Марс
         
          размеры, масса; орбита
          рельеф поверхности
          вода
             полярные шапки
          химический состав почвы
          атмосфера
             пылевые бури
          недра
          жизнь
          марсианское небо
          спутники
          история изучения
             визуальные наблюдения
             межпланетные зонды и марсоходы
          приложение
          каналы
          сигнал Теслы
          астроботаника
          летающая тарелка
          технические термины
          некоторые вещества и минералы
         
          Размеры, масса
          Средний диаметр 6780 км, 0,53 диаметра Земли; экваториальный диаметр на ~40 км больше полярного. Масса 6,4*1020 тн, 10,7% массы Земли. Средняя плотность 3,93 г/см3.
         
          Ускорение свободного падения на экваторе 3,7 м/сек² (0,38 земного); 1-ая космическая скорость 3,6 км/сек; 2-ая – 5,0 км/сек.
         
          Орбита
          Расстояние до Солнца, в млн. км: минимальное – 206,6; максимальное – 249,2; среднее – 228.
          Период обращения вокруг Солнца 687 земных суток.
          Эксцентриситет орбиты 0,09. Наклонение орбиты к плоскости эклиптики 1,85°.
          Расстояние до Земли, в млн. км: минимальное – 55,76; максимальное – 401; среднее – 225.
          Период вращения 24 ч 37 м. Наклон оси вращения к перпендикуляру к плоскости орбиты 25°. Оба значения близки к земным.
          Наклон оси вращения определяет смену времён года. Эксцентриситета орбиты определяет различия в их продолжительности. Для Марса северная весна и лето приходятся на участок его орбиты, удалённый от Солнца; вместе они длятся 371 местных суток, т.е. больше 1/2 местного года. Т.е. на Марсе северное лето долгое и относительно прохладное, южное – короткое и относительно тёплое. В целом, смена времён года на Марсе тоже аналогична земным.
          Средняя температура −63°C. На полюсах зимой бывает −153оC, на экваторе летом +35оC. В средних широтах температура от −50оC зимой до 0°C летом.
         
          Рельеф поверхности
         
         
          Поверхность Марса в районе Husband Hill (вид с марсохода Spirit, ноябрь 2005 г.).
         
          Кратер Бонневилль (вид с марсохода Spirit).
         
          Стоянка Ларри. (Вид с марсохода Spirit).
         
          Долина Настойчивости (вид с марсохода Opportunity, 19 июня 2017 г.).
         
          На планете имеются горы; вулканы; долины; пустыни; ударные кратеры, подобные лунным; полярные ледниковые шапки, подобные земным; высохшие русла древних рек.
          При визуальных наблюдениях с Земли две трети поверхности Марса занимают светлые области, получившие название материков, треть – тёмные участки, называемые морями. "Моря" некогда принимали за области, покрытые растительностью; сейчас считают, что это участки, с которых легко выдувается пыль, обнажая более тёмные породы.
          "Моря" находятся, главным образом, в южном полушарии планеты, между 10° и 40° широты. В северном полушарии есть только два крупных моря – Ацидалийское и Большой Сирт.
          На севере вокруг полярного региона находится Великая Северная равнина – занимающая 40% территории поверхности низменность, по большей части плоского характера, с мелкими камнями. Есть гипотеза, что это ударный кратер; если так, то он самый крупный в Солнечной системе.
         
          Великая Северная равнина (вид со станции Phoenix, 2008 г.).
         
          На Марсе имеется несколько типов кратеров: большие с плоским дном; мелкие чашеобразные, похожие на лунные; окружённые валом; возвышенные. Кратеры с валом образовались там, где по поверхности в древности протекли выбросы жидкой лавы. Возвышенные – там, где покрытие выбросов кратера защитило поверхность от ветровой эрозии.
         
         
          Ударный кратер Виктория, диаметр 800 м (фото марсохода Opportunity, осень 2006 г.).
         
          Самый крупный объект ударного происхождения – равнина Эллада, диаметром ~2300 км, с разницей высот до 9 км. Она расположена в южном полушарии.
          Южное и северное полушария планеты сильно различаются по рельефу. В южном полушарии поверхность находится на 1-2 км выше среднего уровня и она густо усеяна кратерами. На севере большая часть поверхности находится ниже среднего уровня, там мало кратеров, основную часть занимают относительно гладкие равнины, вероятно, образовавшиеся в результате лавовых потоков и водной эрозии. Границу между полушариями определяет круг, наклонённый на 30° к экватору; она широкая и неправильная. Вдоль неё встречаются самые эродированные участки поверхности.
          На севере есть две области крупных вулканов – Фарсида (Тарс) и Элизий. Фарсида – нагорье длиной 2 тыс. км, высотой до 10 км. На ней находятся 4 крупных горы – потухших вулкана: Арсия, Олимп, Павлина, Аскрей.
                   
          Гора Олимп (фото зонда Mars-Express, 2004 г.). Гора Аскрей (фото зонда Mars Global Surveyor, 2004 г.).

          Олимп находится на краю Фарсиды, её высота 27 км – это самая высокая известная гора на планетах Солнечной системы (самая высокая известная гора – на астероиде Веста). Она представляет собой потухший вулкан; окружена обрывами. Гора Аскрей имеет высоту 18 км. Большая часть Фарсиды, особенно окрестность вулканов, покрыта мелкой пылью. Элизий поднимается до 6 км над средним уровнем; на нём 3 крупных вулкана: Элизий, Альбор, Геката.
          Все вулканы на Марсе потухшие. Вулканы окружены лавовыми потоками.
          Фарсиду пересекает много разломов, часто очень сложных и протяжённых. Крупнейший из них – долина Маринер; она тянется почти на 4 тыс. км (1/4 окружности планеты) в широтном направлении, достигая ширины 600 и глубины 10 км. Маринер является самым большим известным каньоном на планетах Солнечной системе (самый большой – на Хароне, спутнике Плутона). По одной из гипотез,  каньоны образовались в результате выхода магмы.
         
          Долина Маринер (коллаж из фотографий АМС Viking).
         
          К долине Маринер примыкает система пересекающихся каньонов Лабиринт Ночи, длиной около 1200 км. Вероятная причина их появления – тектоническая активность.
                   
          Каньоны Лабиринта Ночи (цифровая обработка фотографий от зонда Mars Express).

          На Фарсиде есть несколько глубоких "колодцев". Один из них имеет диаметр 150 м.
         
          "Колодец" на склоне горы Арсия.
         
          Вода
          Жидкая вода и водяной пар
          Из-за низкого давления на большей части (~70%) поверхности Марса вода не может существовать в жидком состоянии.
          Подо льдом Южной полярной шапки, на глубине 1,5 км, обнаружено озеро, шириной около 20 км (радар MARSIS на АМС Mars Express, 2018 г.). Позже (сентябрь 2020 г.) в этом регионе было обнаружено ещё несколько подземных озёр солёной воды.
          В некоторых нагретых образцах грунта обнаружился водяной пар (марсоход Curiosity, декабрь 2012 г.). В породах, образцы которых исследовал Curiosity, содержание воды доходило до 2%.
          Небольшое количество водяного пара (0,02%) существует в атмосфере.
          На склонах марсианских холмов замечены тёмные полосы, интерпретируемые как появления жидкой солёной воды – поскольку они появляются вскоре после наступления летнего периода и исчезают к зиме, "обтекают" препятствия, сливаются, расходятся; т.е. ведут себя подобно потокам. воды. Спектральный анализ показал наличие в них перхлоратов – солей, способных обеспечить существование жидкой воды в условиях низкого марсианского давления.
          Лёд
          Водяной лёд содержится в полярных шапках Марса. Его объём в сумме в обеих шапках близок к объему ледяного щита Гренландии; в северной полярной шапке оценивается в 821 тыс. куб. км, что составляет 30% ледяного щита Гренландии (Mars Reconnaissance Orbiter, 2009 г.).
          Вокруг полярных шапок находится множество меньших ледяных щитов внутри кратеров, некоторые из которых лежат под толстыми отложениями песка или пыли. Так, кратер Королев шириной 81 км, глубиной до 2 км, содержит, по оценкам, около 2200 куб. км водяного льда, открыто лежащего на поверхности. Его дно покрыто насыпью вечного водяного льда глубиной 1,8 км и диаметром до 60 км.
         
          Лёд в кратере Королёв (цифровая композиция по данным Mars Express).
         
