Marss (1)

Referaat
Marss
Reilika Saks
Tallinna Kunstigümnaasium
9B
Fakte Marsi kohta
Marss, neljas ja kõige rohkem uuritud planeet, on mõõtmetelt üsna väike. Orbiit on piklikum; kui vaadata Maa ja Marsi orbiite nii, nagu nad ruumis paiknevad, näeme, et nendevaheline kaugus võib ulatuda 56 miljonist kilomeetrist kuni saja miljoni kilomeetrini. Marsi unakas värv on tingitud planeedil leiduvatest vettsisaldavatest rauaoksiididest.
Pöörleb Marss samal kombel kui Maa: pöörlemisperiood erineb Maa omast vaid 3, telje kalle 4 protsenti. Fantastiline kokkusattumus! Et Marsi ja Maa pöörlemistelgede kalle on enam-vähem ühesugune, ilmnevad Marsilgi aastaajad ja kliimavöötmed, kuid ringjoonest erineva orbiidi tõttu on temperatuuri muutumine keerukam . Kui planeet asub orbiidil Päikesele lähemal, võib troopikavöötmes olla suvepäevadel kuni 25 °C, kuid aasta keskmine temperatuur on päeval paarkümmend, öösel 100 kraadi alla nulli. Atmosfäärirõhk Marsi pinnal on võrreldav õhurõhuga 35 km kõrgusel maapinnast . Atmosfäär koosneb peamiselt süsinikdioksiidist, lämmastikku ja argooni on kuni 2%, hapnikku 0,3%; veeaur, kui see kõik sadestuks Marsi pinnale, moodustaks vaid u. 0,02 mm paksuse veekihi. Enne koitu võib Marsi taevas olla hõredaid pilvi. Pooluste piirkonda katab kuni paarikümne meetri paksune valge tahke süsinikdioksiidi ehk süsihappelume kiht (need paistavad nn. polaarmütsidena), mille all leidub ka vee jääd.
Marss on Päikesest üle pooleteise korra kaugemal, kui Maa, keskmine kaugus on 227,9 miljonit kilomeetrit. Marsi läbimõõt ekvaatoril on 6800 km ja pooluste vahel 6750 km. Mass on 9,31 korda väiksem kui planeedil Maa. Niisiis on Marss suuruselt ja massilt üks väiksemaid planeete.
Aasta on sel planeedil umbes kaks korda pikem kui Maal – 668,6 Marsi ööpäeva ehk tervelt 687 Maa ööpäeva. Marsil on ka aastaajad, sest ta pöörlemistelg moodustab orbiidi tasandiga 66 kraadise nurga. Marsi ööpäeva pikkus on meie koduplaneedi omast pisut erinev. Esimest korda määrati see aastal 1666, itaalia päritoluga prantsuse astronoom G. D. Cassini , kes sai selle väärtuseks 24 tundi ja 40 minutit. Tänapäeval on saadud muidugi täpsem tulemus – 24 tundi, 37 minutit ja 22,67 sekundit. Tekib huvitav efekt: kui me Marsi pinnal mingit detaili märkame, siis järgmisel päeval on see samas kohas näha ligi 40 minutit hiljem.
Marsi pinna raskusjõud on Maa omast 2,7 korda väiksem.
