سفر به مریخ: جهان نام آشنای سرخ منظومه شمسی

مریخ چهارمین سیاره‌ در منظومه‌ی شمسی است که امروزه به لطف اکتشافات متعدد، یکی از شناخته‌شده‌ترین جهان‌ها محسوب می‌شود؛ اما هنوز پرسش‌های بی‌پاسخی درباره‌ی آن وجود دارد.

امروزه می‌توان گفت مریخ به لطف کاوش‌ها و اکتشافات متعدد یکی از آشناترین نقاط منظومه‌ی شمسی است. مریخ چهارمین سیاره‌ی منظومه‌ی شمسی (بر اساس فاصله از خورشید) و دومین سیاره‌ی کوچک پس از عطارد است. نام مریخ یا مارس با الهام از خدای جنگ رومی انتخاب شده است و اغلب با لقب سیاره‌ی سرخ آن را می‌شناسند.

فراوانی اکسید آهن در پوسته‌ی مریخ دلیل اصلی رنگ سرخ خاک است. روزها و فصل‌های مریخ تا حد زیادی به زمین شباهت دارند که دلیل آن هم شباهت دوره‌ی چرخش به دور خورشید و چرخش محوری آن به زمین است. بزرگ‌ترین کوه آتشفشان و دومین کوه بلند در کل منظومه‌ی شمسی در مریخ قرار گرفته است و دره‌ی مارینریس یکی از بزرگ‌ترین دره‌های منظومه‌ی شمسی است. مریخ دارای دو قمر به نام‌های فوبوس و دایموس است که برخلاف قمر زمین شکل نامنظمی دارند. احتمالا این دو قمر سیارک‌هایی بوده‌اند که در دام جاذبه‌ی مریخ افتاده‌اند.

بر اساس شواهد به دست آمده از کاوشگرها و ربات‌های مختلف احتمالا در گذشته شرایط حیات در مریخ مهیا بوده است. در آینده‌ای نزدیک، فضاپیماهای متعددی با هدف جستجوی علائم حیات به مریخ خواهند رفت. از این مأموریت‌ها می‌توان به مریخ‌نوردهای مارس ۲۰۲۰ (پرسویرنس) واگزومارس اشاره کرد. به دلیل فشار جوی اندک (کمتر از یک صدم فشار جوی زمین)، آب به‌صورت مایع نمی‌تواند روی سطح مریخ دوام بیاورد.

حجم یخ‌آب در اعماق پوشش یخی قطب جنوب مریخ برای پوشاندن کل سطح سیاره تا عمق ۱۱  متر کافی است. در نوامبر ۲۰۱۶، ناسا یافته‌هایی مبنی بر وجود یخ زیرزمینی در صفحه‌ی اتوپیا پانیتیا گزارش کرد. بر اساس تخمین‌ها، حجم آب کشف شده برابر با حجم آب موجود در دریاچه‌ی سوپریور آمریکای شمالی است. مریخ را می‌توان به‌راحتی از زمین با چشم غیرمسلح و به شکل یک نقطه‌ی سرخ مشاهده کرد.

شکل‌گیری

تقریبا ۴/۶ میلیارد سال پیش، منظومه‌ی شمسی ابری از گاز و غبار یا سحابی خورشیدی بود. جاذبه منجر به فروپاشی و چرخیدن مواد شد، خورشید در مرکز این چرخش به وجود آمد و بقیه‌ی مواد به‌تدریج متراکم شدند. ذرات کوچک با نیروی جاذبه به یکدیگر نزدیک شدند و به ذرات بزرگ‌تر تبدیل شدند.

بادهای خورشیدی عناصر سبک‌تر مثل هیدروژن و هلیوم را دور کردند و مواد سنگی و سنگین در نزدیکی خورشید دنیاهای سنگی کوچک‌تری مثل مریخ و زمین را ساختند؛ اما از آنجاکه بادهای خورشیدی تأثیر کمتری روی عناصر سبک‌تر داشتند این عناصر برای تشکیل غول‌های گازی به یکدیگر پیوستند. به این صورت شهاب‌سنگ‌ها، ستاره‌های دنباله‌دار، سیاره‌ها و قمرها تشکیل شدند.

مدل تجمع هسته

بر اساس مدل تجمع هسته (core accretion) در ابتدا هسته‌های سنگی سیاره‌ها شکل گرفتند، سپس عناصر سبک‌تر، گوشته و پوسته‌ی سیاره‌ها را تشکیل دادند. در دنیاهای سنگی، عناصر سبک‌تر دیگر جو را تشکیل دادند. بررسی سیاره‌های خارجی (خارج از منظومه‌ی شمسی) نظریه‌ی تجمع هسته را به‌عنوان فرآیند شکل‌گیری غالب تأیید می‌کند. از به هم پیوستن ذرات دیگر، اجرام کوچک‌تر تشکیل شدند. برخی از این اجرام به یکدیگر پیوستند و سیارک‌ها، دنباله‌دارها، قمرها و سیاره‌ها را به وجود آوردند.

کوچک شدن مریخ

بر اساس یک فرضیه، مریخ در طول تکامل خود به‌مرور کوچک‌تر شده است. طبق مدل‌ها در صورت توزیع یکسان گاز و غبار، سیاره‌ی سرخ باید به‌اندازه‌ی زهره و زمین رشد می‌کرد. بر اساس فرضیه‌ی انتقال (Grand Tack)، مشتری و زحل در فاصله‌ی کوتاهی پس از تولد به سمت خورشید حرکت کرده‌اند؛ و در راه خود مقدار زیادی از سنگریزه‌های اطراف مریخ را جارو کرده‌اند. اگر مشتری مسیر خود را نزدیک به ۱/۵ واحد نجومی تغییر می‌داد، مریخ با موفقیت به رشد خود ادامه می‌داد.

