49^ο ΓΕΝΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΑΘΗΝΩΝ

Πρόλογος   Εισαγωγή: Πλανητικά Καιρικά Φαινόμενα    Ερμής    Αφροδίτη    Άρης     Δίας    Κρόνος    Ουρανός    Ποσειδώνας    Πλούτωνας    Δορυφόροι 

 Γη      Επίλογος    ΕΤΗΣΙΑ ΑΝΑΣΚΟΠΗΣΗ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΚΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ 2019     Βιβλιογραφία

Άρης

  Ο Άρης είναι ο τέταρτος σε απόσταση από τον Ήλιο πλανήτης του Ηλιακού μας Συστήματος, ο δεύτερος πλησιέστερος στη Γη, και ο έβδομος σε διαστάσεις και μάζα του Ηλιακού Συστήματος (ο δεύτερος μικρότερος μετά τον Ερμή). Λέγεται συχνά και «ερυθρός πλανήτης» εξαιτίας του ερυθρού χρώματος που παρουσιάζει οφειλόμενο στο τριοξείδιο του σιδήρου (Fe2O3) στην επιφάνειά του. O Άρης είναι ένας «γήινος πλανήτης»  με επιφάνεια που συνδυάζει τους κρατήρες σύγκρουσης της Σελήνης και τα ηφαίστεια, τις κοιλάδες, τις ερήμους και τα πολικά παγοκαλύμματα της Γης.   Φαίνεται ακόμη να έχει περιοδικά επαναλαμβανόμενες «εποχές του έτους». Ο Άρης διαθέτει ακόμη το Όρος Όλυμπος, το υψηλότερο γνωστό όρος στο Ηλιακό μας Σύστημα και την Κοιλάδα Μαρινέρις, τη μεγαλύτερη κοιλάδα. Το βαθύπεδο Βορεάλις που βρίσκεται στο βόρειο ημισφαίριο του πλανήτη καλύπτει το 40% της επιφάνειάς του και αποτελεί το υπόλειμμα μιας γιγάντιας σύγκρουσης. Στην περιφορά του γύρω από τον Ήλιο συνοδεύεται από δύο μικρούς δορυφόρους: τον Φόβο και τον Δείμο (= Τρόμο).

Το Όρος Όλυμπος

    Τον Σεπτέμβριο του 2015 η NASA ανακοίνωσε πως είχε στη διάθεση της στοιχεία τα οποία αποδεικνύουν την ύπαρξη και υγρού νερού στον πλανήτη.

   Ο Άρης,, περιβάλλεται από μια πολύ αραιή ατμόσφαιρα, γι’ αυτό και οι θερμοκρασιακές διακυμάνσεις από την ημέρα στην νύχτα είναι αρκετά μικρότερες και δεν υπερβαίνουν τους 100 °C. Επιπλέον, δεδομένου ότι η αρειανή ατμόσφαιρα είναι τόσο αραιή, το φαινόμενο του θερμοκηπίου δεν παίζει σχεδόν κανένα ρόλο στην θέρμανση του πλανήτη, όπως συμβαίνει στον πλανήτη μας και στην Αφροδίτη.

  Αυτή, όμως, η θερμοκρασιακή διαφορά από την ημέρα στην νύχτα ενεργοποιεί ανέμους, οι οποίοι κάποιες φορές μπορούν να εξελιχθούν σε αμμοθύελλες, που ενίοτε καλύπτουν ολόκληρο τον πλανήτη για μήνες κάτω από το σκονισμένο τους πέπλο.

  Λόγω της λόξωσης της εκλειπτικής του (~25ο), ο πλανήτης Άρης παρουσιάζει εποχές, οι οποίες διαρκούν σχεδόν διπλάσιο χρόνο από εκείνον της Γης.

