Mars
Změny Marsu v průbehu let pozorované z Hubblova
dalekohledu. Dobře patrné
jsou polární čepičky z oxidu uhličitého. Zdroj: NASA/ESA/HST.
Základní charakteristika
MarsMars – rudá planeta se dvěma malými měsíci, Phobosem a Deimosem, je v pořadí čtvrtým tělesem Sluneční soustavy. Povrch planety je pokryt načervenalým pískem a prachem. Barva je způsobena vysokým obsahem železa. Načervenalá barva celé planety jí dala jméno (Mars je bůh válek). Na povrchu se nacházejí obrovské sopky, z nichž ta největší, Olympus Mons, je 22 km vysoká a její základna je 600 km široká. Na vrcholu je kráter o průměru 72 km. Pro Mars jsou charakteristické systémy kaňonů vzniklé pohybem kůry. Snímky ze sond ukazují místa, kudy dříve tekla voda. Zdá se, že Mars byl dříve vlhčí a teplejší, než je dnes. Rozpětí teplot, které na Marsu panují (zima není větší než v Antarktidě) by bylo snesitelné pro některé primitivní formy života žijící na Zemi. Jejich existence se však dosud nepotvrdila. Mars má tekuté jádra a pevné jadérko, které bylo objeveno v roce 2025. je v pořadí čtvrtou planetou Sluneční soustavy. Tato „rudá“ planeta je více než sto let spojována s mimozemským životem. Italský astronom Giovanni Schiaparelli spatřil při mapování Marsu v roce 1877 dlouhé lineární útvary, které nazval canali. Chybný překlad způsobil, že někteří jeho současníci začali útvary interpretovat jako zavlažovací kanály budované inteligentními bytostmi. Ve skutečnosti šlo o optický klam. Obdobně byly mylně považovány sezónní změny povrchu Marsu způsobené písečnými bouřemi za růst vegetace na planetě. V roce 1996 byl zkoumán meteorit pocházející z Marsu, nalezený v Antarktidě. Po jistou dobu se zdálo, že v něm jsou primitivní stopy života z období před 3,8 miliardami let. Další podrobné průzkumy tohoto meteoritu domněnku nepotvrdily. Dodnes není život na Marsu zcela vyloučen, ale uvažuje se maximálně o primitivní mikrobiální podobě. Ani s dnešními poznatky ze sond nemůžeme otázku existence života na Marsu s určitostí potvrdit ani vyvrátit, přestože je Mars bezesporu nejsledovanější planetou po Zemi. Planeta si tak prozatím uchovala své tajemství.
Mars a severní polární čepička na snímku z Vikingu 1 (1998).
Zdroj: NASA/JPL/USGS.
Mars byl přínosem pro lidské poznání i v dobách Johannese Keplera, kterého pozorování Marsu přivedlo ke třem zákonům o pohybech planet. Povrch planety je pokryt načervenalým pískem a prachem. Barva je způsobena vysokým obsahem železa. Načervenalá barva celé planety jí dala jméno (Mars – podle boha válek). Obrovské sopky, z nichž ta největší – Olympus Mons – je 22 km vysoká, 600 km široká a má kráter o průměru 72 km. Jde o největší sopku Sluneční soustavy. Pro Mars jsou charakteristické systémy kaňonů vzniklé pohybem kůry. Snímky z VikingůViking – dvojice sond NASA vypuštěná k Marsu ve dnech 20. 8. 1975 a 19. 9. 1975. Obě měly orbitální i přistávací modul. Mise byly úspěšné a bez větších problémů trvaly několik let., PathfinderuMars Pathfinder – sonda NASA vypuštěná k Marsu dne 4.12.1996. Obsahovala orbitální a přistávací modul s vozítkem Sojourner. Mise proběhla úspěšně. a MGSMars Global Surveyor – další z řady sond NASA určených k průzkumu Marsu. Start dne 7. 12. 1996. Měla pouze orbitální modul, který podrobhně mapoval povrch Marsu. Mise byla ukončena téměř po deseti letech v listopadu 2006 z důvodu selhání baterií sondy. poprvé ukázaly místa, kudy dříve tekla voda. Přítomnost vody prokázal i přímý výzkum povrchu Marsu za pomoci různých vozítek. Byly nalezeny pískovcové sedimenty charakteristické pro vodní aktivitu. V roce 2015 detekovala na povrchu Marsu tekoucí vodu sonda MROMRO – Mars Reconnaissance Orbiter (Průzkumná oběžnice Marsu), sonda NASA, která získává detailní informace o vybraných místech na Marsu, zejména s ohledem na přítomnost vody v minulosti i v současnosti. Sonda startovala v srpnu 2005 a na oběžnou dráhu byla navedena v březnu 2006. Rozlišení je pouhých několik decimetrů. Od ledna 2009 slouží také jako retranslační stanice. V roce 2015 detekovala na Marsu tekoucí vodu. . Z toho, co o Marsu víme, se zdá, že dříve byl Mars vlhčí a teplejší, než je dnes. V atmosféře dominuje oxid uhličitý (95,3 %), maximální rychlost větru byla naměřena 450 kilometrů za hodinu. Mars nemá v současné době žádné globální magnetické pole. Sonda MGSMars Global Surveyor – další z řady sond NASA určených k průzkumu Marsu. Start dne 7. 