Juulis on põhjamaa ööd veel valged ning tähesära eriti mõjule ei pääse, paistavad vaid heledamad tähed ja needki sumedalt. Siiski võib tänavu suveöödel lõunataevas hästi näha üht erandlikult heledat tähte, punakat planeeti Marssi. Marss liigub Veevalaja tähtkujus, juuli algul tõuseb ta enne keskööd ja paistab seejärel hommikuni. Pea kogu öö on ta nähtav augusti lõpupäevadel. Siis on ta ka kõige heledam, ületades kümnekordselt suviseid tähti, olles sama hele, kui suurim planeet Jupiter oma parimatel aegadel. Nii heledaks saab Marss tänu lähiseisule Maaga (vt joonis 1) ehk nn suurele vastasseisule.

Maa ja Marsi (ka teiste planeetide) liikumisi võib võrrelda võidusõiduga(võidujooksuga). Sõit toimub piki elliptilisi teid, Maa on Marsi suhtes siserajal, “kohtunikekogu” asukoht on Päikese juures. Tõsi, distantsid on palju pikemad ja kiirused tunduvalt suuremad, võrreldes maiste võiduajamistega. Maa raja pikkus on 940, Marsil 1432 miljonit kilomeetrit, keskmised kiirused on vastavalt 107 800 ja 86 900 kilomeetrit tunnis.

Suured ja tavalised vastasseisud

Maal kulub ühe tiiru tegemiseks 365,256 ööpäeva ehk üks aasta, Marsil 686,980 ööpäeva ehk 1,88 Maa aastat. Kui stardiks võtta hetk, mil Päikese juurest vaadatuna on planeedid kõrvuti (vastasseisus, joonis 1 trükinumbris), siis lühemal rajal kiiremini liikuv Maa läheb kohe ette. Selleks ajaks, kui Maal saab esimene ring kirja on Marss oma ringist jõudnud läbida vaid veidi üle poole. Kahe aasta pärast jõuab Maa teistkordselt stardipaika, kust Marss on esimest korda möödunud veidi aega tagasi. Kui Maa ja Marsi teed oleksid täpselt ringid Päikesega tsentris ja kiirused konstantsed, siis teeks Maa Marsile ringi sisse ehk vastasseisud korduksid iga 2,135 aasta tagant. Et tegelikult teed on ellipsid ja kiirused muutuvad, olenevalt planeedi kohast ellipsil, siis ajavahemik vastasseisust vastasseisuni on muutlik, olles vahel kuu jagu lühem, vahel pikem ülaltoodud keskmisest ehk Marsi sünoodilisest aastast.

Samuti on Maa-Marsi minimaalne vahemaa eri vastasseisude ajal erinev (joonis 2 trükinumbris), kõikudes vahemikus 55,8–101,5 miljonit kilomeetrit. Kui Maa ja Marss saavad kokku Marsi orbiidi periheeli lähedal, on vastasseisu aegsed vahemaad vähimad ning kohtumist nimetatakse suureks ehk periheelseks vastasseisuks. Suured vastasseisud korduvad 15 või 17 aasta järel, nad pole päris võrdsed. Nii oli eelmise suure vastasseisu ajal 1988. aasta septembris Marsi minimaalne kaugus 59,2 miljonit kilomeetrit, tänavu augusti lõpus tuleb Marss 3,4 miljoni kilomeetri võrra lähemale, mis on rekordilõhnaline. Belgia astronoomi Jean Meeus’i arvutuste kohaselt pole viimase 73 000 aasta jooksul Marss meile nii lähedale tulnud, kui see saab olema 27. augustil 2003, mil Maa-Marsi vaheline kaugus on 55 746 199 kilomeetrit.

Tabelis on esitatud andmed Marsi liikumise, nähtavuse ja nurksuuruse kohta vastasseisu ajal. Tartu jaoks arvutatud tõusu-loojanguajad kehtivad kümnekonna minuti täpsusega ka ülejäänud Eestis. Parimad võimalused rekordilist vastasseisu jälgida on lõunapoolsetel aladel. Eestist vaadates tõuseb Marss õhtul kagust ja kerkib kesköise kulminatsiooni ajaks lõunataevasse ainult 15–16 kraadi kõrgusele. Planeet paistab seega läbi suhteliselt paksu atmosfäärikihi ja tema hiilgus tuleb meil esile ainult väga hea läbipaistvusega öötaeva puhul.

