Planet Mars i njegove zanimljivosti

Od svih nebeskih tijela našeg Sunčeva sustava, Mars je trenutno najzanimljiviji objekt moderne astronomije. Ponekad udaljen svega 3 svjetlosne minute od Zemlje, na ovom planetu možemo pronaći svijetle oblačne sustave, pješčane oluje, polarne kape, kanjone i osušena korita, izmjenu dana i noći u nešto više od 24 sata, i mnoge druge djeliće mozaika koji Mars čine "bratskim planetom", vjerojatno nekoć i podobnim za život.

Mars je odavna bio vrlo često spominjan objekt. Njegova karakteristična crvena boja (koja potječe od željeznog oksida) donijela mu je ime rimskoga boga rata, te je često bio znakom nesreća i ratova. Tu su naravno i neizostavni Marsovci / Marsijanci, koji su se uglavnom pojavljivali u nešto manje znanstvenim kontekstima, često u obličju zelene i pomalo deformirane čovječje figure, a ponekad i sa iznimno naprednom flotom svemirskih brodova koji bez milosti uništava Bijelu kuću u Washingtonu ili općenito ljudsku civilizaciju. Čak su se vidjeli i kanali koje su izgradili na Marsu, no samo u očima talijanskog astronoma Giovannija Schiaparellija prilikom promatranja kroz teleskop milanske zvjezdarnice Brera 1877. godine. Iste godine, Asaph Hall je pomoću refraktora promjera 66 cm otkrio dva Marsova prirodna satelita, Fobos i Deimos.

Moderno (astronautičko) doba istraživanja Marsa počelo je prije točno 50 godina (28.11.1964. godine) lansiranjem prvog uspješnog projekta; bio je to američki Mariner 4 koji je u preletu poslao 21 sliku tog planeta. Uslijedili su mnogi sovjetski i američki uspjesi i neuspjesi. Vjerujem da nam je još vrlo svježe sjećanje uspješnog spuštanja NASA-inog rovera Curiosity na površinu crvenog planeta u kolovozu 2012. godine, koji uspješno šalje vrlo vrijedne i zanimljive podatke sa crvenog planeta.

Tijekom studenoga 2013. godine obavljena su dva nova lansiranja; indijskog Mars orbitera i američkog MAVEN-a. Mars orbiter mission, neslužbenoga naziva Mangalyaan (što na sanskrtu znači Marsova letjelica) prva je međuplanetarna indijska misija, a glavni joj je cilj usavršavanje i provođenje tehnoloških izazova koji uključuju precizna rukovanja letjelicom vezanih uz kruženje oko Zemlje (u trajanju od 300 dana), puta do Marsa i, konačno, kruženja oko samoga Marsa, kada se očekuje i prijenos mnogih znanstvenih podataka.

