hann gætir þú gætt þér á svalandi vatni frá Mars!

Vatnsís undir þunnu jarðvegslagi norðan heimskautsbaugs á Mars. Mynd: NASA/JPL-Caltech/UoA/Texas A&M University

Síendurteknar hlíðarrákir

Árið 2011 tilkynntu vísindamenn að á myndum HiRISE myndavélarinnar í Mars Reconnaissance Orbiter hefðu fundist merki um fljótandi vatn streyma niður hlíðar í gígum yfir hlýjustu mánuði ársins. Á myndunum sáust dökkar rákir í þeim hlíðum gíga sem snúa að miðbaug á miðlægum breiddargráðum á suðurhveli reikistjörnunnar, til dæmis í Coprates Chasma.

Þessar jarðmyndanir eru kallaðar „endurteknar hlíðarrákir“ (recurring slope lineae, RSL) eða „árstíðabundið streymi í hlýjum hlíðum gíga á Mars“.

Hlíðarrákirnar eru mjóar, 0,5 til 5 metrar á breidd en allt að nokkur hundruð metrar á lengd og streyma úr hlíðum þar sem hallinn er 25 til 40 gráður.

Árstíðabundið flæði saltvatns (dökku rákirnar) í hlíðum Newton gígsins á suðurhveli Mars. Mynd: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

Á miðlægum breiddargráðum á Mars er hitastigið á sumrin nógu hátt til þess að frosið vatn bráðni og byrji að flæða niður hlíðar þeirra gíga sem snúa að sól, annað hvort á yfirborðinu eða rétt undir því. Hitastigið á þessum stöðum á sumrin er milli -23°C upp í +27°C sem er of hátt til þess að um koldíoxíð sé að ræða en kemur vel heim og saman við saltvatn. Salt lækkar frostmark vatns eins og flestir kannast við.

Ekki hefur enn reynst unnt að staðfesta að um fljótandi vatn sé að ræða en reikistjörnufræðingar telja það líklegustu skýringuna.

Gale gígurinn

Þann 6. ágúst 2012 lenti Marsjeppinn Curiosity í Gale gígnum á Mars, skammt sunnan Elysium eldfjallasvæðisins, á mörkum gígótta suðurhálendisins og norðurláglendisins. Svo virðist sem Gale gígurinn hafi á einhverjum tímapunkti fyllst af seti. Við vindrof í milljarða ára hefur efnið fokið burt og skilið eftir 5 km hátt lagskipt fjall í miðjunni sem nefnist Aeolis Mons en er oftast kallað Sharpfjall.

Í neðsta hluta fjallsins eru leirsteindir, þar á meðal nontrónít sem er járnrík steind úr fylkingu smektíta. Nontrónítið inniheldur vatn í kristallabyggingu sinni og myndast við tiltölulega hlutlaust sýrustig, sem er heppilegt fyrir lífvænleika svæðisins í fyrndinni.

Fyrir ofan leirlögin eru súlfatlög sem talin eru hafa myndast um svipað leyti og eldfjöllin stóru á Þarsis spúðu eldi og eimyrju. Við gosin súrnaði lofthjúpurinn og vatnið svo súlfatsteindir urðu til. Efsti hluti fjallsins er sá yngsti og geymir þurrt, vindborið set.

Ofan í og í kringum Gale gíginn eru mörg ummerki rennandi vatns, svo sem árfarvegir, gljúfur og aurkeilur. Curiosity lenti ofan á einni aurkeilunni og á leið sinni að fyrsta rannsóknarstoppi sínu ók hann fram á áhugaverða opnu. Opnan sýnir 10 til 15 cm þykkt lag sem ber öll merki þess, að hafa orðið til á botni árfarvegar í umtalsverðum straumi.

Völubergslag: Leifar forns árfarvegs á Mars. Mynd: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Í henni og öðrum sambærilegum opnum í kring er völuberg en það er úr fínum, ávölum steinvölum sem eru límdar saman með sandi. Völurnar eru of stórar til að vindur hafi flutt þær. Þegar vatnið bar setið fram og völurnar með, rákust þær saman og rúnuðust hægt og rólega. Þetta var fyrsta uppgötvun Curiosity sem staðfesti að vatn hafði verið í Gale gígnum.

Nokkrum mánuðum seinna boraði Curiosity ofan í berggrunninn í Gale gígnum og komst að því að þar var eitt sinn botn á stöðuvatni. Í berggrunninum er mikið af leirsteindum, til dæmis smektít, en líka neikvætt hlaðin og misoxuð efni sem hefðu veitt lífi nauðsynlega orkuuppsprettu. Curiosity sýndi með öðrum orðum fram á að í Gale gígnum var lífvænlegt ferskvatn.

Í Gale gígnum hefur Curiosity einnig fundið gárur í setlögum og leirsprungur. Þær benda til þess að í gígnum hafi skipst á þurrar og blautar aðstæður, hugsanlega árstíðabundnar. Á sprungumótunum, sem eru eins og tiglar í laginu, varð til hörð súlfatskorpa sem varðveitti sprungurnar í milljarða ára.

Leirsprungur á lendingarstað Curiosity jeppans sem verða til þegar skiptast á blautar og þurrar aðstæður. Mynd: NASA/JPL-Caltech/MSSS/IRAP

Óseyri og leirur

Í júlí 2008 birtust í Nature niðurstöður rannsókna Bethany Ehlmann, þáverandi framhaldsnema við Brown-háskóla, og John Mustard, leiðbeinanda hennar, á Jezero-gígnum á Mars. Í gígnum var eitt sinn stöðuvatn. Í það rann fljótandi vatn og sjást þess glögg merki í myndarlegu óseyri.

Óseyri í Jezero gígnum á Mars. Litirnir eru ekki raunverulegir heldur notaðir til að einkenna ólíkar steindir á yfirborðinu. Græni liturinn táknar leirinn. Sjá má að árfarvegurinn er bugðóttur.  Mynd: NASA/JPL/JHUAPL/MSSS/Brown háskóli

Í óseyrinni fundu Ehlmann og Mustard leir og vatnaðar steindir eftir gögnum frá CRISM litrófsritanum í Mars Reconnaissance Orbiter. Dreifing leirsins bendir til þess að vatn hafi verið til staðar í þúsundir ára því hann botnfellur alltaf seinast úr vatnslausn  Á jörðinni er leir sérstaklega hentugur staður til að varðveita lífræn efni. 

Jezero-gígurinn var þess vegna álitlegur kostur í leit að vísbendingum um líf á Mars. Fyrir vikið var ákveðið að lenda skyldi Perseverance jeppanum þar árið 2021.

