Mars

Planeta Mars, též Rudá planeta, je z geologického hlediska velice zajímavou planetou. 

"Pět sovětských kosmických sond - Veněra 8 až Veněra 12 - přistálo na Venuši a úspěšně odvysílalo údaje o jejím povrchu, což byl významný výkon v tak horké, husté a korozivní atmosféře této planety. Vzdor mnoha pokusům však Sovětský svaz nikdy úspěšně nepřistál na Marsu - na místě, které se alespoň na první pohled jeví daleko vlídnější, s nižšími teplotami, s mnohem řidší atmosférou, s netoxickými plyny, s polárními ledovými čepičkami, světle růžovou oblohou, velkými písečnými dunami, vyschlými říčními koryty a širokými údolími a také s nejvyššími vulkány, které ve Sluneční soustavě známe, a se snesitelným letním polednem na rovníku. Mars se podobá Zemi daleko více než Venuše."

Carl Sagan - Cosmos, 113 (1983, překlad Josef Solař 1996; upraveno 2020)

Credit: NASA

"Vzpomínám si, jak jsem užasl nad prvním snímkem, ukazujícím horizont Marsu. Pomyslel jsem si: 'Není to žádný cizí svět.' Znal jsem podobná místa v Coloradu, Arizoně a v Nevadě. Byly zde kameny a vanoucí písek a viděli jsme do velké vzdálenosti tak přirozeně a bezděčně, jako v kterékoliv krajině na Zemi. Mars byl skutečné místo. Věděl jsem, že to je svět, na který se ještě vrátíme. Povrch krajiny Marsu se jevil pevný, červený a příjemný. Na horizontu byly vidět balvany vyhozené z kráterů. Také malé duny, které byly opakovaně pokrývány a odkrývány vanoucím prachem a jemným pískem hnaným větry. Mars, tak jak ho objevila mise Viking, je nesmírně zajímavý."

Carl Sagan - Cosmos, 121 (1983, překlad Josef Solař 1996; upraveno 2020)

Má asi o polovinu menší poloměr než Země, ale obíhají jej hned dva drobné měsíce. 

Zvláštností Marsu je, že když se octne v odsluní (v místě své oběžné dráhy, kdy je nejdále od Slunce), objeví se kolem rovníku tzv. afélický pás oblak a ten má velký vliv na změnu marsovského klimatu. Typická jsou pro Mars též orografická oblaka, která vznikají kvůli nerovnostem na povrchu planety a dobře je známe i u nás na Zemi.

Velmi řídká atmosféra Marsu je pravděpodobně důsledkem ztráty jeho magnetického pole, které je obyčejně schopno vzdorovat slunečnímu větru a bránit tak molekuly vzduchu před případným "odvátím" do kosmického prostoru. Podmínky na povrchu Marsu jsou tak sice o něco příznivější, než na Merkuru či na Venuši, ale přesto jsou vražedné.

regolit

kryosféra

hydrosféra - vrstva umožňující existenci kapalné vody

nejcitlivější seismometr sestrojený - dle výrobce dokáže zachytit vibrace vodíku - pro detekci marsotřesení - každý otřes na Marsu - zjištění vnitřní stavby Marsu - S vlny nemohou procházet kapalinou - 

dost tepla uvnitř? mohou zde být aktivní sopky?

proto zde byla se sondou insight i meteostanice - měření teploty, tlaku a rychlosti vzduchu 

krátery s názvem Cheb a Tábor

kráter Jezero

údolí vzniklé prouděním vody - Morava valley - o řece Moravě

meandry, delta na Marsu - tekoucí do stojaté nádrže

sbíhající se a velikostně nabývající kanály -> na povrchu Marsu muselo pršet

Valles Marineris
"velká prasklina, kaňon"
na východní? části jsou vidět "koryta" - útvary, které jistě vznikly tečením nějaké kapaliny - voda? láva?

