Sao Hỏa là hành tinh thứ tư trong hệ mặt trời của chúng ta và nhỏ thứ hai sau sao Thủy. Được đặt theo tên của vị thần chiến tranh La Mã cổ đại. Biệt danh "Hành tinh Đỏ" của nó xuất phát từ màu hơi đỏ của bề mặt, đó là do sự chiếm ưu thế của oxit sắt. Cứ vài năm một lần, khi sao Hỏa đối nghịch với Trái đất, nó có thể nhìn thấy rõ nhất trên bầu trời đêm. Vì lý do này, con người đã quan sát hành tinh trong nhiều thiên niên kỷ, và sự xuất hiện của nó trên bầu trời đã đóng một vai trò lớn trong hệ thống thần thoại và chiêm tinh của nhiều nền văn hóa. Trong kỷ nguyên hiện đại, nó đã trở thành một kho tàng khám phá khoa học giúp mở rộng hiểu biết của chúng ta về hệ mặt trời và lịch sử của nó.
Kích thước, quỹ đạo và khối lượng của sao Hỏa
Bán kính của hành tinh thứ tư tính từ Mặt trời là khoảng 3396 km ở đường xích đạo và 3376 km ở vùng cực, tương ứng với 53% bán kính Trái đất. Và mặc dù chỉ bằng một nửa, khối lượng của sao Hỏa là 6.4185 x 10²³ kg, hay 15,1% khối lượng của hành tinh chúng ta. Độ nghiêng của trục tương tự như của trái đất và bằng 25,19 ° so với mặt phẳng của quỹ đạo. Điều này có nghĩa là hành tinh thứ tư tính từ Mặt trời cũng đang trải qua sự thay đổi các mùa.
Ở khoảng cách xa nhất với Mặt trời, sao Hỏaquỹ đạo cách nhau 1,666 AU. e., hoặc 249,2 triệu km. Ở điểm cận nhật, khi nó ở gần ngôi sao nhất của chúng ta, nó cách nó 1,3814 AU. e., hoặc 206,7 triệu km. Hành tinh đỏ mất 686,971 ngày Trái đất, tương đương với 1,88 năm Trái đất, để hoàn thành một quỹ đạo quanh Mặt trời. Trong các ngày trên sao Hỏa, trên Trái đất là một ngày và 40 phút, một năm là 668.5991 ngày.
Thành phần đất
Với mật độ trung bình là 3,93 g / cm³, đặc điểm này của sao Hỏa khiến nó ít đặc hơn so với Trái đất. Thể tích của nó bằng khoảng 15% thể tích của hành tinh chúng ta, và khối lượng của nó là 11%. Sao Hỏa đỏ là kết quả của sự hiện diện của oxit sắt trên bề mặt, hay còn được gọi là gỉ. Sự hiện diện của các khoáng chất khác trong bụi cung cấp các sắc thái khác - vàng, nâu, xanh lá cây, v.v.
Hành tinh trên cạn này rất giàu khoáng chất có chứa silic và oxy, kim loại và các chất khác thường được tìm thấy trong các hành tinh đá. Đất hơi kiềm và chứa magiê, natri, kali và clo. Các thí nghiệm được thực hiện trên các mẫu đất cũng cho thấy độ pH của nó là 7,7.
Mặc dù nước lỏng không thể tồn tại trên bề mặt Sao Hỏa do bầu khí quyển mỏng của nó, nhưng nồng độ lớn của băng lại tập trung trong các mũ địa cực. Ngoài ra, từ cực đến vĩ độ 60 °, vành đai băng vĩnh cửu mở rộng. Điều này có nghĩa là nước tồn tại dưới hầu hết bề mặt dưới dạng hỗn hợp các trạng thái rắn và lỏng của nó. Dữ liệu radar và các mẫu đất đã xác nhận sự hiện diện của các hồ chứa dưới lòng đấtcũng ở vĩ độ trung bình.
Cấu trúc bên trong
Hành tinh 4,5 tỷ năm tuổi sao Hỏa bao gồm một lõi kim loại dày đặc được bao quanh bởi một lớp phủ silicon. Lõi được cấu tạo từ sắt sunfua và chứa nhiều gấp đôi nguyên tố nhẹ so với lõi Trái đất. Độ dày trung bình của lớp vỏ khoảng 50 km, tối đa là 125 km. Nếu chúng ta tính đến kích thước của các hành tinh, thì lớp vỏ trái đất, độ dày trung bình là 40 km, mỏng hơn 3 lần so với lớp vỏ của sao Hỏa.