Teleskoobis on Marss näha palju paremini kui Veenus või Merkuur. Kui neid nn. siseplaneete peame vaatlema "vastu valgust" (asuvad nad ju meie ja Päikese vahel), siis Marss, asudes Päikese poolt vaadatuna Maast väljaspool (esimene välisplaneet!), on vaatluste ajal hästi valgustatud. Marssi ongi kõige parem vaadelda vastasseisus (Maa asub täpselt Päikese ja Marsi vahel), siis on ka tema kaugus kõige väiksem. Paraku tuleb seda harva ette -- vastasseisud korduvad iga kahe aasta tagant (Marsi keskmine sünoodiline periood on 780 päeva). Kaugus vastasseisus võib erineda ligi kaks korda, sõltuvalt vastasseisu ajast (Maa asendist orbiidil). "Suurteks" nimetatakse Marsi vastasseise, kus see kaugus on alla 60 miljoni kilomeetrit. Kuna Marsi orbiit on ellips, mitte ringjoon, siis pole kõik vastasseisud mitte ühesugused. Need tekivad umbkaudu 2-3 aasta järel. Sel ajal asuvad Päike, Maa ja Marss umbkaudu ühel sirgel. Iga 15 või 17 aasta järel on Marss nn. suures vastasseisus ning tuleb Maale kõige lähemale, mis on alla 60 miljoni kilomeetri. Sel ajal on Marsi ketas kuni poole suurem kui tavalise vastasseisu ajal ja 4,5 korda heledam. Kõige suurem kaugus Maast võib ulatuda 400 miljoni kilomeetrini
Marsi läbipaistev atmosfäär lubab ära tunda terve hulga Maal tuntud detaile (polaaralade lumeväljad, tumedad " mered " ekvaatori lähedal, atmosfääris aeg-ajalt ilmuvad pilved ), seetõttu on mõistetav, miks just see planeet on inimestes äratanud hulganisti mõtteid ja kujutlusi, teaduslikest teooriatest alates kuni julgeima fantastikani välja. Marsi kaarte on koostatud 17. sajandist alates, kõige detailirohkemad olid nad viimase sajandivahetuse paiku. Joonisel on toodud P. Lowelli joonistatud kaart aastast 1909; tihe joontevõrk kujutab endast Marsi nn. " kanaleid ". Kanalid ja mered muudavad oma heledust ning värvi vastavalt aastaaegade vaheldumisele Marsil ja neid on peetud taimestikuga kaetud aladeks ning isegi mõistusega olendite poolt ehitatud niisutussüsteemideks. Planeedi lõunapoolusel on jääst sajamiilise tunnikiirusega väljapurskuvad süsihappegaasi joad. Geisrite purskamise tagajärjel tekivad jääle mustad laigud ning lehviku - ja ämblikukujulised jäljendid.
Marsi uurimine
Marsi uurimine kosmosetehnika abil on aga kaasa toonud pettumuse. Hästi uuritud Marss osutus tunduvalt igavamaks, kui oli unistuste planeet. Hõre (õhurõhk Marsi pinnal on 6,1 mb ehk 1/170 maapealsest rõhust) klassikalise koostisega süsihappegaasiatmosfäär katab kiviklibuga kaetud elutuid tasandikke. Mõned mäeahelikud ja kanjonid, neli suurt kustunud vulkaani, hulganisti meteoriitse päritoluga kraatermägesid ja mõned "mered" -- tasase pinnaga madalikud. Isegi polaarmütsid näivad olevat vaid õhuke kiht härmatist (veeauru on vähe, kuna vee kerget molekuli ei suuda Marsi maapealsest kolm korda nõrgem gravitatsiooniväli kaua kinni hoida). Vedelat vett Marsil pole, küll on aga avastatud pinnavorme (jõesängid, kaldaastangud), mille teket Maal seostatakse voolava vee olemasoluga. Hapnik kui elu indikaator puudub (spektraalanalüüsist leitud 0,15% on seletatav süsihappegaasi lagunemisega kosmiliste kiirte toimel). Negatiivse tulemuse andsid ka Marsile laskunud kosmoseaparaatide teostatud bioloogilised testid.
Aga unistused ei sure ja lähedase naabrina on Marss jätkuvalt kosmoselendude tähtsaimaks sihtmärgiks. Marss on enim uuritud planeet Päikesesüsteemis. Ekspeditsioonide põhieesmärk on olnud kahtlemata leida märke kunagisest elust. Ligi nelikümmend aastat on teda uuritud (proovitud uurida), kuid kahekümnest retkest on korda läinud vaid kaheksa: Mariner -4 (1965); Mariner-6 (1969); Mariner-7 (1969); Mariner-9 (1972); Viking-1 (1976); Viking-2 (1976); Pathfinder (1997); Mars Global Surveyor (1997). Venemaa kaheksa Marsi uurimise projekti on kõik edutud olnud, samal ajal kui USA-l on kaheksa projekti õnnestunud ja neli on olnud edutud. Esimese eduka lennu Marsi juurde tegi Mariner-4. Ta edastas Maale üle 20 foto, mis kummutasid ümber faktid, et Marsil on kanalite süsteem ja taimestik .