Myndir frá jeppanum benda til þess að á svæðinu hafi djúp og straumþung á runnið fyrir óralöngu. Áin var hluti af árfarvegum sem streymdu inn í stöðuvatn í gígnum. Á svæðinu hefur Perseverance einnig komið auga á það sem virðist vera steinrunnin sandrif eða sandeyri, þ.e. nokkurs konar leirur. Á Jörðinni verða leirur til dæmis til í lónum og við árósa við framburð af fíngerðu seti. Á Mars gætu þær hafa orðið til á svipaðan hátt þegar árfarvegurinn færðist til með tímanum. Síðan hefur vindurinn mótað þær.

Lítið fell þar sem hvert setlagið á fætur öðru virðist hafa hlaðist upp af djúpri, straumþungri á. Mynd: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS

Á Nili Fossae hafa vísindamenn líka fundið leir en einnig karbónöt. Á Jörðinni eru lífrænar leifar karbónöt, t.d. kalklög. Skeljar lindýra og kóralla eru oft úr kalsíti, sem er karbónat. Almennt er talið að tilvist karbónata í bergi séu merki þess að þeir hafi komist í snertingu við fljótandi vatn. Það að leir finnist á sama stað er býsna sterkt merki um að þar hafi eitt sinn verið fljótandi vatn. Frekari rannsókna er þörf til að skera úr um hvort lífrænar leifar sé að finna á Nili Fossae.

Nili Fossae er sigdalur norðaustan við Syrtis Major eldfjallasvæðið. Í sigdalnum hafa fundist karbónöt sem urðu líklega til í námunda við jarðhitavökva. Mynd: ESA/DLR/FU Berlin

Giljadrög

Sjá nánar: Giljadrög á Mars

Giljadrög eru litlar og mjög unglegar rof- og setmyndanir sem finna má í bröttum fjallshlíðum eða gígbörmum á Mars, líkast til mynduð af fljótandi vatni.

Efst í giljadrögum er alla jafna hvilft sem mjókkar smátt og smátt í annan endann, sameinast einum eða fleiri farvegum sem liggja niður hlíðina og enda venjulega í skriðusvuntu. Farvegirnir eru í besta falli nokkrir tugir metrar á breidd en geta verið nokkur hundruð metrar að lengd.

Giljadrög í Newton gígnum á Mars. Mynd: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Í setbunkanum fyrir framan þau eru gígar sjaldséðir sem bendir til þess að þessar myndanir séu ungar. Þar að auki hafa þau sorfið sig í gegnum öll önnur landslagseinkenni þar sem þau er að finna, þar á meðal sandöldur sem eru sennilega mjög breytilegar.

Giljadrög þykja mjög áhugavert rannsóknarefni því tilvist þeirra gæti bent til nýlegs rofs af völdum fljótandi vatns. Michael Malin og Kenneth Edgett lýstu þeim fyrstir í tímaritinu Science árið 2000 út frá myndum í hárri upplausn sem Mars Orbiter Camera á Mars Global Surveyor geimfari NASA hafði tekið árið áður.

Grunnvatn

Undir suðurpólhettu Mars fann Mars Express geimfar ESA merki um fjögur stöðuvötn sem eru nokkurs konar hliðstæður Vostok-vatns undir Suðurskautinu á Jörðinni - eða hinn íslensku Grímsvatna. Áætlað er að stærsta vatnið sé um 20 km breitt og á 1,5 km dýpi undir ísnum.

Líklegt er að vötnin séu feykilega sölt sem haldi þeim fljótandi. Ef líf ætti að geta þrifist þar þyrftu örverur að vera mjög salkærar.

Árið 2024 var tilkynnt um uppgötvun á fljótandi vatni í grunnvatnsgeymum á Mars, skammt frá lendingarstað InSight geimfarsins. Skjálftamælingar benda til þess að grunnvatnið sé fljótandi á um 11 til 20 km dýpi og gropnu eldfjallagrjóti. Til að komast að þessari niðurstöðu voru notuð eðlisfræðileg líkön af bergi, sem notuð eru á Jörðinni til að finna og kortleggja grunnvatn og olíu, og falla þau best því að berggrunnurinn sé mettaður af fljótandi vatni. Þetta virðist vera umtalsvert magn af vatni, á við risastöðuvötn eða jafnvel heil höf.

Gríðarerfitt væri að náglast vatnið enda á miklu dýpi í skorpunni. Það yrði þó ákaflega spennandi að sækja sýni þangað og sjá hvað leynist í vatninu. Við þekkjum það á Jörðinni að líf þrífst vel við svipaðar aðstæður og ríkja svo djúpt í skorpunni.

Lofthjúpur

Mars hefur örþunnan lofthjúp sem er að mestu leyti úr koldíoxíði (95%), nitri (2,7%) og argoni (1,6%) en önnur efni finnast í minni mæli.

Lofthjúpur Mars er örþunnur og að mestu leyti úr koldíoxíði. Mynd: NASA

Vísbendingar um fljótandi vatn á yfirborðinu benda til þess að lofthjúpurinn hafi eitt sinn verið mun þykkari og hlýrri. Þegar Mars glataði segulhvolfi sínu fyrir um fjórum milljörðum ára gat sólvindurinn verkað óheftur við jónahvolf reikistjörnunnar.

Þegar agnir sólvindsins rákust á agnirnar í lofthjúpi Mars tvístruðust þær og léttustu atómin í ystu lögunum sluppu út í geiminn. Bæði Mars Global Surveyor og Mars Express geimförin hafa greint þessar agnir streyma út í geiminn, sem og MAVEN gervitungl NASA. Lofthjúpur Mars hefur þannig veðrast í gegnum tíðina. Hefði segulhvolfið ekki horfið væri lofthjúpur Mars mun þykkari en hann er nú.

Myndir byggðar á mælingum MAVEN gervitunglsins sem sýna hvernig súrefni og vetni fjúka út í geiminn. Mynd: NASA/University of Colorado

Loftþrýstingurinn á Mars er því mjög lágur eða frá 30 Pascal (0,03 kPa) á Ólympusfjalli upp í 1155 Pascal (1,155 kPa) í botni Hellas-dældinnar. Meðalloftþrýstingurinn er um 600 Pascal (0,6 kPa) eða aðeins 6 millíbör. Þetta er innan við 1% af meðalloftþrýstingi við yfirborð jarðar sem er 101,3 kPa eða um 1000 millíbör. Meðalloftþrýstingur Mars jafngildir þar með loftþrýstingi í tæplega 35 km hæð yfir jörðinni.