          Водяной лед широко распространен на поверхности Марса. Его много в регионах севернее 35° с.ш. и южнее 45° ю.ш. Выше 60° плотность льда повышается.Выше 70° она почти везде >25%. Ниже 60° с.ш. лед сконцентрирован в нескольких регионах, особенно на равнине Утопия (46° с.ш.), близ вулкана Элизий (25° с.ш.), а области Terra Sabaea (2° с.ш.). Также к северо-западу от области Terra Sirenum (40° с.ш.). Там есть места, содержащие под поверхностью до 18% льда. Почти весь он покрыт тонким слоем каменистого или пылевидного материала. Некоторые участки льда находятся всего в нескольких сантиметрах от поверхности, покрытые пылью.
          На многих участках Марса есть ледники, защищенные от сублимации тонким покрытием из изолирующих камней и/ или пыли, либо есть свидетельства их существования в прошлом.  Ледник толщиной в сотни метров и площадью в тысячи кв. км обнаружен под каменистыми осыпями у подножия гор (Mars Reconnaissance Orbiter, 2006 г.).
          Водяной лёд в марсианском грунте обнаружили орбитальный зонд Mars Odyssey (2001 г.), потом спускаемая АМС Phoenix (2008 г.).
          Из данных нейтронного спектрометра АМС Mars Odyssey можно вывести, что если бы весь лед на 1 метре марсианской поверхности был распределен равномерно, это дало бы водный слой >14 см; другими словами, усредненная марсианская поверхность на >14% состоит из воды.
          Всего на поверхности Марса или вблизи неё обнаружено >5 млн. куб. км льда; этого достаточно, чтобы покрыть всю планету на глубине 35 метров.
          Полярные шапки
          На северном и южном полюсах Марса имеются полярные шапки. Они состоят из замёрзшей углекислоты ("сухого льда") и водяного льда. Глубина южной полярной шапки доходит до 3,7 км (радиолокационный зонд MARSIS на АМС Mars Express, 2004 г. ); северной – 1,5-2 км (эхолот SHARAD на АМС Mars Reconnaissance Orbiter).
          Измеренная температура −158°C.
          Лёд из углекислого газа сезонно тает, водяной лёд остаётся в неизменном состоянии.
          Полярные шапки разрастаются и уменьшаются, в зависимости от времени года. Они могут достигать широты 50°. Диаметр постоянной части северной шапки ~1000 км.
                   
          Северная полярная шапка в летний период (фото АМС Mars Global Surveyor).
          Южная полярная шапка в летний период (фото АМС Mars Express, 2015 г.).

          На южной полярной шапке обнаружены действующие гейзеры. Видимо, с весенним теплом струи углекислого газа вырываются вверх. При этом они уносят с собой пыль и песок.
          Иней, снег
          АМС Phoenix зафиксировала снегопад, хотя снежинки испарялись, не достигая поверхности. В холодное время на поверхности Марса иногда образуется иней.
         
          Иней на поверхности Марса (фото АМС Viking 2, 18 мая 1979 г.).
         
          Вода в породах выветривания
          При воздействии воды и атмосферных газов ряд минералов, в т.ч. составляющих базальт, химически выветриваются с образованием вторичных минералов; некоторые из них включают в свои структуры воду – в виде H2O либо гидроксила OH. На Земле все химические реакции выветривания так или иначе связаны с водой. Примеры гидратированных минералов: гетит, гидроксид железа, эвапоритовые минералы гипс, кизерит; опаловый кремнезем; филлосиликаты (иначе называемые глинистыми минералами), такие как каолинит, монтмориллонит. Все эти минералы обнаружены и на Марсе.
          Гидратированные минералы также могут образовываться в недрах термальными потоками воды, мигрирующими через поры и трещины. Источником тепла, приводящим в действие такие потоки, могут быть близлежащие магматические тела или тепло от крупных ударов метеоритов.
          Количество воды в марсианской коре, содержащейся в гидратированных минералах, сейчас неизвестно; может быть довольно большим. На основе проб обнажений горных пород, взятых марсоходом Opportunity, вес воды в сульфатных отложениях может доходить до 22%.
          Вода в прошлом; высохшие реки
          Марсоходы Spirit и Opportunity обнаружили минералы, которые могли образоваться только в результате длительного воздействия воды.
          Минеральный состав почвы в целом соответствует представлениям о том, что поверхность Марса могла быть покрыта водой в далёком прошлом.
                   
          Гематит в грунте. Шарики гематита (фото марсохода Opportunity, 2004 г.).
          Свидетельствуют о присутствии в прошлом воды в жидком состоянии.

          На поверхности планеты имеется множество образований, напоминающих водную эрозию, в т.ч. высохшие русла рек. Так, в южном полушарии, в кратере Эберсвальде обнаружена "дельта реки", площадью 115 кв. км. Предположительно намывшая её река имела длину >60 км.
          По оценкам 2010 г., на Марсе можно выделить ~40 тыс. высохших речных долин.
                   
          Дельта высохшей реки Эберсвальде. Овраги- следы стоков воды в кратере Кайзер.
          (фото АМС Mars Global Surveyor).

          Многие кратеры и другие впадины на Марсе имеют дельты, напоминающие земные, а сами они в древности, вероятно, представляли собой наполненные водой озёра. Таковы, напр. кратеры (бассейны) Гусев, Гейла, Холден, Эридания, Аргир, к которым примыкают высохшие каналы, имеющие следы водной эрозии, и в отложениях которых найдены породы, образовавшиеся при участии воды.
          Кратер Гусев (5о ю.ш.) – место посадки марсохода Spirit – некогда являлся, видимо, дном озера: анализ состава базальтовых пород в нём показал их взаимодействие в древности с солёной водой. В частности, в породах Колумбийских гор, расположенных в этом кратере, обнаружился минерал гетит, который образуется только в присутствии воды.
                   
          Кратер Гусев. Поверхность кратера в районе Колумбийских гор (фото марсохода Spirit)..

          Кратер Гейла (14,5о ю.ш.) – место посадки марсохода Curiosity – также являлся, видимо, дном высохшего озера – анализ пород в нём показал вероятное воздействие воды. По оценкам анализа осадочных пород на участке равнины Aeolis Palus, в этом кратере ~3,6 млрд. лет назад было, по меньшей мере, одно озеро, предположительно, пресное.
                   
          Кратер Гейла. Поверхность кратера (фото марсохода Curiosity).

          Ещё одно из предполагаемых древних озёр – Эридания (45о ю.ш.), площадь поверхности 1,1 млн. кв. км, глубина до 2400 м, объем 562 000 куб. км. Оно было больше, чем Каспийское море, и содержало больше воды, чем все остальные марсианские озёра, вместе взятые. Исследования с помощью спектрометра АМС Mars Reconnaissance Orbiter обнаружили там отложения толщиной >400 м, содержащие минералы сапонит, тальк-сапонит, богатую железом слюду (глауконит-нонтронит), Fe- и Mg-серпентин, Mg-Fe-Ca-карбонат, и, возможно, Fe-сульфид. Fe-сульфид образовался, вероятно, на глубине из нагретой вулканами воды.
         
          Низменность Эридания, с оценками глубин.
         
          Кратер (бассейн) Холден (26 град. ю.ш.), обследованный АМС Mars Express, имеет вид почти правильного круга диаметром 153 км.
                   

         
          Бассейн Аргир (49 град. ю.ш.), шириной 1800 км, глубиной >5 км, также, предположительно, является остатком древнего моря; от него отходит система каналов.
                   
          В правом нижнем углу горы бассейна Аргир. Левее центра бассейн Галле (фото АМС Viking).
          Реконструкция возможных потоков воды в прошлом. (Бассейн Аргир слева внизу от центра. Бассейн Холден слева вверху от центра).
         
          Выдвинута гипотеза, что бассейн Великой Северной равнины (Vastitas Borealis) некогда был океан; это означает, что примерно поверхности Марса была покрыта жидкой водой. Соотношение воды и дейтерия в атмосфере Марсе, которое в 8 раз больше этого соотношения для Земли, также говорит, что на древнем Марсе был значительно более высокий уровень воды.
         
          Химический состав почвы
          Состав поверхностного слоя грунта определялся по данным орбитальных АМС и марсоходов.
          Основная составляющая почвы (~25%) – кремнезём (диоксид кремния), содержащий примесь (~15%) гидратов оксидов железа. Именно оксид железа придаёт почве Марса её красноватый оттенок. Есть примеси соединений серы, кальция, алюминия, магния, натрия; в незначительных количествах. В образцах грунта Великой Северной равнины обнаружены: хлорид, бикарбонат, магний, натрий, калий, кальций и, возможно, сульфаты; перхлораты ("Феникс", 2008 г.).
          Во многих местах имеются различные филлосиликаты (типы глин), в т.ч. смектит алюминия, смектит железа/ магния, каолинит, пренит, хлорит; гидратированные кремнеземы и сульфаты; породы, содержащие карбонат.
          Также на Марсе найдены минералы ярозит, алунит, гематит, опал, гипс
          Основный тип породы на поверхности Марса – базальт, мелкозернистая магматическая порода, состоящая, главным образом, из силикатных минералов: оливина, пироксена, полевого шпата плагиоклаза (марсоход Curiosity). Эти породы широко распространены на Земле в окрестностях вулканов и горных хребтов. Такая структура почвы напоминает вулканический туф в окрестностях вулканов на Гавайских островах. Местами в марсианском базальте больше кварца, чем в земном; он похож на андезит, или на кварцевое стекло.
          В ряде древних ударных кратерах, в т.ч. в кратере Харгрейвс, найдены залежи стекла (АМС Mars Reconnaissance Orbiter, июнь 2015 г.). Имеются органические, т.е. содержащие углерод, вещества; в образцах, извлечённых в ходе бурения скалы Камберленд (марсоход Curiosity, декабрь 2012 г.).
         
          Атмосфера
         
          Атмосфера Марса (фото АМС Viking, 1976 г.).
         