  Στις περίφημες θύελλες σκόνης (dust devils) του Άρη, η διάρκεια των οποίων μπορεί να φτάσει και εβδομάδες, αναπτύσσεται άνεμος ταχύτητας 200 χλμ/ώρα. Οι θύελλες αυτές μπορούν να καλύπτουν περισσότερη από την μισή επιφάνεια του πλανήτη.

  Κατά την καλοκαιρινή περίοδο στον Άρη, η θερμοκρασία την ημέρα είναι 26 βαθμοί, ενώ την νύχτα πέφτει στους -129 βαθμούς Κελσίου.

Ατμόσφαιρα Άρη

   Ο Άρης έχασε τη μαγνητόσφαιρά του πριν από 4 δις έτη, και έτσι ο ηλιακός άνεμος αλληλεπιδρά απευθείας με την ιονόσφαιρα του πλανήτη, απομακρύνοντας άτομα από αυτήν. Η ατμόσφαιρα του Άρη αποτελείται κατά 95,32% από διοξείδιο του άνθρακα, 2,7% άζωτο και 1,6% αργό. Είναι πολύ αραιή και η πίεση στην επιφάνεια του πλανήτη φτάνει κατά μέσο όρο τα 0,60 kPa, δηλαδή λιγότερο από το ένα εκατοστό αυτής στην επιφάνεια της Γης (101,3 kPa). Πρακτικώς, είναι ίση με την ατμοσφαιρική πίεση στα 35 χιλιόμετρα υψόμετρο από την επιφάνεια της Γης. Κατά συνέπεια, ένας αστροναύτης θα χρειαστεί οπωσδήποτε διαστημική στολή, προκειμένου να περπατήσει στην επιφάνειά του. Λόγω της αραιής ατμόσφαιρας, η ταχύτητα του ήχου είναι μικρή, και οι ήχοι δεν διαδίδονται πολύ μακριά, μόλις μερικές δεκάδες μέτρα. Έτσι ο Άρης, εκτός από έρημος, είναι και σιωπηλός πλανήτης.

  Η χαμηλή πυκνότητα της ατμόσφαιρας έχει και άλλες συνέπειες: οι άνεμοι δεν είναι ιδιαίτερα ισχυροί, όμως καθώς η σκόνη που καλύπτει την επιφάνεια του πλανήτη είναι αρκετά ψιλή, οι αμμοθύελλες δεν είναι σπάνιο φαινόμενο. Σε ακραίες περιπτώσεις, μπορούν να καλύψουν πολύ μεγάλο μέρος του πλανήτη· μια τέτοια αμμοθύελλα σημειώθηκε το 2001 και ξανά το 2007. Συχνή επίσης είναι και η εμφάνιση μικρών ανεμοστρόβιλων (dust devils) που μεταφέρουν τη σκόνη πάνω στην επιφάνεια του πλανήτη. Καθώς δεν πρόκειται για πολύ δυναμική ατμόσφαιρα, το κλίμα του Άρη είναι αρκετά προβλέψιμο και επαναλαμβάνεται σε κύκλους διάρκειας σχεδόν δυο γήινων ετών, όσο δηλαδή διαρκεί και η περιφορά του γύρω από τον Ήλιο.

   Στην ατμόσφαιρα του Άρη παρατηρούνται επίσης αραιά σύννεφα διοξειδίου του άνθρακα, που εμφανίζονται πιο συχνά τη νύχτα και την αυγή, καθώς και αραιά σύννεφα από κρυστάλλους νερού όταν ο πλανήτης βρίσκεται πιο κοντά στον ήλιο και εξαερώνεται ο πάγος των πόλων.

  Λόγω της διαφορετικής σύστασης της ατμόσφαιρας σε σχέση με αυτή τη Γης και της ελάχιστης πυκνότητάς της, σε συνδυασμό με την αιωρούμενη σκόνη, το χρώμα του ουρανού στον Άρη δεν είναι μπλε· είναι ένα κοκκινωπό ροζ που πλησιάζει κάπως σε απόχρωση το ροζ του σολομού.