Sumir gætu haldið að fyrst lofthjúpurinn er svona þunnur ætti Marshiminninn að vera dökkfjólublár að degi til, jafnvel svartur. Á myndum lendingarfara sést þó að himinninn er einhvers staðar á milli þess að vera föl-appelsínugulbrúnn og ljósbleikur. Í lofthjúpnum eru afar fínar rykagnir, aðeins 1,5 míkrómetri í þvermál, sem haldast lengi í lofthjúpnum og eiga sinn þátt í þessu sérkennilega litasamspili.

Sjónaukar á Jörðu niðri og geimför á sveimi um Mars hafa fundið merki um metan í lofthjúpi Mars. Þótt metanið sé í mjög litlu magni eða aðeins 0,000001% af innihaldinu er uppgötvunin engu að síður mjög merkileg. Ástæðan er sú að metan er tiltölulega óstöðug gastegund sem tvístrast fremur auðveldlega af völdum útfjólublás ljóss og hvarfast við hýdroxíðjónir og myndar vatn og koldíoxíð.

Sé ekkert ferli til staðar til að endurnýja metanið myndi það allt hverfa á nokkur hundruð árum. Einfaldasta skýringin er sú að endurnýjunin sé af völdum eldvirkni eða jarðhita. Geimför á braut um Mars hafa aftur á móti ekki fundið nein ummerki um slíka virkni á undanförnum árum. Annar möguleiki, sennilega ólíklegri en þeim mun meira heillandi, er að örverur undir yfirborðinu gefi frá sér metan á svipaðan hátt og lífíð á jörðini gefa frá sér metan út í andrúmsloftið. Marsleiðangrar framtíðarinnar munu eflaust skera úr um hvort metanið er lífrænt eða ólífrænt að uppruna.

Veður og loftslag

Loftslag Mars líkist á margan hátt loftslagi jarðar þar sem þar er að finna heimskautasvæði og veðrakerfi sem taka árstíðabundnum breytingum. Árstíðir Mars eru ennfremur líkastar árstíðum jarðar þar sem möndulhalli beggja reikistjarna er svipaður (25° á Mars og 23° á jörðinni). Árstíðir Mars eru aftur á móti tvöfalt lengri þar sem umferðartími hans er tvöfalt lengri en jarðar og hefur það vitaskuld talsverð áhrif á loftslagið.

Fjarlægð Mars frá sólu og þunnur lofthjúpur valda því að köldustu vetrarnæturnar á pólsvæðunum fara niður í -150°C á meðan hlýjustu sumardagarnir við miðbaug ná allt að +20°C. Þessar miklu hitasveiflur má að mestu leyti rekja til þess að þunnur lofthjúpurinn getur ekki viðhaldið varma í langan tíma. Varmi frá hlýnun yfirborðsins sleppur fljótt út í geiminn aftur. Meðalhitastigið er í kringum -50°C. Hafa ber í huga að þótt hitastigið fari stundum upp fyrir frostmark á Mars getur vatn ekki verið þar í fljótandi formi. Vegna lágs loftþrýstings myndi fljótandi vatn sjóða og verða að vatnsgufu.

Braut Mars hefur einnig mikil áhrif á loftslagið. Væri Mars á braut um sólina þar sem jörðin er væru árstíðirnar svipaðar og á jörðinni. Hins vegar hefur braut Mars mun meiri miðskekkju en braut jarðar sem hefur mikil áhrif á loftslagið. Mars er fjærst sólu (við sólfirð) þegar sumar er á suðurhvelinu en vetur á norðurhvelinu en við sólnánd er sumar á norðurhvelinu en vetur á suðurhvelinu. Sumarhitinn á suðurhvelinu getur verið allt að 30°C hærri en sumarhiti norðurhvelsins. Veturnir á suðurhvelinu eru því langir og kaldir en stuttir og hlýrri á norðurhvelinu.

Á Mars eru gróðurhúsaáhrif sem hækka hitastigið um tæplega 5°C.

Curiosity jeppinn hefur fylgst grannt með skýjafarinu á Mars. Myndir jeppans sýna sólstafi og rökkurskugga, falleg og litskrúðug glitský og jafnvel silfurský.

Silfurský yfir Curiosity á Mars. Mynd: NASA/JPL-Caltech

Rykstormar

Þegar Mariner 9 fór á braut um Mars árið 1971 bjóst vísindafólk við að fá loks skýrar og skarpar myndir af yfirborði reikistjörnunnar. Þess í stað sáu menn reikistjörnu á bólakafi í rykstormi. Aðeins Ólympusfjall stakk kollinum upp úr móðunni. 

Rykstormurinn stóð yfir í mánuð en síðan þá höfum við komist að því að slíkir stormar eru algengir og raunar þeir öflugustu í sólkerfinu. Stormarnir geta fljótt breyst úr því að vera staðbundnir yfir í að hylja allt yfirborðið og hafa mikil hnattræn áhrif á loftslag Mars. Rykstormarnir geta hækkað hitastigið um jafnvel 30°C, en þegar rykið sest og þekur dekkri svæði á yfirborðinu getur hitastigið lækkað um nokkrar gráður frá meðaltali vegna meira endurvarps sólarljóss.

Rykstormarnir eru algengastir við sólnánd þegar lofthjúpurinn er hlýrri en við sólfirð. Þar sem lofthjúpurinn er þunnur þarf 18 til 22 m/s vindhraða til að lyfta rykinu af yfirborðinu og þar sem Mars er svo þurr getur rykið haldist í lofthjúpnum í langan tíma. Á jörðinni hreinsar rigningin lofthjúpinn ef hann er skítugur. Í sólfirð myndast hrím á yfirborðinu og ský í lofthjúpnum sem bindur rykagnirnar og hitastigið lækkar.

Myndir Hubblessjónaukans frá árinu 2001 sem sýna hnattrænan rykstorm á Mars. Eins og sjá má hylur rykið nánast öll smáatriði á yfirborðinu.

Pólsvæði

Á báðum pólsvæðum Mars eru miklar ísbreiður, aðallega úr vatnsís en þaktar þurrís á yfirborðinu. Norðurpóllinn er um 1000 km í þvermál á sumrin og allt að tveggja km þykkur. Suðurpóllinn er öllu smærri eða 350 km í þvermál og 3 km þykkur en inniheldur engu að síður nægt vatn til að þekja reikistjörnuna með 11 metra þykku lagi samkvæmt ratsjárgögnum frá Mars Express geimfarinu.