12. 1996. Měla pouze orbitální modul, který podrobhně mapoval povrch Marsu. Mise byla ukončena téměř po deseti letech v listopadu 2006 z důvodu selhání baterií sondy. ale prokázala zbytkové pole v marsovských horninách. To znamená, že Mars v minulosti magnetické pole měl. V záznamech v horninách je také patrné jeho přepólovávání. Z neznámých důvodů Mars o své magnetické pole přišel. Mars má dva malé měsíce – Phobos (Strach) a Deimos (Hrůza). Oba objevil Asaph Hall v roce 1877. Dlouho převládal názor, že jde o zachycené planetky z Hlavního pásuHlavní pás – pás planetek mezi drahami Marsu a Jupiteru. Největším tělesem je planetka Ceres (průměr 974 km) objevená v roce 1801. V roce 2005 překročil počet známých těles Hlavního pásu 100 000. Jejich úhrnná hmotnost je ale velmi malá. Existuje zde jen 16 těles s rozměry nad 240 km.. Současné dynamické modely a spektroskopická data se však přiklánějí k teorii obřího impaktu. Phobos a Deimos pravděpodobně vznikly akrecí z disku trosek vyvržených na oběžnou dráhu po nárazu velkého tělesa do mladého Marsu. Phobos obíhá pod hranicí synchronní dráhy. Slapové sílySlapová síla – rozdíl gravitačních sil působících na různé části tělesa. Například Země působí na naše nohy větší gravitační silou než na hlavu, rozdíl je ale zanedbatelný. Slapové síly Měsíce působící na Zemi jsou příčinou přílivu a odlivu a také příčinou výměny momentu hybnosti mezi Měsícem a Zemí, která vede k postupnému vzdalování Měsíce. Obdobná slapová vazba existuje mezi Zemí a Sluncem a je pravděpodobně hlavní příčinou současného vzdalování Země od Slunce. Ve větších měřítkách působí slapové síly například při prolínání dvou galaxií. Marsu jej brzdí a jeho dráha se po spirále přibližuje k planetě rychlostí cca 1,8 metru za století. Za 30 až 50 milionů let Phobos roztrhají slapové síly a u Marsu se na krátkou dobu vytvoří planetární prstenec, jehož zbytky postupně dopadnou na povrch. Japonská vesmírná agentura JAXAJAXA – Japan Aerospace eXploration Agency, japonská kosmická agentura, která vznikla v roce 2003 sloučením tří institucí: ISAS (Institute of Space and Astronautical Science), NAL (the National Aerospace Laboratory of Japan)a NASDA (National Space Development Agency of Japan). Ke svým letům agentura využívá kosmodrom USC (Uchinoura Space Center). V současnosti používá JAXA nosnou raketu H-IIA. JAXA využívá Tanegašimské kosmické středisko (na ostrově Tanegašima, 115 km jižně od ostrova Kjúšú). připravuje misi MMX (Martian Moons eXploration), která má za cíl podrobně prozkoumat oba měsíce a odebrat vzorek materiálu z povrchu Phobosu a přepravit ho na Zemi. To definitivně rozluští záhadu jejich původu. Oba Měsíce je obtížné pozorovat, protože mají největší rozměr 27 a 15 km a jde jen o tmavá a nepravidelná skaliska posetá krátery.
Fotomontáž Marsu s měsíci Phobosem (27×22×18 km) a Deimosem (15×12×11 km).
V levé části snímku jsou na povrchu planety vidět typické vulkány.
Zdroj: Anne's Astrophysics.
Vozítko Perseverance natočilo 1. dubna 2022 kamerou Mastcam-Z video zatmění Slunce marsovským měsícem Phobos. Zdroj: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS/SSI.
Základní parametry
| hmotnost | 6,42×1023 kg |
| průměr (rovníkový) | 6 792 km |
| průměr (polární) | 6 752 km |
| průměrná hustota | 3,93 g/cm3 |
| teplota povrchu | –150 °C až +20 °C |
| doba otočení kolem osy | 24h 37min |
| doba oběhu kolem Slunce | 687 pozemských dní |
| průměrná oběžná rychlost | 24 km/s |
| střední vzdálenost od Slunce | 228×106 km |
| excentricita dráhy | 0,093 |
| inklinace | 1,85 |
| počet měsíců | 2 (Phobos a Deimos) |
| magnetické pole na rovníku | 0 |
| sklon rotační osy | 25° |
| složení atmosféry | CO2 95,3 %, N2 2,6 %, Ar 1,9 %, |
| tlak atmosféry | 0,004 až 0,011 atm (vymrzání CO2) |
| albedo | 0,25 |
Útvary na Marsu: 1. Olympus Mons, sopka třikrát vyšší než Mont Everest s rozměry Francie; 2. severní polární čepička zobrazená přístroji sondy Mars Global Surveyor; 3. Topografická mapa Vales Marineris pořízená laserovým výškoměrem MOLA sondy MGS. Jde o největší příkopovou propadlinu ve Sluneční soustavě 4; místo přistání sondy Mars Pathfinder. Zdroj: NASA.