Các mô hình hiện đại về cấu trúc bên trong của nó cho thấy kích thước của lõi trong bán kính 1700-1850 km, và nó chủ yếu bao gồm sắt và niken với khoảng 16-17% lưu huỳnh. Do kích thước và khối lượng nhỏ hơn, lực hấp dẫn trên bề mặt Sao Hỏa chỉ bằng 37,6% so với Trái Đất. Gia tốc trọng trường ở đây là 3,711 m / s², so với 9,8 m / s² trên hành tinh của chúng ta.
Đặc điểm bề mặt
Sao Hỏa màu đỏ là bụi và khô từ trên cao, và về mặt địa chất, nó gần giống với Trái đất. Nó có đồng bằng và dãy núi, và thậm chí là cồn cát lớn nhất trong hệ mặt trời. Đây cũng là ngọn núi cao nhất - ngọn núi lửa hình khiên Olympus, và hẻm núi dài nhất và sâu nhất - Thung lũng Marinera.
Miệng núi lửa va chạm là yếu tố điển hình của cảnh quan nằm rải rác trên hành tinh Sao Hỏa. Tuổi của chúng được ước tính hàng tỷ năm. Do tốc độ xói mòn chậm nên chúng được bảo tồn tốt. Lớn nhất trong số đó là Thung lũng Hellas. Chu vi của miệng núi lửa là khoảng 2300 km và độ sâu của nó là 9 km.
Trên bề mặt sao Hỏa cũng cóCác khe núi và kênh có thể được phân biệt, và nhiều nhà khoa học tin rằng nước đã từng chảy qua chúng. So sánh chúng với các thành tạo tương tự trên Trái đất, có thể giả định rằng chúng được hình thành ít nhất một phần do sự xói mòn của nước. Các kênh này khá lớn - rộng 100 km và dài 2 nghìn km.
vệ tinh trên sao Hỏa
Sao Hỏa có hai mặt trăng nhỏ, Phobos và Deimos. Chúng được phát hiện vào năm 1877 bởi nhà thiên văn học Asaph Hall và được đặt tên theo các nhân vật thần thoại. Theo truyền thống lấy tên từ thần thoại cổ điển, Phobos và Deimos là con trai của Ares, thần chiến tranh Hy Lạp, nguyên mẫu của sao Hỏa La Mã. Điều đầu tiên trong số họ mô tả nỗi sợ hãi, và điều thứ hai - sự bối rối và kinh dị.
Phobos có đường kính khoảng 22 km, và khoảng cách tới sao Hỏa từ nó là 9234,42 km ở độ cao và 9517,58 km ở độ cao. Đây là độ cao dưới độ cao đồng bộ và chỉ mất 7 giờ để vệ tinh quay vòng quanh hành tinh. Các nhà khoa học đã tính toán rằng trong 10-50 triệu năm, Phobos có thể rơi xuống bề mặt sao Hỏa hoặc vỡ thành cấu trúc vòng xung quanh nó.
Deimos có đường kính khoảng 12 km, và khoảng cách của nó với sao Hỏa là 23455,5 km ở độ cao và 23470,9 km ở đỉnh núi. Vệ tinh thực hiện một cuộc cách mạng hoàn toàn trong 1,26 ngày. Sao Hỏa có thể có các vệ tinh khác có đường kính nhỏ hơn 50-100 m và có một vòng bụi giữa Phobos và Deimos.
Theo các nhà khoa học, những vệ tinh này từng là tiểu hành tinh, nhưng sau đó chúng bị thu giữ bởi lực hấp dẫn của hành tinh. Albedo thấp và thành phần của cả hai mặt trăng (cacbonchondrite), tương tự như vật chất của các tiểu hành tinh, ủng hộ lý thuyết này, và quỹ đạo không ổn định của Phobos dường như gợi ý về một vụ bắt giữ gần đây. Tuy nhiên, quỹ đạo của cả hai mặt trăng đều là hình tròn và nằm trong mặt phẳng của đường xích đạo, điều này không bình thường đối với các thiên thể được chụp.