Pólarnir hafa mikil áhrif á lofthjúp Mars. Yfir háveturinn kólnar svo svakalega að 25-30% af koldíoxíðinu í lofthjúpnum þéttist í þurrís og legst yfir pólsvæðin sem risavaxin pólhetta. Á norðurpólinn safnast þurrísinn saman í um eins metra þykkt lag á meðan suðurpóllinn er alltaf þakin átta metra þykkum þurrís. Þegar vorar og hlýnar þiðnar þurrísinn og stígur upp í lofthjúpinn svo hann þykknar staðbundið á ný. Á sama tíma verða til gríðarsterkir heimskautavindar sem ná allt að 110 m/s vindhraða. Þessar árstíðabreytingar bera með sér gífurlegt magn rykagna og vatnsgufu sem mynda hrím og stór klósigaský.

Myndir Hubblessjónaukans sem sýna greinilegar árstíðabreytingar á norðurpólhettu Mars. Fyrsta myndin var tekin í október 1996 þegar farið var að vora á Mars en seinasta myndin við sumarsólstöður þegar allt norðurhvelið er baðað sólskini. Myndin sýnir hvernig norðurpólhettan minnkar.

Á norðurpól Mars eru þykkt setlög úr ís og ryki. Talið er að þau hafi myndast á milljónum ára samhliða loftslagsbreytingum sem fylgdu breytilegum möndulhalla reikistjörnunnar. Svæðið er síbreytilegt, eitt hið virkasta á Mars, eins og vöktun með HiRISE myndavélinni á Mars Reconnaissance Orbiter leiðir í ljós. Þar hafa sést skriðuföll og jakahrun, eins og á myndinni hér undir.

Jakahrun úr setlögunum við norðurpólinn á Mars. Ljósi hlutinn neðst á myndinni sýnir ís. Mynd: NASA/JPL-Caltech/UArizona

Líf

Hugmyndin um líf á Mars er svo samofin hugmyndum um líf í geimnum að orðið Marsbúar er nánast samheiti yfir geimverur. Þótt við getum útilokað tilvist þróaðra Marsbúa er ekki enn hægt að útiloka að Mars hafi eitt sinn verið lífvænleg reikistjarna og að þar hafi frumstætt líf orðið til.

Þekking okkar í dag segir okkur að til þess að líf geti þrifist á reikistjörnu þarf fljótandi vatn. Ef vatn á að haldast fljótandi þarf reikistjarna að vera innan lífbeltis sólkerfis, þ.e.a.s. á þeim stað umhverfis sólu þar sem hvorki er of kalt né heitt. Í sólkerfinu okkar er jörðin innan þessa lífbeltis og Mars við ytri jaðar þess.

Á víð og dreif um Mars eru vísbendingar um að reikistjarnan hafi eitt sinn verið mun lífvænlegri en í dag. Víða finnast greinileg merki um fljótandi vatn í umtalsverðu magni og jafnvel er talið líklegt að vatnið sé frosið og hugsanlega fljótandi undir yfirborðinu.

Uppgötvunin um að vatn hafi eitt sinn runnið á yfirborði Mars glæddi hugmyndir okkar um líf á reikistjörnunni. Leit að örverum í jarðvegi Mars var eitt meginverkefni Viking-geimfaranna árið 1976. Í fórum þeirra var tæki til að greina ummerki lífs. Fyrstu niðurstöður rannsóknanna komu mönnum nokkuð á óvart því tækin námu lífræn efnasambönd í jarðveginu. Þegar tilraunin var endurtekin kom engin svörun í ljós og þótti ljóst að Mars væri lífvana staður. Menn deildu engu að síður um niðurstöður tilraunanna og flestir eru sammála um að þær hafi verið of frumstæðar til að geta greint líf. Þar fyrir utan voru tilraunir aðeins framkvæmdar á tveimur stöðum á Mars.

Þótt Mars hafi ef til vill verið lífvænlega reikistjarna í fyrndinni er fátt sem bendir til þess að hann sé það í dag. Mars hefur ekkert segulsvið til að verjast hættulegum ögnum sólvindsins og lofthjúpurinn er ekki nógu þykkur til að verja hann fyrir tíðu loftsteinaregni. Auk þess er Mars sennilega óvirkur jarðfræðilega séð en eldvirkni og flekahreyfingar eru mikilvægur þáttur í þróun og viðhaldi lífs á jörðinni.

Árið 1996 gerðu vísindamenn hjá NASA rannsóknir á loftsteininum ALH84001 sem fannst á Suðurskautinu árið 1984. Inni í steininum voru loftbólur sem innihéldu samsætur sem passa við lofthjúp Mars. Þannig vitum við að loftsteinninn er þaðan. Í steininum fundu vísindamennirnir það sem við fyrstu sýn leit út fyrir að vera steingerðar leifar baktería sem hugsanlega lifðu í steininum fyrir um 2 til 3,5 milljörðum ára. Þrátt fyrir þessa uppgötvun greinir menn hart á um þetta. Menn telja sig þar af leiðandi ekki hafa fundið óyggjandi sannanir fyrir lífí á Mars í þessum steini.

Hvort sem við uppgötvum líf á Mars eða ekki eru rannsóknir á Mars mikilvægar til að afla þekkingar á lífvænleika reikistjarna. Miðað við hugmyndir okkar um uppruna lífs á jörðinni er margt sem bendir til þess að svipaðar aðstæður hafi verið á Mars snemma í sögu sólkerfisins. Ef við finnum líf mun sú uppgötvun auka skilning okkar á líffræði gríðarlega. Ef við finnum ekki líf mun sú uppgötvun einnig auka skilning okkar á þeim aðstæðum sem líf getur þrifist við.

Rannsóknir á Mars

Galíleó Galílei var fyrstur til að skoða Mars í gegnum stjörnusjónauka. Sjónaukinn hans var of lítill til að nokkuð sæist og því var það ekki fyrr en í nóvember 1659 sem Hollendingurinn Christiaan Huygens gerði fyrstu áreiðanlegu athuganirnar á Mars. Með linsusjónaukanum sínum sá Huygens dökk svæði á rauðleitri skífunni sem við í dag nefnum Syrtis Major. Syrtis Major var raunar fyrsta landslagið sem menn sáu á annarri reikistjörnu. Huygens fylgdist með Mars í nokkrar vikur og komst að því að snúningstími hans væri um 24 klukkustundir.

Sjö árum síðar eða árið 1666 endurbætti Ítalinn Giovanni Cassini athuganir Huygens og fann út að Marsdagurinn er tæpum fjörutíu mínútum lengri en jarðardagurinn. Cassini var jafnframt fyrstu til að taka eftir sérkennilegum ljósum flekkum á pólsvæðum Mars. Um hundrað árum síðar, þegar sjónaukar voru orðnir enn stærri og betri, taldi ensk-þýski stjörnufræðingurinn William Herschel að ljósu flekkirnir á pólunum væru úr ís. Herschel áttaði sig einnig á að möndulhalli Mars var um tuttugu og fimm gráður.

