Зміст
Марс – наш найближчий сусід у Сонячній системі й одне з найхолодніших місць, куди людство прагне дістатися. Яка ж температура на Марсі? У середньому це мінус 60 градусів Цельсія, але планета може здивувати: від плюс 20 °C біля екватора вдень до мінус 125 °C на полюсах взимку. Такий широкий діапазон температур потребує глибшого вивчення, щоб зрозуміти його наслідки для майбутніх досліджень.
Чому на Марсі так холодно
Марс розташований значно далі від Сонця, ніж Земля. Середня відстань до зірки становить близько 228 мільйонів кілометрів, тоді як Земля знаходиться приблизно за 150 мільйонів кілометрів. Через це Марс отримує приблизно удвічі менше сонячного тепла на одиницю площі. Однак відстань – це лише частина пояснення.
Головна причина низьких температур на Марсі – його атмосфера, точніше, її надзвичайна розрідженість. Атмосферний тиск на поверхні Марса в 100 разів нижчий за земний. Це можна порівняти з тиском на висоті 35 кілометрів над Землею, де літають лише стратостати. При такому низькому тиску повітря майже не здатне утримувати тепло.
Склад атмосфери також відіграє роль: 95% вуглекислого газу, решта – азот і аргон. Хоча CO2 є потужним парниковим газом, його ефект залежить від густини атмосфери. На Марсі її замало, щоб утримати тепло біля поверхні. Вдень поверхня швидко нагрівається від сонячного випромінювання, а вночі так само швидко віддає тепло в космос.
Крім того, Марс не має глобального магнітного поля. Земне магнітне поле захищає атмосферу від сонячного вітру – потоку заряджених частинок, що поступово «здуває» газові оболонки планет. Марс втратив свій магнітний захист мільярди років тому, і з того часу сонячний вітер методично стоншує його атмосферу. Менше атмосфери означає менше тепла й холоднішу планету.
Температура на Марсі залежно від місця та сезону
Марс не є однорідною крижаною кулею. Температура на його поверхні змінюється залежно від широти, пори року та часу доби. Різниця між найтеплішою та найхолоднішою точками може сягати 145 градусів – це більше, ніж різниця між екватором і полюсами на Землі.
Марсіанський рік триває близько 687 земних діб. Планета має нахил осі обертання приблизно 25 градусів, що близько до земного (23,5°). Тому на Марсі є пори року. Однак через витягнуту орбіту південне літо на Марсі коротше й спекотніше, а південна зима – довша й суворіша, ніж у північній півкулі.
Добові перепади температури є характерною рисою Марса. За одну добу поверхня може охолонути від мінус 70 °C вночі до плюс 0 °C вдень. Це нагадує земні пустелі, де вдень спекотно, а вночі холодно, але на Марсі ці коливання набагато екстремальніші.
| Регіон / умови | Час доби / сезон | Температура (°C) |
|---|---|---|
| Екватор | День, літо | від +10 до +20 |
| Екватор | Ніч | від −70 до −80 |
| Середні широти | День, весна | від −20 до −5 |
| Середні широти | Зима, ніч | від −90 до −100 |
| Полюси | Зима | від −120 до −125 |
| Полюси | Літо | від −60 до −70 |
| Середнє по планеті | Увесь рік | близько −60 |
На полюсах взимку температура настільки низька, що вуглекислий газ з атмосфери замерзає й осідає на поверхні у вигляді сухого льоду. Навесні він сублімує – переходить із твердого стану одразу в газоподібний, минаючи рідку фазу. Цей процес створює на Марсі своєрідні «гейзери» з CO2 і навіть переміщує пісок, формуючи дюни.
Порівняння температури Марса і Землі
Для кращого розуміння марсіанського клімату порівняємо його з земним. Найхолодніше місце на Землі – станція «Схід» в Антарктиді, де зафіксовано рекордні мінус 89,2 °C. На Марсі така температура є звичайною зимою на полюсі, а мінус 125 °C там не рідкість.
Середня температура на Марсі – мінус 60 °C – приблизно відповідає зимовому морозу у внутрішніх районах Антарктиди. Однак в Антарктиді людина в хорошому спорядженні може вижити, тоді як на Марсі проблема не лише в температурі. На планеті відсутній кисень для дихання, тиск у 100 разів нижчий за земний, а радіаційне опромінення від сонячного вітру та космічних променів у рази перевищує безпечний рівень.
Навіть «тепле» марсіанське літо на екваторі з плюс 20 °C вдень оманливе. Це температура поверхні каменю або ґрунту, а не повітря. Повітря на Марсі залишається значно холоднішим навіть у найтеплішу пору. До того ж, така температура тримається лише кілька годин, а вночі падає до мінус 70 °C і нижче.
Дані марсохода Curiosity показують, що навіть у кратері Гейла – одному з найтепліших місць на Марсі – середньорічна температура повітря становить близько мінус 55 °C, а добові коливання регулярно перевищують 80 градусів.