بر اساس نظریه‌ای دیگر، کاهش تعداد بلوک‌های سیاره‌ای نزدیک به مدار مریخ به اندازه‌ی ۵۰ تا ۷۵ درصد، عامل کوچک شدن سیاره‌ی سرخ هستند. بر اساس یک احتمال دیگر، مریخ احتمالا در کمربند سیارکی قرارداشته است و سپس به دلیل برخورد با شبه سیاره‌ها به سمت خورشید حرکت کرده است. از آنجا که جرم مریخ از شبه‌سیاره‌ها بیشتر بوده است، در برخورد با این اجرام انرژی خود را از دست داده است و آن‌ها را از منظومه‌ی شمسی بیرون انداخته است.

گرمایش و سرمایش

مریخ هم مانند سیاره‌های دیگر، در اوایل حیات به دلیل برخوردهای مستمر بسیار داغ بوده است. فضای داخلی این سیاره مذاب و عناصر متراکم‌تری مثل آهن در مرکز آن ته‌نشین شده و هسته‌ی این سیاره را تشکیل دادند. سیلیکات‌های سبک‌تر هم گوشته و در نهایت سیلیکات‌های سنگین، پوسته‌ی این سیاره را تشکیل دادند. احتمالا مریخ در گذشته به مدت چندصد میلیون سال از میدان مغناطیسی برخوردار بوده است اما به‌مرورزمان و با سرد شدن، میدان مغناطیسی خود را از دست داده است.

مریخ جوان پر از آتشفشان‌های فعال بوده است که منجر به جاری شدن مواد مذاب در سطح آن شده‌اند و آب و کربن دی‌اکسید هم در جو این سیاره وجود داشته است؛ اما اثری از فعالیت تکتونیکی (حرکت صفحات پوسته) روی مریخ مشاهده نمی‌شود، بنابراین آتشفشان‌های مریخ ثابت باقی ماندند و پس از هر فوران به رشد خود ادامه دادند.

مریخ در گذشته به لطف فعالیت‌های آتشفشانی، جو ضخیم‌تری داشته است. میدان مغناطیسی مریخ از این سیاره در برابر تشعشعات و بادهای خورشیدی محافظت می‌کرد. بر اساس بررسی‌ها، با افزایش فشار جوی آب هم روی سطح مریخ جریان یافته است؛ اما تقریبا ۳/۵ میلیارد سال پیش، مریخ شروع به سرد شدن می‌کند. فوران‌های آتشفشانی کمتر می‌شوند و میدان مغناطیسی این سیاره ناپدید می‌شود. جو بدون محافظ مریخ هم توسط بادهای خورشیدی به‌تدریج از بین می‌برد و سطح آن هدف بمباران تشعشعات خورشیدی قرار می‌گیرد. تحت این شرایط، آب مایع نمی‌تواند روی سطح سیاره دوام بیاورد. بر اساس پژوهش‌ها، آب به شکل مایع و جامد زیر سطح مریخ قرار دارد. بنابراین احتمال یافتن حیات مریخی هم روی این سیاره وجود دارد.

خصوصیات فیزیکی و ترکیب

قطر مریخ برابر با نیمی از قطر زمین و مساحت سطح آن هم اندکی از مساحت خشکی‌های زمین کمتر است. مریخ چگالی کمتری از زمین دارد و حجم آن ۱۵ درصد حجم زمین و جرم آن ۱۱ درصد جرم زمین است؛ درنتیجه جاذبه‌ی مریخ در قیاس با زمین ۳۸ درصد محسوب می‌شود. علت رنگ نارنجی قرمز مریخ، وجود اکسید یا زنگ آهن در خاک آن است.

ساختار داخلی

غباری که سطح مریخ را پوشانده است مثل پودر تالک است. زیر لایه‌ای از غبار، پوسته‌ی مریخی قرارگرفته که بیشترین بخش آن را سنگ‌های آتشفشانی بازالت تشکیل می‌دهد. خاک مریخ حامل مواد مغذی مثل سدیم، پتاسیم، کلراید و منیزیم است. ضخامت پوسته‌ی مریخ به ۱۰ الی ۵۰ کیلومتر می‌رسد.

تصور می‌شود پوسته‌ی مریخی یک تکه باشد. برخلاف زمین، سیاره‌ی سرخ فاقد صفحات تکتونیکی است. زمین‌ساخت‌ها یا تکتونیک‌های صفحه‌ای روی گوشته شناور هستند و عامل اصلی تغییر شکل زمین هستند. از آنجا که هیچ حرکتی روی پوسته وجود ندارد، سنگ‌های مذاب در یک نقطه جمع شده‌اند و آتشفشان‌های عظیمی را روی سطح مریخ به وجود آورده‌اند.

البته این به معنی بی حرکت بودن پوسته نیست. بر اساس پژوهش‌ها، احتمال رانش‌های پرقدرت منجر به ایجاد شیب‌های مریخی شده‌اند. به عقیده‌ی پژوهشگران یخ، یک ماده‌ی مهم برای روان‌سازی رانش‌ها در مریخ حتی در نواحی استوایی مثل والس مارینریس است. هر گونه حیات احتمالی روی مریخ احتمالا زیر زمین آن در جریان است. با اینکه ستاره‌شناسان به جستجوی علائم حیات گذشته و حال در مریخ ادامه می‌دهند اما تاکنون هیچ مدرکی دال بر وجود حیات مریخی به دست نیامده است.

^{ساختار مریخ: هسته، گوشته، پوسته و جو}

بر اساس شواهد، میلیون‌ها سال است که هیچ فعالیت آتشفشانی در مریخ رخ نداده است. گوشته‌ی مریخ بسیار خاموش و آرام است. گوشته از سیلیکون، اکسیژن، آهن و منیزیم تشکیل شده است. ضخامت گوشته به نقل از ناسا به ۱۲۴۰ تا ۱۸۸۰ کیلومتر می‌رسد.

