Marss on 2003. aasta esimestel kuudel meile nähtav hommikuti madalal kagutaevas. Maalt vaadates on Marsi nurkkaugus Päikesest veebruaris juba üle 90 kraadi. Et aga planeet liigub taeva lõunapoolkeral Kaalude, Skorpioni (31. jaanuaril möödub Skorpioni tähtkuju heledaimast tähest Antaresest 5 kraadi põhja poolt) ja Maokandja tähtkujus, siis kõrgetel põhjalaiustel asuvale vaatlejale on nähtavustingimused kehvemad kui Maa lõunapoolkera asukale. Pidevalt väheneb Maa ja Marsi vahemaa ning suureneb Marsi näiv ketas ja heledus. 1. jaanuaril oli Marss meist 306,8 kaugusel ja 1. veebruaril jõuab 266,9 miljoni kilomeetri taha. Planeedi ketta nurkläbimõõt kasvab selle ajaga 4,6-5,3 kaaresekundini. “Kasvuruumi” on siiski veel küllalt, rohkem kui poole aasta pärast, 28. augustil toimuva suure vastasseisu ajal on Marsi nurkläbimõõt 25,1 kaaresekundit.

Ehkki viimase kahekümne aastaga on teadmised Päikesesüsteemi kehadest oluliselt täienenud, on Marsi vulkaanid säilitanud rekordimeeste staatuse. Järgnevas tuleb juttu nendest hiiglastest ja ka mõnest väiksemast Marsi kunagisest tulemäest.

Kuidas tolmutorm aitas avastada hiidmägesid

Kui 63-kilogrammist teadusaparatuuri kandev USA kosmoselaev Mariner 9 alustas 1971. aasta 30. mail oma teekonda Marsi suunas, kulges kõik ladusalt ning ka Marsil oli rahulik. Ainus ärev aeg saabus 13. novembril, mil laev jõudis Marsi juurde ja käivitati rakettmootor, et juhtida sõiduk marsiringsele orbiidile. Mootor töötas nagu vaja, laev pidurdus ja kadus Marsi taha. Kui pärast 34-minutilist pingelist ootust Mariner 9 õiges kohas välja ilmus, oli Ameerika kosmoseuurijatel põhjust pidutseda - kõik süsteemid töötasid hästi ja Mariner 9-st oli saanud Marsi tehiskaaslane. Esmakordselt kosmonautika lühikeses ajaloos oli õnnestunud luua teise planeedi tehiskaaslane ning võisid alata Marsi süstemaatilised uuringud. Oli õnnestunud võita ka üks neile aegadele tüüpiline võidujooks, sest Mariner 9 järel lähenesid Marsile N Liidu kosmoselaevad Mars 2 ja Mars 3. Neil õnnestus ennast manööverdada Marsi kaaslasteks 27. novembril ja 2. detsembril.
Esialgu oli aga USA uurijate rõõm poolik, tehnika osas oli kõik suurepärases korras, aga uurimisobjekt, planeet Marss, oli vahepeal “rikki” läinud. Päris ootamatu see ei olnud. Rahvusvahelise Planeedipatrulli (International Planetary Patrol) maapealsete teleskoopidega töötavad vaatlejad olid juba 22. septembril avastanud Marsil miljoni-ruutkilomeetrise tolmupilve. Järgmistel päevadel pilv üha laienes ning oktoobri keskpaiku kattis kogu planeedi nii põhjalikult, et Maalt vaadates ei olnud Marsil näha ühtki pinnadetaili. Samasugune oli olukord novembris.
Väike lootus siiski jäi - lähedalt näeb ju paremini. Kuid ka Marineri telekaamerad saatsid Maale algul vaid udu-, õigemini tolmupilte. Vaatlusprogramm tehti ümber, tööle pandi ainult lainurkkaamerad, et otsida võimalikke pilveauke. Mõned sellised kohad õnnestuski leida, mida seejärel pildistati juba suuremat lahutust andva kaameraga.
Esmapilgul tundus, et saadud piltidel on alad, kus üksteise peal on mitu suurt meteoriidikraatrit. Lähemal uurimisel taibati, et tegemist pole siiski meteoriidi tekitatud kraatritega, vaid vulkaanide kausikujuliste hiigelavade - kaldeeradega. Malli võeti muidugi Maa vulkaanide avadest. Võrreldes maistega olid Marsi omad harjumatult suured, ning nüüd saadi ka aru, miks just ainult need kohad läbi tolmupilvede näha olid. Leitud olid erakordselt suured vulkaanid, millede tipud ulatusid kõrgemale tolmupilvede põhikihist. Tolmupilved olid uurijad suunanud Päikesesüsteemi suurimate vulkaanide avastamisele.
Ehkki möödunud enam kui kahekümne aastaga on teadmised planeedisüsteemi kehadest oluliselt täienenud, on Marsi vulkaanid säilitanud rekordimeeste staatuse. Järgnevas tuleb juttu nendest hiiglastest ja ka mõnest väiksemast Marsi kunagisest tulemäest. Mis puutub Mariner 9 edasisse töösse, siis õnneks detsembris hakkasid tolmupilved hajuma ning 1972 sai Marssi juba rahulikult pildistada ja kavandatud uurimistööd viidi edukalt lõpule. Maale jõudis üle 7000 kvaliteetse foto, mis katsid kogu Marsi pinna. Lähifotod saadi ka Marsi kaaslastest Phobosest ja Deimosest.

