Марс — четверта планета Сонячної системи за відстанню від Сонця. Спостерігався з античних часів, оскільки є одним із найяскравіших об'єктів на небі та видимий неозброєним оком. Названий на честь Марса — давньоримського бога війни. Іноді Марс називають «червоною планетою» через червонуватий колір поверхні, який є наслідком наявності великої кількості мінералу маггеміту.
Це планета земної групи з розрідженою атмосферою. Марс невеликий порівняно з іншими планетами Сонячної системи, посідає сьоме місце за розміром і масою, перевершуючи лише Меркурій (на приблизно 40 % за розміром і майже вдвічі — за масою). Водночас Земля перевершує Марс за розмірами в приблизно 2 рази, а за масою — у майже 10 разів. Загальна площа поверхні Марса приблизно дорівнює всій площі земної суші, тобто становить близько 30 % загальної площі поверхні Землі. Поверхнева гравітація майже втричі менша за земну, прискорення вільного падіння на поверхні становить приблизно 3,72 м/с². У планети є два супутники — Фобос і Деймос, названі на честь дітей Ареса й Афродіти (Марса й Венери в римській міфології).
Рельєф поверхні Марса дуже різноманітний: кам'янисті рівнини, численні кратери, гори, згаслі вулкани (серед них найвища вершина Сонячної системи, гора Олімп), рифтоподібні системи каньйонів (зокрема долини Марінера) та полярні шапки з льоду. У розрідженій атмосфері іноді виникають пилові бурі, а також можуть утворюватися короткотривалі пилові вихори, подібні до земних. На поверхні Марса є численні сліди, що свідчать про наявність у далекому минулому значних запасів рідкої води. Вчені також припускають, що в минулому на Марсі могло існувати життя (принаймні на рівні мікроорганізмів), однак переконливих доказів не знайдено.
Марс є одним із найбільш досліджених космічних об'єктів: із 1960 року до нього було відправлено 50 безпілотних місій, а на його поверхні перебуває шість марсоходів, з яких два — «К'юріосіті» й «Персеверанс» — залишаються активними станом на 2025 рік. Також існують плани запуску пілотованих місій.
Дослідження
Античні спостереження Стародавні шумери називали Марс Нергалом, богом війни та чуми. У шумерські часи Нергал був незначним другорядним божеством, але пізніше його головним культовим центром стало місто Ніневія. У месопотамських текстах Марс згадується як «зоря суду над долею мертвих». Існування Марса як об'єкта, що блукає на нічному небі також було зафіксовано стародавніми єгипетськими астрономами, і вже до 1534 року до н. е. вони знали про ретроградний рух планети. За часів Нововавилонського царства вавилонські астрономи регулярно записували положення планет і систематично спостерігали за закономірностями їхнього руху. Щодо Марса, вони знали, що планета здійснює 37 синодичних періодів, або 42 оберти по зодіаку, кожні 79 років. Вавилоняни винайшли арифметичні методи для внесення незначних корекцій у передбачені позиції планет. У Стародавній Греції планету також називали , на честь бога блукаючої зорі, що ототожнювалась з Марсом. Більш звичною грецькою назвою для планети, яку зараз називають Марсом, був Арес. Саме римляни назвали планету Марсом на честь свого бога війни, якого часто зображували зі щитом і мечем, котрі символізують цю планету.
У IV столітті до н. е. Арістотель зауважив, що Марс зникає за Місяцем під час покриття, що вказувало на те, що планета розташована далі від Землі. Птолемей намагався розв'язати задачу, пов'язану з орбітальним рухом Марса. Його модель і вся сукупність астрономічних праць були представлені у багатотомній збірці, пізніше відомій як «Альмагест» (від арабського слова «найбільший»), яка стала авторитетним трактатом із західної астрономії на наступні чотирнадцять століть. Література зі Стародавнього Китаю підтверджує, що Марс був відомий китайським астрономам щонайменше в IV столітті до нашої ери. У східноазійських культурах Марс традиційно називають «вогняною зорею» за системою У-сін.
Наземні спостереження
У 1610 році італійський астроном Галілео Галілей уперше спостерігав Марс за допомогою телескопа.