مرکز مریخ هسته‌ی جامدی از آهن، نیکل و سولفور است. قطر هسته‌ی مریخ بین ۱۵۰۰ تا ۲۱۰۰ کیلومتر برآورد شده است. هسته‌ی مریخ حرکت نمی‌کند بنابراین این سیاره فاقد میدان مغناطیسی سراسری است؛  بدون وجود میدان مغناطیسی، تشعشعات رادیویی به این سیاره برخورد می‌کنند و آن را به یک سیاره‌ی غیرقابل سکونت تبدیل کرده‌اند.

زمین‌شناسی مریخ

مریخ میزبان بلندترین کوهستان‌ها و عمیق‌ترین و طولانی‌ترین دره در کل منظومه‌ی شمسی است. ارتفاع کوه الیمپوس مانز به ۲۷ کیلومتر می‌رسد که تقریبا سه برابر ارتفاع کوه اورست است. عمق دره‌ی مارینریس مریخ هم به ده کیلومتر می‌رسد و از شرق به غرب وسعت آن به ۴۰۰۰ کیلومتر می‌رسد که تقریبا برابر با عرض استرالیا است.

دانشمندان معتقدند دره‌ی مارینریس بر اثر خراش و کشیدگی پوسته به وجود آمده است. عرض دره‌های مستقل داخل منظومه به ۱۰۰  کیلومتر می‌رسد. دره‌ها در بخش مرکزی دره‌ی مارینریس در منطقه‌ای به عرض ۶۰۰ کیلومتر ادغام می‌شوند. کانال‌های بزرگ برخاسته از انتهای بعضی دره‌ها و رسوب‌های لایه‌ای نشان می‌دهند دره‌ها زمانی مملو از آب بوده‌اند.

مریخ دارای بزرگ‌ترین آتشفشان‌ها در کل منظومه‌ی شمسی است که الیمپوس مانس یکی از آن‌ها است. قطر این آتشفشان عظیم به ۶۰۰ کیلومتر می‌رسد و به‌قدری عریض است که می‌توان تقریبا کل کشور لهستان را در آن جای داد. الیمپوس مانز یک آتشفشان سپری است (shield volcano) که شیب‌های آن به‌تدریج مانند آتشفشان‌های هاوایی افزایش پیدا می‌کند. مریخ از تعداد دیگری زمین آتشفشانی با قیف‌های شیب‌دار و کوچک تا صفحات بزرگ پوشیده شده از گدازه‌ی سخت، برخوردار است.

^{بزرگ‌ترین آتشفشان منظومه‌ی شمسی، الیمپوس مانز در مریخ قرار دارد این تصویر توسط وایکینگ ۱ گرفته شده است.}

کانال‌ها، دره‌ها و آبگذرهای مریخ نشان می‌دهند در گذشته‌ای دور آب مایع روی سطح این سیاره جریان داشته است. عرض برخی کانال‌ها به ۱۰۰  کیلومتر و طول آن‌ها به ۲۰۰۰ کیلومتر می‌رسد. احتمال وجود آب در شکاف‌ها و سوراخ‌ها، سنگ‌های زیرزمینی پیدا می‌شود. طبق پژوهش‌ها در سال ۲۰۱۸، آب شور زیر سطح مریخ می‌تواند حاوی مقادیر قابل توجهی اکسیژن باشد که برای حیات میکروبی لازم است. با این حال، میزان اکسیژن هم به دما و فشار وابسته است؛ تغییر انحراف محور چرخش مریخ، باعث تغییرات و نوسان‌های دمایی می‌شود.

بخش زیادی از مریخ از صفحات کم ارتفاع و مسطح تشکیل شده است. زمین‌های شمالی مریخ از مسطح‌ترین و هموارترین صفحات در کل منظومه‌ی شمسی هستند که احتمالا به دلیل جریان آب در سطح به وجود آمده‌اند. ارتفاع زمین در نیم‌کره‌ی شمالی مریخ کمتر از نیم‌کره‌ی جنوبی آن است و این یعنی پوسته‌ی شمال نازک‌تر از پوسته‌ی جنوبی است. تفاوت بین شمال و جنوب می‌تواند به دلیل برخورد بسیار بزرگی باشد که بلافاصله پس از تولد مریخ رخ داد.

حفره‌ها و دهانه‌های برخوردی

از نظر زمین‌شناسی، زمین و مریخ شباهت‌های زیادی با یکدیگر دارند. دانشمندان سیاره‌ای هم به کمک این شباهت‌ها می‌توانند به تحلیل داده‌های سطح مریخ بپردازند. به گفته‌ی مایکل رمزی، استادیار بخش زمین‌شناسی و علوم سیاره‌ای در دانشگاه پیتسبورگ:

مریخ شباهت زیادی به زمین دارد. در این سیاره شاهد پدیده‌هایی مثل نوارهای بادی، آتشفشان و کانال‌های آبی هستیم که شباهت زیادی به نمونه‌های موجود در زمین دارند.

 دهانه‌های برخوردی مریخ معمولا بر اثر برخورد اجرام بیرونی مثل شهاب‌سنگ، سیارک یا دنباله‌دارها شکل گرفته‌اند. دهانه‌های آتشفشانی، حفره‌‌هایی در قله‌ی آتشفشان‌ها هستند. به گفته‌ی دیوید کراون، دانشمند ارشد مؤسسه‌ی علوم سیاره‌ای توکسون:

با کوچک شدن اندازه‌ها، به‌سختی می‌توان تفاوت بین دهانه‌ی آتشفشانی و دهانه‌‌ی برخوردی را تشخیص داد. دهانه‌ی آتشفشانی بزرگ از نوع مآر (maar) بر اثر انفجارهای آتشفشانی و حرکت ماگما به سمت سطح ایجاد می‌شود و به آب‌های سطحی می‌رسد.