Milníky ve výzkumu
| 1605 | Johannes Kepler dokázal, že se Mars pohybuje po elipse, v jejímž jednom ohnisku je Slunce. V roce 1609 publikuje na základě těchto výpočtů své Keplerovy zákony. |
| 1659 | Christiaan Huyghens zjistil dobu otočení Marsu kolem osy. Intenzivně pozoruje planetu Mars |
| 1672 | Christiaan Huyghens objevuje na Marsu polární čepičky. |
| 1877 | Mars je v září v opozici a podmínky pro jeho pozorování jsou vynikající. Asaph Hall objevuje měsíce Phobos a Deimos a Giovanni Schiaparelli poprvé zakresluje domnělé Marsovy kanály. |
| 1962 | Sovětský svaz vypustil první ze série sond Mars, jejichž cílem je stejnojmenná planeta. |
| 1963 | V Marsově atmosféře jsou spektroskopicky detekovány molekuly vody. |
| 1965 | Kolem Marsu poprvé prolétá v těsné blízkosti těleso vytvořené člověkem – americká sonda Mariner 4. Pořizuje 21 fotografií ukazujících krátery, ale žádné stopy kanálů. |
| 1976 | Dne 3. 7. přistává Viking 2, dne 20. 7. Viking 1. Obě americké sondy mapují většinu planety, nenacházejí stopy života a posílají první fotografie povrchu. |
| 1997 | Mars Pathfinder dopravuje na povrch Marsu první vozítko Sujourner. Začíná éra výzkumu Marsu za pomoci roverů. |
| 2003 | K Marsu dorazila evropská sonda Mars Express. Orbitální modul funguje bezchybně, přistávací modul selhal. |
| 2013 | Sonda Mars Science Laboratory (vozítko Curiosity) nachází na povrchu Marsu vodu v pevném skupenství. |
| 2015 | Sonda Mars Reconnaissance Orbiter detekuje na povrchu Marsu tekoucí vodu. |
| 2018 | Sonda InSight po přistání poprvé v historii pomocí seismometru mapuje vnitřní strukturu Marsu. Mise byla ukončena v roce 2022. |
| 2021 | Na Marsu začíná procovat rover Perseverance, vrtá a ukládá vzorky, hledá mikrobiální život. Jeho práci doplňuje vrtulníček Inequity (do roku 2024). |
| 2024 | Objev kamene Cheyava Falls. Odebrané vzorky obsahují organické látky a chemické skvrny, které na Zemi vznikají mikrobiální činností. |
Mars Science Laboratory aneb vozítko Curiosity. Na videu je
animace přistávacího
manévru tohoto 900 kilogramů hmotného kolosu. Zdroj:
NASA.
Smršť sond zkoumajících Mars
Hledání stop života způsobilo nebývalou smršť sond vyslaných k této planetě. Průkopnické období v letech 1962 až 1973 patřilo sovětským sondám řady MarsMars (sondy) – program sovětských nepilotovaných sond k Marsu. V letech 1962 až 1973 bylo vypuštěno celkem sedm sond. Většina misí skončila neúspěchem nebo částečným úspěchem. Přistávací modul sondy Mars 2 (1971) se stal prvním umělým objektem, který dosáhl povrchu Marsu (při tvrdém dopadu ale selhal). Mars 3 (1971) jako první v historii měkce přistál na povrchu a odeslal dvacetisekundovou sekvenci fotografií. Orbitální sekce sond Mars 2, 3 a 5 úspěšně fungovaly na oběžné dráze, odkud odeslaly cenná data o atmosféře, magnetosféře a povrchu. a americkým MarinerůmMariner – deset sond NASA určených k výzkumu vnitřních planet sluneční soustavy. K Marsu byly poslány sondy s označením 3, 4, 6, 7, 8 a 9. První, Mariner 3, odstartovala 5. 12. 1964. Na řadu sond k Marsu navázal Mariner 10, který prolétl kolem Venuše a poté jako jediná sonda z počátku kosmické éry zamířil k Merkuru, kde na přelomu let 1974 a 1975 pořídil fotografie Merkuru a první informace o jeho magnetosféře.. V roce 1976 pak úspěšně přistály americké sondy Viking 1 a Viking 2Viking – dvojice sond NASA vypuštěná k Marsu ve dnech 20. 8. 1975 a 19. 9. 1975. Obě měly orbitální i přistávací modul. Mise byly úspěšné a bez větších problémů trvaly několik let.. Jejich chemická analýza vzorků půdy sice přítomnost života nepotvrdila, ale přinesla první detailní pohled na marsovskou krajinu. Skutečnou renesanci výzkumu odstartovala v roce 1997 sonda Mars PathfinderMars Pathfinder – sonda NASA vypuštěná k Marsu dne 4.12.1996. Obsahovala orbitální a přistávací modul s vozítkem Sojourner. Mise proběhla úspěšně. s miniaturním vozítkem Sojourner. Globální mapování z oběžné dráhy zahájil Mars Global SurveyorMars Global Surveyor – další z řady sond NASA určených k průzkumu Marsu. Start dne 7. 12. 