  Ο Άρης δημιουργήθηκε πριν από 4,5 δισ. έτη από τον πλανητικό δίσκο στον οποίο δημιουργήθηκαν και οι υπόλοιποι πλανήτες. Σήμερα είναι σχεδόν σίγουρο ότι ο Άρης, στα αρχικά στάδια εξέλιξής του, καλυπτόταν σε ορισμένα σημεία του από υγρό νερό βάθους τουλάχιστον μερικών μέτρων, ενώ υπάρχουν και ενδείξεις για την ύπαρξη ενός τουλάχιστον ωκεανού. Έτσι, υπάρχει το ενδεχόμενο ο Άρης να φιλοξενούσε ζωή σε μορφή μικροβίων (που όμως είναι σίγουρο ότι δεν εξελίχθηκε παραπάνω) και υποστηρίζεται η άποψη ότι σε μια τέτοια περίπτωση η ζωή στη Γη θα μπορούσε να έχει προέλθει από τον Άρη.

Σε μια μακρινή, πολύ παλιά εποχή όμως, ο γείτονας μας δεν είχε τίποτα να ζηλέψει από τους μεγάλους μας ωκεανούς.

  Το μικρό μέγεθος του Άρη, που συνεπάγεται μικρή βαρύτητα, δεν του επέτρεψε να διατηρήσει ολόκληρη την ατμόσφαιρά του. Καθώς το μεγαλύτερο μέρος της ατμόσφαιρας διέφυγε στο διάστημα, έπεσε η ατμοσφαιρική πίεση και το υγρό νερό εν μέρει εξατμίστηκε και εν μέρει διέρρευσε στο υπέδαφος και παγιδεύτηκε στους πόλους του πλανήτη, υπό την μορφή παγετώνων. Έτσι ο Άρης έγινε ένας ερημικός και σχετικά άνυδρος πλανήτης με μία αραιή ατμόσφαιρα, όπως τον γνωρίζουμε σήμερα. Ο Άρης βρίσκεται σε αυτή την κατάσταση εδώ και τουλάχιστον 500 εκατομμύρια έτη. Σύμφωνα με ορισμένες ενδείξεις, η «υγρή» περίοδος του Άρη αφορά μονάχα το αρχικό τμήμα της ιστορίας του.

  Η ύπαρξη ζωής στον Άρη στο μακρινό παρελθόν ή ακόμη και σήμερα είναι ένα ζήτημα που έχει απασχολήσει σε μεγάλο βαθμό την επιστημονική κοινότητα. Επί του παρόντος δεν υπάρχουν αποδείξεις για ζωή στον Άρη. Αθροιστικά στοιχεία δείχνουν ότι κατά την αρχαία αρειανή εποχή του Νώε, στην επιφάνεια του Άρη υπήρχε νερό σε υγρή μορφή και ίσως ήταν κατοικήσιμη για μικροοργανισμούς. Η κοινή συναίνεση είναι ότι αν υπάρχει ζωή ή υπήρξε στον Άρη, θα βρισκόταν ή θα διατηρούταν καλύτερα στο υπέδαφος, προστατευμένη από τις τρέχουσες αφιλόξενες επιφανειακές διεργασίες.