Síðla árs 1877 var Mars í sól- og jarðnánd og nýttu stjörnufræðingar tækifærið til frekari rannsókna á reikistjörnunni. Í ágústmánuði þetta ár var bandaríski stjörnufræðingurinn Asaph Hall um það bil að hætta leit sinni af tungli eða tunglum umhverfis Mars þegar kona hans Chloe Angelina Stickney Hall hvatti hann til að halda leitinni áfram. Stuttu síðar fann hann tvö tungl sem nefnd voru Fóbos og Deimos.

Bollaleggingar um líf á Mars fengu byr undir báða vængi nokkrum vikum síðar þegar ítalski stjörnufræðingurinn Giovanni Schiaparelli notaði 8,75 tommu (22 cm) sjónauka til að útbúa fyrsta nákvæma kortið af yfirborði Mars. 

Schiaparelli taldi sig sjá línur á þvers og kruss um yfirborðið og kallaði þær canali sem er ítalska orðið fyrir farvegi. Canali var ranglega þýtt channels á ensku sem þýðir áveituskurðir. 

Orðið skurðir bendir til vitsmunalífs svo fljótlega spruttu upp sögur um litla græna karla í dauðateygjunum á Mars, sem framkvæmdu gríðarlega verkfræðiafrek í þeim tilgangi að safna vatni af pólunum á þurru svæðin við miðbaug reikistjörnunnar. Síðar kom í ljós að farvegir Schiaparellis voru af völdum galla í sjónaukanum.

Kort Giovanni Schiaparellis af Mars gert milli 1877-1886

Þessar hugmyndir um áveituskurði náðu fljótt eyrum fólks og gáfu ímyndunaraflinu lausan tauminn. Stuttu síðar reisti Bandaríkjamaðurinn Percival Lowell stjörnuathugunarstöð á Marshæð í Flagstaff í Arizona, gagngert til að rannsaka Mars. Lowell trúði á áveituskurðina og í lok 19. aldar hafði hann tilkynnt um 160 skurði á rauðu reikistjörnunni.

Sögur af Marsbúum

Ekki voru allir stjörnufræðingar sannfærðir um ágæti tilgátu Lowells og annarra um líf á Mars. Engu að síður breiddist hún út eins og eldur í sinu og í lok 19. aldar var Mars talinn eyðilegur staður þar sem vatn var af skornum skammti. Marsbúarnir bjuggu við hrikaleg gjör sem urðu rithöfundum á borð við H. G. Wells og Edgar Rice Burroughs efni í skáldsögur. Upp úr því spruttu óþægilegar hugmyndir um herskáa Marsbúa sem einsetti sér að ráðast á jörðina. Árið 1898 kom út frægasta skáldsagan um þetta efni, Innrásin frá Mars eftir H. G. Wells. Saga þessi vakti mikla skelfingu þann 30. október árið 1938 þegar ungur og upprennandi leikari og leikstjóri að nafni Orson Welles flutti útvarpsleikrit byggt á sögunni. Welles setti leikritið upp eins og um fréttaflutning væri að ræða og gerði það svo vel að margir trúðu að Marsbúar væru í raun að ráðast á jarðarbúa og olli þetta olli mikilli geðshræringu. Leikritið er frábærlega unnið og má hlýða hér á (mp3).

Á myndum af Mars í dag sjást engir áveituskurðir. Hvers vegna voru Schiaparelli, Lowell og fleiri svona sannfærðir um tilvist þeirra? Helsta ástæðan er sú að þessir merku menn unnu rannsóknir sínar í gegnum lofthjúp jarðar. Hann er á stöðugri hreyfingu og gerir mönnum erfitt um vik, sem og augað og heilinn. Saman mynda augun og heilinn öflugt sjóntæki sem þó er auðvelt að plata. Tvær ótengdar rákir á yfirborði Mars ásamt frjóu ímyndunarafli geta því hæglega framkallað áveituskurð í huga athugandans.

Hugmyndir um líf á Mars héldu engu að síður áfram að lifa góðu lífi í hugum manna. Það var ekki fyrr en geimför flugu framhjá reikistjörnunni og Viking-förin lentu á yfirborðinu sem menn sættust á að Mars var lífvana hnöttur.

Könnun Mars

Mars er mest kannaða reikistjarna sólkerfisins á eftir jörðinni. Segja má að könnun reikistjörnunnar sé þyrnum stráð því frá árinu 1960 hafa Sovétmenn, Bandaríkin, Evrópa, Japan og Kína sent tugi geimfara til rauðu reikistjörnunnar með æði misjöfnun árangri.

Fyrri leiðangrar

Fyrsti heppnaði leiðangurinn til Mars var framhjáflug Mariners 4 árið 1965. Mariner 4 tók samtals 21 mynd af yfirborðinu sem sýndu engin ummerki áveituskurða eða vitsmunavera, heldur aðeins aragrúa gíga á yfirborðinu. Þótt leiðangur Mariner 4 hafi verið árangursríkur olli hann samt sem áður ákveðnum vonbrigðum því hugmyndir manna um Mars gjörbreyttust frá því að vera lífvænlega reikistjarna yfir í stóra útgáfu á tunglinu.

Árið 1971 komst Mariner 9 fyrst geimfara á braut um Mars og jókst þá þekking okkar til mikilla muna. Myndirnar sýndu mikinn mun á norður- og suðurhvelinu, risavaxin eldfjöll og stærðarinnar gljúfur.

Áhugi manna á rauðu reikistjörnunni jókst fyrir tilstilli uppgötvana Mariners 9 og árið 1975 sendi NASA á loft Viking geimförin tvö til Mars sem samanstóðu af bæði brautarförum og lendingarförum. Bæði lendingarförin lentu heilu og höldnu á yfirborði Mars í september og júlí 1976 og störfuðu í fjögur ár (Viking 1) og þrjú ár (Viking 2). Viking förin tóku bæði fyrstu myndirnar af yfirborði Mars sem og fyrstu litmyndirnar og kortlögðu yfirborðið.

Carl Sagan við líkan af Viking lendingarfari við tökur á Cosmos-þáttaröðinni í Dauðadal

Árið 1988 sendu Sovétmenn Fóbos 1 og 2 könnunarförin til Mars. Geimförin áttu að rannsaka bæði reikistjörnuna og fylgitunglin tvö. Samband rofnaði við Fóbos 1 á leiðinni til Mars og Fóbos 2 bilaði stuttu áður en tvö lendingarför losnuðu frá honum sem lenda áttu á yfirborði tunglsins Fóbos.

Í september 1992 sendi NASA á loft Mars Observer sem kanna átti lofthjúp og yfirborð Mars. Þremur dögum áður en geimfarið komst á braut um reikistjörnuna rofnaði sambandið við Mars Observer og náðist aldrei aftur. 