Khí quyển và khí hậu
Thời tiết trên sao Hỏa là do sự hiện diện của một bầu khí quyển rất mỏng, bao gồm 96% carbon dioxide, 1,93% argon và 1,89% nitơ, cũng như dấu vết của oxy và nước. Nó rất bụi và chứa các hạt vật chất có đường kính nhỏ tới 1,5 micron, khiến bầu trời sao Hỏa có màu vàng sẫm khi nhìn từ bề mặt. Áp suất khí quyển thay đổi trong khoảng 0,4–0,87 kPa. Con số này tương đương với khoảng 1% diện tích trái đất ở mực nước biển.
Do lớp vỏ khí mỏng và khoảng cách từ Mặt trời lớn hơn, bề mặt sao Hỏa nóng lên tồi tệ hơn nhiều so với bề mặt Trái đất. Trung bình, nó là -46 ° C. Vào mùa đông, nó giảm xuống -143 ° C ở các cực, và vào mùa hè vào buổi trưa ở xích đạo, nó lên tới 35 ° C.
Bão bụi đang hoành hành trên hành tinh, chúng biến thành những cơn lốc xoáy nhỏ. Những trận cuồng phong mạnh hơn xảy ra khi bụi bốc lên và bị Mặt trời đốt nóng. Gió mạnh dần lên, tạo ra những cơn bão dài hàng nghìn km và kéo dài vài tháng. Chúng thực sự che gần như toàn bộ diện tích bề mặt của sao Hỏa khỏi tầm nhìn.
Dấu vết của mêtan và amoniac
Dấu vết của mêtan cũng được tìm thấy trong bầu khí quyển của hành tinh, nồng độ của nó là 30 phần tỷ. Người ta ước tính rằngSao Hỏa sẽ tạo ra 270 tấn khí mê-tan mỗi năm. Một khi được giải phóng vào bầu khí quyển, loại khí này chỉ có thể tồn tại trong một khoảng thời gian giới hạn (0,6–4 năm). Sự hiện diện của nó, mặc dù thời gian tồn tại ngắn, cho thấy rằng phải tồn tại một nguồn đang hoạt động.
Các lựa chọn được đề xuất bao gồm hoạt động của núi lửa, sao chổi và sự hiện diện của các dạng sống vi sinh vật gây biến chất bên dưới bề mặt hành tinh. Khí mê-tan có thể được tạo ra bởi một quá trình phi sinh học được gọi là quá trình tạo rắn, liên quan đến nước, carbon dioxide và olivin, rất phổ biến trên sao Hỏa.
Mars Express cũng phát hiện ra amoniac, nhưng thời gian tồn tại tương đối ngắn. Không rõ điều gì tạo ra nó, nhưng hoạt động núi lửa đã được cho là một nguồn có thể.
Khám phá hành tinh
Cố gắng tìm hiểu sao Hỏa được bắt đầu từ những năm 1960. Trong giai đoạn từ 1960 đến 1969, Liên Xô đã phóng 9 tàu vũ trụ không người lái lên Hành tinh Đỏ, nhưng tất cả đều không đạt được mục đích. Năm 1964, NASA bắt đầu phóng tàu thăm dò Mariner. Những chiếc đầu tiên là "Mariner-3" và "Mariner-4". Nhiệm vụ đầu tiên không thành công trong quá trình triển khai, nhưng nhiệm vụ thứ hai, được khởi động 3 tuần sau đó, đã hoàn thành xuất sắc hành trình 7,5 tháng.
Mariner 4 đã chụp những hình ảnh cận cảnh đầu tiên của Sao Hỏa (hiển thị các hố va chạm) và cung cấp dữ liệu chính xác về áp suất khí quyển trên bề mặt và lưu ý sự vắng mặt của từ trường và vành đai bức xạ. NASA tiếp tục chương trình với việc phóng một cặp tàu thăm dò bay khác là Mariner 6 và 7,người đã đến hành tinh vào năm 1969
Vào những năm 1970, Liên Xô và Hoa Kỳ đã cạnh tranh để trở thành những người đầu tiên đưa vệ tinh nhân tạo vào quỹ đạo xung quanh sao Hỏa. Chương trình M-71 của Liên Xô bao gồm ba tàu vũ trụ - Kosmos-419 (Mars-1971C), Mars-2 và Mars-3. Tàu thăm dò hạng nặng đầu tiên đã bị rơi trong quá trình phóng. Các sứ mệnh tiếp theo, Mars 2 và Mars 3, là sự kết hợp giữa tàu quỹ đạo và tàu đổ bộ và là các trạm đầu tiên hạ cánh ngoài Trái đất (không phải trên Mặt trăng).