NASA-ina misija MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile Evolution) dio je Mars Scout programa, a bavi se proučavanjem gornjeg dijela Marsove atmosfere, ionosfere te međudjelovanja sa Suncem i solarnim vjetrom. Uz prethodno navedeni Curiosity, trenutno su u radnom stanju rover Opportunity, te orbiteri Mars Odyssey, Mars Express i Mars Reconnaissance Orbiter.Davne 1605. godine danski astronom Tycho Brahe je zaključio da se Mars kreće oko Sunca po eliptičnoj putanji, tako da se perihel i afel (odnosno, najmanja i najveća udaljenost od Sunca) razlikuju za čak 42 milijuna kilometara. Takvo kretanje omogućuje da se prilikom takozvane velike Marsove opozicije, koje se naizmjenično pojavljuju svakih 15 i 17 godina, približi Zemlji na svega 56 milijuna kilometara. Podsjetimo se da je opozicija položaj u kojem se Zemlja nalazi točno između Sunca i nekog od vanjskih planeta, tako da taj planet možemo promatrati tijekom cijele noći. Jedna takva opozicija dogodila se i tijekom travnja 2014. godine, no o tome nešto kasnije.Mars nije tako velik planet; promjer mu je oko 6790 km, a masa svega 11% Zemljine, no zanimljivo je da je površina tla oko 180 milijuna kvadratnih kilometara, što je nešto više od ukupne kopnene površine Zemlje. Zbog svoje veličine i udaljenosti od Sunca, Mars se tijekom svog životnog puta hladio brže od Zemlje, tako da je njegova nekoć tekuća željezna jezgra sada vjerojatno u krutom stanju. Magnetsko polje trenutno je tek 0,2% jačine Zemljinog polja, no za vrijeme tekuće metalne jezgre vjeruje se da je bilo znatno jače. S obzirom na relativno malu gustoću (3,934 g/cm³) u odnosu na ostale terestričke planete, znanstvenici pretpostavljaju da jezgra sadrži i neke lakše elemente, poput sumpora, i to u obliku željeznog sulfida. Jezgru okružuje debeli omotač silikatnih stijena, koji je u prošlosti često bio izvor vulkanskih erupcija. Napomenimo i da se najveći vulkan u Sunčevom sustavu (Olympus Mons) nalazi upravo na Marsu, a visok je čak 24 kilometra. Iznad silikatnog omotača nalazi se tanka kamenita kora, koja je na južnoj polutci debela 80 km, a na sjevernoj samo 35 km. Prije 3,5 milijardi godina, Mars je bio prekriven mnogim poplavama, jer su se ogromne količine vode prelijevale sa južne na onu nižu, sjevernu polutku, što nam svjedoči velik broj otoka i riječnih korita. Kanjonski sustav Valles Marineris najveća je tektonska struktura na Marsu; proteže se preko četvrtine Marsove površine (4000 km), uz širinu do 700 km i prosječnu dubinu od 8 km, a nastao je rasjedanjem kore, odronima tla i erozijom vode i vjetra. Suh i hladan krajolik čine i 635 000 kratera promjera većeg od 1 km. Najveći udarni krater na Marsu, a vjerojatno i u cijelom Sunčevom sustavu, je Hellas Planitia, promjera oko 2200 km.

Kao i u slučaju Zemlje, polarna područja Marsa su obložena ledenim kapama. Zbog nagiba osi od 25,2º, polarni ledeni pokrov se uslijed promjene godišnjih doba smanjuje tijekom proljeća i zatim ponovno stvara tijekom jeseni. Čim se ledeni pokrov nađe pod izravnim Sunčevim zrakama, on ubrzano sublimira, snažno zasvijetli te doživljava znatne promjene. Pošto je atmosferski tlak prenizak da bi se voda pretvorila u tekućinu i temperature su obično ispod točke smrzavanja, topljenje polarnog leda nije moguće, već se sublimacijom iz vodene pare u atmosferi Marsa stvaraju izmaglice i oblaci.Uslijed znanstvenih promatranja sa Zemlje, ali i podataka sa svemirskih misija koje su dospjele do Marsa, zaključeno je da se led sastoji od kristalizirane vode i krutog ugljičnog dioksida vulkanskog porijekla. Instrument koji čini dio ESA-ine znanstvene misije Mars Express, nazvan MARSIS (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionospheric Sounding), otkrio je 2007. godine da je čak 90% ledenog pokrova sačinjeno od vode.

Marsova atmosfera je prilično tanka i površinski pritisak iznosi svega 7 milibara, što je oko 100 puta manje od Zemljinog. Sastoji se uglavnom od ugljičnog dioksida (95,3%), te nešto dušika (2,7%), argona (1,6%) i ostalih plinova poput kisika, ugljičnog monoksida i vodene pare. Temperature se kreću od ugodnih 22ºC na ekvatoru tijekom ljeta, do -153ºC u polarnim krajevima tijekom Marsove zime. Na Marsu nikad ne pada kiša, no zimski oblaci mogu stvoriti mraz u polarnih predjelima planeta.