Olympus Mons

Olenevalt väliskujust, on Marsi vulkaanide lisanimedeks mons (mägi), tholus (kuppel) või patera (ohvrikauss). Esimene Marsi pinnamoodustis, mida Mariner 9 läbi tolmutormi nägema hakkas, osutus ka kõrgeimaks ja sai vastavalt väärika nime - Olympus Mons. Esialgu hinnati tema kõrguseks 25-27 kilomeetrit. Laserkõrgusmõõtja MOLA andmete töötlemise ja Marsi täpsete topograafiliste kaartide koostamise käigus mäe kõrgus mõne kilomeetri võrra kahanes, kuid kõrgeima mäe (ja vulkaani) au ta ei kaotanud. Mõnede Marsi mägede ja madalaimate kohtade kõrgused meetrites on toodud trükinumbri tabelis.
Esimeses veerus on esitatud kõrgused mõõdetuna kujutletavast Marsi “merepinnast”, teises nn keskmise ellipsoidi suhtes. Kui tasandike juures on kõrgused eri süsteemides enam-vähem võrdsed, siis kõrgemate mägede puhul on vahed kilomeetri ringis. Asi on selles, et kui mägede ümbruses oleks vesi, siis see ei jälgiks Marsi pinna keskmist kumerust, vaid veest väljaulatuva mäe tohutu mass oma gravitatsioonilise külgetõmbega tõstaks oluliselt ümbritseva vee taset. Seisaks nüüd Olympus Mons’i jalamil “lainetava Marsi mere” kaldal vaatleja ja jälgiks kaldast eemalduvat laeva, siis ei kaoks see mõne kilomeetri kaugusel horisondi taha, nagu juhtub Maal. Vaatleja näeks ka vee piirilt laevu suurte kaugusteni, nagu see on võimalik Maal vaid mäe otsast vaadates.
Olympus Mons’i ja teiste Marsi vulkaanide võime “vett kergitada” tuleneb nende suurest kogumassist, nad ei ole mitte ainult kõrged, vaid väga suure ulatusega ka horisontaalselt. Nagu tabelist näha on Olympus Mons’i läbimõõt jalamil üle 600 kilomeetri, palju ei jää alla ka teised Marsi hiidvulkaanid.
Olympus Mons on sedavõrd suur, et täies ulatuses on see nähtav ainult Marsi orbiidilt alla vaadates. See nn kilpvulkaan meenutab keskelt paksenevat pannkooki. Vulkaani kilp lõpeb järsu nõlvakuga, mis millegipärast Marsi teistel kilpvulkaanidel puudub. Seejärel ümbritseb vulkaani lai madala vallikraavi taoline moodustis. Ka järgnev konarlike, kurruliste laikudega ümbris, Olympus Mons’i oreool, on nähtavasti kuidagi seotud vulkaani tegevuse ja kujunemisega (NB - joonised leiab huviline trükinumbrist!).
Marsi pinnal liikudes pole Olympus Mons hiigelmäena tajutav ja võib seetõttu tulevastele turistidele, kes oma silmaga tahavad näha Päikesesüsteemi suurimat vulkaani, pettumusegi valmistada. Kõndides Marsi maastikul ja lähenedes Olympus Mons’ile rändaja lauget vallkraavi ei märkagi. Seejärel kerkib jalutaja ette seinana kulgev, sakiline 3-6 kilomeetri kõrgune järsk nõlv, mille kallak on kuni 26 kraadi. Nõlvast üles ronimisel ja vulkaani kilbile jõudmisel avaneks rändaja ees üsna tasane laavavooludega maastik. Vulkaani tippu pole kusagil näha ja kaldeerani jõudmiseks peab hoolsalt suunda valima. Seejuures keskmine tõus on ainult kolme kraadi ringis. See teeb oma kümmekond meetrit tõusu paarisaja horisontaalmeetri kohta.
Silmaga haaratavaid efektseid vaateid peaks nägema see rännumees, kes kaldeerani jõuab. Vulkaani ülaservalt kuni 2,5 kilomeetrit allpool laiuva kaldeera põhja ja püstloodis seinte uurimiseks oleks kasulik omada korralikku binoklit, sest hiidkraatri suurim läbimõõt on 90 kilomeetrit. Olympus Mons’i kaldeera ehitus annab tunnistust sellest, et eri aegadel on siin laava välja voolanud vähemalt kuuest erinevast kohast.