Suurte vastasseisude ajal näeme Marsi ketast pea poole suuremana kui tavalise vastasseisu ajal, ning enne kosmoseajastut tehti enamus Marsiga seotud avastusi just siis. 1830. aastal Marssi joonistanud Wilhelm Beer ja Johann Heinrich Mädler veendusid planeedil olevate heledate ja tumedate alade püsivuses ning nähtu oli aluseks esimese Marsi kaardi koostamisel.1877, suure vastasseisu ajal, avastas ameeriklane Asaph Hall Marsi kuud ja itaallane Giovanni Schiaparelli koostas detailirohke Marsi kaardi, 1924 õnnestus usaldusväärselt mõõta temperatuuri jne.

Tänapäeval tehakse valdav osa Marsi vaatlusi ja uurimistöid Marsi tehiskaaslaste poolt või pinnale laskunud aparaatide abil. Maapealsetel teleskoopidel pole enam vähimatki ðanssi kaasa lüüa Marsi kaardistamisel või reljeefi uurimisel ja suured vastasseisud ei tekita enam erilist elevust astronoomide seas. Kuid Marss ei ole surnud planeet, vähemalt tema atmosfäär on pidevas arengus ning seal tekkivate pilvede ja tormide liikumine on suurte vastasseisude ajal hästi jälgitav ka Maalt. Kaasa saavad lüüa asjaarmastajad, kel olemas head 20–30 sentimeetrise objektiivi läbimõõduga teleskoobid. Selliseid on rikaste riikide astronoomiahuvilistel palju ja võib öelda, et tänavu suvel suunatakse Marsile tuhanded pikksilmad. Samas võib suur vastasseis vaatlejatele ka pettumuse valmistada.

Suured vastasseisud ja tolmutormid

1956. aasta suure vastasseisu ajaks eraldati planeetide uurijatele heldelt suurimate teleskoopide vaatlusaega, aga tulemused olid tagasihoidlikud. Kogu soodsa vaatlusaja jooksul, maist detsembrini, oli Marsi pinnadetailide kontrast väike, augusti lõpus – septembris kadus vaatlejate silmist isegi planeedi silmapaistvaim osa, helevalge lõuna polaarmüts. Enam-vähem sama kordus ka 1971. aasta suure vastasseisu ajal. Tõsi, selle, mis jäi nägemata-tegemata maapealsetel vaatlejatel kompenseeris kuhjaga Marsi esimese tehiskaaslase Mariner 9 töö (vt Horisont 1/2003, lk 32). Marsi nähtavuse halvenemise põhjuseks olid mõlemal korral ulatuslikud, pea kogu planeeti haaranud tolmutormid.

See, et suured tolmutormid möllavad tihtipeale just suurte vastasseisude ajal, ei ole looduse vingerpuss Marsi vaatlejate kiusamiseks, vaid asjade loomulik käik. Suurte vastasseisude ajal on Marss kõige lähemal mitte ainult Maale, vaid ka Päikesele. Planeedi pinnas ja atmosfäär soojenevad sellal tavalisest rohkem, mis loob eeldused tugevamate tuulte tekkeks ja tolmu atmosfääri lennutamiseks. Nagu Maal, nii Marsilgi, on ilmastiku kujunemises palju juhuslikku – vahel soojal ajal alanud tolmutormid arenevad globaalseteks, vahel piirduvad lokaalse tegevusega.

Suure tolmutormi üksikasjalikku kulgemist õnnestus esmakordselt jälgida 2001. aastal peamiselt tehiskaaslase Mars Global Surveyor vahendusel. Tolle aasta lokaalsed tolmutormid ägenesid juunis, algul tegutsesid nad enamasti sesoonselt kahaneva lõuna polaarmütsi servadel (joonis 3 trükinumbris) ja Marsi madalaima ala Hellase ümbruses. 21. juunil sisenes üks suhteliselt väike torm kagust Hellasesse, kogus seal tublisti jõudu ja liikus edasi põhja poole. Neli-viis päeva hiljem liikus tormi front juba tuhandete kilomeetrite kaugusel teispool Marsi ekvaatorit – regionaalne tolmutorm oli arenemas globaalseks sündmuseks. Hellasest ja mujalt kõrgele stratosfääri keerutatud tolm tegi järgneval nädalal tiiru peale tervele planeedile ning mitmel pool tekkisid uued regionaalsed tormid, milledest mõned jäid tegutsema kuni kolmeks kuuks. Peaaegu kogu Marss oli looritatud tolmupilvedega (joonis 4 trükinumbris), kuigi tolmu ei keerutatud üles päris ühtlaselt, vaid enamasti kindlatest aktiivsuse keskmetest.