Chúng được phóng thành công vào giữa tháng 5 năm 1971 và bay từ Trái đất đến sao Hỏa trong bảy tháng. Vào ngày 27 tháng 11, tàu đổ bộ Mars 2 đã hạ cánh do lỗi máy tính trên bo mạch và trở thành vật thể nhân tạo đầu tiên đến được bề mặt của Hành tinh Đỏ. Vào ngày 2 tháng 12, Mars-3 đã hạ cánh thường xuyên, nhưng quá trình truyền dẫn của nó bị gián đoạn sau 14,5 kể từ khi phát sóng.
Trong khi đó, NASA tiếp tục chương trình Mariner, và vào năm 1971 tàu thăm dò 8 và 9. Mariner 8 đã đâm xuống Đại Tây Dương trong quá trình phóng. Nhưng tàu vũ trụ thứ hai không chỉ đến được sao Hỏa, mà còn trở thành tàu đầu tiên được phóng thành công lên quỹ đạo của nó. Trong khi cơn bão bụi kéo dài trên quy mô hành tinh, vệ tinh đã chụp được một số bức ảnh về Phobos. Khi cơn bão lắng xuống, tàu thăm dò đã chụp những bức ảnh cung cấp bằng chứng chi tiết hơn cho thấy nước từng chảy trên bề mặt sao Hỏa. Một ngọn đồi được gọi là Snows of Olympus (một trong số ít các vật thể vẫn còn nhìn thấy được trong một cơn bão bụi hành tinh) cũng được tìm thấy là nơi hình thành cao nhất trong hệ mặt trời, dẫn đếnđổi tên nó là Đỉnh Olympus.
Năm 1973, Liên Xô gửi thêm bốn tàu thăm dò: tàu quỹ đạo sao Hỏa thứ 4 và thứ 5, cũng như tàu thăm dò quỹ đạo và quỹ đạo xuống sao Hỏa-6 và 7. Tất cả các trạm liên hành tinh ngoại trừ Mars-7 , dữ liệu đã truyền, và chuyến thám hiểm Mars-5 là thành công nhất. Trước khi giảm áp suất của vỏ máy phát, trạm đã truyền được 60 hình ảnh.
Đến năm 1975, NASA phóng Viking 1 và 2, bao gồm hai tàu quỹ đạo và hai tàu đổ bộ. Nhiệm vụ tới sao Hỏa nhằm tìm kiếm dấu vết của sự sống và quan sát các đặc điểm khí tượng, địa chấn và từ trường của nó. Kết quả của các thí nghiệm sinh học trên những người Viking trở lại là không thể kết luận, nhưng một cuộc phân tích lại dữ liệu được công bố vào năm 2012 đã gợi ý các dấu hiệu về sự sống của vi sinh vật trên hành tinh.
Orbiters đã cung cấp thêm dữ liệu xác nhận rằng nước đã từng tồn tại trên sao Hỏa - những trận lũ lớn đã hình thành nên những hẻm núi sâu dài hàng nghìn km. Ngoài ra, các mảng suối phân nhánh ở Nam bán cầu cho thấy lượng mưa đã từng rơi ở đây.
Tiếp tục các chuyến bay
Hành tinh thứ tư từ mặt trời vẫn chưa được khám phá cho đến những năm 1990, khi NASA gửi sứ mệnh Mars Pathfinder, bao gồm một tàu vũ trụ hạ cánh một trạm với tàu thăm dò Sojourner đang di chuyển. Thiết bị hạ cánh trên sao Hỏa vào ngày 4 tháng 7 năm 1987 và trở thành bằng chứng về khả năng tồn tại của các công nghệ sẽ được sử dụng trong các cuộc thám hiểm tiếp theo, chẳng hạn nhưnhư hạ cánh bằng túi khí và tự động tránh chướng ngại vật.
Sứ mệnh tiếp theo tới sao Hỏa là vệ tinh lập bản đồ MGS, đến hành tinh này vào ngày 12 tháng 9 năm 1997 và bắt đầu hoạt động vào tháng 3 năm 1999. Trong suốt một năm sao Hỏa, từ độ cao thấp, gần như ở quỹ đạo địa cực, nó đã nghiên cứu toàn bộ bề mặt và bầu khí quyển và gửi nhiều dữ liệu hành tinh hơn tất cả các sứ mệnh trước đó cộng lại.