1996. Měla pouze orbitální modul, který podrobhně mapoval povrch Marsu. Mise byla ukončena téměř po deseti letech v listopadu 2006 z důvodu selhání baterií sondy. v letech 1997 až 2006. Klíčový průlom na povrchu zaznamenala dvojčata Spirit a Opportunity, která byla součástí mise Mars Exploration RoverMars Exploration – mise NASA k Marsu s dvěma sondami, které byly vypuštěny ve dnech 10. 6. 2003 a 7. 7. 2003. Obě sondy obsahují orbitální modul a přistávací modul s výzkumným vozítkem (roverem). Modul Spirit úspěšně přistál na povrchu Marsu dne 3. 1. 2004, modul Opportunity přistál na opačné straně Marsu 24. 1. 2004. (2004), přičemž Opportunity fungovala neuvěřitelných 15 let. K nim se na oběžné dráze v roce 2003 připojila dosud fungující evropská sonda Mars ExpressMars Express – sonda k Marsu vypuštěná Evropskou kosmickou agenturou 2. června 2003. Sonda obsahovala orbitální a přistávací modul (Beagle 2). Přistání se nezdařilo, orbitální mise úspěšně probíhá. Sondu vynesla do vesmíru nosná raketa Sojuz-FG/Fregat z evropského kosmodromu Bajkonur. Celková hmotnost sondy včetně modulu Beagle 2 byla 666 kg. (přistávací modul Beagle 2 tehdy selhal) a v roce 2006 americký Mars Reconnaissance OrbiterMRO – Mars Reconnaissance Orbiter (Průzkumná oběžnice Marsu), sonda NASA, která získává detailní informace o vybraných místech na Marsu, zejména s ohledem na přítomnost vody v minulosti i v současnosti. Sonda startovala v srpnu 2005 a na oběžnou dráhu byla navedena v březnu 2006. Rozlišení je pouhých několik decimetrů. Od ledna 2009 slouží také jako retranslační stanice. V roce 2015 detekovala na Marsu tekoucí vodu. , dodnes dodávající snímky v nejvyšším rozlišení. V roce 2008 přistál v polární oblasti stacionární lander PhoenixPhoenix – robotický přistávací modul americké NASA zkoumající historii vody na Marsu. Na Marsu pracoval v oblasti Vastitas Borealis poblíž severní polární čepičky mezi 25. 5. 2008 až 2. 11. 2008.. Zcela novou éru těžkých pojízdných laboratoří zahájil v roce 2012 rover Curiosity (mise Mars Science LaboratoryMars Science Laboratory – MSL, mise NASA, která v srpnu 2012 dopravila do marsovského kráteru Gale mobilní robotickou laboratoř Curiosity. Třímetrový kolos o hmotnosti 900 kg jako první k přistání využil technologii raketového jeřábu. Hlavním vědeckým úkolem je zkoumat geologické složení a přítomnost organických látek. Sonda disponuje deseti přístroji, včetně laserového spektrometru ChemCam a přístroje SAM pro chemickou analýzu vzorků. Je napájena radioizotopovým termoelektrickým generátorem. Mise potvrdila, že v kráteru Gale v minulosti existovalo sladkovodní jezero a detekovala organické molekuly v horninách.) o hmotnosti 900 kg, který v kráteru Gale potvrdil dávnou přítomnost tekuté vody a organických látek. Od roku 2014 planetu z oběžné dráhy studovala indická sonda MOMMars Orbiter Mission – MOM, první indická meziplanetární sonda agentury ISRO, známá také pod názvem Mangalján. Startovala v roce 2013, na oběžnou dráhu vstoupila v roce 2014. Indie se tím stala čtvrtou zemí, která doletěla k Marsu, a první, které se to podařilo na první pokus. Sonda obíhala planetu po velmi excentrické dráze a pomocí pěti přístrojů zkoumala marsovský povrch, morfologii a složení atmosféry. Její plánovaná životnost byla šest měsíců, ale fungovala 8 let (do roku 2022). (mise skončila 2022) a americká sonda MAVENMAVEN – Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN, sonda NASA studující aktuální stav a vývoj atmosféry Marsu. Na areocentrickou dráhu byla umístěna 22. září 2014. Cíle mise jsou: určení významu ztráty těkavých látek v průběhu vývoje marsovské atmosféry, stanovení stávajícího stavu horní vrstvy atmosféry, ionosféry a její interakce se slunečním větrem, zjištění aktuálních rychlostí úniku neutrálních částic a iontů do prostoru a procesů, které tyto děje řídí, vyhodnocení poměrů stabilních izotopů v atmosféře Marsu. Při vyhodnocení se počítá s porovnáním dat z vozítka Curiosity, které pracuje na povrchu planety. specializovaná na výzkum atmosféry, která na Marsu objevila polární záře.