          Атмосфера Марса очень разрежена. Давление у его поверхности в 160 раз меньше земного. Примерная толщина атмосферы – 110 км.
          Марсианская атмосфера состоит в основном из углекислого газа. По данным АМС Viking (1976 г.) в ней 95% составляет углекислый газ, 2-3% – азот, 1-2% – аргон. Уточнённые данные NASA (2004 г.): углекислый газ 95%; азот 2,7%, аргон 1,6%, кислород 0,14%, угарный газ 0,08%, водяной пар 0,021% (210 ppm), оксид азота (NO) 100 ppm, неон 2,5 ppm, полутяжёлая вода (HDO) водород-дейтерий-кислород 0,85 ppm, криптон 0,3 ppm, ксенон 0,08 ppm.
          В атмосфере Марса есть метан (результаты наблюдений с Земли; данные АМС Mars Express, марсохода Curiosity).
          Масса марсианской атмосферы изменяется в течение года из-за с таяния и намерзания полярных шапок, содержащих углекислый газ. Зимой 20-30% всей атмосферы оседает в виде льда на полярных шапках.
          Когда Марс находится близ перигелия, над Лабиринтом Ночи и долиной Маринер появляются высокие (40-50 км) облака. Ветер вытягивает их в меридиональном направлении, сносит к западу, где они постепенно размываются. Их длина достигает нескольких сотен (до тысячи) километров, а ширина – нескольких десятков километров. В них присутствует, вероятно, водяной лёд. Они густые и отбрасывают на поверхность заметные тени. Причиной их появление считают результаты возмущений, вносимых в газовые потоки неровностями рельефа.
          Пылевые бури
          Весеннее таяние полярных шапок ведёт к повышению давления атмосферы и перемещению больших масс газа. Скорость возникающих при этом ветров составляет 10-40, иногда до 100 м/с. Ветер поднимает с поверхности много пыли, что приводит к пылевым бурям. Сильные пылевые бури практически полностью скрывают поверхность планеты. Они могут быть в 10 раз выше и в 50 раз шире земных бурь.
          Начиная с 1970-х гг. Viking, марсоход Spirit и другие аппараты зафиксировали ряд пылевых бурь. 22 сентября 1971 г. в области Noachis на юге началась большая пылевая буря. К 29 сентября она охватила 200 градусов по долготе, а 30 сентября закрыла и южную полярную шапку. В декабре 1971 г. пылевая буря подняла в атмосферу столько пыли, что планета выглядела мутным красноватым диском. Только к 10 января 1972 г. пылевая буря прекратилась, и Марс принял обычный вид.
         
          Пылевая буря (июнь, сентябрь 2001 г.).
         
          Недра
          Для некоторых районов Марса составлены геологические карты, по данным марсоходов.
          По современным моделям внутреннее строение Марса следующее: кора толщиной 50 км в среднем, но не более 125 км, силикатная мантия, ядро радиусом 1480 - 1800 км. Ядро частично жидкое и состоит, в основном, из железа с примесью (~16%) серы. Содержание лёгких элементов в нём вдвое выше, чем в ядре Земли. Плотность в центре доходит до 8,5 г/см³. Из-за меньшей силы тяжести диапазон давлений в мантии Марса меньше, чем на Земле, т.о. в ней меньше фазовых переходов. Переход оливина в шпинелевую модификацию начинается на глубинах 800 км (на Земле 400 км).
          Вероятно наличие астеносферы, состоящей из частично расплавленного вещества.
         
          На Марсе наблюдается небольшая сейсмическая активность, самые сильные зафиксированные марсотрясения имели магнитуду 3-4 балла по шкале Рихтера.
          Геологическая история
          Реконструируемая геологическая история Марса состоит из трёх периодов (названия им даны по соответствующим объектам на поверхности):
          Нойский (4,1 - 3,8 млрд лет назад): формирование наиболее старой сохранившейся до наших дней поверхности Марса, в частности, бассейна Эллада, плато Фарсида и долин Маринера. В это время на поверхность падало много метеоритов, порождавших кратеры, и активно происходила эрозия почвы.
          Гесперийский (3,7 - 3/2,5 млрд. лет назад): интенсивный вулканизм.
          Амазонийский (3/2,5 млрд лет назад – наше время). Постепенное затухание вулканических и эрозионных процессов. В это время сформировалась гора Олимп. Метеоритов мало.
          Формирование ядра совпало с периодом раннего вулканизма и продолжалось ~1 млрд. лет. Примерно то же время заняло частичное плавление мантийных силикатов.
          В прошлом на Марсе двигались литосферные плиты, как и на Земле. Это можно вывести из особенностей магнитного поля Марса; мест расположения вулканов; из формы долины Маринер. Так как сейчас вулканы гигантские по размерам, то такое движение, видимо, давно прекратилось. На Земле из-за движения литосферных плит вулканические точки постоянно меняли положение, что ограничивало рост вулканов. Хотя разница в высоте вулканов может объясняться и тем, что из-за меньшей силы тяжести на Марсе могут возникать более высокие структуры, которые не обрушались под собственным весом.
         
          Жизнь
          Неблагоприятные условия
          Условием развития и поддержания жизни на планете считается наличие жидкой воды на её поверхности. Низкое давление атмосферы Марса препятствует её появлению на долгий период.
          Поддержанию жизни препятствует высокий уровень облучения ультрафиолетом и радиацией. На Марсе нет магнитосферы, его поверхность бомбардируется частицами солнечного ветра.
          Благоприятные условия
          Несколько классов минералов имеют показатель кислотности (pH) с достаточным для поддержания жизни количеством воды (анализы, проведённые зондом Mars Reconnaissance Orbiter). Почва имеет очень щелочной (высокий) pH и содержит магний, натрий, калий, хлориды; питательных веществ в ней достаточно для поддержания жизни (тесты, проведённые станцией Phoenix).
          На поверхности Марса есть источники органических молекул: 1) углеродные соединения в образце, взятом при бурении марсианской скалы; 2) кратковременное увеличение доли метана в атмосфере (марсоход Curiosity). Увеличение доли метана было обусловлено, вероятно, локальным источником, хотя и неясно,биологического ли происхождения. В условиях Марса метан довольно быстро разлагается, поэтому должен существовать постоянный источник его пополнения. Таким источником может быть либо геологическая активность (но действующие вулканы на Марсе не обнаружены), либо жизнедеятельность бактерий.
          Возможная жизнь в прошлом
          Ранее на Марсе были более благоприятные для жизни условия, чем теперь. Так, например, в существовавшем ~3,6 млрд. лет назад озере в кратере Гейла имелись химические элементы, необходимые для жизни: углерод, водород, кислород, азот, сера (анализ осадочных пород там, выполненный марсоходом Curiosity).
         
          Марсианское небо
         
          Рассвет на Марсе (фото АМС Viking 1, 1977 г.).
         
          Рассвет на Марсе (фото АМС Viking 2, 1978 г.).
         
          Закат на Марсе (фото марсохода Spirit, из кратера Гусев, 19 мая 2005 г.).
         
          В полдень небо Марса жёлто-оранжевое. Во время восхода и захода Солнца марсианское небо в зените имеет красновато-розовый цвет, а вблизи диска Солнца – от голубого до фиолетового. Причина таких отличий в цветовой гамме марсианского неба от земного заключается в отличиях между атмосферами планет. На Марсе, из-за разрежённости и тонкости его атмосферы, рассеяние солнечных лучей на частицах воздуха ("рэлеевское рассеяние"), которое на Земле придает небу голубой цвет, незначительно; оно даёт заметный эффект лишь при восходе и закате Солнца, когда свет проходит через атмосферу большее расстояние. Жёлто-оранжевая окраска основной части неба Марса вызывается, вероятно, магнетитом в частицах пыли, постоянно присутствующей во взвешенном состоянии в его атмосфере – в т.ч. из-за пылевых вихрей и бурь. Иногда цвет марсианского неба приобретает фиолетовый оттенок, что является результатом рассеяния света на частицах водяного льда в облаках.
          Сумерки начинаются задолго до восхода Солнца и длятся долго после его захода.
          Угловой размер Солнца, наблюдаемый с Марса, составляет 2⁄3 от видимого с Земли.
          Самой яркой планетой на небе Марса является Венера; на втором месте – Юпитер; на третьем – Земля. Для невооружённого глаза Земля будет видна как очень яркая зеленоватая звезда, рядом с которой находится желтоватая и более тусклая звёздочка Луны.
         
          Спутники
          Два спутника – Фобос и Деймос; относительно малы: Фобос - 26,8×22,4×18,4 км, Деймос - 15×12,2×10,4 км; имеют неправильную форму.
          Оба спутника вращаются вокруг своих осей с тем же периодом, что и вокруг Марса; поэтому всегда повёрнуты к планете одной и той же стороной (это вызвано эффектом приливного захвата и характерно для большинства спутников планет в Солнечной системе, в т.ч. для Луны). Приливное воздействие Марса постепенно замедляет движение Фобоса, и, в конце концов, приведёт к его падению на Марс, или к распаду. Деймос, напротив, удаляется от Марса.
          Спутники состоят из каменистых пород. Поверхность Деймоса выглядит более гладкой; она покрыта тонкозернистым веществом.
          Орбитальный период Фобоса меньше, чем период обращения Марса, поэтому для тех, кто наблюдал бы за Фобосом с поверхности планеты, он (в отличие от Деймоса и всех известных спутников планет, кроме Метиды и Адрастеи) восходил бы на западе и заходил на востоке.
                   