ماگما حاوی گازی است که پس از انفجار، قیفی مخروطی را ایجاد می‌کند؛ اما اگر فراوانی آب در منطقه‌ی آتشفشان زیاد باشد، ماگما با آب واکنش می‌دهد و فوران‌های انفجاری بزرگی را به وجود می‌آورند که به جای قیف مخروطی، مآر تولید می‌کند. رمزی می‌گوید: «دهانه‌های مآر، آتشفشانی هستند اما نه آتشفشانی که فکرش را می‌کنید. آن‌ها معمولا بخار منتشر می‌کنند و مانند دهانه‌های برخوردی به نظر می‌رسند.»

^{والس مارینریس از تصاویر مادون قرمز THEMIS، کاوشگر Mars Odyssey 2001. والس مارینریس مجموعه‌ای از دره‌های مریخی با طول بیش از ۴۰۰۰ کیلومتر، عرض ۲۰۰ کیلومتر و عمق ۷ کیلومتر است.}

پژوهشگران امیدوارند با بررسی داده‌های ماهواره‌ای به شواهدی برای تشخیص دهانه‌های برخوردی و دهانه‌‌های مآر برسند. به عقیده‌ی بسیاری از دانشمندان، فعالیت‌ آتشفشانی مریخ در گذشته‌های دور بالا بوده است. یکی از اولین تخمین‌ها درباره‌ی سن سطح سیاره، به تعداد دهانه‌های برخوردی وابسته است. تعداد حفره‌های برخوردی در سطوح قدیمی بیشتر از سطوح جوان است؛ بنابراین کشف صرفا یک دهانه‌ی برخوردی به معنی سن کم زمین در آن منطقه است.

دهانه‌ها سرنخ‌های مهمی را در مورد گذشته‌ی مریخ می‌دهند. از ASTER (رادیوسنج انعکاسی و نشر گرمایی پیشرفته‌ی فضایی) برای بررسی تغییرات سطحی زمین استفاده می‌شود. ASTER با دقت بالا، امکان بررسی جزئیات کوچک را هم فراهم می‌کند. رمزی یکی از اعضای تیم علمی ASTER از داده‌های این رادیوسنج برای مطالعه‌ی گنبدهای آتشفشانی، آثار سوختگی و رشد شهری استفاده می‌کند. روی زمین دانشمندان می‌توانند تصویربرداری ماهواره‌ای را با داده‌های زمینی مقایسه کنند و صحت مشاهدات را بررسی کنند اما در مریخ به دلیل عدم دسترسی نمی‌توانند این کار را انجام دهند.

بیش از ۴۳ هزار دهانه‌ی برخوردی روی مریخ وجود دارد

THEMIS (سیستم تصویربرداری نشر گرمایی) یکی از سه ابزاری است که همراه با کاوشگر Mars Odyssey در آوریل ۲۰۰۱ به مریخ پرتاب شد. این ابزار، داده‌های دقیق مشابه با داده‌های ASTER تولید می‌کند. دانشمندان مأموریت ناسا با داده‌های THEMIS، موقعیت فرود مریخ‌نوردهای اکتشافی را در سال ۲۰۰۳ انتخاب کردند. یکی از اهداف این مأموریت بررسی فرآیندهای سطحی مریخ در مقیاس کوچک بود؛ اما قبل از آنکه دانشمندان بتوانند به تفسیر داده‌های THEMIS بپردازند، باید از مشاهدات خود مطمئن می‌شدند.

دانشمندان با مقایسه‌ی داده‌های این دو سیستم به بررسی زمین‌های مریخ می‌پردازند. در حالی که تقریبا ۱۲۰ دهانه‌ی برخوردی روی زمین شناسایی شده‌اند، طبق تخمین‌ها، بیش از ۴۳ هزار دهانه‌ی برخوردی با قطرهای بیشتر از ۵ کیلومتر روی مریخ وجود دارد و احتمالا بیش از یک چهارم میلیون دهانه‌ی برخوردی هم اندازه با دهانه‌ی Meteor را می‌توان روی سطح مریخ پیدا کرد. اغلب دهانه‌های مریخی بر اثر برخورد شهاب‌سنگ‌ها در اولین روزهای شکل‌گیری مریخ به وجود آمده‌اند.

در حال حاضر هم پژوهشگران روی بخشی از پازل زمین‌شناسی مریخ متمرکز شده‌اند: تشخیص انواع مختلف دهانه‌ها با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای.

احتمال وجود آب

حدس و گمان نسبت به وجود آب در مریخ از سال‌ها پیش آغاز شد؛ اما برای اولین بار در سال ۲۰۰۰ بود که نشانه‌هایی مبنی بر وجود آب در مریخ کشف شد و جنجال زیادی را به پا کرد. ناسا با اشاره به آب‌راه‌ها از احتمال وجود آب در سیاره‌ی سرخ خبر داد. برای اولین بار ناسا در سپتامبر ۲۰۱۵ خبر از کشف بزرگ و قطعی شدن وجود آب در مریخ داد. آب مریخ دارای سه حالت است: بخار آب موجود در جو، پوشش یخی در قطب‌ها و سفره‌های آب زیرزمینی.

پوشش های یخی سطحی

در ژوئیه‌ی ۲۰۱۸، دانشمندان با استفاده از داده‌های کاوشگر مارس اکسپرس سازمان فضایی اروپا موفق به کشف مخزنی از آب مایع زیر لایه‌هایی از یخ و غبار در منطقه‌ی قطب جنوب مریخ شدند. مریخ در طی ۴/۶ میلیارد سال، تغییرات اقلیمی عمده‌ای را پشت سر گذاشته است و امروزه آب مایعی در سطح این سیاره جریان ندارد. بر اساس نتایج به دست آمده از کاوشگر مارس اکسپرس، یخ‌آب در قطب‌های مریخ وجود دارد که زیر لایه‌هایی از غبار مدفون شده است. بر اساس پژوهش‌های راداری، عمق لایه‌های یخ و غبار در قطب جنوب مریخ به ۱/۵ کیلومتر و مساحت آن‌ها به ۲۰۰ کیلومتر می‌رسد.