Sopky
nejvyšší hora a sopka ve Sluneční soustavě, Olympus Mons 

výška 22 km

sklon 1° až 3° - nejvyšší hora, po které nepoznáte, že po ní jdete ... důsledek velmi dobře tekoucí lávy

našlo se 6 kalder - vznik a propad kaldery se opakoval -> epizodická vulkanický činnost

vznikal krátce po zformování planety

nejhlubší místo na povrchu Marsu, hellas planitia - obrovská impaktní pánev, dopad planetky - kdybychom na dně vylilii vodu, tak tam zůstane v kapalné formě - vyšší atmosférický tlak

v blízkosti je sopka s erodovanými svahy - chrlila obrovské množství sopečného popela, extrémně slabá atmosféra - nevznikne mračno, ale většina mračna zkolabuje a materiál se uloží v blízkosti

eroze sopečným prachem/popelem

výlevný i explozivní vulkanismus

Viking 1,2

Pathfinder 1997

Spirit Opportunity 2004

sonda phoenix (pátrala po ledu? s lopatkou), když přistála na povrchu, tak její přistávací motory odvály množství prachu a písku a obnažili povrch ledové kry ... fotografie vznikla na vyžádání inženýrů, aby se mohli podívat na přistávací nohy sondy a příště je zdokonalit ... pod povrchem většiny severní polokoule vodní led. svědčí pro to i "prstýnky" v okolí kráterů

Curiosity - 'geolog' na kolečkách

Perseverance - 'astrobiolog' na kolečkách; radar do 10 m; přístroj SHERLOC - detekce organických látek, zhodnotit obyvatelnost Marsu, sledování množství klíčových prvků C, H, N, O, P a S

prachové bouře nanesly prach a písek

mars je nevyvážený ... nejstarší útvar na povrchu Marsu - marsovská dichotomie, vznikl krátce po vzniku Marsu a nikdo neví jak ... impakty? rozdílné chladnutí planety? ... jedna část je zdánlivě mladší než druhá (odlišný počet kráterů, nahoře jsou překryty horninami) - na severní polokouli oceán vody? severní polární čepička tvořena hlavně vodním ledem

Credit: ESA/DLR/FU Berlin / Bill Dunford

čepičky mají zvláštní tvar - vítr, umožňuje rychlejší sublimaci materiálu

na jižní polokouli je větší polární čepička ve vyšší "nadmořské" výšce, větší zastoupení CO2 ledu

v hloubce 3-4 km extrémně odrazivá vrstva - nejsnáze vysvětleno tak, že je zde těleso tvořené kapalnou vodou (nejpravděpodobněji je zde skutečně kapalná voda)

V atmosféře se z dosud nevyjasněných důvodů mění obsah metanu.

Mars má dva měsíce - velmi pravděpodobně se jedná o zachycené planetky.

Phobos

Největším a nejvnitřnějším měsícem Marsu je Phobos. Má rozměry jen 26 x 22 x 18  km a obíhá ve vzdálenosti pouhých 6000 km od povrchu Marsu. Oběhne kolem něj za necelých 8 hodin. Povrch Phobosu je posetý mnoha krátery, z nichž největší je kráter Stickney o průměru 10 km. Pozoruhodné jsou dlouhé lineární útvary, jakési rýhy nebo brázdy, které v sobě často ukrývají řetězce kráterů. Jak došlo ke vzniku těchto brázd dosud nebylo jasně vysvětleno. Často vybíhají právě z kráteru Stickney a tak se nabízí vysvětlení, že tyto brázdy vznikly jako pukliny po dopadu tělesa na povrch Phobosu. Velkou roli zde také mohly sehrát slapové síly Marsu. 

Phobos

Credit: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

Deimos

Prepared for NASA by Stephen Paul Meszaros.

Vidíme, že stavba sopky je poměrně složitá, a že i kalderu tvoří několik částí. Ta je složena z celkem nejméně šesti navzájem se překrývajících kráterů. Z její velikosti lze odhadnout velikost magmatického krbu. Na základě modelů a výpočtů se odhaduje, že magmatický krb pod největší kalderou se nachází v hloubce 32 km (měřeno ode dna kaldery).

