Eestis tõuseb Marss 2003. aasta märtsis-aprillis 2–2,5 tundi enne Päikest, olles seetõttu vaadeldav hommikuti madalal kagutaevas. Maa ligineb sel ajal jõudsalt Marsile. Kuna aga Marss liigub taeva lõunapoolkeral, siis on tema nähtavustingimused head ainult Maa lõunapoolkeral asuvatele vaatlejatele. 1. märtsil oli Marss meist 228,6 kilomeetri kaugusel ja 1. aprillil jõuab 186,5 miljoni kilomeetri taha. Planeedi ketta nurkläbimõõt kasvab selle ajaga 6,1–7,5 kaaresekundini, heledus läheneb heledamate tähtede omale. Võrreldes augustis toimuva vastasseisuaegse vahemaaga 56 miljonit kilomeetrit, on planeet siiski kaugel ja maapealsete teleskoopidega pole sealt suurt midagi näha. Küll jätkavad edukaid vaatlusi USA Marsi tehiskaaslased Mars Global Surveyor ja Mars Odysseus ning mitmel kosmoselaeval käivad viimased ettevalmistused Marsi poole teele asumiseks.

Kui 1610. aastal ja edaspidi esimesed pikksilmad tähistaevale ja planeetidele suunati, leiti kohe palju uut ja ootamatut. Kuult paistsid arvukad rõngasmäed, Päikesel leiti plekid, Veenusel faasid, Jupiteri ümbruses tiirlesid kaaslased, Saturni ketta kõrval nähti midagi sangade või kõrvade taolist. Marsilt esimesed pikksilmad midagi huvitavat ei avastanud, näha polnud ühtki pinnamoodustist. Aegamööda teleskoopide kvaliteet paranes ja 1666. aastal märkas Itaalia astronoom Jean Domenique Cassini Marsil valget laiku, 1672 kinnitas seda Hollandi astronoom Christian Huygens ning sealtpeale nägid seda paljud.

Polaarmütsid Maalt nähtuna

Heledaid laikusid, mis vaatlejale kõigepealt silma paistavad on kaks – üks Marsi põhja- ja teine lõunapolaaralal. Tähelepanuväärne on nende muutlikkus, vahel on nad suuremad, mõnikord väiksemad, siis jälle heledad või peaaegu nähtamatud. Seetõttu ei julgetud neid esialgu pidada Marsi pinnamoodustisteks, pigem seostati pilvedega. Kui laikude avastamisest oli möödunud üle saja aasta, leidis Inglise astronoom William Herschel, et nende alade ulatus ja nähtavus on seotud Marsi aastaaegadega ning selles osas valitseb suur sarnasus Maaga. Nagu siingi, valgustab ja soojendab Päike Marsil pool aastat paremini üht poolkera ja seejärel hellitab ülejäänud teist poolt. Analoogiliselt Maa valge lumikatte ärasulamisega suvisel põhjapoolkeral, juhtub midagi taolist ka Marsil – sealse põhjapoolkera valge laik on kõige väiksem just suviti. Nii seostati Marsi valged laigud ja nende muutused vahelduva lumikattega, nimeks said nad polaarmütsid (ingl polar caps), suvine minimaalne polaarmüts on jääkpolaarmüts (ingl residual polar caps).
Marsi talvised polaarmütsid võivad ulatuda kuni 40 laiuskraadini. Kuid nagu Maal, ei ole aastad vennad ja nii on ka eri aastate polaarmütsid isesuguse ulatusega.
Maal on lumikate tavaliselt ebaühtlane ja ka Marsi polaarmütsid ei ole korrapäraste ringjate servadega. Sulamisel eralduvad siin-seal mütside põhikehast üksikud tükid, enamasti igal aastal samas kohas. See viitab seotusele reljeefiga – heledad laigud säilivad kauem kõrgematel aladel.
Polaarmütside nähtavust saab parandada sobivate valgusfiltritega. Kõige kontrastsemalt on nad ümbritsevast erinevad, kui kasutada ainult sinakat valgust läbilaskvaid filtreid. Kollakas ja punakas valguses paistavad nad vähem silma.
Maapealsete vaatlustega on tänapäeval suhteliselt lihtne jälgida polaarmütside sesoonset käitumist, raskem on teha otsustusi nende olemuse kohta. Siiski jõuti veel enne kosmoseaparaatide Marsile saatmist õigele põhijäreldusele, et vee vähesuse ja madalate temperatuuride tõttu on Marsi polaarmütside, eriti nende kasvavate ja kahanevate alade, peamiseks koostisosaks mitte tavalisest veest tekkinud lumi ja jää, vaid külmunud süsihappegaas ehk kuiv jää. Kui palju külmunud süsihappegaasi polaarmütsides pidevalt asub ja milline hulk ringleb, miks polaarmütsid erinevalt käituvad ning muu huvitav jäi kosmosetehnika uurida.