Simulovaný přelet nad marsovskou krajinou, který zahrnuje 600 kilometrů dlouhé a dva kilometry hluboké údolí Mawrth Vallis. Průlet je simulován na základě snímků evropské mise Mars Express. Zdroj: ESA.
V uplynulém desetiletí se k Marsu vydaly další významné expedice. V roce 2016 dorazila evropsko-ruská sonda TGO programu ExoMarsExoMars – společný program Evropské kosmické agentury (ESA) a ruské agentury Roskosmos zaměřený na výzkum Marsu. V rámci první etapy dorazila v roce 2016 k planetě družice Trace Gas Orbiter (TGO), která dodnes z oběžné dráhy analyzuje složení atmosféry, zejména výskyt metanu, a slouží jako komunikační uzel pro povrchové rovery. Součástí byl přistávací modul Schiaparelli, který při přistání selhal. Druhá fáze programu byla v roce 2022 zrušena (válka na Ukrajině).. Vnitřní strukturu a seismickou aktivitu planety v letech 2018 až 2022 poprvé detailně zmapovala americká geofyzikální stanice InSightInSight – Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport. Americká sonda určená k výzkumu Marsu. V popředí jsou experimenty zaměřené na seismický výzkum vnitřní struktury planety. Sonda vystartovala 5. května 2018 ze základny Vandenberg, na Marsu úspěšně přistála 26. listopadu téhož roku. Mise fungovala do 15. prosince 2022, kdy byla ukončena z důvodu nedostatečného přísunu energie díky zaprášeným panelům slunečních baterií.. Historický milník přinesl rok 2021, kdy Mars navšívily hned tři státy: Spojené arabské emiráty se sondou HopeHope – „Naděje“, první meziplanetární sonda Spojených arabských emirátů. Startovala v červenci 2020, na oběžnou dráhu Marsu vstoupila v únoru 2021. Sonda obíhá planetu po velmi vysoké dráze, což jejím třem vědeckým přístrojům umožňuje kontinuálně mapovat atmosféru Marsu a počasí během celého marsovského dne i v průběhu ročních období. Sonda zkoumá dynamiku atmosférických vrstev, prachové bouře a procesy, při kterých Mars přichází o vodík a kyslík., Čína se svým prvním orbiterem Tianwen-1Tianwen-1 – česky „Tchien-wen-1“, v překladu „Otázky nebesům“, první plně úspěšná čínská mise k Marsu, kterou tvořil komplex orbiteru, přistávací platformy a roveru. Sonda vstoupila na oběžnou dráhu v únoru 2021. V květnu téhož roku dosedl přistávací modul v oblasti Utopia Planitia a vysadil na povrch 240 kg těžké vozítko Zhurong. Čína se tak stala teprve druhou zemí světa, která na Marsu úspěšně provozovala rover. Vozítko pomocí radarů a spektrometrů zkoumalo podloží a hledalo stopy podzemního ledu až do května 2022, kdy upadlo do hibernace, ze které se již neprobudilo. Mateřský orbiter nadále pokračuje v globálním snímkování planety. i roverem Zhurong, a USA s dosud nejmodernějším roverem PerseverancePerseverance – „Vytrvalost“, dosud nejmodernější a nejtěžší rover NASA (hmotnost 1 025 kg), který v únoru 2021 přistál v marsovském kráteru Jezero. Disponuje vylepšenými koly a sofistikovaným systémem pro sběr a hermetické ukládání vzorků půdy a atmosférických plynů. Tyto vzorky jsou ukládány na povrchu pro budoucí misi, která je dopraví na Zemi. Hlavním cílem je astrobiologický výzkum a hledání stop dávného mikrobiálního života. Součástí mise byl i miniaturní vrtulník Ingenuity, který v letech 2021 až 2024 provedl 72 historicky prvních motorových letů v řídké atmosféře.. Ten v kráteru Jezero sbírá vzorky pro budoucí dopravu na Zemi a doprovázel jej revoluční minivrtulník Ingenuity, který na Marsu v letech 2021 až 2024 vykonal celkem 72 letů. V letech 2021 až 2023 vozítko Perseverance úspěšně otestovalo technologii extrakce čistého kyslíku přímo z marsovského CO2. Dokázalo vyprodukovat až 12 gramů kyslíku za hodinu, což je klíčové pro budoucí pilotované mise. Vozítko také úspěšně uložilo do hermetických pouzder přes dvě desítky jádrových vývrtů z marsovských hornin. Ty čekají na mezinárodní misi MSR (Mars Sample Return), jejímž cílem je dopravit vzorky marsovské půdy a atmosféry na Zemi. Misi společně připravují americká NASA a evropská ESA. Kvůli nedávným škrtům a změnám v rozpočtu se však její realizace předpokládá až ke konci 30. let 20. století. Celkové množství sond vyslaných k planetě Mars je zcela bezkonkurenční a nemá v historii kosmonautiky obdoby.