Narozdíl od většiny štítových sopek je Olympus Mons výrazně asymetrická. Ačkoliv průměrný sklon sopky činí jen 5% (každých sto metrů se výška sníží průměrně o 5 metrů), našli bychom na jihovýchodním okraji sopky i velmi prudké svahy a útesy, které se tyčí až do výšky neuvěřitelných osmi kilometrů nad povrch Marsu. Na severozápadním okraji se sopka s povrchem Marsu stýká naopak velmi pozvolně a pozorovatel by si zde ani nevšiml, že stojí před obrovskou sopkou. Stejně tak by si mohutnosti sopky nedokázal představit ani pozorovatel na jejím vrcholu, neboť její základna sahá až za horizont. Oblasti se liší také charakterem deformací. Zatímco severozápad sopky se vyznačuje extenzním charakterem a tedy vznikem poklesů, tak pro jihovýchod je charakteristická tlaková deformace a vznik přesmyků.

Olympus Mons je obrovská štítová sopka nacházející se na povrchu Marsu v sopečné oblasti Tharsis. Tyčí se do výšky téměř 22 kilometrů nad hranicí marsovské nadmořské výšky, nicméně ve skutečnosti se nad okolní pláně pne hora o výšce téměř 27 kilometrů. Její základna totiž leží níže, než je definovaná hranice nulové nadmořské výšky (oproti Zemi Mars nemá oceán, takže je složitější určit, odkud začít měřit).

I když budeme konzervativní v měření, Olympus Mons bude i tak dvakrát vyšší než nejvyšší sopka na Zemi, což je Mauna Kea na Havaji. Ta měří od své základny na dně oceánu až po vrchol více než 10 kilometrů. Olympus Mons je také extrémně široký. Jeho základna má průměr 624 kilometrů, což odpovídá přibližně rozloze celé Francie. I přes svou výšku je ale marsovská sopka velice plochá. Kdybyste šli po jejím úbočí, ani byste si vlastně nevšimli, že jdete do kopce. Sklony svahů totiž dosahují jen několika stupňů.

Sopka Olympus Mons vznikla erupcí velice dobře tekoucí lávy, které se mohla proto roztéci do širokého okolí. To, že sopka dorostla takové velikosti, je dané tím, že na Marsu chybí desková tektonika, takže se tam neposouvají jednotlivé litosférické desky. Láva vystupující na povrch proto může nerušeně vytékat v jednom místě po dlouhou dobu a vytvořit tak obrovské sopečné těleso.

Jak si ale vysvětlit vznik tak obrovské sopky ? Velký vliv zde jistě sehrála gravitace, která je na Marsu mnohem slabší než na Zemi a sopka se tak nezhroutí pod vlastní vahou. Váží zde méně než na Zemi. Velké štítové sopky navíc nerostou jen z nahromaděných lávových výlevů. Jak sopka roste, mění se rozložení sil a sopka se roztahuje horizontálně. Toto místo vyplňuje mladší láva. Jde o určitou analogii k sopkám na středooceánských hřbetech na Zemi.

Olympus Mons však není jediná velká sopka na Marsu. Byla by chyba zde nezmínit alespoň několik dalších velkých sopek a také způsob, jakým jsou na povrchu Marsu rozloženy.

Skvěle si celou oblast kolem sopky Olympus Mon můžeme prohlédnout zde:

Mars Express HRSC - Tharsis Region

Image Credit: ESA / DLR / FU Berlin / Justin Cowart

Vyniká zde mohutnost této štítové sopky, která sahá do výšky více než dvaceti kilometrů. Všimnout si můžeme trojice velkých sopek v pozadí.

Vůbec nejlepší představu o rozměrech největších struktur na povrchu Marsu si můžeme udělat díky této vynikající ilustraci.

Europe and Valles Marineris and the Tharsis Bulge

Prepared for NASA by Stephen Paul Meszaros.

No other changes were made.

Mars je však geologicky poutavý i díky dalším strukturám. Útvar Valles Marineris například překonává i slavný Grand Canyon a to hned v několika rozměrech. Průměrná šířka je 200 km, ovšem místy má kaňon šířku až 500 km. Maximální hloubka je pak 7 km. Podobné útvary v lidech již dlouho vzbuzují otázku - jak se něco takového mohlo utvořit ? Odpověď není jednoznačná. Stále se drží několik různých teorií, ovšem ta v současnosti nejvíce uznávaná připodobňuje Marsovské Údolí Marineru k Východoafrickému riftu. Zda na Marsu sehrála roli desková tektonika, vulkanismus, eroze a nebo snad něco jiného.. to se zatím nepodařilo prokázat. Jedno je ale jisté. Jedná se o největší riftový systém ve sluneční soustavě.