Teisi Marsi vulkaane

Olympus Mons’ist poolteise tuhande kilomeetri kaugusel asub kolm veidi väiksemat hiiglast, kilpvulkaanid Ascraeus Mons, Arsia Mons ja Pavonis Mons. Üksteisest asuvad nad 500-600 kilomeetri kaugusel, ja kuna nende läheduses on veel mõned väiksemad vulkaanid, siis on kogu see Tharsise küljel asuv Marsi piirkond kaetud laavaväljadega. Marsi suured kilpvulkaanid sarnanevad kujult Havai vulkaanidega, aga oluline vahe on mõõtmetes. Maa suurima vulkaani Mauna Loa kõrgus on 8742 meetrit mõõdetuna Vaikse ookeani põhjal asuvalt jalamilt. Jalami mõõtmed on 97 x 48 kilomeetrit. Ruumalalt jääb Maa rekordimees peaaegu 100 korda alla Marsi omale. Mauna Loa jalam mahuks parajasti Olympus Mons’i kaldeerasse! Ka teised Marsi suurimad vulkaanid ületavad Mauna Loa ruumala mitmekümnekordselt.
On teada, et Maa kilpvulkaanide laava on väga vedel ja seetõttu hästi voolav, millest tulenevad kilpvulkaanide lauged nõlvad. Ilmselt pidi väga vedel olema ka Marsi hiidvulkaanide laava, mis kaldeerast väljudes enne tahkestumist jõudis voolata mööda lauget nõlva sadade kilomeetrite kaugusele.
Marsil leidub ka väiksemaid vulkaane. Mauna Loaga mõõtmetelt üsna sarnane on Ceraunius Tholus, mida välisilme järgi liigitatakse tuhavulkaanide hulka.
Tyrrhena Patera seevastu on üks Lõuna kõrgmaa vulkaanidest, mis oluliselt erinevad Tharsise ala nimekaimudest, nad on palju madalamad ja ka lamedamad. Tyrrhena Patera kõrgus üle ümbritseva ala on alla kahe kilomeetri. Vulkaani nõlvadel on palju tipu piirkonnast enam-vähem radiaalselt väljuvaid laiu, ilmselt erosiooni tekitatud orgusid. Tugev erosioon annab tunnistust sellest, et tegemist võib olla tuhavulkaaniga.
Mitmetes Marsi piirkondades leidub hulgaliselt tipus asuvate kraatritega künkaid. Arvatavasti ei ole siiski tegemist pisivulkaanidega. Need pseudokraatrid võisid tekkida siis, kui kaugemalt pärit kuum laava, voolates üle kergelt lenduvaid aineid sisaldava pinnase, kutsus esile auruplahvatusi.

Miks on Marsi vulkaanid suuremad kui Maal

On vähemalt kaks tegurit, mis on soodustanud väikesel Marsil suurte vulkaanide teket. Esiteks on raskuskiirendus Marsi pinnal 2,6 korda väiksem kui Maal, mis kahtlemata kergendab laava ülespoole liikumist. Teiseks soodsaks asjaoluks on Marsi koore suurem stabiilsus. Maal toimuvad mitmesugused tektoonilised liikumised ja tervete mandrite triivid, mistõttu kord tekkinud laavalõõrid mõne aja pärast kaotavad ühenduse magmakolletega ning laaval tuleb otsida väljapääsu teises kohas. See on üks põhjus, miks Maal esineb lausa vulkaanide ridu.
Ilmselt on tektooniliselt palju rahulikuma Marsi vulkaanid saanud tegutseda samades kohtades hoopis pikemat aega võrreldes Maa omadega ning seetõttu kujundanud ka suuremaid kilpe ja kupleid. Otsustades kaldeerade keerukate kujude järgi, võis Marsi vulkaanide, näiteks Olympus Mons’i, tegevuses ette tulla küll päris pikki seisakuid, kuid pärast pausi hakkas laava väljuma peaaegu endisest kohast.