Першу мапу Марса, що містила зображення поверхневих деталей планети, створив нідерландський астроном Християн Гюйгенс. У XVI столітті нашої ери Тихо Браге виміряв геоцентричний паралакс Марса, що дало Йоганну Кеплеру змогу виконати попередній розрахунок відносної відстані до планети. На основі спостережень Браге Кеплер дійшов висновку, що Марс обертається навколо сонця не по колу, а по еліпсу. Крім того, Кеплер встановив, що Марс прискорюється, наближаючись до Сонця, і сповільнюється, віддаляючись від нього, що пізніше фізики пояснили як наслідок збереження кутового моменту.
З появою телескопа геоцентричний паралакс Марса знову почали вимірювати з метою визначення відстані між Сонцем і Землею. У 1672 році Джованні Доменіко Кассіні, ставши першим директором Паризької обсерваторії, досліджував масштаб Сонячної системи, вимірюючи добовий паралакс Марса. Під час його перигелійної опозиції Марс перебував у максимальному зближенні із Землею. Кассіні та Жан Пікар спостерігали Марс у Парижі, а — у Каєнні, що у Французькій Гвіані. Попри обмежену точність інструментів, отримане значення відхилялося від правильного менше, ніж на 10 %.
У 1777 році Вільгельм Гершель розпочав спостереження Марса, зокрема його полярних шапок. У 1781 році він зауважив, що південна шапка виглядала «надзвичайно великою», що приписував тому, що цей полюс був у темряві протягом останніх дванадцяти місяців. У 1784 році південна шапка виглядала значно меншою, що свідчило про те, що шапки змінюються залежно від сезонів планети, і, отже, складаються з льоду. Того ж року Гершель визначив період обертання Марса (24 години 39 хвилин 21 секунду) та нахил його осі (28,5°). Він припустив, що клімат на Марсі помірний і може бути схожим на земнийFitzgerald, AP (June 1954). «Problems of Mars». Irish Astronomical Journal 3 (2): 37-52. Bibcode: 1954IrAJ….3…37F. MacPherson, Hector Copland (1919). Herschel. London: The Macmillan company. Bibcode: 1919QB36.H6M3…….Pickering, William H. (1930). «Report on Mars, No. 44». Popular Astronomy 38 : 263—273. Bibcode: 1930PA…..38..263P. In particular, see p. 272 for Herschel's value for the axial tilt.Hotakainen, Markus (2008). Mars: From Myth and Mystery to Recent Discoveries. Springer. p. 23. ISBN 0-387-76507-7.. До XIX століття роздільна здатність телескопів досягла рівня, достатнього для ідентифікації деталей поверхні. 5 вересня 1877 року відбулася перигелійна опозиція Марса. Італійський астроном Джованні Скіапареллі використав 22-сантиметровий телескоп у Мілані для створення першої детальної карти Марса. На цих картах були зображені об'єкти, які він назвав canali, що, за винятком природних систем каньйонів Долин Марінера, пізніше виявилися оптичною ілюзією. Сезонні зміни на Марсі у поєднанні з «каналами» спричинили спекуляції щодо існування життя на планеті. Довгий час вважалося, що Марс має великі моря і рослинність. Однак із використанням потужніших телескопів існування «каналів» спростувалось.
Під впливом спостережень Марса астроном Персіваль Ловелл заснував обсерваторію, обладнану телескопами діаметром 30 і 45 сантиметрів. Обсерваторія використовувалася для дослідження Марса під час останньої сприятливої опозиції у 1894 році, а також у наступні менш сприятливі опозиції. Він опублікував кілька книг про Марс і життя на планеті, які мали значний вплив на громадськість. Дослідження космічними апаратами Десятки автоматичних космічних апаратів, зокрема орбітальні зонди, спускні апарати та марсоходи, були відправлені на Марс Радянським Союзом, США, Європою, Індією, Об'єднаними Арабськими Еміратами та Китаєм для вивчення поверхні, клімату та геології планети. Першим апаратом, який відвідав Марс, став «Марінер-4» від НАСА. Запущений 28 листопада 1964 року, він здійснив найближчий проліт планети 15 липня 1965 року. «Марінер-4» виявив слабкий радіаційний пояс Марса, потужність якого становила лише 0,1 % від земного. Завдяки цій місії Марс став першою планетою (після Землі), яка була сфотографована з космосу.
