Hoe ver is Mars van de Zon verwijderd?

Mars, gefotografeerd door de Mars Insertion Orbiter
Olympus Mons, de drie vulkanen in het Tharsis-gebied en Vallis Marineris. Merk ook de wolken en de ijskap aan de zuidpool op. Credit: ISRO

Tijdens de Wetenschappelijke Revolutie raakten astronomen er van overtuigd dat de Aarde en de andere planeten om de Zon draaien. En met dank aan Copernicus, Galileo, Kepler en Newton werd de studie van hun banen met een wiskundige precisie uitgevoerd. Met de ontdekkingen van Uranus, Neptunus, Pluto en de Kuipergordel weten we hoe gevarieerd de banen van de planeten in ons zonnestelsel zijn.

Mars is onze op één na meest nabije buur. De planeet vertoont op een aantal vlakken grote overeenkomsten met de Aarde maar de verschillen qua baan zijn groot. Mars bevindt zich veel verder weg van de Zon maar de baan van de planeet is ook meer ellipsvormig en dit leidt dan weer tot interessante variaties in temperatuur en weerpatronen.

 

Perihelium en aphelium

De banen van Mars en de Aarde
De banen van Mars en de Aarde om de Zon (credit: NASA)

Mars draait op een gemiddelde afstand van 228 miljoen kilometer om de Zon. Dit is gelijk aan 1,524 Astronomische Eenheden. Mars heeft echter ook de op één na meest excentrische baan van alle planeten (0,0934). De baan van Mercurius wijkt met een excentriciteit van 0,20563 echter nog veel meer af.

Het perihelium, de kortste afstand tot de Zon, bevindt zich op 206.700.000 kilometer en het aphelium, de grootste afstand tot de Zon, bevindt zich op 249.000.000 kilometer oftewel 1,37 AE en 1,666 AE.

Mars draait met een gemiddelde snelheid van 24 kilometer per seconde om de Zon heen en heeft 687 Aardse dagen nodig om een omwenteling om de Zon te voltooien. Een Marsjaar is dus gelijk aan 1,88 Aardse jaren. Gecorrigeerd voor de Martiaanse dag (die we Sol noemen) van 24 uur, 29 minuten en 35 seconden duurt een Marsjaar dus 668,5991 Sol.

Ongeveer 19.000 jaar geleden had de Marsbaan een excentriciteit van 0,079 en over ongeveer 24.000 jaar zal de excentriciteit zijn toegenomen tot 0,105. Ongeveer 1,35 miljoen jaar geleden was de baan van Mars nagenoeg cirkelvormig.

Hellingshoek

Net zoals de Aarde maakt de rotatieas van Mars een behoorlijke hoek. De inclinatie ten opzichte van het baanvlak bedraagt 25,19° en komt daarmee in de buurt van de hellingshoek van de Aarde die 23,449° bedraagt. Dit betekent dat er op Mars ook seizoensveranderingen in temperatuur voorkomen. De gemiddelde temperatuur aan het oppervlak van Mars is veel lager dan op Aarde maar het verschil in temperatuur is ongeveer hetzelfde.

De gemiddelde temperatuur aan het oppervlak van Mars bedraagt -46 °C. Dit varieert van -143 °C in de winter aan de polen tot 35 °C in de zomer gedurende de middag aan de evenaar. In bepaalde periodes van het jaar is het dus op Mars warmer dan in sommige gebieden op Aarde.

Baan- en seizoensveranderingen

De variaties in temperatuur en de veranderingen in seizoenen worden veroorzaakt door veranderingen in de baan van de planeet. De grotere excentriciteit van de baan betekent dat Mars langzamer beweegt in zijn baan in het aphelium en sneller beweegt in het perihelium.

Het aphelium van Mars valt samen met de lente op het noordelijk halfrond. Dit seizoen duurt 7 maanden en is daarmee het langste seizoen op de planeet. De zomer is met 6 maanden het op één na langste seizoen en herfst en winter duren er 4 en 5,3 maanden. Op het zuidelijk halfrond verschilt de lengte van de seizoenen maar een klein beetje.