Mars Global Surveyor jälgib Marsil toimuvat ka 2003. aastal ja teadlased ootavad põnevusega, mis juhtub tänavu. Kas puhkeb uus globaalne tolmutorm, kas tema aktiivsuse tsentrid on samad mis 2001. aastal?

Marsil puhuvate tuulte kiirused on samalaadsed nagu Maa tuultel – tavaliselt 2–10 m/s, tolmutormide ajal 17–30 m/s (Vikingite andmed). Kuna Marsi atmosfäär on maapinna lähedal 60 korda hõredam Maa omast, siis inimesena selliseid tuuli ei märkaks, ja tundub imelik, et tolm hoogsalt lendub. Marsi tolmu lenduvust soodustab vähemalt kaks asja. Esiteks, suure kuivuse tõttu ringleb seal väga vana, miljonite aastate jooksul väga peeneks hõõrutud tolm. Teiseks, Marsi raskuskiirendus on märgatavalt, tervelt 2,6 korda väiksem Maa omast.

Marsi minitornaadod

Marsi pinnal esineb kohti, kus üsna ühtlane aluspind on kaetud omapäraste joonte võrgustikuga (joonis 5 trükinumbris). Enamasti on tegemist tumedate jälgedega heledal foonil, aga esineb ka vastupidist. Esmapilgul võib tunduda, nagu oleks seal maastikumasinate võiduajamisi korraldatud, aga jäljed on kuni 100 meetri laiused. Mõistatuslike jälgede tekkemehhanismide kohta oli käibel mitmeid oletusi, kuni õnnestus mõned jäljetegijad teolt tabada, kui jäädvustati üks Amazonis Planitia tasandikul tegutsenud jäljetegija – minitornaado. Pildi tegijaks oli Mars Global Surveyori kaamera. Arvatavasti on ka minitornaadodel oma osa Marsi globaalsete tormide tekkes.

Marsi punakast värvusest

Vanal ajal, kui rändtähti jumalatega seostati, peeti punast sõjakuse tunnuseks ja punase tooniga planeet sai nime sõjajumala järgi, kreeklastel Ares, roomlastel Mars. Tänapäeva astronoomid ei pea Marssi teistest planeetidest sõjakamaks ja püüavad tema värvust seletada pinnase koostise iseärasustega. Üsna üksmeeles ollakse selles, et punase tooni annab Marsile rooste. Lahtine on, kuidas ja millal roostetamine aset leidis, arvatavasti on see eri aegadel kulgenud erinevalt. Marsi nooruses, korrodeerusid raua mineraalid vee ja õhuga kokkupuutel, nagu see leiab aset tänapäeval Maal.

Nüüdisajal on Marss kuiv ja külm, kuid 1970. aastatel Marsil töötanud USA automaatjaamade Viking 1 ja Viking 2 maandumisaparaadid leidsid planeedi pinnases oksüdeerivaid aineid kuni kümne sentimeetri sügavuseni. Oksüdantide konkreetset koostist ei määratud, võimalikeks kandidaatideks on esmajoones vesinikperoksiid, kaaliumi ja baariumi superoksiidid. Maapealsetes laboratooriumides on hiljem tehtud katseid, mis juhtub Marsi atmosfääri koostisega keskkonnas marsilaadsete mineraalidega päikesekiirguse toimel. Osutus, et mineraalidele tekib aktiivne oksüdant – negatiivse laenguga hapniku molekulid.

Marsi pinnakihi oksiidid tekitavad mitte ainult roostet, vaid hävitavad ka orgaanilist ainet. Kui Marsile satub kas meteoriitide vahendusel või Maalt saadetud uurimisaparaatide kaudu primitiivseid elusorganisme, siis hukkuvad need kiiresti. Nii võtab Marsi punakas pinnas sõjakalt ja hävitavalt vastu sissetungijad ning planeedile antud sõjajumala nimi õigustab ennast siiski vähemalt mikroorganismide tasemel.