^{پوشش یخی قطب شمال مریخ، بخش زیادی از این پوشش از آب تشکیل شده است}

در می ۲۰۱۹ هم دانشمندان موفق به کشف بقایای صفحات یخی کهن مدفون زیر شن‌های قطب شمال مریخ شدند که عمق آن به ۱/۶ کیلومتر می‌رسد. آن‌ها لایه‌هایی از شن و یخ را کشف کردند که در بعضی مناطق ۹۰ درصد آن‌ها از آب تشکیل شده است. در صورتی که این بخش‌های ذوب شوند، لایه‌ای سراسری از آب با عمق حداقل ۱/۵ متر کل سیاره را می‌پوشاند. به این ترتیب پوشش‌های یخی قطبی یکی از بزرگ‌ترین منابع آبی این سیاره هستند.

پژوهشگران با استفاده از داده‌های ابزار MRO (مدارپیمای اکتشافی مریخ) معروف به SHARAD موفق به کشف پوشش‌های یخی شدند. این ابزار موج‌هایی را منتشر می‌کند که می‌توانند تا عمق ۲/۴ کیلومتری سطح مریخ نفوذ کنند.

لایه‌های یخی تاریخچه‌ی اقلیم گذشته‌ی مریخ را در خود دارند. بخش زیادی از پوشش یخی قطب شمال مریخ از یخ‌آب تشکیل شده است؛ البته روکشی از یخ خشک، کربن دی‌اکسید جامد روی آن را پوشانده است. در زمستان، لایه‌ی یخ خشک به اندازه‌ی ۱/۵ تا ۲ متر رشد می‌کند. در تابستان پوشش یخ خشک به داخل جو تصعید می‌شود (تبدیل از حالت جامد به گاز). به دلیل شباهت انحراف محو مریخ به زمین، فصل‌ها در مریخ هم تقریبا مشابه فصل‌های زمین هستند (انحراف محوری مریخ ۲۵/۱۹ است در حالی که انحراف زمین ۲۳/۴۴ درجه است).

پوشش قطب جنوب مریخ از پوشش شمالی آن کمی کوچک‌تر است. قطر آن به ۴۰۰ کیلومتر می‌رسد در حالی که قطر پوشش یخی شمالی به ۱۱۰۰ کیلومتر می‌رسد. بخشی پوشش یخی قطب جنوب مریخ، مانند پوشش شمالی از یخ جامد کربن‌دی‌اکسید تشکیل شده است که در زمستان به اندازه‌ی ۱/۵ تا ۲ متر رشد می‌کند.

سفره های آب زیرزمینی

به خاطر جو رقیق مریخ، شرایط سطح آن برای جریان آب چندان مساعد نیست. به همین دلیل منابع احتمالی آب یا زیرزمینی هستند یا به صورت پوشش یخی در قطب‌ها قرار گرفته‌اند. بر اساس مدلسازی‌های گذشته، بخشی از آب‌های مریخی زیرزمینی هستند. دانشمندان در اوایل سال گذشته، به شواهد زمین‌شناسی لازم برای سیستم زیرزمینی مریخ پی بردند. هدف مأموریت‌های آینده‌ی مریخی هم جستجوی علائم حیات در چنین نقاطی است. بر اساس یافته‌های گذشته، علائم وجود آب تقریبا در تمام دهانه‌های برخوردی دیده می‌شود. در نتیجه مریخ، زمانی دارای منابع آبی با ۴۰۰۰ تا ۵۰۰۰ متر عمق بوده است.

نشانه‌های زیادی از وجود آب در دهانه‌های برخوردی دیده می‌شود: کانال‌هایی که بر اثر عبور آب در دیواره‌‌ی آن‌ها شیارهایی به وجود آمده است، شواهدی از فرسایش و خطوط ساحلی. در نتیجه ممکن است دهانه‌ها سرنخی برای آب‌های زیرزمینی باشند. در بستر این دهانه‌ها شواهدی از وجود جریان‌های آب در گذشته دیده می‌شود که به‌مرور زمان ته‌نشین شده‌اند. طبق تخمین‌ها، عمق کانال‌ها منطبق با اقیانوس‌های مریخ در چهار میلیارد سال پیش هستند. به این ترتیب، کشف آب به مقدمه‌ای برای کشف حیات در مریخ تبدیل شد. 

^{علائم جریان آب در گذشته‌ی مریخ}

حیات مریخی

آب، پیش‌نیاز اصلی حیات است. کشف آب به ویژه آب‌های مایع زیرزمینی، امید به کشف حیات مریخی را بیش از پیش افزایش داده است؛ اما برای درک پتانسیل حیات مریخی، لازم است به ۳ الی ۴ میلیارد سال قبل بازگردیم.

در آن زمان مریخ و زمین در بسیاری از ویژگی‌ها مشترک بودند. سیاره‌ی سرخ، گرم و مرطوب بود، جو پایداری داشت و با چهره‌ی سرد و ناخوشایند کنونی‌‌اش فاصله‌ی زیادی داشت. به گفته‌ی دیوید پارکر، رئیس اکتشافات رباتیک و انسانی آژانس فضایی اروپا:

مواد اولیه‌ی سیاره‌ی مریخ در آغاز حیات آن، مشابه مواد تشکیل‌دهنده‌ی زمین بودند؛ اما به مرور همه چیز تغییر کرد. این فرآیند درست مانند نوعی فروپاشی بود.

مریخ به مرور زمان میدان مغناطیسی خود را از دست داد. از بین رفتن میدان مغناطیسی به این معنی است که این سیاره هیچ محافظی در برابر پرتوهای مضر نخواهد داشت. مریخ همچنین بخش زیادی از جو خود را از دست داد. چرا که جو یکی از دیگر معیارهای لازم برای شکل‌گیری حیات روی سیاره است و اکسیژن لازم را فراهم می‌کند. پارکر می‌گوید: «مریخ هنوز هم جو رقیق و نازکی دارد که بخش بیشتری از آن را کربن‌دی‌اکسید تشکیل داده است. دلیل سرمای بیش از حد این سیاره هم جو بسیار نازک آن است.»