Βόρειο πολικό παγοκάλυμμα το 1999

  Τον Μάρτιο του 2006, η NASA έθεσε σε τροχιά το Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Με την βοήθεια των δεδομένων του, οι επιστήμονες υπολόγισαν ότι ο βόρειος πόλος του πλανήτη καλύπτεται από 821.000 km³ πάγου, ενώ ανακαλύφθηκαν αρκετά ακόμη ορυκτά που μπορούν να σχηματιστούν μόνο με την επίδραση του νερού. Επιπλέον ισχυρές ενδείξεις για την ύπαρξη νερού κατά το αρχέγονο παρελθόν του πλανήτη έφερε στο φως η μελέτη φωτογραφιών από κρατήρες πρόσκρουσης, σύμφωνα με την οποία πολλοί απ’ αυτούς ήταν γεμάτοι με νερό, συμπέρασμα που εξάγεται από τον εντοπισμό στον πυθμένα τους ιζημάτων και φερτών υλικών, αλλά και ορυκτών που μπορούν να σχηματιστούν μόνο σε υγρό περιβάλλον. Εκτός αυτού, πολλοί κρατήρες έχουν εμφανή ίχνη εκροών στο χείλος τους, οι οποίες συνδέονται με φαράγγια δεκάδων χιλιομέτρων.    Σύμφωνα, μάλιστα, με έρευνα που δημοσιεύθηκε τον Νοέμβριο του 2018 και βασίστηκε στις υψηλής ανάλυσης φωτογραφίες του MRO, τα δεδομένα από 24 τέτοιες παλαιολίμνες καταδεικνύουν ότι όταν αυτές ξεχείλισαν, προκλήθηκαν καταστροφικές πλημμύρες, η ορμή των οποίων διάνοιξε τις χαράδρες που εκτείνονταν πέρα από τα σημεία υπερχείλισης, σε διάστημα λίγων εβδομάδων μόνο.

   Δύο χρόνια αργότερα, προσεδαφίστηκε στον Άρη το Phoenix της NASA, το οποίο ανέλυσε την χημική σύσταση δειγμάτων του εδάφους και του υπεδάφους και επιβεβαίωσε την ύπαρξη υπεδάφιου πάγου, σκάβοντας με την βοήθεια του ρομποτικού του βραχίονα την παγωμένη του επιφάνεια. Το αρειανό περιβάλλον σήμερα είναι εχθρικό για την ζωή. Αυτό, ωστόσο, δεν ίσχυε κατά το αρχέγονο παρελθόν του πλανήτη, αφού το ηπιότερο κλίμα, η πυκνότερη ατμόσφαιρα και τα μεγάλα αποθέματα νερού που φαίνεται ότι υπήρχαν, καθιστούσαν τις συνθήκες ευνοϊκές για την εμφάνισή της.

  Στις σημαντικότερες ανακαλύψεις του Curiosity συγκαταλέγεται η επιβεβαίωση της ύπαρξης άνθρακα, οξυγόνου, υδρογόνου, φώσφορου και θείου, των δομικών δηλαδή στοιχείων της ζωής, καθώς και η ύπαρξη οργανικών μορίων. Ανιχνεύθηκε επίσης η ύπαρξη ατμοσφαιρικού μεθανίου, το οποίο σε γενικές γραμμές μπορεί να παράγεται είτε αβιοτικά, ως υποπροϊόν π.χ. της αλληλεπίδρασης πετρωμάτων και νερού, είτε βιολογικά, από την δράση μικροοργανισμών. Θα πρέπει να τονίσουμε, ωστόσο, ότι οι ανακαλύψεις αυτές δεν αποδεικνύουν σε καμία περίπτωση την ύπαρξη απλών μορφών ζωής  στον Άρη, ούτε τώρα ούτε κατά το παρελθόν του. Οι μετρήσεις του Curiosity έδειξαν επίσης ότι ο πλανήτης αυτός έχει χάσει σημαντικό μέρος της ατμόσφαιρας και του νερού που κάποτε διέθετε, κάτι που επιβεβαιώθηκε και με την ανάλυση των δεδομένων που συνέλεξε το τροχιακό αστεροσκοπείο MAVEN, που τέθηκε σε τροχιά γύρω από τον Άρη τον Σεπτέμβριο του 2014. 