Tijekom proljeća i ljeta na južnoj polutci, topli vjetrovi koji pušu prema sjeveru mogu otpuhati oblake na visinu od 1 km, a mogu trajati i po nekoliko tjedana. Vjetrovi brzine i do 300 km/h stvaraju snažne pješčane oluje koje mogu obuhvatiti velik dio Marsove površine, a jednu takvu je zabilježio i svemirski teleskop Hubble 2001. godine, kad je gotovo cijeli disk planeta bio pod velom uzvitlane prašine.Mars ima dva prirodna satelita - Fobos i Deimos. Oba tijela su stara oko 2,5 milijarde godina, promjer im je 27 km i 15 km, i nepravilnog su oblika. Oba mjeseca su većinom sastavljena od karbonatnog hondrita (materijala od kojeg su obično načinjeni asteroidi i patuljasti planeti), no zbog prilično kružne putanje oko Marsa i gustoće (1,872 g/cm³ i 1,471 g/cm³) manje od prosječne gustoće uobičajenih tijela asteroidnog pojasa, čini se da nisu nastali kao "zarobljenici" Marsove gravitacije, već su nastali udarom tijela u Mars, nakon čega su razlomljeni komadi stvorili ova dva mjeseca. Za Fobos možemo napomenuti da ima prilično zanimljivo kretanje oko matičnog planeta. Osim što izlazi na zapadu, a zalazi na istoku, Fobos se svake godine približi Marsu za 1,8 cm, te će se za 50 milijuna godina survati na površinu Marsa, ili raspasti i stvoriti prsten oko Marsa, što bi zasigurno bilo vrlo zanimljivo vidjeti! Deimos je nešto manji od Fobosa, a karakterističan je po sloju regolita dubokom i do 100 metara, koji je nastao pod utjecajem udara meteorita u površinu.

1984. godine na Antarktici je pronađen meteorit s Marsa težak gotovo 2 kilograma, oznake ALH 84001. Stvorila ga je rastopljena lava marsovskog vulkana prije 4,5 milijarde godina, a na Zemlju je pao vjerojatno prije 13 000 godina. Jedini način kojim takvo tijelo može doći sa Marsa jest da je udar meteorita odlomio dio lave, koja je određeno vrijeme kružila poput malenog asteroida, prvo u orbiti sličnoj onoj Marsovoj, a nakon udara s drugim tijelom ili gravitacijskih utjecaja većih objekata, stiglo do površine Zemlje. Uz ovaj meteorit, postoji još 11 meteorita (s oznakama SNC - shergottite, nakhlite, chassigny) za koje se smatra da su gotovo sigurno porijeklom s Marsa. Najsnažniji dokaz da su s Marsa jest da svi oni, uključujući ALH 84001, sadrže tragove plina identičnog atmosferi tog planeta. Takav sastav je potpuno različit od Zemljine ili Venerine atmosfere, a točno je utvrđen 1976. godine pomoću NASA-ine sonde Viking.

Prosječno svakih 26 mjeseci događa se opozicija Marsa, a tako je bilo i 8. travnja 2014. godine. Obzirom na položaje Sunca, Zemlje i samoga Marsa, noći prije i poslije tog datuma nude najbolje uvjete za promatranje, jer je Mars bio vidljiv gotovo cijele noći, a i sam prividni promjer planeta je narastao. Minimalna kutna rezolucija ljudskoga oko iznosi oko 1 lučne minute, odnosno 60 lučnih sekundi, tako da bez pomagala ne možemo razlučivati detalje na Marsovoj površini, stoga sve prijevare i teorije o Marsu veličine našega Mjeseca koje smo znali ponekad čuti (koji može dostići kutni promjer od 0,5 lučnog stupnja, tj. 1800 lučnih sekundi) se neće obistiniti niti u jednom mogućem položaju između Zemlje i Marsa, ili bilo kojeg drugog planeta. U spomenutoj opoziciju Mars se prividno smjestio u zviježđu Djevice, a kutni promjer mu je bio 15,1'' te magnitude od -1,4. Najmanja udaljenost između Marsa i Zemlje bila je 14. Travnja 2014. godine i iznosila je 92 386 484 km, ili 0,617 astronomskih jedinica. Mars je potom ostao vidljiv na nebu još 12 mjeseci, te će se zatim 30. travnja 2015. godine izgubiti u sjaju Sunčeva diska i približiti se novoj konjukciji (14. lipnja 2015. godine). Premda će iduće tri opozicije (2016., 2018. i 2020. godine) pružiti još veće kutne promjere Marsa (od 18'' do čak 24''), spomenuta je također bila vrlo zanimljiva i korisna.