Ngày 5 tháng 11 năm 2006 MGS mất liên lạc với Trái đất và nỗ lực khôi phục của NASA đã kết thúc vào ngày 28 tháng 1 năm 2007
Năm 2001, Mars Odyssey Orbiter được gửi đến để tìm hiểu xem sao Hỏa là gì. Mục tiêu của nó là tìm kiếm bằng chứng về sự tồn tại của nước và hoạt động núi lửa trên hành tinh bằng cách sử dụng máy quang phổ và máy ảnh nhiệt. Năm 2002, người ta thông báo rằng tàu thăm dò đã phát hiện một lượng lớn hydro, bằng chứng về sự tích tụ khổng lồ của băng trong ba mét đất trên cùng trong phạm vi 60 ° của Nam Cực.
Vào ngày 2 tháng 6 năm 2003, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) đã phóng lên Mars Express, một tàu vũ trụ bao gồm một vệ tinh và tàu đổ bộ Beagle 2. Nó đi vào quỹ đạo vào ngày 25 tháng 12 năm 2003, và tàu thăm dò đi vào bầu khí quyển của hành tinh cùng ngày. Trước khi ESA mất liên lạc với tàu đổ bộ, tàu Mars Express Orbiter đã xác nhận sự hiện diện của băng và carbon dioxide ở cực nam.
Năm 2003, NASA bắt đầu khám phá hành tinh này theo chương trình MER. Nó sử dụng hai rovers Spirit và Opportunity. Sứ mệnh tới sao Hỏa có nhiệm vụ khám phá nhiềuđất đá để tìm bằng chứng về sự hiện diện của nước ở đây.
12.08.05 Tàu quỹ đạo do thám sao Hỏa (MRO) đã được phóng và đi đến quỹ đạo của hành tinh vào ngày 10.03.06. Trên thiết bị là các công cụ khoa học được thiết kế để phát hiện nước, băng và khoáng chất trên và dưới bề mặt. Ngoài ra, MRO sẽ hỗ trợ các thế hệ tàu thăm dò không gian trong tương lai bằng cách theo dõi thời tiết và điều kiện bề mặt sao Hỏa hàng ngày, tìm kiếm các điểm hạ cánh trong tương lai và thử nghiệm một hệ thống viễn thông mới giúp tăng tốc độ liên lạc với Trái đất.
Ngày 6 tháng 8 năm 2012, Phòng thí nghiệm Khoa học Sao Hỏa MSL của NASA và tàu thám hiểm Curiosity đã hạ cánh xuống Miệng núi lửa Gale. Với sự giúp đỡ của họ, nhiều khám phá đã được thực hiện liên quan đến điều kiện khí quyển và bề mặt địa phương, đồng thời các hạt hữu cơ cũng được phát hiện.
Vào ngày 18 tháng 11 năm 2013, trong một nỗ lực khác để tìm hiểu sao Hỏa là gì, vệ tinh MAVEN đã được phóng lên, mục đích là để nghiên cứu bầu khí quyển và chuyển tiếp tín hiệu từ các máy rô bốt.
Nghiên cứu vẫn tiếp tục
Hành tinh thứ tư từ Mặt trời là hành tinh được nghiên cứu nhiều nhất trong hệ Mặt trời sau Trái đất. Hiện tại, các trạm Cơ hội và Tò mò hoạt động trên bề mặt của nó, và 5 tàu vũ trụ hoạt động trên quỹ đạo - Mars Odyssey, Mars Express, MRO, MOM và Maven.
Những tàu thăm dò này đã chụp được những hình ảnh cực kỳ chi tiết về Hành tinh Đỏ. Họ đã giúp phát hiện ra rằng đã từng có nước ở đó, và xác nhận rằng sao Hỏa và Trái đất rất giống nhau - chúng có mũ địa cực, các mùa, một bầu khí quyển vàsự hiện diện của nước. Họ cũng chỉ ra rằng sự sống hữu cơ có thể tồn tại ngày nay và rất có thể đã tồn tại trước đây.
Nỗi ám ảnh của nhân loại về sao Hỏa vẫn tiếp tục không suy giảm, và những nỗ lực của chúng tôi để nghiên cứu bề mặt và làm sáng tỏ lịch sử của nó vẫn chưa kết thúc. Trong những thập kỷ tới, chúng tôi có thể sẽ tiếp tục gửi những người lái xe đến đó và lần đầu tiên cử một người đàn ông đến đó. Và theo thời gian, với sự sẵn có của các nguồn tài nguyên cần thiết, một ngày nào đó hành tinh thứ tư từ Mặt trời sẽ trở nên có thể sinh sống được.