Missugune on Marsi pinnase ja seal liikuva tolmu koostis täpsemalt, selle kohta peaks uusi andmeid tulema 2004. aastal, kui ühelgi enne suurt vastasseisu teelesaadetavatest kosmoselaevadest õnnestub Marsile toimetada uurimisaparatuur. Loo kirjutamise ajaks (mai keskpaik) on kõik kulgenud enam-vähem plaanide järgi. Euroopa laev on Baikonuri kosmodroomil ja Marsile maanduv seade Beagle 2 (vt Horisont 4/2002, lk 28) peaks Isidise basseini jõudma detsembris. Cape Canaveral’ilt startivate USA marsilaevade (vt Horisont 2/2003, lk 38) ettevalmistused on samuti graafikus ja nad peaks Marsile jõudma 2004. aasta jaanuaris. Maandumispaikadeks on valitud Gusevi kraater ja Meridiani Planum. Gusevi kraater on minevikus tõenäoliselt olnud üle ujutatud tulvavetest (vt Horisont 5/2002, lk 25) ning sinna kantud setete alt loodetakse leida vett või vähemalt kindlaid tõendeid, et kraatris voolasid kunagi veed. Meridiani Planumi valikul lähtuti sellest, et seal on palju raua mineraali halli hematiiti, mis tavaliselt, ehkki mitte alati, tekib keskkonnas, kus leidub vett.

Vastasseis on rekordiline, kuid ohutu

Vastasseisude ajal tuleb Marss meile lähedale ja saab hästi nähtavaks, tänu lühemale teele on lihtsam ja odavam saata tema juurde ka kosmoselaevu. Võib tekkida mure, eriti tänavuse rekordilise vastasseisu puhul, et äkki tuleb naaber meile liiga lähedale ning oma külgetõmbega kangutab paigast Maa pöörlemistelje ja suunab meid praegusest oluliselt erinevale orbiidile, mis võiks kaasa tuua kohutava kliimakatastroofi.

Kartustel pole õnneks alust. Tõsi, planeedid mõjutavad oma gravitatsiooniga kogu aeg üksteist, mistõttu nende teed ümber Päikese ei kulge täpselt piki ellipseid, vaid keskmisest ellipsist kord ühele, kord teisele poole lainetades. Kuid need kõrvalekalded on väiksed ja nende seas ühed tagasihoidlikumad on Marsi poolt põhjustatud häiritused, sest Marsi mass on väike. Veenusele jääb ta massi poolest alla 7,6, Maale 9,3, Saturnile 890, Jupiterile koguni 2970 korda. Isegi eeloleva rekordilise vastas- ehk lähiseisu ajal on tema poolt Maale avaldatav külgetõmme üle kümne korra väiksem Jupiteri omast ja jääb 1,3 korda alla ka Saturni mõjule. Pealegi on Jupiter sellal Marsiga võrreldes vastassuunas ja Marsi tõmme Maale lihtsalt vähendab umbes kümnendiku võrra Jupiteri mõju ehk tasakaalustab Jupiteri põhjustatud häiritust.

Oma 4,6 miljardi aastase eluea jooksul on Maa üle elanud paarsada miljonit suurt vastasseisu Marsiga ja kõik teiste planeetide poolt põhjustatud liikumishäiritused, kuid Maa orbiit seetõttu oluliselt muutunud ei ole. Praegugi saame Päikeselt enam-vähem sama palju sooja nagu 1–2 miljardit aastat tagasi. Samuti on teiste planeetidega. Ning olulisi muutusi pole ette näha ka järgmise paari miljardi aasta jooksul, kui inimkond ei hakka planeedisüsteemi ümber kujundama.

Päikesesüsteemi stabiilsuse tõestamine õnnestus esmakordselt Prantsuse astronoomil Pierre Simon de Laplace’il, kes aastatel 1798–1825 ilmunud kapitaalses viieköitelises teoses “Traktaat taevamehaanikast” näitas, et planeetide orbiidiellipsite kujud ja orientatsioonid küll aegamööda muutuvad, aga muutused on perioodilist laadi. Orbiitide piklikkused või suurused võivad mõnda aega kasvada, aga kasvuperioodidele järgnevad alati kahanemisperioodid ja vastupidi. Hilisemad uurimused, sealhulgas võimsaimate arvutitega tehtud numbrilised eksperimendid, on Laplace’i väiteid aina kinnitanud.

MIHKEL JÕEVEER (1937) on Tartu Observatooriumi kosmoloogia osakonna vanemteadur, Tartu Tähetorni Kalendri toimetaja. Füüsika-matemaatikakandidaat.