Putanje Zemlje i Marsa nisu savršene kružnice, te stoga međusobne udaljenosti tijekom opozicija nisu uvijek jednake, već ovise o tome gdje se točno planeti nalaze na svom putu oko Sunca. Napomenimo i da se između 1. ožujka i 20. svibnja 2014. godine Mars prividno kretao retrogradno, odnosno unatrag prema zapadnom nebu u odnosu na pozadinske zvijezde.

Promatrajući ga sa Zemlje, Mars je najsličniji našem matičnom planetu, jer uz pomoć optičkih instrumenata možemo vidjeti njegovu površinu, izmaglice i oblake u atmosferi, kao i svijetle polarne kape. Stoga je Mars zanimljiv objekt kako stručnjacima tako i promatračima amaterima. Ovdje i dalje vrijedi općenito pravilo da vaš instrument treba imati kvalitetnu i čistu optiku, mora biti pravilno podešen, te po mogućnosti što dalje od ikakvog svjetlosnog onečišćenja, asfalta i zgrada koji bi mogli pogoršati uvjete promatranja, premda je planetarno opažanje kudikamo manje osjetljivo na okolnu svjetlost od primjerice promatranja maglica i ostalih objekata dubokog svemira.Treba imati na umu da se Mars okreće oko vlastite osi u istom smjeru kao i Zemlja; tako će se područja promatrana na površini kretati slijeva nadesno u slučaju da slika u teleskopu nije obrnuta u odnosu na stvarno stanje; ako slika jest obrnuta, tada će se pojedinosti kretati diskom u smjeru zdesna nalijevo. Ako koristite kartu Marsa, bitno je znati položaj centralnog meridijana (to jest početnog meridijana koji spaja sjeverni i južni pol Marsa) u trenutku vašeg promatranja, kako bi se lakše orijentirali prilikom usporednog praćenja karte i onoga što vidite. Uz Marsov disk prividne veličine od 5'' i teleskop od najmanje 15 cm promjera, već se mogu nazirati tamne mrlje te svijetle polarne kape. No većina promatrača smatra prividnu veličinu diska od 10'' kao početnu točku za nešto ozbiljnije opažanje.

Što konkretno možemo uočiti prilikom amaterskog promatranja Marsa, posebice za vrijeme opozicije? Zacijelo najzanimljivije bi bilo pronaći znameniti ugasli vulkan Olympus Mons, kad bude na samome pravcu terminatora, odnosno linije koja razdvaja Marsovu noć i dan. Stoga, evo nam prilike da testiramo mogućnosti svoga teleskopa, vlastitih opažačkih sposobnosti, kao i eventualne elektroničke sustave za snimanje koje koristimo! Možda će biti nešto teže promatrati gledajući kroz teleskop, no CCD i / ili planetarne kamere bi to mogle olakšati i zabilježiti ovaj krasan vulkan.

Marsovi polovi vidljivi su kroz cijeli vidokrug već teleskopima promjera 150 mm. Sjeverno polarno područje zajedno s upadljivom polarnom kapom će biti u vrlo povoljnom položaju za promatranje, jer će Mars biti upravo nagnut svojom sjevernom polutkom prema Zemlji od sredine 2013. godine pa sve do listopada 2014. godine. Jednako tako, može se promatrati i južno polarno područje, no tek kada nagib osi Marsa to dopusti. Opažanje ostalih površinskih i atmosferskih struktura ovisi prvenstveno o kvalitetnoj i ozbiljnijoj optičkoj opremi, te uvježbanosti oka promatrača, koje će dopustiti razlikovanje pojedinačnih obrisa.