Minivrtulník Ingenuity, který vyvinula NASA,
nalétal v letech 2021 až 2024 na Marsu
17 kilometrů. Šlo o první motorový let na jiné planetě.
Zdroj: NASA/JPL-Caltech.
Současný výzkum
Atmosféra a polární záře
Atmosféra Marsu je velmi řídká (dosahuje v průměru pouhých 0,6 % tlaku atmosféry Země) a neposkytuje dostatečnou ochranu před kosmickým zářením ani stabilní skleníkový efekt. Tlak na povrchu kolísá v průběhu marsovského roku (solu) až o 30 %, protože velká část oxidu uhličitého v zimě vymrzá a stává se součástí polárních čepiček, v létě opět sublimuje do atmosféry. Tlak atmosféry se díky tomu mění od 0,004 až 0,011 atm s průměrnou hodnotou 0,006 atm. V období, kdy je Mars nejblíže Slunci, dochází k intenzivnímu ohřevu atmosféry. To vede ke vzniku prachových bouří, které dokážou během několika dní zahalit celou planetu do nepropustného závoje a odstavit solárně napájené sondy – takto například skončilo vozítko Opportunity v roce 2018.
Velkou záhadou je měření obsahu metanuMetan – nejjednodušší uhlovodík, CH4. Patří mezi tzv. alkany. Při pokojové teplotě je to netoxický plyn bez barvy a zápachu, lehčí než vzduch. Hlavním zdrojem metanu je přírodní surovina, zemní plyn. v atmosféře. Vozítko Curiosity opakovaně detekovalo na povrchu kráteru Gale periodicky se objevující výskyt metanu (zejména v noci). Množství metanu navíc kolísá v průběhu marsovského roku. Naopak sonda TGO mise ExoMarsExoMars – společný program Evropské kosmické agentury (ESA) a ruské agentury Roskosmos zaměřený na výzkum Marsu. V rámci první etapy dorazila v roce 2016 k planetě družice Trace Gas Orbiter (TGO), která dodnes z oběžné dráhy analyzuje složení atmosféry, zejména výskyt metanu, a slouží jako komunikační uzel pro povrchové rovery. Součástí byl přistávací modul Schiaparelli, který při přistání selhal. Druhá fáze programu byla v roce 2022 zrušena (válka na Ukrajině). z oběžné dráhy téměř žádný metan nepozorovala. Pokud nejde o chybu přístrojů, znamená to, že plyn musí hned nad povrchem z nějakého důvodu velmi rychle mizet. Podle pozemských modelů by přitom měl v atmosféře Marsu vydržet zhruba 300 let. Existují tři pracovní verze původu detekovaného metanu: 1) jde o pozemský metan unikající ze samotného vozítka netěsnostmi; 2) jde o metan geologického původu, který vzniká pod povrchem reakcí horké vody s olivíny; 3) skalní zastánci existence života na Marsu v metanu vidí plyn produkovaný podpovrchovými mikroorganizmy. Na vyřešení záhady si pravděpodobně budeme muset počkat až do doby, kdy budou z Marsu dopraveny horniny do pozemských laboratoří.
Velkým překvapením byla detekce polárních září. Polární záře na Marsu jsou pochopitelně odlišné od polárních září planet s dipólovým magnetickým polem, kde jsou nabité částice podél magnetických siločar vtahovány do atmosféry v oblasti magnetických pólů. Mars, podobně jako Venuše, vlastní globální magnetické pole nemá. Existuje ale indukované magnetické pole v ionosféře. Nabité částice kroužící kolem siločar excitují řídkou marsovskou atmosféru, která září. Tyto polární záře se nazývají difúzní, objevují se v obdobích zvýšené sluneční aktivity a vyskytují se zhruba ve výšce 70 km nad povrchem. Objevil je přístroj IUVS sondy MAVENMAVEN – Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN, sonda NASA studující aktuální stav a vývoj atmosféry Marsu. Na areocentrickou dráhu byla umístěna 22. září 2014. Cíle mise jsou: určení významu ztráty těkavých látek v průběhu vývoje marsovské atmosféry, stanovení stávajícího stavu horní vrstvy atmosféry, ionosféry a její interakce se slunečním větrem, zjištění aktuálních rychlostí úniku neutrálních částic a iontů do prostoru a procesů, které tyto děje řídí, vyhodnocení poměrů stabilních izotopů v atmosféře Marsu. Při vyhodnocení se počítá s porovnáním dat z vozítka Curiosity, které pracuje na povrchu planety.. Druhý typ polárních září je vlastní pouze Marsu. Kůra Marsu si „pamatuje zlaté časy“, kdy planeta ještě měla své vlastní magnetické pole, jehož stopy zůstaly v trvale zmagnetovaných povrchových horninách. Takové pole nazýváme krustální nebo korové. Na rozhraní uzavřených a otevřených siločar krustálního pole se objevuje diskrétní polární záře, zhruba ve výškách 140 km. Tyto polární záře byly objeveny již sondou Mars ExpressMars Express – sonda k Marsu vypuštěná Evropskou kosmickou agenturou 2. června 2003. Sonda obsahovala orbitální a přistávací modul (Beagle 2). Přistání se nezdařilo, orbitální mise úspěšně probíhá. Sondu vynesla do vesmíru nosná raketa Sojuz-FG/Fregat z evropského kosmodromu Bajkonur. Celková hmotnost sondy včetně modulu Beagle 2 byla 666 kg., MAVEN jejich výskyt potvrdil.
