Чем Марс отличается от Земли: атмосфера, температура и жизнь

Когда сравниваешь Землю и Марс, сначала кажется, что это почти «родственники». Обе планеты каменные, у них есть смена времён года, полярные шапки и почти одинаковая длина суток. Но это сходство поверхностное: условия на Марсе сильно отличаются от земных.

Марс — четвёртая планета от Солнца. Его сутки длятся примерно 24 часа 39 минут — почти как на Земле. Из-за этого иногда возникает ощущение, что жизнь там могла бы быть похожей на нашу.

Марсианский год длится около 687 земных суток — почти вдвое дольше. Это связано с тем, что планета находится дальше от Солнца и движется по более вытянутой орбите. Из-за этого сезоны на Марсе отличаются по продолжительности и выражены не так, как на Земле.

Марс заметно меньше Земли. Радиус Земли — около 6 371 км, радиус Марса — примерно 3 390 км. По диаметру Земля почти в 1,9 раза больше. Если представить Землю размером с баскетбольный мяч, Марс будет похож на крупный теннисный мяч.

Разница особенно заметна, если говорить об объёме. Он зависит от радиуса в кубе, поэтому Земля по объёму примерно в 6,5–7 раз больше Марса. Это важно, потому что размер влияет на массу, а масса — на силу притяжения и способность удерживать атмосферу.

Сила тяжести на Марсе около 3,7 м/с² — это примерно 38 % от земной. Если ты весишь 60 кг на Земле, на Марсе твой вес (как сила, с которой ты давишь на поверхность) будет ощущаться примерно как у человека массой около 23 кг на Земле. При этом сама масса тела, конечно, не меняется.

В условиях такой гравитации двигаться было бы проще: можно выше прыгать и легче поднимать предметы. Но есть и обратная сторона. Длительное пребывание в условиях пониженной гравитации приводит к потере мышечной массы и снижению плотности костей. Это хорошо известно по наблюдениям за астронавтами на орбитальных станциях: даже регулярные тренировки не полностью компенсируют этот эффект.

Главное отличие Земли и Марса — атмосфера. Именно она определяет, можно ли дышать, насколько тепло на поверхности и как сильно планета защищена от радиации.

На Земле атмосфера плотная и состоит в основном из азота (около 78 %) и кислорода (около 21 %). Такой состав позволяет поддерживать жизнь, удерживает тепло и защищает от космического излучения. На Марсе атмосфера совсем другая — она очень разреженная и почти полностью состоит из углекислого газа (около 95 %). Азота там немного — примерно 2,7 %, аргона — около 1,6 %, а кислорода — всего около 0,13 %. Этого недостаточно для дыхания.

Важен не только состав, но и плотность атмосферы. Давление у поверхности Марса в среднем около 6–7 миллибар — это более чем в 100 раз меньше, чем на Земле. В таких условиях жидкая вода нестабильна: она быстро испаряется или превращается в лёд. Для человека это означает, что без скафандра выжить невозможно — организм не сможет нормально функционировать.

Тонкая атмосфера не защищает поверхность от метеоритов и космической радиации. На Земле большинство небольших метеоритов сгорает в плотных слоях воздуха, не достигая поверхности. На Марсе этого щита нет: отсутствие магнитного поля оставляет поверхность открытой для потоков заряженных частиц от Солнца, поэтому радиационный фон там значительно превышает земной.

Почему Марс потерял атмосферу

Считается, что в прошлом атмосфера Марса была более плотной. На это указывают следы древних русел рек и минералы, которые формируются в присутствии воды. Вероятно, когда-то на поверхности существовала жидкая вода.

Одной из причин потери атмосферы считается исчезновение глобального магнитного поля. Без него солнечный ветер постепенно «сдувал» лёгкие газы в космос. Однако это не единственный фактор: свою роль сыграли и небольшая масса планеты, и геологические процессы.

Средняя температура на Земле около +14 °C. На Марсе средний показатель — около −60 °C. Это совершенно другой климат.

Марс находится дальше от Солнца и получает меньше солнечного тепла. Кроме того, тонкая атмосфера почти не удерживает это тепло: оно уходит в космос так же быстро, как поступает. На Земле углекислый газ и водяной пар создают парниковый эффект, который поддерживает комфортную температуру. На Марсе углекислого газа формально больше, но атмосфера настолько разрежена, что эффект минимален.

Диапазон температур на Марсе поражает шириной. Летом у экватора поверхность прогревается до +20 °C. Зимой на полюсах столбик термометра опускается до −153 °C — холоднее, чем в любой точке Земли, включая Антарктиду.

Марс — планета пылевых бурь. Местные бури способны охватывать всю планету целиком и длиться месяцами. В такие периоды пыль поднимается в атмосферу и блокирует солнечный свет, из-за чего температура у поверхности падает ещё ниже.

Всё это может мешать работе техники. Например, в 2018 году из-за мощной пылевой бури прекратил работу марсоход Opportunity — его солнечные панели перестали получать достаточно энергии.

Вода на Марсе есть, но в основном не в жидком виде. Основные запасы находятся в полярных шапках и под поверхностью — в виде льда. При нынешнем давлении и температуре жидкая вода на поверхности долго существовать не может. Однако учёные допускают, что в отдельных условиях — например, в виде очень солёных растворов — она может существовать кратковременно.

Следы древних русел рек и осадочных пород показывают, что в прошлом на Марсе действительно текла вода. Возможно, существовали и более крупные водоёмы, но масштаб и характер этих водных систем всё ещё обсуждаются.

Марсианская почва: ржавчина под ногами

Красный цвет Марса связан с оксидами железа — по сути, это ржавчина. Эти соединения покрывают поверхность планеты и придают ей характерный оттенок.

Марсианский грунт сильно отличается от земного. В нём почти нет органики и живых организмов. Кроме того, в нём обнаружены перхлораты — химические соединения, которые могут быть токсичны для человека и мешают росту растений. Это означает, что выращивать еду прямо в таком грунте без обработки не получится.

Без специального оборудования — нет. На поверхности Марса одновременно действуют несколько факторов, опасных для человека: крайне низкое давление, отсутствие пригодного для дыхания воздуха и повышенный уровень радиации.

Без защиты человек потеряет сознание довольно быстро — из-за нехватки кислорода и резкого перепада давления. Длительное пребывание на Марсе потребует решения сразу нескольких задач: защиты от радиации, создания герметичных жилых модулей, обеспечения водой и пищей, а также поддержания физического здоровья в условиях пониженной гравитации.

Исследования и планы

Интерес к Марсу остаётся высоким. Космические агентства, включая NASA, рассматривают возможность пилотируемых миссий в будущем. Уже сейчас автоматические аппараты, такие как Curiosity и Perseverance, изучают поверхность, климат и геологию планеты.

Эти исследования помогают понять, как устроен Марс сегодня и каким он был в прошлом. Они же дают основу для будущих экспедиций — если человечество решит отправиться туда не только с роботами, но и с людьми.

Земля и Марс похожи по форме и некоторым астрономическим характеристикам, но условия на них различаются принципиально. Земля остаётся единственной известной планетой, где существует устойчивая жизнь. Марс же — холодный, сухой и разреженный мир, изучение которого помогает лучше понять, как работают планеты и что делает Землю пригодной для жизни.