Pojava takozvanih "Lowellovih pojaseva" se uglavnom veže uz sjevernu polarnu kapu, no u nešto manjoj mjeri postoji i na južnom polu. Naime, radi se o tamnim pojasevima koji okružuju polarne kape prilikom povlačenja ledenog pokrova, a uzrokovani su stvaranjem inja na robovima polarne kape. Taj grubi materijal odbija manje Sunčeve svjetlosti te stoga izgleda tamniji. Objašnjenje da vlažan, otopljeni vodeni led iz polarnih kapa uzrokuje ovu pojavu, još nije znanstveno dokazano. Uz ovaj fenomen veže se i takozvani "efekt kontrasta" između svijetle polarne kape i okolnog tamnijeg područja. Kad su vrlo svijetli objekti smješteni uz onaj nešto manjeg sjaja, liniju koja ih razdvaja čini nam se tamnijom nego što uistinu jest. Obasjanost oka (iradijacija) promatrača također doprinosi stvaranju ove pojave. Sljedeća pojava koju vežemo uz promatranje Marsa jest "afelska hladnoća", to jest iznenadna pojava izmaglice na sjevernom polu tijekom kasnog proljeća na Marsu. Naime, nakon uobičajenog tijeka nestajanja ledenog pokrova, ledena kapa iznenada prestaje se povlačiti i odjednom ponovno počinje rasti tijekom kasnog marsovskog proljeća. Ovaj fenomen je prvi zabilježio američki astronom Clyde Tombaugh, poznat još i po otkriću, sada patuljastog planeta Plutona, koji ga je objasnio utjecajem arktičkih izmaglica koje blokiraju slabu Sunčevu svjetlost prije nego ona dosegne polarnu kapu.

1984. godine sjeverna polarna kapa zauzimala je velik prostor neobično dugo vremena, a tijekom proljeća je čak u tri navrata počela i rasti. Tek u ranom ljetu kapa se počela ubrzano povlačiti. Zaostajanje u povlačenju polarne kape trajalo je oko mjesec dana, tijekom kojih su se pojavilo čak 5 pješčanih oluja. Pored bijelih, bijelo-plavih te žutih oblaka, od atmosferskih pojava možemo uočiti i "ljubičastu vedrinu", koja se prije nazivala i "plava vedrina", a vezana je uz promatranje uz pomoć plavog filtra (W38A). Pod tim uvjetima jedva će se vidjeti pokoji značajniji površinski detalji, uz gotovo bezizražajnu površinu i blistavu polarnu kapu.

 Još manje će se vidjeti ljubičastim filtrom, (W47). To se događa jer se plave i ljubičaste valne duljine raspršuju unutar atmosfere Marsa, tako da ono što zapravo vidimo sa plavim ili ljubičastim filtrom je zapravo sâma atmosfera. No, povremeno ipak možemo gledati površinske detalje plavim (npr. W80A) ili ljubičastim (W47) filtrima, i ta "ljubičasta vedrina" može trajati po nekoliko dana. Moguća objašnjenja tog fenomena jesu vezana uz albedo (refleksiju Sunčeva svjetla) površinskih struktura ili stupanj polarizacije toga svjetla. Za suprotan efekt, tj. ako želimo pregledati površinske strukture, potrebno je koristiti žuti ili crveni filtar. Za promatranje crvenog planeta mogu se koristiti teleskopi različitih promjera, što će zasigurno odrediti i razlučivost i kvalitetu slike koju vidimo. Teleskopima promjera manjeg od 15 cm ograničeni smo uglavnom na veće površinske strukture, svijetle oblake, osvijetljeni rub diska, ledene polarne kape, te "ljubičastu vedrinu" tijekom 2-3 mjeseca oko opozicije. Različiti filtri u boji dat će nešto izraženiji kontrast i bolju mogućnost uočavanja detalja, koliko već optički kapacitet teleskopa dopušta.

Teleskopima promjera između 15 i 25 cm moguće je, posebice nekoliko mjeseci prije i nakon položaja opozicije, promatrati određene površinske oblike i sezonsku aktivnost oblačnih fronti, dok uz pomoć filtra u boji "ljubičastu bistrinu" se može zamijetiti bez većih problema. Također, ovaj promjer teleskopa omogućuje i praćenje kretanja ledenog pokrova na polovima. Promatranja visoke kvalitete i preciznosti daju teleskopi promjera većeg od 30 cm. Ovdje možemo opaziti i nešto finije promjene u bojama, a velik značaj imaju i filtri u boji koji će naglasiti mnoge detalje, kako na površini tako i unutar atmosfere Marsa.