Для порівняння: найбільший добовий перепад температури на Землі, зафіксований у пустелі, – близько 56 °C. На Марсі такі перепади є нормою.
Як вимірюють температуру на Марсі
Дані про клімат Марса надходять із кількох джерел. Найточніші вимірювання проводять марсоходи безпосередньо на поверхні.
Марсохід Curiosity, що працює в кратері Гейла з 2012 року, обладнаний метеостанцією REMS (Rover Environmental Monitoring Station). Вона вимірює температуру повітря та поверхні, тиск, вологість, швидкість вітру та ультрафіолетове випромінювання. Дані передаються на Землю щодня й доступні в публічній базі NASA.
Марсохід Perseverance, що працює в кратері Єзеро з 2021 року, несе на борту інструмент MEDA (Mars Environmental Dynamics Analyzer). Він точніший і вимірює температуру на різних висотах над поверхнею, що дозволяє вивчати структуру марсіанського прикордонного шару атмосфери.
Місія InSight, яка працювала на Марсі з 2018 по 2022 рік, зосереджувалася на сейсмічних дослідженнях, але також збирала метеорологічні дані. Завдяки їй вчені краще зрозуміли, як температура впливає на внутрішню структуру планети.
Крім наземних місій, температуру поверхні Марса вимірюють орбітальні апарати – зокрема Mars Reconnaissance Orbiter і Mars Odyssey. Вони знімають теплове випромінювання планети в інфрачервоному діапазоні, що дозволяє створювати глобальні карти температур.
Дослідники з команди REMS зазначають, що «Марс поводиться як гігантська пустеля з дуже тонким атмосферним покривалом – він швидко нагрівається і так само швидко охолоджується, не маючи нічого, що могло б утримати тепло».
Завдяки цим місіям ми маємо не просто окремі вимірювання, а повноцінні кліматичні записи за кілька марсіанських років. Це дозволяє будувати моделі погоди та клімату Марса, готуючись до майбутніх пілотованих місій.
Що означає така температура для майбутніх місій на Марс
Температурний режим Марса – один із найсерйозніших викликів для людських місій. Астронавти не зможуть вийти на поверхню без спеціального скафандра, який підтримує тиск, постачає кисень і захищає від холоду та радіації. Сучасні скафандри для Місяця не підійдуть, адже марсіанські умови жорсткіші.
Марсіанські бази доведеться будувати з урахуванням екстремальних добових перепадів температури. Матеріали конструкцій мають витримувати розширення й стиснення від різниці в 80-100 градусів щодня. Системи обігріву повинні працювати безперервно, адже їхній відказ навіть на кілька годин вночі може бути смертельним.
Енергія для обігріву – окрема проблема. Сонячні панелі на Марсі менш ефективні, ніж на Землі: сонячного світла менше, а пилові бурі можуть на тижні вкрити панелі шаром пилу. Саме через пилову бурю у 2018 році перестав працювати марсохід Opportunity – його сонячні батареї не отримували достатньо світла. Тому для пілотованих місій розглядають ядерні реактори малої потужності як основне джерело енергії.
Існує також ідея терраформування – перетворення Марса на придатну для життя планету. Теоретично, якщо збільшити густину атмосфери та запустити парниковий ефект, температура на Марсі могла б зрости. Проте навіть найоптимістичніші розрахунки показують, що цей процес зайняв би сотні або тисячі років і вимагав би ресурсів, яких у людства поки немає.
Ілон Маск неодноразово говорив про Марс як про «резервну копію людства» – місце, де цивілізація могла б вижити в разі катастрофи на Землі. Але перш ніж це стане реальністю, людям доведеться навчитися жити в умовах, де навіть «тепла» ніч означає мінус 70 °C.
Попри всі труднощі, дослідники не зупиняються. Кожна нова місія надає більше даних про клімат, ґрунт і атмосферу Марса. Кожен крок наближає момент, коли людина вперше ступить на червону поверхню цієї планети.
Марс – холодний, але не безнадійний
Підсумовуючи, середня температура на Марсі становить близько мінус 60 °C. Взимку на полюсах вона падає до мінус 125 °C, а вдень влітку на екваторі може підніматися до плюс 20 °C. Добові перепади сягають 80-100 градусів – більше, ніж будь-де на Землі. Причинами такого клімату є тонка атмосфера, велика відстань від Сонця та відсутність магнітного поля.
Вивчення температури Марса – це не лише наукова цікавість. Це фундамент для планування майбутніх місій, розробки скафандрів і марсіанських баз, а також розуміння того, як планети втрачають свою придатність для життя. Марс колись міг бути теплішим і вологішим – і дослідження його клімату допомагає зрозуміти, що сталося з цією планетою мільярди років тому.
Марс холодний, суворий і негостинний, але людство рідко зупиняли негостинні місця. Антарктида теж здавалася непридатною для людини, поки там не з’явилися наукові станції. Питання не в тому, чи полетимо ми на Марс, а в тому, коли і як добре підготуємося до зустрічі з його кліматом.