          Фобос и Деймос (фото АМС Mars Reconnaissance Orbiter, 23 марта 2008 г., 21 февраля 2009 г.).
         
          Поверхность Фобоса (фото АМС Mars Global Surveyor, 1998 г.).
         
          На Фобосе есть ударный кратер Стикни, диаметром 9 км, т.е. почти 1/2 диаметра спутника. (Название дано по девичьей фамилии жены астронома Асафа Холла, открывшего оба спутника, которая постоянно поддерживала мужа в его исследованиях).
                   
          Кратер Стикни (фото Mars Reconnaissance Orbiter, 2008 г.). То же, с обработанными цветами.

          Высказывалась гипотеза, что Фобос и Деймос представлять собой захваченные гравитацией Марса астероиды, однако относительно правильная форма их орбит, а также почти совпадающее с марсианской положение их орбитальных плоскостей противоречат этой гипотезе.
         
          История изучения
          Визуальные наблюдения
          В звёздной религии древнего Вавилона (а, возможно, и более ранних государств Шумера и Аккада) планетам сопоставлялись божества, при этом Марсу был соотнесён Нергал – бог войны и разрушений. В астрологической практике вавилонян различные, связанные с Марсом события (напр., сближение со звездой, вход в созвездие), интерпретировались как предсказания разного рода бедствий. В нововавилонский и персидский периоды (–VII - –IV вв.) в Вавилоне велись наблюдения за планетами, включая Марс, в т.ч. отмечались их приближения к Луне, звёздам. Во 2-ой половине этого периода в Вавилоне была создана теория движения планет, позволившая предсказывать (предвычислять) их положения на небе.
          Марс как перемещающийся относительно других звёзд объект в ночном небе ("планета") описали жрецы-астрономы Древнего Египта. Он назывался у них Хор Джесер ("красный сокол"), и был изображён, вместе с другим планетами, на звёздных картах в гробнице Сесенмута, чиновника при царице Хатшепсут (–1534 г.); в гробнице фараонов Рамсеса V и VI (–XIII/XII в.).
          Эллинистические астрономы разработали, на основе достижений вавилонян, модель движений планет. Она имела геоцентрический вид.
          В XVI веке Коперник предложил гелиоцентрическую модель Солнечной системы с круговыми орбитами планет. Через полвека Иоганн Кеплер показал, что эти орбиты являются близкими к кругам эллипсами. При этом ключевую роль в его расчётах играли результаты наблюдений Марса.
          После изобретения в начале XVII века телескопа, он почти сразу же стал использоваться для астрономических наблюдений.
           В 1638 г. итальянский астроном-любитель Франческо Фонтана заметил фазы Марса, тёмное пятно на его диске; определил период вращения этой планеты.
          28 ноября 1659 г. голландский математик и механик Христиан Гюйгенс, наблюдая Марс, сделал рисунки его поверхности. В 1672 г. он заметил белую шапку на его северном полюсе.
          В 1666 г. итальянский астроном Джованни Кассини, наблюдая Марс в телескоп, сделал зарисовки деталей его поверхности; заметил на его южном полюсе ледяную шапку; нашёл его период вращения – 24 ч. 40 мин (результат отличался от правильного < 3 мин.).
          В 1784 г. английский астроном У. Гершель обратил внимание на сезонные изменения размера полярных шапок, аналогичные таянию и намерзанию льдов в земных полярных областях. Он же отметил, что на изображениях Марса видны светлые и тёмные области, "которые могут обозначать материки и моря",, и что "моря кажутся зеленоватыми".
                   
          Зарисовки Марса Гюйгенсом (1659 г.) и Гершелем (1777 г.).

          Изучать Марс в телескоп было удобнее всего во времена т.н. великих противостояний, когда он оказывался на самом близком расстоянии от Земли. Они происходили каждые 15-17 лет; в эти годы наблюдения планеты велись наиболее активно. Их даты, с середины XIX века, таковы: 1860, 1877, 1892, 1909, 1924, 1939, 1956, 1971, 1988, 2003, 2018 гг.
          В 1860-х гг. Марс наблюдали, делая зарисовки его поверхности, итальянский астрофизик и священник Анджело Секки (1836 - 1920 гг.), английский астроном Норман Локьер (1836 - 1920 гг.), английский астроном-любитель Уильям Доус (1799 - 1868 гг.) и другие. Было отмечено, что цвета "материков" меняются, от красноватого или оранжевого, до жёлтого и белого, а "морей" – от светло-серого до зеленовато-голубого. Английский астроном Ричард Проктор (1837- 88 гг.) составил и издал, в основном, по рисункам У. Доуса, одну из первых карт Марса (1870 г.).
                   
          Зарисовки Марса Секки, Локьера (1862 г.), Доуса (1864 г.).
         
          Карта Марса, составленная Р. Проктором (1870 г.).
         
          В 1860-х гг. Эммануэль Ляи (Liais) (1826 - 1900 гг.), французский астроном и ботаник, тогда работавший в Бразилии, обратил внимание на потемнения вокруг тающей весной полярной шапки Марса и истолковал их как растекание талых вод и рост растений. В 1865 г. он высказал гипотезу, что тёмные области на поверхности Марса ("моря") являются зарослями растительности.
          С 1873 г. регулярные наблюдения Марса стал вести Камилл Фламмарион (1842 - 1925 гг.), французский астроном и популяризатор науки, автор многократно переиздававшихся книг "Множественность обитаемых миров" (1861 г.) и "Популярная астрономия" (1880 г.). Фламмарион зарисовывал детали поверхности Марса; в 1876 г. заметил сезонные изменения тёмных областей планеты, подтвердив результаты прежних исследователей. В частной обсерватории Фламмариона, расположенной в Жювизи, недалеко от Парижа, Марс стал главным объектом исследований, а сама обсерватория – центром, куда стекалась информация о нём от разных наблюдателей.
          Фламмарион поддерживал идею распространенности жизни во Вселенной; относил её и к Марсу; во всяком случае, допускал наличие на нём растительности. Тёмные области, условно называемые "морями", он считал, действительно могут представлять собой водные пространства, и приводил в пользу этого разные аргументы. В 1892 и 1909 гг. (годы великих противостояний) вышли два тома его труда "Планета Марс и  условия обитаемости на ней", где были собраны все известные наблюдения Марса с 1636 года, с сотнями зарисовок и карт планеты.
         
          Зарисовки Фламмарионом Марса, 30 июля, 22 августа, 14 сентября, 26 октября 1877 г.
          Видны сезонные изменения: уменьшения (таяние) полярных шапок и форм тёмных областей.
                   
          Составленная Фламмарионом карта Марса. Из книги Фламмариона Astronomie populaire
          ("Популярная астрономия"), 1880; перевод на русский "Живописная астрономия", 1897 г.
                   
          Публикации Фламмариона оказали большое влияние на двух видных исследователей Марса того времени – Скиапарелли и Антониади.
          В 1877- 86 гг. занимался изучением Марса итальянский астроном Джованни Скиапарелли (1835 - 1910 гг.). Он обратил внимание на местами близкие к прямолинейным тонкие образования, пересекавшие планету, и дал им название canali. Изображённые на рисунках Скиапарелии каналы дали основания для гипотезы о существовании на Марсе цивилизации. Сам итальянский астроном разделял эту идею и отстаивал её всю жизнь.

                             
          Зарисовки Скиапарелли Марса при наблюдениях в телескоп, 1884, 1888, 1890 гг.

          В 1888 и последующих годах Скиапарелли составил несколько карт Марса. В своей основной части, там, где изображались "каналы", эти карты, как и большинство зарисовок Скиапарелли, представляли собой умозрительные реконструкции.
         
          Карта (планисфера) экваториальной области Марса Скиапарелли , 1888г.
         
          Карта (планисфера) области Марса Скиапарелли, 1890 г.
         
          Карта северного полушария Марса Скиапарелли, 1890 г.

          В августе 1877 г., во время очередного великого противостояния Земли и Марса, когда Скиапарелли обнаружил свои "каналы", американский астроном Асаф Холл (1829 - 1907 гг.), работавший в военно-морской обсерватории в Вашингтоне, открыл оба спутника Марса. Это открытие было сделано благодаря настойчивости его жены; как писал Фламмарион, "после поисков, продолжавшихся несколько вечеров, астроном уже готов был бросить их, но г-жа Холл, его жена, просила поискать ещё. И он нашёл".
                   
          Телескоп военно-морской обсерватории в Вашингтоне. Асаф Холл у телескопа.

          С 1887 г. начал наблюдения Марса французский астроном греческого происхождения Эжен Антониади (1870 - 1944 гг.). Его, как и Скиапарелли, вдохновили на это труды Фламмариона, которому он стал посылать свои зарисовки поверхности Марса. В 1893 г. он переехал во Францию по приглашению Фламмариона и стал сотрудником его частной обсерватории в Жювизи. В 1896 г. составил планисферу Марса, а потом ещё несколько карт планеты.
         