^{مریخ نورد کریاسیتی همچنان برای جستجوی حیات مریخی تلاش می‌کند}

با این‌حال مریخ سرد و بدون محافظ هم باعث ناامیدی دانشمندان برای جستجوی علائم حیات در این سیاره نشده است. در سال ۲۰۱۸، مریخ‌نورد کریاسیتی ناسا موفق به کشف مواد زیستی روی مریخ شد. این کشف به این معنی بود که عناصر سازنده‌ی حیات زمانی روی مریخ وجود داشته‌اند یا هنوز هم وجود دارند. به نقل از پژوهشگران ناسا:

حفظ منابع زیستی، نقطه‌ی عطف درک حیات در طول عمر مریخ است. صرف‌نظر از اینکه مریخ از حیات کهن برخوردار باشد، مواد زیستی آن می‌توانند سرنخ‌هایی شیمیایی از فرآیندها و شرایط کنونی آن باشند.

کریاسیتی ناسا موفق به کشف متان، ساده‌ترین مولکول زیستی در مریخ شد. متان هم می‌تواند سرنخی از فرآیندهای شیمیایی در مریخ باشد. پاول ماهافی، رئیس بخش اکتشافات منظومه‌ی شمسی گدارد ناسا در ماه ژوئن سال گذشته گفت:

با توجه به اندازه‌گیری‌های فعلی، نمی‌توان به طور دقیق گفت منبع متان موجود در مریخ زیستی است یا زمین‌شناسی، کهن است یا مدرن.

از طرفی مدارپیمای ردیاب گاز اگزومارس، پروژه‌ی مشترک بین اروپا و روسیه، در سال ۲۰۱۶ با هدف کشف گازهای جوی به مریخ فرستاده شد. پارکر می‌گوید با اینکه مریخ‌نورد کریاسیتی موفق به کشف متان در بخش‌هایی شده است، هنوز وجود متان در سراسر جو مریخ قطعی نیست.

جو مریخ: ترکیب و آب و هوا

تغییرات آب و هوایی در مریخ شدید هستند. جو این سیاره در گذشته برای جریان آب مایع روی سطح، مناسب بوده است. اما امروزه تنها لایه‌ای نازک از آن باقی مانده است. اقلیم مریخ از معیارهای متعددی از جمله پوشش‌های یخی، بخار آب و طوفان‌های گردو غباری سرچشمه می‌گیرد. گاهی اوقات طوفان‌های شنی عظیم می‌توانند مانند پتویی به مدت چندین ماه، کل سیاره را بپوشانند و آسمان آن را غبار‌آلود و سرخ کنند.

جو مریخ ۱۰۰ مرتبه نازک‌تر از جو زمین است و ۹۵ درصد آن از کربن دی‌اکسید تشکیل شده است. طبق داده‌های ناسا ترکیبات جوی مریخ عبارت‌اند از:

• کربن دی‌اکسید: ۹۵.۳۲ درصد
• نیتروژن: ۲.۷ درصد
• آرگون: ۱.۶ درصد
• اکسیژن: ۰.۱۳ درصد
• کربن مونواکسید: ۰.۰۸ درصد
• همچنین مقدار کمی: آب، نیتروژن اکسید، نئون، هیدروژن دتریوم اکسیژن، کریپتون و زنون.

^{مریخ دارای جوی رقیق و نازک است که بیشترین بخش آن را کربن‌دی‌اکسید تشکیل می‌دهد}

تصاویر مداری، نشان‌دهنده‌ی صفحات رودخانه‌ای و مرزهای اقیانوسی احتمالی وسیعی در گذشته‌ی مریخ هستند. با اینکه مریخ‌نوردها موفق به کشف شواهدی از سنگ‌های آهکی در سطح مریخ شده‌اند، هنوز دلایل مشخصی برای جو نازک این سیاره وجود ندارد.

طبق نظریه‌ای، جاذبه‌ی کم مریخ، همچنین نبود میدان مغناطیسی، جو این سیاره را در برابر فشارهای ناشی از بادهای خورشیدی آسیب‌پذیر ساخته است. در طی میلیون‌ها سال، فشارهای خورشیدی، مولکول‌های سبک را از جو مریخ حذف کردند و منجر به رقیق شدن آن شدند. کاوشگر MAVEN ناسا مأموریت بررسی جو مریخ را بر عهده داشته‌ است. طبق فرضیه‌های دیگر، شاید برخورد با جرم کوچکی منجر به از بین رفتن جو مریخ شده باشد.

جو نازک مریخ و فاصله‌ی زیاد آن از خورشید، به معنی دمای بسیار کم آن نسبت به زمین است. میانگین دما در مریخ به منفی ۶۰ درجه‌ی سانتی‌گراد می‌رسد. دمای مریخ در نزدیکی قطب‌ها به منفی ۱۲۵ درجه‌ی سانتی‌گراد در زمستان و در نزدیکی استوا به ۲۰ درجه‌ی سانتی‌گراد می‌رسد.

در گذشته‌های دور، آب در سطح مریخ جریان داشته است

با اینکه جو مریخ بسیار نازک‌تر از جو زمین است، ضخامت کافی را برای پشتیبانی از آب‌وهوا، ابرها و بادها دارد. طوفان‌های عظیم گرد و غباری باعث شده‌اند سطح مریخ با غبار آهن اکسید پوشیده شود. غبارها بخشی پایدار از جو مریخ هستند. طوفان‌های غباری مریخ از شدیدترین طوفان‌های غبار در کل منظومه‌ی شمسی به شمار می‌روند و می‌توانند مانند پتویی، کل این سیاره را بپوشانند و حتی چندین ماه دوام بیاورند. طوفان‌های عظیم معمولا در بهار و تابستان رخ می‌دهند.