Třetím typem je protonová polární záře. Taková záře nemá na Zemi obdobu, protony slunečního větru jsou v bezpečné vzdálenosti od Země odkláněny magnetosférou. Nabité energetické částice se na Marsu zastaví až na ionopauze (horní hranici ionosféry), která pro ně tvoří nepropustnou překážku. Protony slunečního větru dokáží touto překážkou proniknout díky tomu, že jsou v horních vrstvách ionosféry k dispozici volné elektrony. Tyto elektrony s protony vytvoří neutrální atomární vodík (procesu se říká nábojová výměna), který přestává vnímat jak magnetické, tak elektrické pole a pokračuje přímočaře do hlubších vrstev atmosféry. Zde má díky své značné rychlosti dostatek energie na excitaci nebo ionizaci neutrálních molekul plynů, kterré rozsvítí. Tímto mechanizmem paradoxně tentýž sluneční vítr, který Mars prakticky připravil o atmosféru, obohacuje nižší vrstvy plynného obalu o atomární vodík.
Mechanizmus tvorby protonové polární záře na Marsu.
Protony slunečního větru
jsou označeny symbolem H+. Zdroj:
NASA, úprava AGA.
Nitro planety
Od roku 2018 do konce roku 2022 operovala na povrchu Marsu sonda InSightInSight – Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport. Americká sonda určená k výzkumu Marsu. V popředí jsou experimenty zaměřené na seismický výzkum vnitřní struktury planety. Sonda vystartovala 5. května 2018 ze základny Vandenberg, na Marsu úspěšně přistála 26. listopadu téhož roku. Mise fungovala do 15. prosince 2022, kdy byla ukončena z důvodu nedostatečného přísunu energie díky zaprášeným panelům slunečních baterií., jejímž hlavním cílem bylo měření seismických vln pomocí přístroje SEIS. Jejich analýza vedla k závěru, že Mars je v současnosti seismicky a pravděpodobně i vulkanicky aktivní. Seismometr sondy detekoval přes 1 300 událostí. Seismické vlny v sobě nesou informace nejen o podpovrchových rozhraních, ale i o skupenství materiálů, kterými procházejí, neboť v kapalinách a pevných látkách se šíří odlišně. Následující výsledky zásadně zpřesnily naše znalosti o nitru „rudé“ planety. Kůra planety je tlustší, než se předpokládalo, a vykazuje vrstevnatou strukturu. Průměrná tloušťka dosahuje 24 až 72 km (na jižní polokouli je výrazně silnější než na severní). Skládá se převážně z bazaltů a anortozitů narušených impakty a tektonickými trhlinami. Sonda jako hlavní epicentrum pozorovaných marsotřesení identifikovala oblast Cerberus Fossae, v níž jsou patrné dvě tektonické trhliny a tmavý prach, který má nejspíše původ v nedávné vulkanické aktivitě planety.
Epicentrum marsotřesení pozorovaného sondou InSight – oblast Cerberus Fossae s tektonickými trhlinami (vpravo nahoře) a tmavým prachem (vpravo dole) majícím pravděpodobně vulkanický původ. Zdroj: Doyeon Kim, ETHZ.
Plášť Marsu sahá do hloubky přibližně 1 700 km. Složením sice odpovídá pozemskému plášti (převládají křemičitany, olivín a pyroxeny), ale je bohatší na železo. Na rozhraní pláště a jádra chybí vrstva perovskitu známá ze Země, protože tlak uvnitř Marsu nedosahuje potřebných hodnot. Zásadním objevem je však přítomnost přibližně 150 km tlusté vrstvy plně roztavených křemičitanů (tekutého magmatu), která se nachází na samotném dně pláště a izoluje jádro. Přítomnost této magmatické vrstvy znamená, že kovové jádro je menší a hustší, než indikovaly první odhady. Jeho poloměr činí 1 650 až 1 670 km a hustota dosahuje přibližně 6 500 kg/m3, což odpovídá podílu lehkých prvků (síry, kyslíku, uhlíku a vodíku) mezi 9 až 14 % hmotnosti jádra. Nejnovější analýzy z roku 2025 navíc odhalily, že uvnitř rotuje pevné vnitřní jádro o poloměru kolem 600 km obklopené vnější kapalnou vrstvou. Odhadovaná evoluce jádra dává odpověď na to, proč Mars přišel o své globální magnetické pole. V raných fázích před 4,2 miliardami let bylo celé jádro tekuté a horké. Intenzivní únik tepla do pláště poháněl silnou termální konvekci – roztavené železo vřelo a fungovalo jako planetární dynamo generující magnetický štít. Jakmile však planeta zvenčí vychladla a nad jádrem se usadila izolující vrstva tekutého magmatu, efektivní odvod tepla z jádra se zastavil. Termální konvekce utichla, planetární dynamo přestalo fungovat a Mars ztratil globální magnetické pole, což vedlo k postupnému odvanutí atmosféry slunečním větrem. Současná krystalizace pevného vnitřního jádra sice uvolňuje latentní teplo, ale konvekční proudy jsou dnes příliš slabé na to, aby dynamo znovu nastartovaly. Magnetimus tak dnes nacházíme už jen „zakonzervovaný“ v silně zmagnetizovaných horninách marsovské kůry.