          Карта (планисфера) экваториальной области Марса, составленная Антониади, 1896 г.

          Наблюдая Марс в сентябре 1909 г., во время великого противостояния, Антониади убедился в иллюзорности заявлявшейся ранее геометрической правильности "каналов". По его словам, детали на поверхности Марса "совершенно нерегулярны и представляются перекрывающимися пятнами всех степеней контраста".
                   
          Зарисовка Антониади Марса при наблюдениях в телескоп, 1909 г.
          Вид Марса с его спутника. Художественный рисунок Антониади, 1909 г.

          Наблюдая Марс в 1909 и 1911 гг., Антониади заметил в его атмосфере облака желтого цвета и обратил внимание на их передвижения. Он счёл их пылью, поднятой ветром, что было верно. В 1924 г. (очередное великое противостояние) Антониади обнаружил на Марсе признаки возможной вулканической деятельности: в течение нескольких дней он видел на краю его диска, над областью Hellas, светящиеся выбросы, достигавшие высоты 20 км.
         
          Светящиеся выбросы на краю Марса, 10, 11, 12 октября 1924 г. (Антониади)
         
          Два облака на Марсе и их передвижение за 4 дня (Антониади).
         
          На рисунке, который он сделал 24 декабря 1924 г., когда пылевая буря распространилась по всему Марсу, единственной чётко видимой областью была Nodus Gordi в горно-вулканическом регионе (Фарсида); там располагалась самая высокая марсианская гора Олимп.
          В 1930 г. вышла книга Антониади "Планета Марс", в которой он описал результаты своих многолетних наблюдений, а также изложил обзор всех работ о Марсе с 1659 по 1929 гг. Касаясь "каналов", он вновь отверг их прямолинейность, и отнёс появление таких иллюзий к сливанию в восприятии наблюдателя отдельных областей в одну протяжённость. Впрочем, он считал, что структуры, пересекающие с севера на юг "моря" экватора, могут быть бассейнами древних рек.
         

         
          Уильям Генри Пикеринг (1858  - 1938 гг.), американский астроном, профессор Гарвардского университета, также занимался исследованиями Марса. Осенью 1892 г. он объявил об открытии горных цепей в южно-полярном регионе и около 40 озёр; также сообщил, что отчётливо наблюдал "каналы", ранее увиденные Скиапарелли.
          Наблюдения Пикеринга стимулировали интерес к исследованию планет Солнечной системы, прежде всего Марса, у американского бизнесмена, востоковеда, с 1890-х гг. профессионально занявшегося астрономией, Персиваля Лоуэлла (1858  - 1938 гг.). На возвышенности (около 2 км высоты) близ городка Флагстафф в штате Аризона, названной им Марсианский холм, он за свой счёт построил стационарную обсерваторию и, пригласив ряд сотрудников, занялся наблюдениями. В 1895 г. он издал книгу "Марс", основанную на работах его обсерватории; также включил в неё гипотетические утверждения, стараясь доказать приемлемость климатических условий для жизни на планете; он даже описал возможный внешний вид жителей Марса; по аналогии со взглядами Фламмариона, населившего эту планету крылатыми существами. Лоуэлл считал, что эволюция проходила примерно одинаково на Земле и Марсе; соответственно, устройство живых существ там и там должно быть сходным. Далее, поскольку Марс – сухая планета, то его история гораздо более длительная и марсиане намного обогнали землян, а искусственное орошение через каналы есть их главная цель. Марсианские каналы (к 1895 г. Лоуэлл насчитал их 183) – это технические сооружения, служащие для переноса талых полярных вод в умеренные и экваториальные зоны планеты. Потемнение линий каналов при наступлении марсианской весны идёт быстрее, чем если бы вода текла естественным образом; это, по Лоуэллу, важнейшее доказательство разумной жизни на Марсе и искусственной природы его каналов.
         
          Марсианские каналы, зарисованные П. Лоуэллом, 1898 г.
         
          В 1906 г. вышла книга Лоуэлла "Марс и его каналы", посвящённая той же теме; впрочем, умозрительные рассуждения о гипотетической марсианской цивилизации автор убрал; в основном речь шла о климате и изменениях цвета поверхности, которые Лоуэлл толковал как сезонный рост и распространение сезон растительности. Каналы, согласно автору, образовывали на Марсе общепланетную сеть, с центрами в "оазисах".
          Чем дольше Лоуэлл наблюдал Марс, тем больше видел там каналов. К 1908 г. список каналов у него достиг 437. В 1908 г. Лоуэлл издал книгу "Марс как обитель жизни". В ней он рассматривал теорию эволюция планет и жизни на них; Марс представлял собой частный случай. Принимая гипотезу первичной туманности, Лоуэлл далее реконструировал эволюцию до зарождения и развития жизни. В конце книги автор объявлял, что существование высокоразвитой, намного обогнавшей земную, марсианской цивилизации доказано.
          С конца 1890-х гг. заинтересовался астрофизикой, в частности и в особенности изучением Марса русский и советский астроном Гавриил Адрианович Тихов (1875 - 1960 гг.), с 1906 г. сотрудник Пулковской обсерватории. В 1909 г. он делал фотографии Марса в различных участках спектра и обнаружил разницу в размерах и яркости его полярных шапок для разных длин волн; также заметил голубую дымку в атмосфере планеты. С начала войны он жил в Алма-Ате; остался там и позже. С 1945 г. Тихов развивал астроботанику – науку о растениях на других космических телах. Он решил, что, несмотря на отсутствие линий хлорофилла в спектре Марса, на нём всё же могут существовать растения, только они, из-за суровых условий жизни имеют не привычный зелёный, а иные цвета (синий, фиолетовый), что обусловлено поглощением ими волн других длин (цветов). Подтверждение этой гипотезе он находил в изменениях цвета у растений приполярных и высокогорных областей Земли. Сходные утверждения он делал и для Венеры, предполагая, что на ней тоже существует растительность, только уже оранжевого цвета.
          С 1970-х гг. приёмные устройства телескопов начали оснащаться ПЗС-матрицами, благодаря чему фотографии Марса и других космических объектов получались высокой чёткости.
          С 1990-х гг. основную роль в изучении космических объектов стали играть выводимые на околоземную орбиту телескопы, а для объектов Солнечной системы – ещё и автоматические межпланетные станции (АМС), спускаемые аппараты.
          В космический телескоп "Хаббл" были получены фотографии Марса с высоким разрешением.
                             
          Космический телескоп "Хаббл". Снимки поверхности Марса (1997 г.; 2003 г.).

          Марс изучают в наземные и орбитальные телескопы в инфракрасной части спектра – для определения состава поверхности; в ультрафиолетовой и субмиллиметровой – для исследования состава атмосферы; в радиодиапазоне – для измерения скорости ветра.
          В 2000-х гг с помощью космической обсерватории "Чандра" были получены снимки Марса в рентгеновском диапазоне волн.
                   
          Космическая обсерватория-телескоп "Чандра". Снимок Марса в рентгеновских лучах (2002 г.). В разреженных верхних слоях атмосферы Марса, ~120 км над его поверхностью, флуоресцентное излучение атомов кислорода даёт наблюдаемые рентгеновские лучи.

          Межпланетные зонды и марсоходы
          С 1960-х гг. исследованием Марса с помощью автоматических межпланетных станций (АМС), а потом и марсоходов, занимались СССР, США, Европейское космическое агентство.
          В ноябре 1964 г. NASA запустило к Марсу АМС Mariner 4 ("Моряк"). (Mariner 1-й и 2-й были отправлены к Венере; полёт Mariner 3, отправленного к Марсу, завершился аварийно). Mariner 4 осуществил первое исследование Марса с пролётной траектории и летом 1965 г. сделал первые снимки его поверхности крупным планом.
                   
          Mariner 4. Фотография Марса с Mariner 4.

          Mariner 6 и Mariner 7, запущенные в июле и августе 1969 г., прошли на расстоянии 3,5 тыс. км от Марса, передали >200 снимков с разрешением 300 метров. Они впервые исследовали состав атмосферы с помощью спектральных методов и измерили температуру поверхности по данным инфракрасного излучения. Mariner 9, запущенный в 1971 г., стал его искусственным спутником; передал >7300 снимков поверхности. На них были видны большие каньоны, потухшие вулканы, следы водной эрозии. Аппарат также вёл исследования Марса в различных диапазонах спектра.
                   
          Mariner 9. Фото Лабиринта Ночи с Mariner 9.

          По программе советских исследований Марса, в 1962- 73 гг. было отправлено в полёт семь АМС. "Марс-1", запущенный 1 ноября 1962 г., стал первым космическим аппаратом, вышедшим на траекторию к Марсу, однако к 21 марта 1963 г. связь с ним была потеряна. "Марс-2" и "Марс-3", запущенные в 1971 г., состояли из орбитальной станции и спускаемого аппарата с марсоходом. Спускаемый аппарат от "Марс-2" разбился о поверхность планеты, зато спускаемый аппарат от "Марс-3" 2 декабря 1971 г. совершил мягкую посадку, впервые в истории. После 15 секунд работы связь с ним прервалась.
                   
          "Марс-3". Фотография Марса, полученная с "Марс-3" (1971 г.).