Fjórum árum síðar sendi NASA Mars Global Surveyor geimfarið til Mars sem kortlagði yfirborðið í níu ár eða þar til samband við það rofnaði í nóvember árið 2006. Hafði þá leiðangurinn verið lengdur í þrígang og geimfarið starfað í tíu ár í geimnum.

Mánuði eftir geimskot Mars Global Surveyor sendi NASA á loft Mars Pathfinder. Mars Pathfinder innihélt lítinn jeppa, Sojourner, en hann ók um yfirborðið og rannsakaði nánasta umhverfið í kringum lendingarstaðinn. Var þetta fyrsta geimfarið sem lenti á Mars síðan Viking geimförin voru og hétu og vakti verkefnið mikla athygli á sínum tíma, enda í fyrsta sinn sem ekið var um á annari reikistjörnu,

Víðmynd af lendingarstað Mars Pathfinder frá árinu 1997. Sjá má hjólförin eftir jeppann Sojourner (sem er á stærð við örbylgjuofn) við hnullunginn Yogi. Í fjarska glittir í Tvídranga

Þann 25. maí árið 2008 lenti Phoenix geimfarið heilu og höldnu á norðurheimskautssvæði Mars. Leiðangur Phoenix stóð yfir í 158 daga eða frá 25. maí til 3. nóvember þegar haustmyrkrið á norðurpólssvæði Mars kom í veg fyrir að Phoenix hefði næga orku til að komast af. Phoenix uppgötvaði vatnsís undir þunnu jarðvegslagi, fylgdist með veðurfarinu og efnagreindi jarðveginn.

Sólarþil og armur Phoenix kannans sem lenti norðan heimskautsbaugs á Mars árið 2008.

Þann 8. nóvember 2011 var rússneska geimfarinu Fóbos-Grunt skotið á loft með í för var kínverskt brautarfar, Yinghuo-1, og LIFE tilraunin á vegum Planetary Society. Fóbos-Grunt átti að lenda á tunglinu Fóbosi, safna sýnum og snúa aftur með þau til jarðar árið 2014, en vegna mistaka við geimskot komst farið aldrei lengra en á lága jarðbraut.

Árið 2018 var InSIGHT geimfari NASA skotið á loft eftir tveggja ára seinkun vegna leka í skjálftamæli. InSight lenti á Elysium Planitia svæðinu á Mars hinn 26. nóvember árið 2018 til að rannsaka gera jarðeðlisfræðilegar rannsóknir á reikistjörnunni. Lýst var yfir leiðangurslokum rétt rúmum fjórum árum síðar eða í desember 2022.

Sjálfsmynd InSight jarðeðlisfræðikannans á Mars Mynd: NASA/JPL-Caltech

Yfirstandandi leiðangrar

Árið 2001 sendi NASA á loft 2001 Mars Odyssey geimfarinu. Leiðangurinn var sá fyrsti frá því að Mars Climate Orbiter og Mars Polar Lander týndust skömmu fyrir komuna til Mars árið 1999. Um borð í geimfarinu er litrófgreinir sem fundið hefur merki um vetni í efstu lögum jarðvegsins á Mars og þykir það benda til þess að vatnsís í sé að finna undir yfirborðinu í talsverðu magni. Mars Odyssey er enn á braut um Mars og líkur á að leiðangrinum verði fram haldið næstu ár.

Teikning af Mars Odyssey yfir suðurpól Mars. Mynd: NASA/JPL-Caltech

Árið 2003 voru þrjú geimför send til Mars. Þann 2. júní það ár sendi Geimvísindastofnun Evrópu (ESA) sinn fyrsta könnuð til Mars, brautarfarið Mars Express og breska lendingarfarið Beagle 2. Beagle 2 losnaði frá Mars Express við komuna til Mars þann 25. desember sama ár en ekkert samband náðist við kannan eftir lendingu á yfirborðinu. Leit stóð yfir að kannanum í tæpa tvo mánuði en án árangurs og hefur það ekki fundist enn. Mars Express er enn á sporbraut um Mars og hefur meðal annars greint metan í lofthjúpnum og fundið merki um hugsanlegt íshaf.

Einungis viku (10. júní) eftir að ESA sendi Mars Express á loft skaut NASA könnunarjeppanum Spirit og loks Opportunity tæpum mánuði síðar (7. júlí) áleiðis til Mars. Báðir jepparnir lentu heilu og höldnu á yfirborðinu í janúar 2004 og er Opportunity enn að árið 2012. Jepparnir hafa báðir fundið sönnunargögn um tilvist fljótandi vatns á yfirborðinu einhvern tímann í fyrndinni.

Hinn 12. ágúst 2005 skaut NASA Mars Reconnaissance Orbiter brautarfarinu á loft. Geimfarið komst á braut um Mars í marsmánuði 2006 og hefur síðan þá kortlagt yfirborðið nákvæmar en nokkurt annað brautarfar hingað til enda útbúið öflugustu myndavél sem send hefur verið út í sólkerfið. Mars Reconnaissance Orbiter hefur auk þess myndað Viking geimförin, Pathfinder og Sojourner og Spirit og Opportunity á yfirborðinu. Geimfarið gegnir ennfremur hlutverki samskiptatungls milli Mars og jarðar.

Hinn 6. ágúst 2012 lenti Curiosity-jeppinn (Mars Science Laboratory), sem skotið var á loft í nóvember árið 2011, heilu og höldnu á yfirborði Mars. Curiosity er stærri og hraðskreiðari útfærsla af Marsjeppunum Spirit og Opportunity. Upphaflega var gert ráð fyrir að Curiosity yrði skotið á loft árið 2009 en vegna óvissu um hvort geimfarið yrði tilbúið í tæka tíð ákvað NASA að fresta geimferðinni um tvö ár.

Sjálfsmynd Mars Science Laboratory eða Curiosity á John Klein berglaginu í Yellowknife flóa í Gale gígnum á Mars snemma árs 2013. Mynd: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Í september 2014 fóru tvö önnur geimför á braut um Mars, annars vegar bandaríska farið MAVEN og hins vegar indverska farið Mangalyaan. MAVEN mun rannsaka efri hluta lofthjúps Mars í meiri smáatriðum en nokkru sinni fyrr. Mangalyaan er fyrsta könnunarfar Indverja til Mars.

Í mars árið 2016 var evrópska geimfarinu ExoMars 2016 Trace Gas Orbiter skotið á loft. Geimfarið fór á braut um Mars í október sama ár. Með í för var lítið tilraunafar, Schiaparelli, sem átti að lenda á Meridiani Planum sléttunni og endast í tæpa viku. Lendingin misfórst hins vegar og kanninn brotlenti.