Ο Νότιος Πόλος του Άρη. Περιοχή με υποπαγετώδη ύδατα. (25 Ιουλίου 2018)

  Συνοψίζοντας, επομένως, γνωρίζουμε ότι υπάρχουν στον Άρη σημαντικές ποσότητες πάγου, ενώ όλα τα στοιχεία που έχουμε συλλέξει καταδεικνύουν ότι δισεκατομμύρια χρόνια πριν ο κόκκινος πλανήτης ήταν αρκετά πιο θερμός και «υγρός» και ότι πιθανότατα το βόρειο ημισφαίριό του καλυπτόταν από έναν ωκεανό που εμπεριείχε περισσότερο νερό απ’ όσο εμπεριέχει ο Αρκτικός ωκεανός στην Γη. Στην διάρκεια της γεωλογικής του ιστορίας, όμως, ο Άρης «στέγνωσε». Ένα μεγάλο ποσοστό από τα υδάτινα αποθέματά του πρέπει να χάθηκε, όταν εξασθένησε η προστατευτική ασπίδα του μαγνητικού του πεδίου και τα σωματίδια του ηλιακού ανέμου παρέσυραν την ατμόσφαιρά του στο Διάστημα, καθώς η βαρυτική έλξη του μικρού αυτού πλανήτη δεν επαρκούσε ώστε να την συγκρατήσει γύρω του. Τελευταίες μελέτες, τέλος, καταδεικνύουν ότι τα ίδια τα πετρώματα του κόκκινου πλανήτη θα μπορούσαν να έχουν απορροφήσει ποσότητες από το νερό του.

  Το χρονικό διάστημα κατά το οποίο ο κόκκινος πλανήτης εικάζεται ότι ήταν κατοικήσιμος, διέθετε δηλαδή ένα ηπιότερο και υγρό περιβάλλον, όπου θα μπορούσαν να έχουν αναπτυχθεί οι απλούστερες μορφές της ζωής, υπολογίζεται ότι διήρκεσε για μερικές εκατοντάδες εκατ. χρόνια μετά τον σχηματισμό του. Σήμερα, πάντως, οι συνθήκες στον Άρη είναι ιδιαίτερα εχθρικές για την ζωή. Εκτός από τις χαμηλές θερμοκρασίες, η ατμόσφαιρά του αποτελείται σχεδόν αποκλειστικά από CO₂ και είναι τόσο αραιή, ώστε δεν μπορεί να διατηρεί το νερό στην επιφάνειά του σε υγρή μορφή, παρά ίσως μόνο φευγαλέα. Επιπλέον, χωρίς ασπίδα του όζοντος και χωρίς πλανητικό μαγνητικό πεδίο, η επιφάνειά του κόκκινου πλανήτη δεν προστατεύεται από την υπεριώδη ακτινοβολία του Ήλιου και τα υψηλής ενέργειας φορτισμένα σωματίδια του ηλιακού ανέμου και των κοσμικών ακτινών, που  είναι επικίνδυνα για την ζωή.   

Κρατήρας Γκέιλ

  Τον Ιούνιο 2018, η NASA ανακοίνωσε την ανίχνευση εποχικών διακυμάνσεων στα επίπεδα μεθανίου στον Άρη, που ίσως προέρχεται από μικροοργανισμούς ή γεωλογικά μέσα. Από τον Απρίλιο 2018 ο Ευρωπαϊκός Τροχιακός Ανιχνευτής Αερίων Αρειανής Ατμόσφαιρας (ExoMars Trace Gas Orbiter) παρακολουθεί το ατμοσφαιρικό μεθάνιο, και το 2020 το ρόβερ ExoMars θα εξορύξει δείγματα υπεδάφους, ενώ το ρόβερ NASA  Άρης 2020 θα αποθηκεύσει δεκάδες από τα δείγματα για πιθανή μεταφορά σε Γήινα εργαστήρια περί το 2020-2030.