Polaarmütsid Marsi tehiskaaslastelt vaadatuna

Alates 1965. aastast on Marsi lähedal teinud uurimistöid peamiselt USA kosmoselaevad. Kolmel korral on aparaadid õnnestunult maandunud. 1976 jõudsid kohale kaks Viking Landerit, 1997 Mars Pathfinder. Kuid ükski nende maandumispaik ei olnud polaaraladel. Lõunapolaaralale taheti maandada 1999. aastal Mars Polar Lander, aga see kosmoselaev läks kaotsi. Siiski on saadud palju huvitavaid andmeid tehiskaaslastel töötanud seadmete vahendusel. Kõigepealt on küllalt täpselt määratud Marsi globaalne reljeef. Marsi põhjapoolus on kuus kilomeetrit madalamal lõunapoolusest ja ka lõunapoolkera kesklaiused on tunduvalt kõrgemad põhjapoolkera vastavatest aladest. Siit ka lihtne seletus, miks lõunapoolkera ajutine polaarmüts põhja omast tavaliselt kaugemale ulatub – kõrgemal lõunapoolkeral on lihtsalt külmem. Lisaks aitab sellele kaasa ka tõsiasi, et lõunapoolkera talvel on Marss Päikesest kaugemal, kui põhjapoolkera talvel.
Jääkpolaarmütside piltidel on näha mitmesuguseid pinnavorme, seejuures lõuna- ja põhjapolaarmütsid on üsna erinevad. Põhjapolaarmüts on suhteliselt tasasem, iseloomulike alade pinnastruktuur meenutab mõnel pool kodujuustu, teisal pesukäsna. Jääklõunapolaarmütsi pinnal on enamasti suuremad, šveitsi juustu meenutavad augud ja rennid. Pinnavormide erinevusi on arvatavasti kujundanud erinevad kliimatingimused. Põhjapooluse ümbrus on soojem ja suviti sublimeerub sealt peaaegu kogu ladestunud süsinikdioksiidi ning järele jääb põhiliselt tavalise vee jääst koosnev jääkpolaarmüts. Lõunapooluse ümber on külmem, kogu tahke süsihappegaas suviti ei lendu ning jääklõunapolaarmütsi kattekihiks on kogu aeg süsinikdioksiidi lumi ja jää.
Marsi põhjapooluse ümbruses paikneva jäämäe keskmine paksus on ühe kilomeetri ringis, ruumalaks hinnatakse 1,2 miljonit ruutkilomeetrit. See jääb küll märgatavalt alla Maa polaarmütsidele, moodustades umbes neli protsenti Antarktika jääkilbist ja vähem kui pool Gröönimaa omast. Aga seda polegi nii vähe, kui meenutada, et Marsi enda ruumala on ainult 15 protsenti Maa ruumalast.

Polaarmütside paksuse sesoonsest muutlikkusest

Analüüsides laserkõrgusmõõtja MOLA ja teiste Mars Global Surveyori seadmete kogutud andmeid, õnnestus USA teadlastel eesotsas David E. Smithiga määrata polaarmütside paksused olenevalt areograafilisest laiusest alates kuuekümnest laiuskraadist kõrgemale. Analüüsiti rohkem kui 400 miljonit mõõtmist, mis tehti ajavahemikus 28. veebruarist 1999 kuni 25. maini 2001 ehk 1,2 Marsi aasta jooksul.
Mõõtmised algasid Marsi põhjapoolkera suvel, siis kui põhjapolaarmütsi paksus oli väikseim ja püsis peaaegu muutumatuna. Kohe, kui algas sügis ja kõrgetel laiustel algas polaaröö, hakkas seal paksenema ka polaarmüts ning kasvas paari kuuga 40–50 sentimeetri võrra. Seejärel tuli ootamatu tagasikäik, järgneva kahe kuuga kõrgete laiuste mütsi paksus vähenes kuni 30 sentimeetrit. Selle põhjuseks olid äkitselt puhkenud tolmutormid. Ehkki põhiliselt tormas Marsi lõunapoolkeral, soojenes rohkem kui 20 kraadi võrra ka põhjapoolkera atmosfäär ning tahke süsinikdioksiid hakkas gaasina atmosfääri tagasi minema. Arvatavasti osa kõrgete laiuste pinnasest kandsid laiali ka tuuled.
Tolmutormide lakates läks kõik tagasi normaalsetele radadele ning alates põhjapoolkera talve algusest hakkas põhjapolaarmüts jälle paksenema. Ning veidi enne kevade algust oli see jäine ala üsna pooluse lähedal keskmisest 1,2 meetrit paksem. Kevadel muutus põhjapolaarmüts üldjoontes õhemaks.
Atmosfäärse süsihappegaasi tahkestumine ja langemine Marsi pinnale ning lendumine poole aasta pärast kajastub ka Marsi gravitatsioonivälja perioodiliste muutustena. Selle järgi saab hinnata lumeks muutuva süsihappegaasi massi. Esialgsete tulemuste kohaselt langeb aasta jooksul planeedi pinnale kolmandik atmosfääri süsihappegaasist.