          В 1973 г. СССР запустил новую серию АМС к Марсу. Аппараты "Марс-4" и "Марс-5" должны были выйти на орбиту вокруг Марса и обеспечивать связь со станциями, которых несли "Марс-6" и "Марс-7". Однако из-за неудачного спуска аппаратов главная задача программы – проведение исследований на поверхности планеты с помощью стационарной станции – не была решена.
          В 1975 г. США запустили две АМС Viking 1 и Viking 2; каждый из них состоял из орбитальной станции и спускаемого аппарата. "Викинги" провели исследования с околомарсианской орбиты и на поверхности Марса; они имели аппаратуру для анализа химического состава почвы, в т.ч. для обнаружения органических соединений; таковых не нашли. Это были первые аппараты, успешно работавшие на поверхности Марса и передавшие фотографии с места посадки.
                   
          Viking 1. Фотография района Кидония, сделанная станцией Viking 1, 1976 г.
         
          Фотография поверхности Марса, сделанная станцией Viking 1, июль 1976 г.
         
          Панорама Марса, сделанная станцией Viking 1, июль 1976 г.
         
          Первый цветной снимок, переданный с Марса, фото Viking 1, 21 июля 1976 г.
         
          Равнина Утопия, фото станции Viking 2, июль 1976 г.
         
          Фотография Марса, сделанная станцией Viking 2. Заметен иней на камнях.
         
          В 1988 г. СССР запустил две автоматические межпланетные станции, предназначенные для исследования Марса и его спутника Фобоса. "Фобос-1" был запущен 7 июля, "Фобос-2" – 12 июля. Основная задача заключалась в доставке на поверхность Фобоса приборов для изучения спутника. Она осталась невыполненной. Но исследования Марса, Фобоса, проведённые в течение 57 дней движения "Фобоса-2" по орбите вокруг Марса, дали ряд сведений: о тепловых характеристиках спутника, о взаимодействии Марса с солнечным ветром и пр..
          7 ноября 1996 г. NASA запустило Mars Global Surveyor, который длительное время изучал Марс с орбиты вокруг него; также сделал фотографии Фобоса. Mars Pathfinder ("Следопыт"), запущенный 4 декабря 1996 г., вслед за Mars Global Surveyor, совершил мягкую посадку на планету и доставил туда первый марсоход Sojourner.
                   
                   
          Sojourner на Марсе. Вид марсианского неба.
         
          Панорама Марса. Вид с Sojourner.
         
          7 апреля 2001 г. NASA запустило к Марсу АМС Mars Odyssey, который занимался, в основном, картографированием поверхности планеты. Также он обнаружил под поверхностью Марса залежи водяного льда, что позже было подтверждено данными от спускаемой АМС Phoenix.
          2003-й год оказался годом великого противостояния, которое произошло в августе, и потому в этот год к Марсу отправилось сразу несколько миссий.
          2 июня 2003 г. ESA (Европейское космическое агентство) запустило к Марсу АМС Mars Express, который занимался, в основном, съёмкой поверхности планеты в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах волн; спектральным анализом атмосферы; радиолокационным зондированием недр. Он обнаружил под поверхностью залежи водяного льда, что позже было подтверждено данными от спускаемой АМС Phoenix. В атмосфере были обнаружены следы метана и соединений аммиака. Попытка спуска на поверхность Марса посадочного модуля не увенчалась успехом.
          10 июня 2003 г. NASA отправило к Марсу ракету с марсоходом Spirit. Аппарат совершил успешную посадку и прошёл по поверхности планеты около 7 км, делая снимки и проводя химический анализ почвы. Он также передал видео движения по поверхности Марса пылевого вихря. В 2009 г. марсоход застрял в песчаной дюне и перестал передавать сигналы.
         
          Панорама Холмов Аполлона. Вид с марсохода Spirit.
         
          Пылевой вихрь. Фото с марсохода Spirit.
         
          8 июля 2003 г. NASA отправило к Марсу ракету с марсоходом Opportunity. Аппарат совершил успешную посадку. Основными целями программы были: 1) определить, существуют ли на Марсе возможности для жизни; в частности, можно ли найти там извлекаемую воду; 2) изучить климат Марса и его почву; 3) подготовиться к пилотируемой экспедиции человека на Марс. Марсоход прошёл в целом более 45 км, изучая состав местного грунта. Он обнаружил на поверхности Марса гематит, свидетельствующий о наличии в прошлом на планете воды. Однажды марсоход застрял в песчаной дюне, как и Spirit, но сумел выбраться оттуда, после 1,5 месяцев неудачных попыток. Он проработал более 15 (земных) лет, за счёт получаемой от солнечных батарей энергии, переходя в спящий режим во время пылевых бурь.
         
          Кратер Фрам. Вид с марсохода Opportunity, 23 апреля 2004 г.
         
          Кратер Индевор. Вид с марсохода Opportunity, 22 января 2015 г.
         
          12 августа 2005 г. NASA отправило к Марсу АМС Mars Reconnaissance Orbiter, которая, выйдя на орбиту, проводила фотосъёмку и спектральный анализ поверхности. Радиолокационные и спектроскопические исследования орбитального зонда позволили обнаружить водяной лёд на дне нескольких ударных кратеров; оценить объём водяного льда в северной полярной шапке. Также он обнаружил залежи хлоридов и некоторых других минералов, образующихся в присутствии воды. В 2015 г. зонд обнаружил в древних ударных кратерах Марса залежи стекла.
          В 2007 г. NASA отправило к Марсу АМС Phoenix. 25 мая 2008 г. аппарат совершил посадку в области Великой Северной равнины. Он занимался сбором образцом грунта, анализом наличия в них воды и органических веществ. Данные станции подтвердили наличие на Марсе водяного льда под поверхностью и перхлората в почве.
                   
          Phoenix. Фотография марсианского грунта (АМС Phoenix, 2008 г.).

          8 ноября 2011 г. попытался запустить АМС "Фобос-Грунт" к Фобосу Роскосмос, но корабль через некоторое время потерял связь с центром управления и в 2012 г.упал на Землю. 6 августа 2012 г. в глубоком кратере Гейла на Марсе высадился отправленный NASA марсоход - химическая лаборатория Curiosity. Его основной целью было изучение поверхности и глубинных слоёв почвы планеты. Он проводил химический анализ материалов, в т.ч. добываемых бурением из твёрдых пород.
                             
          Curiosity. Гравий на поверхности Марса (фото с марсохода Curiosity).

          5 мая 2018 г. к Марсу отправился, на борту ракеты-носителя Atlas V-401, посадочный модуль InSight. Основной целью была ареоразведка – изучение недр планеты. 4 мая 2022 г. сейсмометр станции зафиксировал сильное марсотрясение, магнитудой 5 баллов.
          30 июля 2020 г. NASA отправило к Марсу на ракете-носителе Atlas-541 станцию Mars 2020, в состав которой входил марсоход Perseverance и небольшой вертолет Ingenuity. Основной целью исследований был анализ грунта для поиска признаков органической жизни в прошлом.
         
          Первая цветная аэрофотография Марса, сделанная Ingenuity с высоты 5 м.
         
          Приложение
         
          Каналы
          Термин "каналы" для относительно тонких протяжённых тёмных объектов на Марсе ввёл Скиапарелли. Практические сразу же многими, в т.ч. автором, этого термина, "каналы" были интерпретированы как искусственные образования, созданные разумными существами для орошения планеты талой водой от полярных шапок. Распространению такой идеи содействовали изображения "каналов" как почти прямых линий рядом наблюдателей, в т.ч. самим Скиапарелли, который говорил об их "совершенной геометрической точности, как если бы здесь применялись циркуль и линейка". Фламмарион тоже говорил о каналах на Марсе, ссылаясь на зарисовки и карты Скиапарелли, как о прямых линиях, соединяющих моря и "образующих удивительную геометрическую сетку". В 1895 г. Скиапарелли написал статью "Жизнь на планете Марс", в которой высказал гипотезу, что каналы – это гидротехнические сооружения, созданные разумными существами. В ряде журналов появились статьи астрономов-любителей с зарисовками Марса, якобы тоже наблюдавших каналы на этой планете.
          Концепцию "искусственных каналов" активно поддержал и развил Лоуэлл. Создаваемые им рисунки и карты Марса, содержали, с каждым разом, всё больше каналов. Если в1895 г. Лоуэлл насчитал их 183, то к 1908 г. список каналов у него достиг 437. В своей книге  Mars as the abode of life (1908; "Марс и жизнь на нём", русский перевод 1912 г.) Лоуэлл говорил о них так:"в хороших атмосферных условиях каналы выделяются с поразительной чёткостью. Я говорю это на основании двенадцатилетнего опыта". Он уверял,что "каждая из этих линий удивительно прямая, как будто она намеренно проведена с величайшей точностью", утверждал, что они сходятся друг с другом в одной точке; что ни один из них не обрывается; приписывал им ширину до 2 км.
         
          Карта каналов Марса (Лоуэлл, 1895 г.).
                   
          Карты Марса с каналами (Лоуэлл).