گاهی بارش برف هم در مریخ دیده می‌شود. دانه‌های برف مریخی به جای آب از کربن‌دی اکسید تشکیل شده‌اند و بسیار ریز هستند. قطب‌های شمال و جنوبی مریخ با یخ پوشیده شده‌اند که بخش زیادی از آن‌ها را کربن‌دی اکسید تشکیل می‌دهد. به نقل از ناسا، کاهش و افزایش پوشش‌های یخی، حرکت گرد و غبار در جو و حرکت بخار آب بین سطح و جو مریخ از عوامل اصلی تغییرات فصلی در این سیاره هستند.

میدان مغناطیسی

مریخ از میدان مغناطیسی سراسری محروم است اما بادهای خورشیدی از طریق واکنش مستقیم با جو مریخ، نوعی مغناطیس کره یا مگنتوسفر را تولید می‌کنند. از طرفی طبق یافته‌های جدید کاوشگر اینسایت، میدان مغناطیسی در محل فرود این کاوشگر ده برابر قوی‌تر از میزان پیش‌بینی شده بوده است و در بازه‌های زمانی چند ثانیه تا چند روز نوسان می‌کند.

قبل از مأموریت‌ اینسایت، بهترین تخمین‌ها از میدان‌های مغناطیسی مریخ از ماهواره‌های موجود در مدار این سیاره به دست می‌آمدند که فاصله‌ی میانگین آن‌ها تا مریخ ۱۵۰ کیلومتر بود. مریخ در گذشته‌ای دور از میدان مغناطیسی سراسری برخوردار بوده است. پژوهشگران امیدوارند با ترکیب نتایج کاوشگر اینسایت، داده‌های مغناطیسی آینده و بررسی‌ سنگ‌های مریخی، بتوانند خاصیت مغناطیسی سنگ‌ها را شناسایی کنند و به سن آن‌ها پی ببرند.

^{میدان مغناطیسی مریخ در مقایسه با میدان مغناطیسی زمین}

حسگر مغناطیسی اینسایت، سرنخ‌های جدیدی را درباره‌ی پدیده‌های جو فوقانی و محیط فضایی اطراف مریخ ارائه می‌دهد. مریخ هم درست مانند زمین در معرض بادهای خورشیدی قرار دارد؛ اما از آنجا که مریخ فاقد میدان مغناطیسی سراسری است، عایق محافظتی آن در برابر خورشید، ضعیف‌تر است.

به عقیده‌ی پژوهشگران، نوسان‌های میدان مغناطیسی مریخ در بازه‌های روز و شب ناشی از ترکیب باد خورشیدی و میدان مغناطیسی میان‌سیاره‌ای اطراف سیاره هستند و پرتوهای خورشیدی با باردار کردن جو فوقانی و تولید جریان‌های الکتریکی، میدان مغناطیسی تولید می‌کنند.

چرخش و مدار

مریخ در طول ۶۸۷ روز زمینی، مدار خورشید را کامل می‌کند؛ بنابراین سال مریخی برابر با دو سال زمینی است. یک روز مریخی برابر با ۲۴/۶ ساعت است که بسیار نزدیک به روز زمینی (۲۳/۹ ساعت) است. به روزهای مریخی sol هم گفته می‌شود که مخفف solar day یا روز خورشیدی است. یک سال مریخی برابر با ۶۶۹/۹ روز خورشیدی (۶۸۷ روز زمینی) است. محور چرخش مریخ دارای انحراف ۲۵ درجه نسبت به صفحه‌ی مداری دور خورشید است. این انحراف تقریبا مشابه انحراف زمین (۲۳.۴ درجه) است.

مریخ هم مانند زمین دارای فصل‌های مختلف است با این تفاوت که فصل‌های مریخی معمولا طولانی‌تر هستند. فصل‌های زمینی معمولا بازه‌های یکسانی دارند و هر کدام سه ماه به طول می‌انجامند اما طول فصل‌های مریخی به دلیل مدار تخم‌مرغی شکل مریخ به دور خورشید با یکدیگر متفاوت هستند. فصل بهار در نیم کره‌ی شمالی مریخ (پاییز در نیم‌کره‌ی جنوبی)، با ۱۹۴ روز خورشیدی، طولانی‌ترین فصل مریخی است. فصل پاییز در نیم کره‌ی شمالی (بهار در نیمکره‌ی جنوبی)، با ۱۴۲ روز خورشیدی، کوتاه‌ترین فصل مریخ است. تابستان نیم‌کره‌ی جنوبی یا زمستان‌ نیم‌کره‌ی شمالی هم ۱۵۴ روز خورشیدی است و تابستان نیمکره‌ی شمالی، زمستان نیمکره‌ی جنوبی برابر با ۱۷۸ روز خورشید است.

^{مدار چرخش مریخ به دور خورشید}

قمرها

آساف هال، ستاره‌شناس آمریکایی در اوت ۱۸۷۷ موفق به کشف دو قمر مریخ به نام‌های فوبوس و دیموس شد. دوربین HiRISE از مدارپیمای اکتشافی مریخ، دو عکس از دو قمر بزرگ مریخ، فوبوس و دیمسون را در تاریخ ۲۳ مارس ۲۰۰۸ ثبت کرده است. نود و چهار سال پس از کشف هال، فضاپیمای مارینر ۹ به چشم‌انداز بهتری از دو قمر مریخ رسید. قابل توجه‌ترین مشخصه‌ی فوبوس، دهانه‌ای به عرض ده کیلومتر است که برابر با نصف عرض خود قمر است.