Árið 2020 sendi NASA nýjan jeppa, Perseverance, til Mars og lenti hann þar í febrúar 2021. Jeppinn byggir á hönnun Curiosity leiðangursins en með í för var líka dróni eða flygildi sem kallast Ingenuity. Perseverance hefur sótt sýni úr yfirborðinu og skilið eftir fyrir tilvonandi lendingarleiðangur á Mars.

Í júlí 2020 skutu Sameinuðu arabísku furstadæmin Hope gervitunglinu á loft. Geimfarið fór á braut um Mars í febrúar 2021. Markmið leiðangursins var að rannsaka veðrið á og árstíðabundnar sveiflur í andrúmslofti Mars.

Hinn 14. maí árið 2021 lenti fyrsti kínverski Mars-jeppinn heilu og höldnu á yfirborðinu. Jeppinn nefnist Zhurong og er hluti af Tianwen-1 leiðangri Kínverja. Jeppinn hefur verið óvirkur frá því í maí 2022 vegna þverrandi orku í kjölfar rykstorma sem geysuðu á Mars.

Fyrirhugaðir leiðangrar

Í október árið 2028 verður Rosalind Franklin Marsjeppa ESA skotið á loft. Leiðangurinn frestaðist vegna tæknilegra vandræða, COVID-19 heimsfaraldursins og innrás Rússa í Úkraínu. Rússar ætluðu upphaflega að skjóta jeppanum á loft með Proton-eldflaug og útvega lendingarfarið en vegna stríðs Rússa sleit ESA samstarfinu í júlí 2022. ESA byggir í staðinn sitt eigið lendingarfar og NASA leggur líka sitt af mörkum til leiðangursins.

Árið 2026 er stefnt að því að hefja sýnasöfnunarleiðangur til Mars. Um samstarfsverkefni NASA og ESA er að ræða.

Fylgitungl

Umhverfis Mars ganga tvö lítil tungl. Tunglin uppgötvaði Bandaríkjamaðurinn Asaph Hall árið 1877 og eru nefnd Fóbos og Deimos en þeir voru tvíburasonum gríska guðsins Aresar (Mars). Nöfn þeirra merkja ótti og skelfing, enda fylgdu þeir föður sínum í styrjaldir.

Af tunglunum tveimur er Fóbos bæði stærra og nær en Deimos. Fóbos hringsólar um Mars í aðeins 6000 km hæð yfir yfirborðinu. Það þýðir að hann er nær móðurhnetti sínum en nokkurt annað fylgitungl reikistjarnanna. Flóðkraftar Mars eru þess valdandi að braut Fóbosar lækkar um 1,8 metra á öld. Það þýðir að eftir um 50 milljón ár tvístrast það og myndar hring um Mars eða rekst á yfirborðið með tilheyrandi hamförum. Fóbos er þegar byrjaður að sundrast vegna flóðkrafta eins og sést á sprungnu yfirborðinu Vegna sömu flóðkrafta snúa bæði tunglin alltaf sömu hliðinni að reikistjörnunni líkt og tungl Jarðarinnar.

Fóbos á mynd HiRISE í Mars Reconnaissance Orbiter gervitunglinu sem tekin var úr 5800 km fjarlægð. Mynd: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

Frá yfirborði Mars er Deimos álíka bjartur og Venus frá Jörðinni. Á Marshimninum rís Deimos í austri og er tæpa þrjá sólarhringa að svífa þvert yfir himininn. Fóbos aftur á móti rís í vestri, sest í austri og rís aftur, allt á ellefu klukkustundum.

Í marsmánuði árið 2023 tók Hope gervitunglið fyrstu nærmyndirnar af fjærhlið Deimosar. Myndir geimfarsins renna stoðum undir þá tilgátu að Deimos sé hreint ekki smástirni, heldur gæti verið brot úr Mars sem hafi kastast út í geminn eftir stærðarinnar árekstur.

Fjærhlið Deimosar, fylgitungls Mars. Mynd: Emirates Mars Mission

Mars í menningu og listum

Aragrúi bókmenntaverka, jafnt skáldsagna sem og teiknimyndasagna, gerast á Mars að einhverju leyti. Heimsþekktir rithöfundar eins og H. G. Wells (Ósýnilegi maðurinn, Tímavélin og Eyja Doktor Moreau), Edgar Rice Burroughs (Tarzan Apabróðir) og Arthur C. Clarke (2001: A Space Odyssey) hafa allir skapað sögur sem fjalla um Mars. Saga Wells um Innrásina frá Mars er ef til vill einna þekktust.

Bókmenntir eru þó ekki eina listgreinin sem hrífst af Mars eða Marsbúum. Jafnan hafa kvikmyndir sem fjalla um geimverur halað inn miklum peningum í Hollywood. Þar er Mars engin undantekning enda hefur fjöldi (misgóðra) kvikmynda, sem á einhvern hátt tengjast plánetunni rauðu, litið dagsins ljós. Þekktustu myndirnar eru vafalaust Total Recall sem skartaði m.a. Arnold Schwarzenegger, Mars Attacks eftir Tim Burton, Mission to Mars með Tim Robbins og Gary Sinise og Red Planet með Val Kilmer. Þá lék Matt Damon geimfara sem varð viðskila við áhöfn sína í myndinni The Martian sem gerð er eftir samnefndri bók.

Tónlistarmenn fara heldur ekki varhluta af Marsáhuganum. Árið 1918 var tónverkið Pláneturnar eftir ensk-sænska tónskáldið Gústav Holst frumflutt. Þótt það sé samið undir áhrifum frá stjörnuspeki er tónlistin undurfögur en kraftmikil um leið. Verkið fjallar aðeins um sjö reikistjörnur en jörðin var ekki tekin með. Verkið um Mars er mjög fallegt, kraftmikið og drungalegt og maður sér fyrir sér hermenn, sprengjur og hörmungar hernaðarbrölts. Þótt ótrúlegt sé var þessi hluti verksins saminn töluvert fyrir fyrri heimsstyrjöldina og áður en skriðdrekar og flugvélar komu til sögunnar!

Stjörnufræðiáhugamaðurinn David Bowie sendi frá sér lagið Life on Mars árið 1971 af plötunni Honky Dory.

Þekktasta tónverkið sem tengist Mars er þó að öllum líkindum rokkútgáfan af War of the Worlds eða Innrásin frá Mars eftir Jeff Wayne sem byggt er á skáldsögu H. G. Wells. Tónlistin var frumflutt árið 1978 og hefur platan með verkinu selst í meira en 13 milljónum eintaka sem þýðir að hún er í flokki með allra söluhæstu plötum sögunnar. Sinfóníuhljómsveit Íslands flutti verkið í tvígang þann 23. febrúar 2006. Vonandi sér Sinfóníuhljómsveitin sér fært að flytja verkið aftur í nánustu framtíð.