          Вместе с тем, все эти рисунки Лоуэлла и других являлись реконструкциями, а не строгими результатами наблюдений, тем более, что каналы заявляемой им ширины в несколько километров просто не могли наблюдаться в тогдашние телескопы.
          Лоуэлл подгонял концепцию "искусственных каналов" под свою интерпретацию эволюции планет и жизни на них – он полагал, что Марс старше Земли, поэтому вода на нём почти исчезла, и его более старшая и более развитая, чем земная цивилизация, оказавшись под угрозой лишения воды, вынуждена была создать систему орошения планеты через каналы, подающие талую воду от полярных шапок.
          Наблюдения Скиапарелли и книги Лоуэлла сделали популярной идею, что на Марсе имеется, или существовала ранее цивилизация. Появлялись художественные книги, фильмы о марсианах. Уже в 1896 г. английский писатель-фантаст Герберт Уэллс (1866 - 1946 гг.) написал статью "Марсианский разум", вдохновлённую работами Фламмариона и Лоуэлла; ещё через 2 года вышел его роман "Война миров" (1898 г.), причём в нём в явном виде излагалась теория Лоуэлла. В 1908 г. Уэллс опубликовал в журнале Cosmopolitan статью "Существа, которые живут на Марсе", где развивал гипотезу о древней мудрой расе, обогнавшей в развитии человечество. Американский писатель-фантаст Эдгар Берроуз (1875 - 1950 гг.), младший современник Уэллса, опубликовал в 1912 г. роман "Принцесса Марса", а потом выпустил много продолжений; действие этих историй происходило на умирающей планете, очень напоминавшей описания Лоуэлла. В 1923 г.вышел фантастический роман "Аэлита" советского писателя А. Толстого, в котором местом действия также был Марс, населённый разумными существами.
          Однако уже начальная идея "геометрической точности" каналов, высказанная Скиапарелли и Лоуэллом, вызвала критику других астрономов. Вскоре после их публикаций Антониади объявил заявляемую ими "правильность" каналов иллюзорной, а по итогам наблюдения Марса во время великого противостояния 1909 г. он писал: "Я пришел к  выводу, что так называемые каналы  – это неправильные, сложные трассы, изрезающие почву, как это делают наподобие наших долины. Они не более правильны, чем наши синклинали <складки земной коры>". Американский астроном Саймон Ньюком(Newcomb) (1835 - 1909 гг.) в книге  Elements of Astronomy (1900 г., русский перевод "Астрономия для всех", 1905 г.) писал, что наблюдаемые на Марсе объекты никак не соотносятся с каналами Скиапарелли и Лоуэлла. Американский астроном Эдвард Барнард (1857 - 1923 гг.) и итальянский астроном Винченцо Черулли (1859 - 1927 гг.) поддержали это мнение.
          Английский астроном Гарольд Спенсер Джонс (1890 - 1960 гг.), директор Гринвичской обсерватории (королевский астроном) в 1933- 55 гг., президент Королевского астрономического общества в 1937- 39 гг., подробно описав в своей книге  Life on Other Worlds (1940 г., "Жизнь на других мирах", русский перевод 1946 г.) открытия Скиапарелли и Лоуэлла, и их точку зрения на каналы как на искусственные образования, затем отметил существенные различия в зарисовках Марса, получавшихся на основе наблюдений у разных астрономов, и сделал вывод, что точная прямолинейность каналов иллюзорна, "сомнительно, чтобы эти образования были непрерывными ... мы должны отказаться от выдвинутой Лоуэллов теории искусственного происхождения водных потоков- каналов и считать, что "каналы" представляют собой естественные образования". Исследования с помощью АМС и марсоходов подтвердили, что прямолинейность образований на Марсе, которые Скиапарелли, Лоуэлл относили к "каналам", является иллюзорной.
         
          Сигнал Теслы
          В 1899 г., изучая в Колорадской обсерватории атмосферные радиопомехи, Никола Тесла заметил повторяющийся сигнал и предположил, что это может быть радиосигнал с других планет, например, Марса. В интервью 1901 г. Тесла сказал, что помехи могли быть вызваны искусственно и являлись приветствием одной планеты другой.
          Гипотезу Теслы поддержал британский физик У. Томсон (лорд Кельвин), который, во время посещения США в 1902 г., сказал, что, по его мнению, Тесла поймал сигнал марсиан, посланный в США. Однако немного позже Кельвин отрёкся от своего утверждения, заявив: "На самом деле я сказал, что жители Марса, если они существуют, могут видеть Нью-Йорк, в частности, свет от электричества".
         
          Астроботаника
          Астроботаника – наука о растениях на других планетах. Её возникновение связано с поиском жизни на Марсе.
          Со 2-ой половины XIX в. в среде астрономов стали появляться гипотезы о существовании на Марсе некоторых форм органической жизни, в частности, растений.
          Уже наблюдения 1860-х гг. весенних потемнений вокруг тающих полярных шапок Марса были истолкованы французским астрономом и ботаником Э. Ляи как развитие растительности при растекании талых вод.
          К. Фламмарион допускал существование на Марсе растительности; относил её размещение к светлым областям ("материкам"). Он отметил, что цвета растений не обязательно должны быть только оттенками зелёного, они разнообразны уже на Земле, тем более это относится к другим мирам. Растения на Марсе, как он полагал, имеют желтый и оранжевый вид.
          Версию о растениях на Марсе поддержал П. Лоуэлл, сторонник гипотезы наличия на планете разумной жизни. Он считал, что тёмные области на поверхности планеты ("моря") – это места, покрытые растительностью. Основания для такого вывода Лоуэлл видел в изменении их вида с изменением времён года – подобно тому, как на Земли происходит появление и засыхание травы. Подпитывают растения водные потоки, стекающие при таянии с полярных шапок и доходящие по каналам до "морей".
          Однако в 1909 г. Весто Слайфер (Slipher) (1875 - 1969 гг.), сотрудник обсерватории Лоуэлла, позже её директор, изучая спектры Марса, отметил, что в них нет характерных для растений линий хлорофилла. Это обстоятельство противоречило гипотезе о растениях на Марсе.
          Другими аргументами против наличия на Марсе растительности были: 1) земные растения виделись в инфракрасных лучах белыми (т.е. они отражали лучи этого участка спектра), а марсианские тёмные "моря" становились в инфракрасных лучах ещё темнее; 2) на Марсе очень суровый климат, мало воды, в атмосфере лишь следы кислорода и нет озона, поглощающего гибельное для жизни высокоэнергетическое излучение.
          Тем не менее, обращавшие на себя внимание всех исследователей Марса сезонные изменения окраски тёмных областей, напоминавшие сезонные изменения цвета земной растительности, снова и снова вызывали к жизни гипотезу о растениях на этой планете. Хотя изменения цвета "морей", приобретавших с таянием полярных шапок коричневый оттенок, отличались от изменений цвета растительных покровов на Земле, которые весной зеленели – но это объяснялось различием цветов самих гипотетических марсианских растений.
          Английский астроном Гарольд Спенсер Джонс, отвергнув в своей книге  Life on Other Worlds ("Жизнь на других мирах", 1940) утверждения Скиапарелли и Лоуэлла о каналах, как результатах деятельности разумных существ, тем не менее, указал на наличие в атмосфере Марса водяных паров, на таяние его полярных шапок, которое может говорить об их составе изо льда, о не столь уж низкой, чтобы исключить возможность каких-то форм жизни, температуре, и пришёл к выводу, что сезонный характер изменений окраски деталей на его поверхности "трудно объяснить иначе, чем допустив сезонный рост растительного покрова". В целом он заключил, что "та или иная форма растительной жизни на Марсе почти несомненно существует".
          Американский астроном Джерард Койпер (1905- 73 гг.), изучая спектр излучения планеты, нашёл, что для некоторых областей их спектральные характеристики подобны характеристикам земных лишайников, из чего сделал вывод, что растительная жизнь на Марсе, хотя и низшего уровня, вполне возможна.
          Во 2-ой половине 1940-х гг. новый импульс изучению проблемы существования растений на Марсе дал советский астроном Г.А. Тихов, который около полувека посвятил изучению Марса. Он более тщательно, чем его предшественники, изучил цвета и спектральные характеристики земных растений, обитающих в районах с низкой температурой и разрежённой атмосферой. Прежде всего, он отметил, рассмотрев земные условия в приполярных районах, что суровый климат Марса не исключает возможности существования на нём растительности. Далее, он заметил, что полярные вечно-зелёные породы отражают инфракрасные лучи гораздо меньше листопадных. Это могло объясняться тем, что растения, приспосабливаясь к внешним холодным условиям, "запасают" тёплые инфракрасные лучи, как и лучи другой "тёплой" части спектра (красные, оранжевые) – зато больше отражают голубые, синие, фиолетовые цвета. Из чего следовала, что, во-первых, возможные марсианские растения имеют цвета не зелёные, а более близкие к синим; во-вторых, потемнение марсианских "морей", предполагаемо заполненных растениями, в инфракрасном диапазоне может быть объяснено тем, что эти растения активно поглощают лучи данного участка спектра. Сходное изменение цвета растений, по тем же причинам приспособления к внешним условиям, наблюдается в высокогорных областях Земли – они имеют коричнево-лиловый или синевато-лиловый оттенок. И обратно, растения в условиях высоких температур – например, водоросли в горячих гейзерах – приобретают красноватый оттенок, говорящий об отражении ими ненужных им более тёплых лучей.
          Вывод Тихова был таков: несмотря на холодный климат, растительная жизнь на Марсе возможна; эти растения должны иметь синий или фиолетовый цвет, поглощать инфракрасные и другие "тёплые" лучи спектра, и такими их особенностями можно объяснить как тёмный вид "морей" в соответствующих фильтрах, так и характер сезонных изменений оттенков "морей", а также отсутствие линий хронофилла в спектре планеты. "Вероятно, там живут вечнозеленые растения типа наших мхов, плаунов и жестколистные приземистые растения вроде брусники, клюквы, морошки. Могут жить низкорослые деревья, похожие на земные карликовые березки и ивы. Ранней весной молодые листочки брусники, клюквы и морошки имеют коричнево-красную окраску. У карликовых березок и у ивы такую окраску приобретают побеги. Затем эта окраска исчезает" (Тихов Г.А. "Есть ли жизнь на других планетах", М., 1956 г.).
          Тихов ввёл термин астроботаника, как название науки о жизни растений на других планетах. У советского астронома появились последователи. В конце 1940-х - начале 1950-х гг. в СССР вышло несколько публикаций по астроботанике. В Академии наук Казахской ССР, где Тихов работал со времён войны, появился сектор астроботаники, выпускавший свои печатные труды. Сам Г.А. Тихов написал на эту тему несколько научных и научно-популярных работ.
                             