Za promatranje Marsa najbolje je koristiti okulare s višestrukim premazima (multicoated ili fully multicoated), što bolje kvalitete i žarišne duljine uglavnom do 15 mm. Treba imati na umu i da je, kao i u slučaju ostalih planeta, bitno da okular ima veliko očište, poznatije kao eye relief (tj. maksimalna udaljenost oka od okulara pri kojoj se vidi cijelo vidno polje), kako bi smanjili naprezanje oka pri promatranjima koja iziskuju veća povećanja. Plossl i ortoskopski okulari uobičajenog promjera od 1,25 inča (3,2 cm) dat će dovoljno dobre rezultate. Pri odabiru okulara imajmo na umu i za koju nam vrstu teleskopa trebaju. Za refraktore i Cassegrain teleskope koji imaju veće žarište duljine, dobro je koristiti i okulare veće žarišne duljine, jer ćemo tako doći do većeg očišta i manje kromatske aberacije. Slično tome, kod Newtonovih teleskopa manje žarišne duljine primjenjujemo okulare manje (4-5 mm) ili srednje (7-18 mm) žarišne duljine. Naravno, ne treba očekivati da veće povećanje daje i bolju sliku, stoga moramo odrediti koja nam kombinacija okulara i povećanja najbolje odgovara.

Manja povećanja poput onih na dvogledima (7-20x) daju izgled omanjeg diska, sa jedva vidljivim detaljima. Na nešto većim povećanjima (35-50x) već se razlučuju polarne kape i tamno područje Syrtis Major, a značajnija povećanja od 150x ili 200x odlična je prilika za korištenje dobrih promatračkih uvjeta. Neki astronomi amateri dostižu i iznimno velikih 400x, no to je za obične promatrače i prosječnu kvalitetu optike ipak nedostižno.

Korištenje određenog filtra u boji naglašava pojedinu značajku Marsova diska koju želimo promatrati. Tako se za osvjetljavanje ravnih područja i potamnjivanje plavih / smeđih dijelova koriste žuti filtri (12, 15), narančasti (21, 23A) i crveni filtri (25, 29) povećavaju kontrast i naglašavaju fine površinske detalje, plavi filtri (38, 46, 80, 38A) ističu oblačne strukture i polarne kape, dok plavo-zeleni filtri (64) pomažu kod opažanja polarnih izmaglica.Uz uobičajeno promatranje i snimanje planeta Marsa, koriste se i CCD i digitalne kamere koje znatno olakšavaju pospješuju kvalitetu snimljenog materijala, tako što ubrzavaju proces snimanja, nadomještavaju slab kontrast i oštrinu, te ravnotežu boja. Korištenje web kamera je jednostavan način snimanja uz pomoć jeftinog ili besplatnog računalnog programa kojima se mogu stvoriti odlične slike Marsa, te su vrlo dobar izbor za početnike astrofotografe.Skiciranje je također jedan od načina bilježenja podataka s promatranja Marsa, a zahtijeva precizno i uvježbano oko, mirnu ruku i nešto strpljenja.

Započnite s ocrtanim krugom promjera oko 5 cm, koji možete prirediti prije samog promatranja tako da nacrtane sami kružnice ili potražite predloške na nekoj od internetskih stranica. Zatim nacrtajte liniju terminatora (ako se vidi), te svijetle polarne kape ili oblačne mase. Osjenčajte najtamnija područja, pazeći da ih smjestite na disk što je moguće točnije. Potom dodajte i finije detalje, gledajući kroz različite filtre i povećanja, počevši s rubom na koji pada zalazak Sunca, kako vam određeni dijelovi ne bi uslijed rotacije planeta nestali.

Na kraju, bitno je zabilježiti i tehničke podatke, poput datuma i točnog vremena promatranja, korištene opreme (teleskop, okulari, filtri) i povećanja, vremenskih uvjeta promatranja i ostale informacije za koje mislite da je bitno zabilježiti. Tehnika skiciranja pomoći će da uvježbate svoje oko za sva vaša promatranja, jer ćete lakše primjećivati detalje, vješto ćete koristiti optičke instrumente zajedno s potrebnom dodatnom opremom (okulari, filtri), a ujedno ćete jeftino i zabavno dokumentirati svoja astronomska opažanja.