Коли космічні апарати вперше відвідали Марс під час місій «Марінер» НАСА у 1960-х і 1970-х роках, багато попередніх уявлень про планету зазнали краху. Після експериментів із пошуку життя на зондах «Вікінг» гіпотеза про відсутність складних форм життя на планеті стала загальноприйнятою. Дані «Марінер-9» і «Вікінг» дали змогу створити детальніші карти Марса, а місія Mars Global Surveyor, запущена в 1996 році й активна до кінця 2006 року, забезпечила повні й надзвичайно детальні карти топографії, магнітного поля та мінерального складу поверхні. Ці карти доступні онлайн, зокрема на платформі Google Mars. Орбітальні апарати Mars Reconnaissance Orbiter і «Марс-експрес» продовжують дослідження за допомогою нових інструментів і підтримують роботу спускних модулів. НАСА також пропонує два онлайн-інструменти: Mars Trek, що надає візуалізацію планети на основі даних 50-річних досліджень, і , який моделює пересування Марсом у 3D-режимі за допомогою марсохода «К'юріосіті».
Космічні зонди З 1960-х років до Марса для детального вивчення планети з орбіти та фотографування поверхні було відправлено декілька автоматичних міжпланетних станцій (АМС). Крім того, тривало дистанційне зондування Марса із Землі у більшій частині електромагнітного спектра з допомогою наземних і орбітальних телескопів, наприклад, в інфрачервоному для визначення складу поверхні, в ультрафіолетовому та субміліметровому діапазонах — для дослідження складу атмосфери, у радіодіапазоні — для вимірювання швидкості вітру. У 1964 році в США було здійснено перший вдалий запуск до Марса в рамках програми «Марінер». «Марінер-4» здійснив перше дослідження з прольотної траєкторії та зробив перші знімки поверхні. «Марінер-6» і , запущені в 1969 році, здійснили з прольотної траєкторії перше дослідження складу атмосфери з застосуванням спектроскопічних методик і визначення температури поверхні за вимірюваннями інфрачервоного випромінювання. У 1971 році «Марінер-9» став першим штучним супутником Марса та здійснив перше картографування поверхні.
Наступна програма США — «Вікінг» — включала запуск у 1975 році двох ідентичних космічних апаратів — «Вікінг-1» і «Вікінг-2», які виконали дослідження з навколомарсіанської орбіти і на поверхні Марса, зокрема пошук життя у пробах ґрунту. Кожен «Вікінг» складався з орбітальної станції — штучного супутника Марса — і спускного апарата з автоматичною марсіанською станцією. Автоматичні марсіанські станції «Вікінгів» — перші космічні апарати, які успішно працювали на поверхні Марса і передали фотографії з місця посадки. Життя не вдалося виявити.
Радянські дослідження Марса охоплювали програму «Марс», у рамках якої з 1962 по 1973 рік було запущено автоматичні міжпланетні станції чотирьох поколінь для дослідження планети Марс і навколопланетного простору. Перші АМС («Марс-1», ) досліджували також і міжпланетний простір. Космічні апарати четвертого покоління (серія М-71 — «Марс-2», «Марс-3», запущені у 1971 році) складалися з орбітальної станції — штучного супутника Марса і спускного апарата з автоматичною марсіанською станцією, що комплектувалася марсоходом «ПрОП-М». Космічні апарати серії М-73С і повинні були вийти на орбіту навколо Марса та забезпечувати зв'язок з автоматичними марсіанськими станціями, які несли АМС серії М-73П «Марс-6» і ; ці чотири АМС було запущено в 1973 році.
Через невдачі спускних апаратів головне технічне завдання всієї програми «Марс» — виконання досліджень на поверхні планети з допомогою автоматичної марсіанської станції — не була вирішена. У рамках програми була здійснена перша м'яка посадка спускного апарата на поверхню Марса («Марс-3», 2 грудня 1971 року) і перша спроба передачі зображення з поверхні.