Protože na internetu lze najít velice zajímavá srovnání, nemohl jsem zde alespoň jedno neukázat. Tato infografika nabízí srovnání čtyř největších Marsovských sopek a největšího riftového systému ve sluneční soustavě - to vše proloženo mapou Evropy ve stejném měřítku. Je libo sopku o rozloze celého Španělska nebo raději kaňon delší než celá Skandinávie, který má větší vertikální rozsah než nejvyšší vrcholky Alp ? Na planetu, která má dvakrát menší poloměr než Země, je to slušný výkon, ne ?

Europe and Valles Marineris and the Tharsis Bulge

Prepared for NASA by Stephen Paul Meszaros

Konečně z hlediska meteorologie je Mars více než zvláštním světem. Mars je charakteristický svými polárními ledovými čepičkami, které jsou ale trochu jiného charakteru, než ty, které známe ze Země. Tvoří je nejen zmrzlá voda, ale i suchý led (CO2). A ačkoliv se to ještě před pár lety zdálo býti nemožné, byla na Marsu objevena i voda v kapalném skupenství. Tedy (abychom to upřesnili) byly spíše objeveny útvary, které dokazují, že na Marsu skutečně voda teče a to díky solím, které na některých místech snižují bod mrazu.

Atmosféra Marsu je dosti řídká a stabilizace teploty v rámci celé planety tak neprobíhá zrovna tak, jak by nám vyhovovalo. Atmosféru Marsu tvoří (podobně jako u Venuše) z drtivé většiny (96%) oxid uhličitý, ale i tak zde průměrná teplota dosahuje -63°C. Výkyvy teplot zde tedy nejsou zdaleka tak rozsáhlé, jako je tomu např. na Merkur - rozdíl teplot mezi dnem a nocí tu nedosahuje ani jedné stovky stupně Celsia. Vzhledem k podmínkám na naší planetě je to však stále dost velký rozdíl. Mars má také svá vlastní oblaka krystalky CO2 a pravděpodobně také přechlazenými kapičkami vody.

Snímek polární ledové čepičky na jižním pólu Marsu pořízený evropskou sondou Mars Express

Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

Tento výchoz vrstevnatých hornin vyfotografoval v roce 2014 rover Curiosity (NASA). Horniny byly identifikovány jako typické jezerní sedimenty.

Curiosity Peels Back Layers on Ancient Martian Lake

Image credit: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Krátery a pánve

Geologické útvary Labyrinty

Velká struktura známá jako Adamas Labyrinthus v oblasti Utopia Planitia na severní polokouli Marsu. Na snímku jsou patrné bloky náhodného, mnohoúhelníkového tvaru velké 5-20 km, které jsou odděleny koryty s šířkou do dvou kilometrů. Tento povrch je podobný útvarům pozorovaných na Zemi, což podporuje teorii, že jejich vznik je spjatý s usazením jemnozrnných hornin na dně oceánu. Vznik těchto mnohoúhelniků oddělených korytami je přidělován řadě procesů. Jeden z názorů říká, že k usazení sedimentů došlo během katastrofické povodně, která zasáhla na led bohatou oblast. Když pak sedimenty vysychaly, došlo k jejich smrštění a vytvoření trhlin podobně, jako u bahenních prasklin. Později, tektonická aktivita a postupná sublimace podpovrchového ledu způsobily rozšíření koryt mezi těmito gigantickými polygony.

Adamas Labyrinthus

Credit: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO

S jistotou lze říct, že led při formování tohoto povrchu sehrál určitou roli. V okolí větších kráterů je totiž možné pozorovat charakteristický terén naznačující, že při dopadu meteoritů zde docházelo k tání vrstvy podpovrchového ledu. V některých korytech lze spatřit tmavé usazeniny, což by mohly být vrstvy popela. Rozlišení snímku je asi 15 metrů na 1 pixel.