Marss ei pruugi olla täiesti kustunud

Marsi vulkaanid on suured, aga rahunenud. Tegutsevaid tulemägesid praegusajal ei ole. Nende vanust hinnatakse meteoriidikraatrite arvukuse järgi. Selle põhjal on selgelt näha, et laavaväljadel on tunduvalt vähem kraatreid võrreldes enamikuga Lõuna kõrgmaast, mis tähendab, et vulkaanilised alad on suhteliselt noored. Kui palju on nad nooremad 3,5-4 miljardi aasta vanustest rikkalikult kraatritega kaetud aladest, on raske öelda.
Veel viis aastat tagasi arvati, et Marsi sisemus jahtus juba kauges minevikus ja viimased tulemäed tegutsesid miljard või enam aastat tagasi. Need hinnangud olid saadud 1970. aastatel töötanud Mariner 9 ning Viking 1 ja Viking 2 tehtud fotode põhjal, kus olid nähtavad ainult mõnesajameetrise ja suurema läbimõõduga meteoriidikraatrid. 1997. aastal tööd alustanud Mars Global Surveyor saadab Marsi juurest Maale hoopis detailsemaid pilte, kus on eristatavad kümmekonna-meetrised kraatrid. Mitmed nende piltide analüüsijad arvavad, et mõned Marsi vulkaanid tegutsesid alles hiljuti.
Näiteks Arsia Mons’i kaldeerat peetakse mitte vanemaks kui 40-100 miljonit aastat. Elysium Mons’i nooremate laavavoolude vanuseks saadi 20 miljonit aastat. Need on küll pikad ajavahemikud võrreldes inimeaga, aga Marsi koguvanusest on see alla poole protsendi. Raske on uskuda, et Marsi vulkaanid just nüüdisajal otsustasid lõplikult kustuda. Kindlasti on Marsi vulkaaniline aktiivsus järjest vähenenud ja mõne vulkaani elustamine lähema mõnesaja või tuhande aasta pärast on vähe tõenäone, kuid kümne-kahekümne miljoni aasta jooksul võib see juhtuda.

Licancabur’i kaldeera - Marss Maal

Marsi kõrgemad vulkaanilised alad on tõenäoliselt steriilsed, kindlasti steriilsusele lähemal võrreldes teiste piirkondadega. Kunagise võimaliku elu jäljed on seal maetud laavavoolude alla. Marsi teistelt aladelt pärit hüpoteetiliste mikroorganismide sinna asumist takistavad aga suurtest kõrgustest tingitud hõredam atmosfäär, madalam temperatuur, elusorganismidele ohtliku Päikese ultraviolettkiirguse suurem intensiivsus jne. Kui Marsilt elu otsida, siis viimases järjekorras tasub seda teha Olympus Mons’i tipul.
Vastupidiselt sellele on elu Maal sedavõrd lopsakas, et vulkaanipursete järgsed madalamad elutud alad asustatakse kiiresti, eriti troopikas. Katastroofid unustatakse ja vulkaanijalamite külluslik loodus meelitab varsti kohale ka inimesi, mistõttu vulkaanide tegevuse aktiviseerumisega kaasnevad tihti suured inimkaotused. Vulkaanikoonuste ülemiste alade asustamine ja seal elamine on Maalgi raskendatud, suurimatel kõrgustel isegi sedavõrd, et sealsetes elutingimustes võib näha mõningat analoogi Marsi tingimustega.
Ühe sellise marsilaadse kohana on teadlased asunud uurima Tshiili-Boliivia piiril asuvat Licancaburi. 5916 meetri kõrgust kustunud vulkaani. Viimati tegutses see mõni tuhat aastat tagasi, praegu on puhkusel. Vulkaani kaldeeras asub maailma kõrgeim järv, mis enamuse ajast on kaetud jääga, kuid asustatud mikroorganismidega. Elutingimused Licancaburi tipus pole kaugeltki nii karmid, nagu Marsil praegu. Ent võivad mingil määral olla võrreldavad nendega, mis valitsesid Marsil 3,5 miljardit aastat tagasi. Öeldut arvestades on NASA asunud korraldama uurimisekspeditsioone Licancaburi kaldeerasse, et selgitada milliseid kaitse- ja kohastumismehhanisme võisid kasutada kunagised Marsi asukad, kui varasem, arvatavalt praegusest tunduvalt tihedam Marsi atmosfäär hõrenema hakkas ja elutingimused seal halvenesid.

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