1976. aastast kestnud ebaõnnestumiste seeria järel jõudsid 1997. a. Marsile USA automaatjaamad Pathfinder ja Global Surveyor; neilt oodatakse mitmete seni vaieldavate probleemide lahendamist. Astronautide lendu Marsile planeeritakse järgmise sajandi kolmekümnendateks aastateks.
 "Mars Pathfinder"
NASA uurimiskeskuses on välja töötatud programm Päikesesüsteemi odavamaks uurimiseks. See kannab nime " Discovery " ja ühe osana kuulub selle hulka ka "Pathfinder". Viimase tähtsamaks ülesandeks oli toimetada Marsi pinnale iseliikuv sõiduk " Sojourner ". Kulguril on kuus ratast, tema kõrgus on 30, pikkus 65 ja laius 48 sentimeetrit ning kaal 10,6 kilogrammi. Rataste diameeter on 13 cm, kuuest rattast on neli eespoololevat pööratavad ning kõik rattad on eraldi amortisatsiooniga. Selle tulemusena võib "Sojourner" ületada kuni 15 cm kõrgusi takistusi, kaldudes ühele küljele kuni 60ŗ. Kulguril on ka pardaarvuti, mis hoolitseb selle eest, et kaldenurk suuremaks ei läheks ja juhib takistusi avastava laserlokaatori tööd. Energiaga varustab masinat tema katusel olev 0,22 m² päikesepatarei ja kolm mittelaaditavat patareid. Kuna on vaja tarbida võimalikult vähe energiat, liigub "Sojourner" maksimaalselt vaid 1 cm sekundis. Tavaliseks liikumiskiiruseks on 7 mm sekundis. Kulguril on kivimite ja pinnase koostise määramiseks spektromeeter ja ümbruse uurimiseks on paigaldatud kokku kolm telekaamerat.
Lisaks "Sojournerile" kuulub "Pathfinderi" koosseisu veel maandur , mille ülesannete hulka kuulub peale kulguri Marsi pinnale toimetamise ka Marsi maastiku pildistamine, meteoroloogiliste vaatluste tegemine ning sidepidamine nii Maa kui "Sojourneriga".
"Pathfinder" startis pärast kahepäevast viivitust 4. detsembril 1996. Seitse kuud kestnud lennu vältel tehti neli kursiparandust ning Marsi juurde jõuti 4. juulil 1997. "Pathfinder" laskus Marsi pinnale ja esimesed teated saadi juba kümne minuti pärast. See oli oodatust varem, sest juhuslikult oli "Pathfinder" maandunud õigesse asendisse.
Esimene foto maandumispaigast saadi kaheksa tunni pärast. Maandumine õnnestus suurepäraselt ja kõik seadmed olid heas seisukorras. Mõningaid probleeme oli vaid maanduriga, kuid raskused suudeti ületada ja 6. juulil sõitis "Sojourner" mööda kaldpinda Marsi pinnale. Tegelik maandumispaik asus ainult 20 km eemal planeeritust. See koht valiti välja sellepärast, et miljardeid aastaid tagasi on seal voolanud võimsad veevood, mis on sinna kandnud kive ja pinnast ka kaugematelt aladelt .
Uuritavatele objektidele pandi sageli humoorikad ja multifilmidest pärit hüüdnimed. Näiteks sai eemal silmapiiril paistev kahe tipuga mägi nimeks Twin Peaks. Hiljem uuriti kive nimega Scooby Doo, Yogi Bear jt. Ilm oli maandumisjärgsel ajal üsna ühetaoline. Tempeatuuri ööpäevased maksimumid ja miinimumid päevast-päeva eriti ei muutu, kõikudes umbkaudu -12°C ja -79°C vahel. See-eest võivad mõne minutiga toimuda suured temperatuuri ja õhurõhu muutused. Tuule kiirus kasvab kõrgusega, temperatuur aga langeb ja väga kiiresti. Näiteks võib pinnatemperatuur olla 16 - 21°C, siis pooleteise meetri kõrgusel vaid –23 kuni -27°C. Hommikuti nähaolevad jääst ja veest pilved aurustuvad päeva jooksul.
