Mars jako na dlani

Ještě před půl stoletím mohla veřejnost věřit na rozsáhlou síť marťanských kanálů, jak ji svým nedokonalým dalekohledem (za přispění své dokonalé představivosti) před více než 100 lety zachytil G. Schiapparelli. Na Marťany věřili C. Flammarion i P. Lowell. Ještě před misí Marineru 9 (r. 1971) někteří vědci tvrdili, že na Marsu nejsou žádné sopky, že Mars je geologicky mrtvý (jako Měsíc). Dnes víme: kanály se nekonají, sopky ano. Věřilo se a bylo potvrzeno, že voda na Marsu je a že Marsův povrch spoluutvářela. Pravděpodobně měl Mars hustou atmosféru a oceány. Voda je stále podstatnou složkou polárních čepiček a zásoba vody zůstává pod povrchem Marsu. To jsou podstatné vědomosti k případnému budoucímu osídlení Marsu.

Mars cílem mnoha sond

První průlet v blízkosti Marsu se podařil sovětské sondě Mars 1 (1963) a první měření během průletu kolem Marsu americkému Marineru 4 (1965). Měkké přistání se povedlo Marsu 3 (1971), poté Vikingům (1976) a Pathfinderu (1996). První umělou družicí Marsu, která zkoumala (mimo jiné) jeho gravitační a magnetické pole, byl Mariner 9 (1971), následovaly sondy Viking 1 a 2 (obě 1976). Loni v září zkrachovala sonda Mars Climate Orbiter (MCO) a nedávno i nejnovější Mars Polar Lander (MPL). Celkem vyslali Američané, Rusové a Japonci 32 sond, 20 z nich skončilo fiaskem.

Nejnovější výsledky získala Mars Global Surveyor, umělá družice Marsu, která pracuje od r. 1997. Nese laserový výškoměr MOLA (Mars Orbiter Laser Altimeter), jenž popsal topografii Marsu s fantastickou vertikální přesností ±13 metrů. Důležitý je i fakt, že topografická plocha takto určená je vztažena k hmotnému středu planety.

Dráha umělé družice Marsu a gravitační pole Marsu

K určení průběhu topografie planety musíme znát dráhu družice kolem planety. Důvod je prostý: Altimetr měří výšku od družice k povrchu planety. Z údajů o dráze dostaneme vzdálenost družice od hmotného středu Marsu a rozdíl těchto dvou veličin je vzdálenost bodu na povrchu od hmotného středu Marsu. Dráha družice kolem Marsu se určí z pozorování družice ze Země. K tomu slouží Deep Space Network (DSN). Používají se tři různé postupy založené na Dopplerově jevu. Přesnost určení dráhy sondy Mars Global Surveyor je ±7 m v radiálním směru a řádově desítky metrů podél dráhy i napříč rovině dráhy.

Dráha družice Marsu je tak jako dráha každého kosmického tělesa ovlivňována souborem poruch gravitačního a negravitačního původu. Největší problémy na nízké dráze kolem Marsu působí nepřesná znalost hustoty atmosféry Marsu a parametrů gravitačního pole Marsu. Z měření předchozích sond už o obojím víme, takže navazujeme na předchozí znalosti. Podstatným rozdílem mezi Mars Global Surveyor a jejími předchůdkyněmi je sklon roviny dráhy družice k rovině Marsu. Zatímco předchozí sondy dávaly nejlepší výsledky pro rovníkové oblasti, Mars Global Surveyor je na polární dráze a pokrývá altimetrickými a dalšími měřeními celý povrch planety. V datech Marineru 9 a Vikingů byly chyby dráhy způsobeny nepřesnou znalostí gravitačního pole ±44, 80 a 180 metrů (v radiálním směru, podél dráhy a ve směru normály k rovině dráhy). Nyní se zahrnutím dat z MGS a MOLA zmenšily na fantastických ±0,1, 1,1 a 1,2 metru! Jak již víme, je celková chyba určení dráhy MGS větší, protože na výsledek působí i další chybové zdroje.

Topografie Marsu

Hlavním výsledkem měření MGS/MOLA je detailní průběh topografie Marsu (viz obrázek, obrázek a obrázek).

Polární čepičky

Dlouho se diskutovalo o tom, zda jsou čepičky z oxidu uhličitého, nebo z vody. V infračerveném světle jsou tmavé, takže vodu a led obsahují. Dnes bychom je přirovnali k „čapce“ ledu v Antarktidě. Ta také tvarem připomíná bochník chleba tvořený převážně z vody, CO₂ a prachových částic.

Dávno je známo, že čepičky podléhají sezonním změnám. Na jaře tají a sublimují, na podzim kondenzují. Jižní čepička je rozsáhlejší a váže více vody. Objem jižní čepičky je 2–3 miliony km³ a její plošný rozsah je 1,5 milionu km². MGS/MOLA umožňuje sledovat jejich změny.

Dráha družice Marsu se vůči témuž místu na povrchu Marsu po čase opakuje, a proto je možné pro dané místo spočítat rozdíl průvodičů vzestupného a sestupného oblouku dráhy družice Marsu. Vzestupný (sestupný) oblouk je ta část dráhy, kdy se „zeměpisná“ šířka bodů pod satelitem ve směru letu zvětšuje (zmenšuje). Rozdíl průvodičů vzestupného a sestupného oblouku dráhy vytvoří reziduum zbavené všeho, co se během doby měření mezi vzestupným a sestupným obloukem nezměnilo (tvar geoidu či topografie jeho povrchu). Polární čepičky jsou však proměnlivé!

Dá se na Marsu obnovit atmosféra?

Patrně ještě někdy před dvěma miliardami let měl Mars hustou atmosféru a vodní oceány. Dal by se tento stav obnovit? Šlo by na Marsu vytvořit podobné podmínky, jaké panují na Zemi? Vypadá to jako ztřeštěný nápad, protože zatím je dost pustých a neobývaných míst i na Zemi. A máme vůbec na něco takového právo?

Ovšem až nás na Zemi budou desítky miliard a nebude tu k hnutí, až Země bude zamořená špínou, asi nám nic jiného nezbude. Mars se jeví jako nejpřijatelnější útočiště.

Připodobnění Marsu pozemským podmínkám by z geologického hlediska bylo krátkodobou záležitostí. Probíhat by mohlo dvoufázově. Nejprve bychom Mars ohřáli, aby se vytvořila hustá atmosféra s CO₂. To by šlo provést napuštěním halogenovaných uhlovodíků (freonů) do atmosféry Marsu, kde by měly vyvolat skleníkový efekt. Pokud by se to nepovedlo, experiment by skončil krachem. Globální oteplování Marsu by způsobilo roztání zásob vody. Proces by mohl být zvládnut za 100 let. Pak by atmosféra byla dostatečně hustá, ale pro lidi stále nedýchatelná.

V druhé fázi by se CO₂ transformoval na kyslíkovou atmosféru jako na Zemi, zřejmě natrvalo. Umožnily by to bakterie a rostliny, které dýchají CO₂ a vydechují kyslík. Trvání této procedury se odhaduje na desetitisíce let. Pak by se Mars mohl stát druhou Zemí. (A pesimistické slovo na závěr: Až bychom zamořili i Mars, kam bychom se vydali potom?) ^{1) 2)}