Als Mars in de buurt van zijn perihelium is dan is het zomer op het zuidelijk halfrond en winter op het noordelijk halfrond en als de planeet in de buurt van zijn aphelium is dan is het winter op het zuidelijk halfrond en zomer op het noordelijk halfrond. Dit leidt er toe dat de seizoenen op het zuidelijk halfrond extremer zijn en de seizoenen op het noordelijk halfrond gematigder. De zomertemperatuur in het zuiden kan oplopen tot 30 °C en dat is meer dan de zomertemperatuur in het noorden.

Het kan ook sneeuwen op Mars. In 2008 vond de Phoenix Lander van de NASA watersneeuw in de poolgebieden van de planeet. Dit was verwacht maar wetenschappers waren er niet op voorbereid die sneeuw daadwerkelijk te zien vallen. Samen met onderzoek van de bodem in dit gebied heeft dit er toe geleid dat wetenschappers denken dat de polen in het verleden veel warmer en natter waren dan nu.

In 2012 toonden gegevens die met de Mars Reconnaissance Orbiter waren verkregen aan dat er CO2-sneeuw valt in het zuidpoolgebied van Mars. Wetenschappers weten al enkele tientallen jaren dat CO2-ijs deel uit maakt van de seizoenscyclus op Mars en dat het voorkomt in de zuidelijke poolkap. Maar het was voor het eerst dat een dergelijk fenomeen werd waargenomen en het is tot nu toe ook het enige voorbeeld van vallende CO2-sneeuw in het zonnestelsel.

Recent onderzoek dat is uitgevoerd m.bv. De Mars Reconnaissance Orbiter, het Mars Science Laboratory, de Mars Orbiter Mission (MOM), de Mars Atmosphere and Volatile Evolution (MAVEN) en de Opportunity en Curiosity Rovers hebben interessante zaken naar boven gehaald over het verleden van Mars.

Bodemmonsters en waarnemingen vanuit een baan om de planeet hebben duidelijk gemaakt dat de planeet ongeveer 3,7 miljard jaar geleden beduidend meer water aan zijn oppervlak had dan dat er tegenwoordig in de Atlantische Oceaan voorkomt. Ook atmosferische studies hebben aangetoond dat Mars vroeger een levensvatbare atmosfeer heeft gehad die langzaamaan door de zonnewind is gestript.

Weerpatronen

De poolkap van Mars
De poolkap van Mars verdwijnt in de zomer en groeit in de winter weer aan

De variaties in seizoenen zorgen er voor dat er extreme weersverschillen kunnen voorkomen op de planeet. Zo kent Mars de grootste stofstormen in het zonnestelsel. Er zijn stormen waargenomen die een groot deel van de planeet bedekken. Ze komen voornamelijk voor als Mars zich dicht bij de Zon bevindt en ze zorgen er voor dat de gemiddelde temperatuur op Mars stijgt.

De eerste ruimtemissie die hier mee te maken kreeg was de Mariner 9 die in 1971 in een baan om Mars werd gebracht. De Mariner 9 stuurde foto’s naar de Aarde van een planeet gehuld in stof. Alleen de Olympus Mons, een vulkaan met een hoogte van 24 kilometer, was nog zichtbaar boven de stofwolken. De storm duurde een maand en zorgde er voor dat de Mariner 9 niet de gehele planeet tot in detail kon fotograferen.

Op 9 juni 2001 nam de Hubble Space Telescope een stofstorm waar in het Hellas Basin op Mars. In juli ging die storm liggen om later weer aan te groeien tot de grootste stofstorm van de laatste 25 jaar. De storm was zó groot dat amateurastronomen met kleine telescopen de storm konden waarnemen. De storm zorgde er ook voor dat de temperatuur aan het oppervlak met maar liefst 30 °C steeg.

Dergelijke zware stormen ontstaan voornamelijk als Mars dichtbij de Zon is en ze zijn het resultaat van temperatuursverhogingen en veranderingen in de lucht en de bodem. Als de bodem uitdroogt zal die gemakkelijker door luchtwervelingen worden meegenomen. Deze wervelingen worden veroorzaakt door drukveranderingen die ontstaan door de toegenomen warmte. Een stofstorm zorgt voor een verdere verhoging van de temperatuur waardoor er een soort van broeikaseffect ontstaat.

Eerste publicatie: 6 augustus 2016
Laatste keer bijgewerkt op: 2 oktober 2017
Bron: UniverseToday

Meer artikelen over Mars