4. augustiks oli "Sojourner" läbi sõitnud 52 meetrit ning teinud 384 pilti. Pikimaks päevateekonnaks kujunes 7 meetrit.
Kokkuvõttes võib "Pathfinderi" lendu igati kordaläinuks lugeda. Nii maandur, kui ka "Sojourner" elasid üle oma planeeritud tööpäevad (vastavalt 30 ja 7 päeva) ja tegutsevad edasi täiendava programmi alusel.
Mars ja tema kaaslased
Marsil on kaks kaaslast : suurem, mõõtudega 28x23x20 km Phobos tiirleb umbes 6000 km kõrgusel planeedi pinnast ja teeb ühe Marsi-ööpäeva jooksul kolm tiiru ümber planeedi -- nii näib see kuu liikuvat Marsi-taevas läänest itta , vastupidiselt Päikesele. Teine, umbes poole väiksem Deimos, on 20 000 kilomeetri "kõrgusel", tema tiirlemisperiood on vaid pisut pikem Marsi-ööpäevast.
Marssi on peetud pikka aega planeediks, kus on elu. Alust andsid selleks Marsi pinnamoodustiste värvuse ja kontrasti perioodilised muutused, mida seostati taimestiku vegetatsiooniga. Eriti tugevdas seda arvamust nn. kanalite avastamine G. V. Schiaparelli poolt 1877. a. Kanalid oma korrapäraga näisid kindlalt olevat marslaste kätetöö. Neid õnnestus koguni fotografeerida, kuid osa Marssi vaadelnud astronoome pole kanaleid iialgi näinud. Taimestikule näisid viitavat ka Marsi spektrist leitud neeldumisjooned.
"Mariner 4" möödalennuga 1964. a. alanud uus etapp Marsi uurimisel lükkas need seni nii kindlalt püsinud argumendid ümber. Kanalid osutusid täielikuks silmapetteks, ainult mõned üksikud neist langevad juhuslikult kokku kraatrite ahelikega Marsi pinnal. Kõige olulisemateks vastuargumentideks elule osutusid aga automaatjaamade poolt tehtud rõhu ja temperatuuri ning atmosfääri koostise määrangud, mis näitasid maiste elusorganismide eksisteerimise võimatust Marsil. "Mariner 9" poolt tehtud fotod näitasid Marsi pinnal iidseid jõesänge, milles umbes miljard aastat tagasi oli voolanud vesi. See andis lootust, et võib-olla on kunagi Marsil siiski elu tekkinud ja ehk on elusorganismid järk-järgult halvenevate tingimustega kohanedes ka tänapäevani säilinud. Kõige tõenäolisemalt võiks tegu olla mikroorganismidega.
Võimalike mikroorganismide avastamiseks konstrueeriti ja paigutati kahele 1976. a. suvel Marsile jõudnud automaatjaama "Vikingi" maandurile automaatsed bioloogialaboratooriumid. Kummaski neist olid seadmed pinnaseproovidega kolme erineva katse tegemiseks. Pinnaseproove võeti 3 meetri pikkuse käpaga.
Esimese, nn. gaasivahetuse (ingl. k. gas exchange ) katse käigus niisutati katsekambrisse paigutatud pinnaseproovi toitelahusega ja jälgiti seejärel katsekambris olevate gaaside koostist. Koostise muutus oleks proovis toimuva elutegevuse märgiks.
Teise, nn. märgistatud vabanemise (ingl. k. labeled release ) katses niisutati pinnaseproovi toitelahusega, milles on osa süsiniku aatomeid asendatud radioaktiivse süsiniku omadega. Kui proovis on toitelahust omastavaid organisme, siis satub radioaktiivne süsinik ka nende organismide poolt eritatavatesse gaasidesse, mille radioaktiivsust kontrollitaksegi paari nädala jooksul.