          Однако дальнейшие исследования Марса, особенно результаты работы станций там, показали отсутствие не только растений, но и вообще каких-либо относительно высоких форм жизни. После чего интересы астроботаники переместились в область разработки теоретических вопросов, а с практической стороны – к задачам выращивания растений на космических кораблях.
         
          Летающая тарелка
          Джен Уорд, охотник за аномальными явлениями, обнаружил на фотографиях, переданных на Землю аппаратом Mars Reconnaissance Orbiter, странный объект, напоминающий траншею- след от аварийной посадки дискообразного летательного аппарата (в конце следа). Объект находится к каньоне Чашма. Объект сильно отличается от других структур, расположенных в том же каньоне.
          https://dailycaller.com/2021/12/10/flying-saucer-mars-ufo-nasa-aliens/
         

         
          Технические термины
          Великие противостояния. Из-за эллиптичности орбит расстояния между Землей и Марсом во времена их сближений (противостояний), которые происходят каждые 780 дней, различаются. Ситуации, когда они достигают минимальных значений – это происходит, когда Марс находится в перигелии – называются великими противостояниями. Они случаются раз в 15-17 лет. Расстояние между Марсом и Землёй тогда составляет 56 - 60 млн. км (при среднем расстоянии 225 млн. км).
          ПЗС-матрица (прибор зарядовой связи; CCD, charge-coupled device) состоит из массива светочувствительных ячеек, которые накапливают заряд, регистрируя фотоны, попадающие на них. Когда экспозиция закончена, заряды считываются, один за другим. Ячейка за ячейкой каждой строки передаются на устройство, которое преобразует аналоговый сигнал в цифровой.
          Астеносфера – слой в верхней мантии планеты (в частности, Земли), более пластичный, чем соседние слои. Он даёт возможность блокам литосферы (твёрдой оболочки) двигаться по ней.
         
          Некоторые вещества и минералы
          Силикаты – обширная группа минералов, содержащих кремний (Si). Другими элементами их состава могут быть O, Al, Fe2+, Fe3+, Mg, Mn, Ca, Na, K и пр. Общее количество видов силикатов около 800; из них состоит >90% минералов литосферы; сложена основная масса горных пород:  полевые шпаты, кварц, слюды, пироксены, оливин и др. Наиболее распространёнными являются минералы группы полевых шпатов, затем кварц.
          Полевые шпаты – группа силикатов с общей формулой {К, Na, Ca, редко Ba}*Al2Si2 или AlSi38.  Образующие минералы для многих пород.
          Кремнезем – силикат, диоксид кремния, SiO2.
          Кварц – силикат, SiO2, модификация диоксида кремния.  Образующий минерал для многих магматических и метаморфических пород.
          Опал – силикат, гидрат кремнезема, SiO2*nH2O.
          Плагиоклазы – группа силикатов из числа полевых шпатов, с общей формулой (Ca, Na)*(Al, Si)*AlSi2*O8. Главные образующие минералы магматических и многих метаморфических пород.
          Андезит – силикат из группы плагиоклазов. Название – от гор Анды, где его много в лаве.
          Оливин – силикат магнезиально-железистый, с формулой (Mg, Fe)2*SiO4. Породобразующий минерал. Входит в основные магматические породы; широко распространён в мантии; один из самых часто встречающихся на Земле минералов. Температура плавления 1400 - 1900°C при нормальном давлении. При гидротермальных процессах и выветривании легко превращается в серпентин, хлорит, тальк и пр.
          Пироксены – силикаты, с общей формулой (X)*Si2O6, где X – комбинации разных металлов и других элементов. Пироксены составляют 4% массы континентальной коры; в океанической коре и мантии Земли их гораздо больше.  Встречаются почти во всех типах земных пород.
          Серпентины – слоистые магниево-железистые гидросиликаты. Формула X2-3Si2O5(OH)4, где X = Mg, Fe2+, Fe3+, Ni, Al, Zn, Mn.
          Тальк – силикат Mg3Si4O10(OH)2.
          Филлосиликаты (греч. φύλλον - лист)– слоистые силикаты.
          Глинистые минералы – группа слоистых/ псевдослоистых силикатов; результаты выветривания горных пород; из них состоит основная масса глинистых отложений и большая часть почв. Размеры частиц глинистых минералов в глинах обычно <,01 мм.
          Глина – мелкозернистая осадочная горная порода, пылевидная в сухом состоянии, пластичная при увлажнении. Состоит из минералов групп каолинита, монтмориллонита или других слоистых алюмосиликатов; может содержать и песчаные, и карбонатные частицы. Породообразующим минералом в глине, как правило, является каолинит. .
          Каолинит – алюмосиликат; состав (масса): 47% оксида кремния SiO2, 39% оксида алюминия Al2О3, 14% воды Н2O. Образует землистые массы, в которых при больших увеличениях замечаются мелкие шестигранные кристаллы.
          Монтмориллонит – алюмосиликат; формула (Na, Ca)0,33(Al, Mg)2 (Si4O10)(OH)2·nH2O. Типичный продукт выветривания алюмосиликатов; один из главных минералов во многих почвах, основной компонент бентонита, образующегося при выветривании вулканических пород. Есть во многих осадочных породах.
          Хлорит – слоистый силикат; состоит из слоя кремнезема, слоя глинозема, еще одного слоя кремнезема, а затем листа гиббсита Al(OH)3 либо брусита MgО*H2O. Нередок в глинистых почвах.
          Сапонит – слоистый силикат; формула NaMg3[AISi3O10](OH)2.4H2O; "мыльный камень".
          Пренит – силикат алюминия и кальция; Ca2Al(AlSi3O10)(OH)2.
          Глауконит (греч. γλαυκός - "светло-зелёный") –  водный алюмосиликат железа, кремнезема и oксидa калия; формула (K, H2O) (Fe3+,Al,Fe2+,Mg)2 [Si3AlO10](OH)2×nH2O.
          Смектиты (греч. σμηκτός - "смазанный") – слоистые глинистые алюмосиликаты. Состоят, в основном, из монтмориллонитов; также содержат кварцевую и кальцитовую пыль.
          Нонтронит – слоистый глинистый алюмосиликат, богатый железом; из монтмориллонитов, группа смектитов.
          Сульфаты – соединения, содержащие анион с серой (S) и кислородом (On).
          Гипс – минерал класса сульфатов; дигидрат сульфата кальция, CaSO4*2H2O.
          Кизерит – минерал класса сульфатов; MgSO4*H2O; типичный минерал ископаемых соляных месторождений/ солёных озёр, где он образуется за счёт дегидратации (обезвоживания).
          Ярозит – минерал класса сульфатов; KFe(III)3(SO4)2(OH)6, нередко содержит примеси натрия.
          Алунит – минерал класса сульфатов; K2SO4·Al2(SO4)3·4Al(OH)3 или KAl3(SO4)2(OH)6.
          Сульфиды – соли сероводородной кислоты H2S. Распространены в земной коре. Происходят, в основном, при гидротермальных процессах.
          Карбонаты – соли и эфиры угольной кислоты H2CO3.
          Перхлораты – соли или эфиры хлорной кислоты HClO4.
          Соли – вещества, состоящие из катионов металлов и анионов кислотных остатков.
          Эфиры – производные кислородных кислот (карбоновых и неорганических).
          Гематит – окисл железа; формула Fe2O3; "красный железняк". На Земле часто встречается в гидротермальных жилах. .
          Гетит – окисл железа; формула FeO(OH); игольчатая железная руда кристаллического вида. Образуется из содержащих железо пород как продукт выветривания, либо осаждения в водных источниках, особенно, болотах.
          Эвапориты (лат. evaporo – испаряю) – минералы, образовавшиеся путём испарения воды из растворов, или пород в замкнутых водоёмах.