Árið 2001 flutti gríska tónskáldið Vangelis tónverkið Mythodea til heiðurs 2001 Mars Odyssey geimfarinu. Ef til vill þekkja ekki margir nafnið Vangelis en hann hlaut Óskarsverðlaun fyrir tónlist sína í myndinni Chariots of Fire en samnefnt stef er fyrir löngu orðið ódauðlegt. Vangelis hefur samið tónlist fyrir kvikmyndirnar Blade Runner og 1492: Conquest of Paradise. Hann samdi auk þess tónlist fyrir Cosmos þætti Carls Sagan.

Að skoða Mars

Sjá nánar: Að skoða Mars

Með berum augum lítur Mars út sem appelsínugulleit stjarna, oftar en ekki bjartari en nokkur fastastjarna í nágreni sínu á himninum. Sýndarbirtustig Mars breytist mikið og er vitaskuld háð fjarlægð reikistjörnunnar frá jörðu. Þegar Mars er næst sólu (í sólnánd) og jörðu (í jarðnánd) getur birtustig hans mest orðið -2,9. Það þýðir að einungis tunglið, Júpíter og Venus geta verið bjartari á næturhimninum. Þegar Mars er hins vegar fjærst jörðu (í jarðfirð) er sýndarbirtustigið +1,8 og er hann þá talsvert daufari en björtustu fastastjörnur.

Yfirborð Mars er hið eina meðal fyrirbæra næturhiminsins, fyrir utan tunglið, sem við getum skoðað með hefðbundnum stjörnusjónaukum. Á Mars er mjög margt að sjá. Stundum sést önnur hvor pólhettan, dökk svæði, dauf ský, rykstormar og tunglin Fóbos og Deimos. Með stórum sjónaukum (átta tommur og stærri) er hægt að greina Ólympusfjall og smærri kennileiti yfirborðsins.

Allar athuganir eru aftur á móti erfiðar þar sem stjörnuáhugamenn fá sjaldan gott tækifæri til að berja hann augum. Ástæðan er einkum sú að fjarlægðin frá jörðu til Mars er mjög breytileg enda er reikistjarnan talsvert lengra frá sól en jörðin. Vegalengdin veltur vitaskuld á því hvar á brautum sínum reikistjörnurnar tvær eru en fjarlægðin er mest þegar jörðin og Mars eru hvor sínum megin við sól. Minnst getur fjarlægðin numið 56 milljón km (0,37 SE) en mest tæplega 400 milljón km (2,7 SE).

Rúm tvö ár líða milli þess að stjörnuáhugamenn geta virt Mars fyrir sér með góðu móti. Á 26 mánaða fresti mætast jörðin og Mars á ferðalagi sínu umhverfis sólina og er þá ákjósanlegast að skoða Mars. Mars er þá í gagnstöðu við jörðina. Brautir reikistjarnanna eru hins vegar sporöskjulaga og því sveiflast tfjarlægðin milli þeirra við gagnstöðu frá tæplega 56 milljón km upp í 102 milljónir km (0,37-0,68 SE). Þegar fjarlægðin er hvað mest sést minnst í gegnum sjónauka en þegar fjarlægðin er minnst sést mest.

Mars liggur þar af leiðandi ekki alltaf vel við stjörnuskoðun þótt reikistjarnan sé í gagnstöðu. Bestu stundirnar gefast á sextán ára fresti eða svo og þá í tvö til þrjú skipti í röð. Síðast var hagstæð gagnstaða árin 2001, 2003 og 2005 en næst verður hagstæð gagnstaða árið 2016.

Mars á einni mínútu

Meira um Mars

• Fóbos
• Deimos
• Loftsteinar frá Mars
• Giljadrög á Mars
• Könnun Mars
• Að skoða Mars

Myndir af Mars

• Myndasafn HiRISE af Mars (á íslensku)
• Myndasafn NASA af Mars 
• Myndasfn ESA Hubble af Mars

Heimildir

• Bell, Jim. 2006. Postcards from Mars: The First Photographer on Red Planet. Dutton, New York.
• Bennett, Jeffrey; Jakosky, Bruce og Shostak, Seth. 2003. Life in the Universe. Addison Wesley, San Francisco.
• Freedman, Roger og Kaufmann, William. 2004. Universe, 7th Edition. W. H. Freeman, New York.
• Hartmann, William K. 2003. A Traveler's Guide to Mars. Workman Publishing, New York.
• Sagan, Carl. 1980. Cosmos. Random House, New York.
• Mars' South Pole Ice Deep and Wide. NASA. Sótt 02.04.08.
• Metan í lofthjúpi Mars veldur mönnum heilabrotum. Stjörnufræðivefurinn. Sótt 02.04.08.
• Mars Global Surveyor finnur ný giljadrög og gíg á Mars. Stjörnufræðivefurinn. Sótt 02.04.08.
• Water ice in at Martian north pole. ESA. Sótt 02.04.08.
• ESA's Mars Express sees signs of a ‘frozen sea'. ESA. Sótt 02.04.08.
• NASA Images Suggest Water Still Flows in Brief Spurts on Mars. NASA. Sótt 03.04.08.
• Haf þakti hluta af Mars. Stjörnufræðivefurinn. Sótt 03.04.08.
• Stjörnufræðivefurinn - Curiosity finnur óvæntar vísbendingar um vatn í fortíð Mars
• Stjörnufræðivefurinn - Svifið yfir suðurpól Mars
• Stjörnufræðivefurinn - Hraunbreiður í rótum stærsta eldfjalls sólkerfisins
• Stjörnufræðivefurinn - Mars Express les eldfjallasögu rauðu reikistjörnunnar
• Stjörnufræðivefurinn - Eldur og ís í mynni Rauðadals
• Stjörnufræðivefurinn - Fyrstu nærmyndirnar af fjærhlið Deimosar.
• Stjörnufræðivefurinn - Marsjeppanum Perseverance skotið á loft
• Stjörnufræðivefurinn - Curiosity sér sólstafi og rökkurskugga á Mars í fyrsta sinn
• Stjörnufræðivefurinn - InSight öðlast enn betri sýn á kjarna Mars
• Stjörnufræðivefurinn - Perseverance finnur vísbendingar um straumþunga á og leirur

Hvernig á að vitna í þessa grein?

• Sævar Helgi Bragason (2023). Mars. Stjörnufræðivefurinn. http://www.stjornufraedi.is/solkerfid/mars (sótt: DAGSETNING).