Mõlemad eelpooltoodud katsed põhinevad eeldusel, et otsitavatele Marsi organismidele on maine toitelahus vastuvõetav. Sellest eeldusest oli vaba kolmas, nn. pürolüütilise vabanemise (ingl. k. pyrolytic release) katse. Selles katses paigutati pinnaseproov katsekambrisse, kus on Marsi atmosfäärile sarnane keskkond ja mida valgustati päikesekiirgust imiteeriva ksenoonlambiga. Kambris olevas süsihappegaasis ja vingugaasis on osa süsinikuaatomeid asendatud radioaktiivse süsiniku omadega. Pärast viit päeva katsekambris olemist kuumutati proovi temperatuurini 750°C ning mõõdeti eralduvate gaaside radioaktiivsust. Kui pinnaseproovis olevad mikroorganismid on võimelised omastama süsihappe- või vingugaasi, siis on kuumutamisel saadud gaas radioaktiivne.
Kõige kolme katse puhul oli võimalik proovi enne katset kuumutada kuni temperatuurini 175°C, et uurida aktiivsuse sõltuvust temperatuurist. Pinnaseproovides orgaaniliste ainete avastamiseks olid maanduritel gaaskromatograaf-massspektromeetrid tundlikusega kuni üks osa miljardist. Nendega tehtud nelja pinnaseproovi (üks neist võetud kivi alt) analüüsides orgaanilisi aineid ei leitud. See oli täielik ootamatus, kuna Marsi pinnases oleks võinud olla vähemalt meteoriitidest pärinevaid mittebioloogilise tekkega orgaanilisi aineid. See-eest andsid kõik kolm bioloogilist katset positiivse tulemuse. Põhjalikum eksperimenteerimine (pinnaseproovi kuumutamine , toitelahuse täiendav lisamine jms.) näitas siiski, et tegemist on keemiliste protsessidega. Ilmselt on Marsi pinnases üliaktiivsed ühendid (näit. peroksiidid ), mis reageerisid tormiliselt toitelahusega. Taoliste ühendite esinemisega saab seletada ka orgaanilise aine täielikku puudumist pinnases: see on nende ainete toimel lihtsalt lagunenud. Mingeid jälgi ei praegusest ega kunagisest elust ei näidanud ka maandumiskohtadest edastatud fotod.
Elu marsil
Ootamatult avaldati 1996. aasta augustis teade muistse elu jälgede avastamisest Marsil. Avastuse teinud ameerika teadlaste rühmal polnud seejuures proovi hankimiseks vaja kulutada sadu miljoneid dollareid, sest see oli ise juhtumisi Maale lennanud. Tegemist on ühega 12-st meteoriidist , mis suure tõenäosusega arvatakse pärinevat Marsilt . Alust selleks annab nende keemilise koostise sarnasus "Vikingite" poolt Marsi pinnalt leituga. See kartulisuurune ja 1,9 kg kaaluv meteoriit koodnimetusega ALH84001 oli Antarktikast leitud juba 1984. aastal (Antarktika jääväljad on tänapäeval kõige viljakamad meteoriitide leiukohad), kuid tema Marsi päritolu tuli ilmsiks alles 1993. aastal. Ta on moodustunud umbes 4,5 miljardit aastat tagasi, olles tunduvalt vanem kui teised seni teadaolevad Marsi päritolu meteoriidid (vanus alla 1,3 miljardi aasta). Edasi on ALH84001 saatus teistega sarnane. 15 miljonit aastat tagasi tabas tema asukohta hiiglaslik meteoriit ja tekkinud plahvatuse tulemusena paisati ta kosmosesesse. Pärast pikka rännakut sattus ALH84001 13000 aasta eest lõpuks Maa mõjusfääri ja kukkus Antarktikasse. Suur rühm teadlasi NASA uurimiskeskustest ja Kanada ning USA ülikoolidest David McKay, Everett Gibson 'i ja Kathie Thomas -Keprta juhtimisel alustasid ALH84001 põhjalikumat uurimist 1994. aastal. Nad leidsid meteoriidi pragudest orgaanilist ainet. Mitte-bioloogilise päritoluga orgaanilise aine molekule on meteoriitidest varemgi leitud (küll mitte Marsi omadest), kuid antud juhul on tegu keerukama juhtumiga. Lisaks leiti nendega koos mineraalide osakesi, mis Maal seostuvad teatavate anaeroobsete bakterite tegevusega. Kõige huvitavam avastus oli aga sealtsamast mikroskoopiliste piklike (pikkus umbes tuhandik juuksekarva läbimõõdust) süvendite leidmine, mis sarnanevad Lõuna- Itaaliast leitud nn. nanobakterite jäänustega. Autorid rõhutavadki, et kõige tugevam argument muistse elu kasuks Marsil on just nende tunnuste koosesinemine. Selle avastuse tegemisel oli väga oluline osa ka uurijate käsutuses olnud eriti tundlikul aparatuuril.