Marsilaevade flotill stardiks valmistumas

Parimad ajad Marsile reisimise alustamiseks on mõni kuu enne Maa ja Marsi vastasseise-lähenemisi. Vastasseisud korduvad iga 2,1–2,2 aasta tagant. Eelmine oli 2001. aasta juunis, eelolev on tänavu augustis ning mitmel pool käivad praegu pingelised stardieelsed ettevalmistused. Kui töödega hakkama ei saa ja tänavusel kevadsuvel startida ei õnnestu, tuleb järgmine sobiv võimalus alles 2005. aastal.
USA kosmoseagentuur NASA plaanib tänavu Marsi poole teele saata kaks kosmoselaeva, mõlema peal ühesugused marsikulgurid. Esimene neist peaks startima Floridas asuvalt Cape Canaverali kosmodroomilt juuni esimesel poolel. Teise sobiv “stardiaken” on kuu aega hiljem, 25. juunist kuni 12. juulini. Õnnestumise korral peaks nad samas järjekorras Marsile jõudma jaanuaris 2004.
Võrreldes 1997. aasta suvel Marsil edukalt tegutsenud Pathfinderi kulguri Sojourneriga, on selle aasta omad hoopis tugevama ehitusega ja varustatud parema aparatuuriga. Laste mängusõidukiga sarnanenud Sojourner kaalus 11,5 kilogrammi ja liikus Marsi pinnal sadakond meetrit. Uued kulgurid on tõsised masinad, kaaludes 185 kilogrammi ja õnnestumise korral ulatub nende sõiduulatus vähemalt kilomeetrini. Tegemist on robotgeoloogidega, mille põhiülesandeks on Marsi kaljude ja pinnase uurimine, eesmärgiga leida vett või vähemalt tõendeid, et maandumispaigas on kunagi vett leidunud.
Kulgurite pooleteise meetri kõrgusel asuvad kaamerad vaatavad igasse kaarde ning annavad ümbritsevast maastikust stereopildi, mida näeks Marsil kõndiv geoloog. Kulguri ühe päeva liikumisnormiks on sada meetrit. Objekti juurde jõudes paigutab robotkäsi uurimisseadmed, milleks on Mössbaueri spektromeeter, alfa-osakeste röntgenikiirguse spektromeeter, magnetid jne, vastu valitud kaljut või pinnast. Ning mikroskoopilise kaameraga võib objekti vaadata, nagu seda teeb geoloog luubi abil. Haamri ülesandeid täidab abrasiivseade, mis avab tee kivimite sisemusse. Plaani kohaselt peaksid kulgurid Marsil töötama kolm kuud.
Nende teenindusmeeskonnad treenivad juba mõnda aega. Spetsiaalses kõrbebaasis harjutab osa meeskonnast Marsile sarnastel maastikel kulgurite roolimist, teised uurimisseadmete kasutamist. Kulgurite juhtimise teeb keeruliseks see, et sidesignaalidel kulub Maa ja Marsi vahel edasi-tagasi liikumiseks üle kahekümne minuti, mistõttu tegutseda tuleb väga ettevaatlikult.
Marsilaeva teelesaatmine on kavas ka Euroopa kosmoseagentuuril ESA, kohale peaks see jõudma detsembris. Marsile maanduvast aparaadist Beagle 2 ja plaanitavatest töödest oli veidi juttu eelmise aasta kolmandas Horisondis. Kosmosetehnika abil Marssi uurivate riikide klubisse tahab astuda ka Jaapan. Seega, kui kõik areneb plaanide kohaselt, peaks tänavu suvel Marsile suunduma terve väike kosmoselaevade flotill.

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