  Η σφοδρή αμμοθύελλα που σημειώθηκε στον Άρη  η οποία κάλυψε το ένα τέταρτο του "κόκκινου πλανήτη" έχει παρουσιάσει ακόμα μεγαλύτερη επιδείνωση, καθώς πλέον έχει καλύψει ολόκληρη την επιφάνεια του. Σύμφωνα με την NASA η καταιγίδα πλέον περιτριγυρίζει ολόκληρο τον πλανήτη. «Αριανή ομίχλη παντού. Η μέτρηση ατμοσφαιρικής αδιαφάνειας, γνωστή και ως ‘tau’, ξεπερνά το 8.0 εδώ στον κρατήρα Gale. Το Curiosity στέλνει φωτογραφίες από τον Άρη στις οποίες φαίνεται ότι η ομίχλη είναι μεταξύ έξι και οκτώ φορές πιο πυκνή απ’ ό,τι αναμένεται κατά την περίοδο αυτή στον Άρη. Η μέτρηση 8.0 στην κλίμακα ‘tau’ αποτελεί ρεκόρ για το Curiosity, ενώ το υψηλότερο επίπεδο που έχει σημειωθεί ποτέ είναι 11.0 από το Opportunity. Η θύελλα ξεκίνησε στις 30 Μαΐου. Πολλές φορές οι θύελλες αυτές διαρκούν μονάχα για μερικές μέρες και είναι αρκετά μικρές αλλά ορισμένες φορές, όπως και τώρα, παρουσιάζουν μεγάλη ένταση και διάρκεια έως και 2 μήνες. Στις περιπτώσεις αυτές η σκόνη μπορεί να φτάσει έως και τα 40 μίλια γεγονός που προκαλεί τα έντονα αυτά φαινόμενα καθώς παγιδεύει τα σωματίδια σκόνης που κυκλοφορούν στον αέρα. Οι επιστήμονες είναι εξαιρετικά ενθουσιασμένοι για την ευκαιρία που παρουσιάζει η θύελλα αυτή προκειμένου να μελετήσουν και να κατανοήσουν τον τρόπο με τον οποίο συμβαίνουν τα καιρικά φαινόμενα που παρατηρούνται στον Άρη.

Μετεωρολογικός σταθμός στον Άρη

   Χάρη στα επιστημονικά όργανα του ρομποτικού εργαστηρίου InSight της Αμερικανικής Διαστημικής Υπηρεσίας (NASA), το οποίο έχει «παρκάρει» στο γειτονικό πλανήτη από το Νοέμβριο του 2018, το κοινό στη Γη -αφού ακόμη δεν υπάρχουν κάτοικοι στον Άρη- μπορεί να έχει ένα καθημερινό αρειανό μετεωρολογικό δελτίο. Τα στοιχεία που στέλνει το ρομποτικό εργαστήριο, περιλαμβάνουν τη θερμοκρασία, την ισχύ του ανέμου και την πίεση του αέρα στην μεγάλη πεδιάδα Elysium Planitia, λίγο βόρεια από τον ισημερινό του Άρη, όπου βρίσκεται το InSight. Οι επιστήμονες έχουν παρατηρήσει στον  Άρη πολλούς μεγάλους ανεμοστρόβιλους (dust devils). «Στροβιλίζονται με ταχύτητα σχεδόν 60 μιλίων την ώρα και ταρακουνάνε το InSight, κάτι που έχουμε δει συχνά. Στη Γη οι ανεμοστρόβιλοι της ερήμου έχουν συνήθως διάμετρο 15 μέτρων και ύψος σχεδόν ενός χιλιομέτρου, αλλά στον Άρη μπορεί να φθάσουν σε ύψος τα πέντε έως δέκα χιλιόμετρα και σε διάμετρο τα 100 μέτρα ή και περισσότερα. Παρατηρήσεις για τον καιρό στον Άρη, όχι όμως τόσο αναλυτικές, κάνουν επίσης οι δορυφόροι που κινούνται σε τροχιά γύρω από τον πλανήτη, καθώς και το μοναδικό πλέον ρόβερ σε λειτουργία, το Curiosity της NASA. Το InSight έχει αρχίσει να εγκαθιστά τα όργανά του στην αρειανή επιφάνεια, ώστε να αρχίσει να μελετά γεωλογικά το εσωτερικό του πλανήτη για πρώτη φορά.