Kesk-Florida ülikooli planeedi-uurija dr. Nadine Barlow on leidnud Marsilt kraatrid, kust see meteoriit võiks pärineda. Varasemad uuringud on näidanud, et pinnasetüki võivad kosmosesse paisata vaid kokkupõrked kas enam-vähem vertikaalselt langevate väga suurte või peaaegu horisontaalselt langevate mõnevõrra väiksemate meteoriitidega. Esimesed tekitavad üle 100-kilomeetrise läbimõõduga ringikujulisi, teised aga üle 10-kilomeetrise läbimõõduga elliptilisi kraatreid . Kui veel arvestada, et ALH84001 4,5 miljardi aastane vanus viitab päritolule kõige vanematelt Marsi aladelt, kokkupõrkel tekkinud 16 miljoni aastane kraater aga on verinoor , siis jäidki sõelale vaid kaks kraatrit. Nad mõlemad on väiksemat, elliptilist tüüpi ning asuvad Marsi lõunapoolkeral kraatritega tihedalt kaetud kõrgmaal. Mõlema läheduses on voolava aine (vee?) poolt tekitatud jälgi. Neist esimese mõõtmed on 23x14,5 km, teisel 11x9 km.
Kohe pärast avastust ruttas selle tähtsust kinnitama ka president Clinton , kes lubas kaasa aidata rahvusvaheliste projektide organiseerimisele Marsi uurimiseks.
Loomulikult polnud leitud tõendid elu esinemise kohta Marsil absoluutselt kindlad. Eriti on kahtlustatud meteoriidi saastumist maise elu jälgedega kas Antarktikas , laboris või koguni kosmoses. Viimasel ajal on teiste uurimisrühmade tehtud uuringud neid kahtlusi kõvasti tugevdanud. Ka on üks USA uurimisrühm väitnud, et selles meteoriidis on tegemist hoopis puhtgeoloogiliste moodustistega. Nii sellele kui ka kõigile teistele väidetele on oletatavate elujälgede leidjad kõvasti vastu vaielnud. Poleemikat jälgides on selge, et lõplikku otsust on selles küsimuses ikka veel vara teha. Võib vaid nentida, et esialgne optimism on taandunud.
Kasutatud kirjandus :
Marss. Planeet, kus on elu? Ü.-I. Veltmann, "Valgus", Tallinn 1968
Eesti Entsüklopeedia 6. köide "Valgus" Tallinn 1992
Astronoomialeksikon, Heino Eelsalu, Eesti Entsüklopeediakirj. 1996
Universum , koostanud-toimetanud Rein Veskimäe, Tallinn 1998
http://www.aai.ee/planets/nineplanets/mars.html
http://www.solarviews.com/eng/mars.ht m
http://www.obs.ee/astro/pathfinder/
http://www.obs.ee/astro/surveyor/
http://www.epl.ee/?artikkel=351509
http://et.wikipedia.org/wiki/Marss_(planeet)
http://www.virumaa.ee/discuss/msgReader$5205
http://en.wikipedia.org/wiki/Mars
http://mars.jpl.nasa.gov/