Umělecká představa nitra Marsu z analýzy šíření seismických vln jádrem planety. Zdroj: NASA/JPL/InSight, University of Bristol, University of Maryland.
Povrchové útvary
Povrch Marsu je charakteristický výraznou globální asymetrií. Jižní polokoule je stará, hustě pokrytá krátery a vyvýšená o 1 až 3 km nad průměrný povrch. Severní polokoule je mladá, tvořená hladkými lávovými pláněmi s nízkým InSightInSight – Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport. Americká sonda určená k výzkumu Marsu. V popředí jsou experimenty zaměřené na seismický výzkum vnitřní struktury planety. Sonda vystartovala 5. května 2018 ze základny Vandenberg, na Marsu úspěšně přistála 26. listopadu téhož roku. Mise fungovala do 15. prosince 2022, kdy byla ukončena z důvodu nedostatečného přísunu energie díky zaprášeným panelům slunečních baterií. albedem a minimem kráterů. Planetě vévodí obří vulkanicko-tektonická vyvýšenina Tharsis, která deformuje celou planetu. Obsahuje štítové sopky Ascraeus Mons, Pavonis Mons, Arsia Mons a především Olympus Mons – nejvyšší známou sopku Sluneční soustavy s výškou 22 km nad povrchem a průměrem základny přes 600 km. Extrémní rozměry sopek jsou dány absencí pohybu kůry (deskové tektoniky). Lávový zdroj pod kůrou působil na jednom jediném místě po stovky milionů let, což umožnilo růst masivu. Poslední lávové výlevy na Olympus Mons jsou datovány do doby před pouhými několika desítkami milionů let.
Dalším výrazným prvkem na povrchu Marsu je obří systém příkopových propadlin Valles Marineris dlouhý přes 4 000 km, široký až 200 km a hluboký až 7 km. Nejde o erozivní koryto vyhloubené vodou, ale o tektonický příkop. Vznikl jako přímý důsledek napětí v kůře při radiálním rozpínání sousední vyvýšeniny Tharsis. Krajina byla následně modifikována gigantickými sesuvy a v raných fázích i proudící vodou.
Díky spektrometrům na sondě InSightInSight – Interior Exploration using Seismic Investigations, Geodesy and Heat Transport. Americká sonda určená k výzkumu Marsu. V popředí jsou experimenty zaměřené na seismický výzkum vnitřní struktury planety. Sonda vystartovala 5. května 2018 ze základny Vandenberg, na Marsu úspěšně přistála 26. listopadu téhož roku. Mise fungovala do 15. prosince 2022, kdy byla ukončena z důvodu nedostatečného přísunu energie díky zaprášeným panelům slunečních baterií. MRO a chemické analýze provedené vozítky Curiosity a Perseverance přímo na povrchu máme nezvratné důkazy o minulosti Marsu. Před 4,1 až 3,7 miliardami let měla tato planeta hustší atmosféru a na povrchu tekutou vodu. Dokazují to jílové minerály, které vznikaly dlouhodobým chemickým zvětráváním bazaltů v neutrálním vodním prostředí – například ve vodních rezervoárech nacházejících se v kráterech Gale a Jezero. Před 3,7 až 3,0 miliardami let probíhalo vysychání povrchu. Atmosféra slábla, vulkanické plyny uvolňovaly síru. V mělkých, slaných a kyselých vodních plochách vznikaly vodnaté sírany (například sádrovec). Od tří miliard let do současnosti je povrch Marsu nehostinnou suchou pouští. Dominují oxidy železa – převážně nanokrystalický hematit a maghemit (toto pojmenování je složeninou slov magnetit a hematit, minerál má strukturu magnetitu, ale chemické složení hematitu). Sloučeniny železa dávají planetě charakteristickou červenou barvu. Voda v současnosti existuje pouze ve formě ledu v polárních čepičkách, podpovrchovém permafrostu nebo je stopově vázaná v minerálech.
Olympus Mons, největší vulkán ve Sluneční soustavě.
Zdroj: ESA, DLR, FU Berlin, Mars Express.
Valles Marineris, největší kaňon ve Sluneční soustavě.
Zdroj: ESA, DLR, FU Berlin.