قمرهای مریخ از کوچک‌ترین قمرها در کل منظومه‌ی شمسی هستند. فوبوس تنها اندکی بزرگ‌تر از دیموس است و در فاصله‌ی ۶۰۰۰ کیلومتری از سطح مریخ قرار دارد. فوبوس هر سه روز یک بار به دور مریخ می‌چرخد. قمر دورتر دایموس هر سی ساعت یک بار مدار مریخ را کامل می‌کند. جهت چرخش فوبوس به سمت داخل است و هر صد سال یک بار ۱/۶ متر به مریخ نزدیک‌تر می‌شود. ممکن است فوبوس در طول ۵۰ میلیون سال آینده به سطح مریخ برخورد کند و پس از فروپاشی، حلقه‌ای را به دور آن شکل دهد.

^{تصویر رنگی فوبوس که در تاریخ ۲۳ مارس ۲۰۰۸ از مدارپیمای اکتشافی مریخ به ثبت رسیده است}

اگر شخصی روی قمر فوبوس بایستد، مریخ را در حالتی می‌بیند که بخش بیشتری از آسمان را اشغال کرده است. در آینده شاید این کار به‌نوعی سرگرمی تبدیل شود. به گفته‌ی دانشمندان، ممکن است در آینده از یکی از قمرهای مریخ به‌عنوان پایگاهی برای رصد سیاره‌ی سرخ و ارسال ربات به سطح آن استفاده شود.

فوبوس و دیموس هم مانند قمر زمین، همیشه یک سمت خود را به مریخ نشان می‌دهند. هر دو قمر دارای شکلی نامنظم و پر از حفره‌ها و دهانه‌های برخوردی هستند که با گرد و غبار و سنگ‌های کوچک پوشیده شده‌اند. فوبوس و دیموس از تاریک‌ترین اجرام منظومه‌ی شمسی هستند. این قمرها از سنگ‌های کربنی همراه با یخ تشکیل شده‌اند که ممکن است نتیجه‌ی برخورد سیارک‌ها باشند.

^{تصویر رنگی بهبودیافته‌ از دیموس، کوچک‌ترین قمر مریخ. دوربین HiRISE از مدارپیمای اکتشافی مریخ این تصویر را ثبت کرده است. قطر دیموس تقریبا به ۱۲ کیلومتر می‌رسد.}

جاذبه‌ی فوبوس یک‌هزارم جاذبه‌ی زمین است. وزن شخصی ۶۸ کیلوگرمی در فوبوس به ۶۸ گرم می‌رسد. نام قمرهای مریخ برگرفته از پسران اسطوره‌ی آرس، همتای یونانی مارس، خدای رومی هستند. فوبوس به معنی ترس یا وحشت (فوبیا) و دیموس به معنی گریز (فرار پس از مغلوب شدن) است.

رصدها و کاوش‌ها

مریخ در طول تاریخ، تنها در نزدیک‌ترین فاصله با زمین قابل رصد بوده است. موقعیت‌های حضیض مریخی (نزدیک‌ترین فاصله به زمین)، هر ۱۵ تا ۱۷ سال رخ می‌دهند. در قرن هفدهم میلادی، تیکو براهه، به اندازه‌گیری فاصله‌ی نسبی زمین تا مریخ پرداخت. جوانی کاسینی اندازه‌گیری‌های بیشتری را انجام داد. در سال ۱۶۱۰، گالیله برای اولین بار توانست مریخ را با تلسکوپ رصد کند. کریستین هویجنز هم اولین شخصی بود که نقشه‌ای از ویژگی‌های سطحی مریخ ترسیم کرد.

در قرن بیستم با آغاز عصر فضا، روند رصدها و کاوش‌ها با سرعت چشمگیری افزایش یافت. تا کنون کاوشگرهای زیادی به مریخ فرستاده شده‌اند اما از هر سه مأموریت تقریبا یکی از آن‌ها موفق بوده است. طبق آمار و ارقام، ارسال کاوشگر در طول تاریخ اکتشافات فضایی کار ساده‌ای نبوده است. به طور کلی برنامه‌های کاوش چهار هدف عمده را دنبال می‌کنند:

•   بررسی وجود حیات مریخی
• بررسی اقلیم مریخی
• بررسی زمین‌شناسی مریخی
• آماده‌سازی برای اکتشافات انسانی

در اولین مأموریت‌های مریخ که اصطلاحا مأموریت‌های پرواز در ارتفاع کم یا flyby نامیده می‌شدند، فضاپیماها با پرواز نزدیک به سطح مریخ، به تصویربرداری از آن می‌پرداختند. فضاپیمای مارینر ناسا، کاوشگر رباتیک کوچکی بود که برای بررسی سیاره‌های همسایه از جمله زهره، مریخ و عطارد توسعه یافته بود. مارینر ۴، در ژوئیه‌ی ۱۹۶۵ از مریخ عبور کرد و اولین تصاویر از این دنیای بیگانه را به زمین ارسال کرد.

در سال ۱۹۷۱، اتحاد جماهیر شوروی موفق شد اولین فضاپیمای خود را به مدار مریخی بفرستد و حتی سطح‌نشینی را برای لمس سطح آن ارسال کند. مدارپیمای Mars 3 هم به مدت هشت ماه، داده‌هایی را درباره‌ی توپوگرافی، آب و هوا، جو و زمین‌شناسی مریخ ارسال کرد. گرچه سطح‌نشین این کاوشگر موفق به فرود روی سطح مریخ شد اما تنها ۲۰ ثانیه دوام آورد.

بعدها، مدارپیمای مارینر ۹ تصاویر بیشتر و دقیق‌تر از جو مریخ را ارسال کرد، به نقشه‌برداری از سطح آن پرداخت، توپوگرافی مریخی را آشکار کرد و تصاویر زیادی را از این دنیای دورافتاده و عجیب ثبت کرد. مأموریت‌های فوق برخی رازهای مریخ از جمله افسانه‌ی کانال‌های مریخی و تمدن‌های باستانی آن را حل کردند. از طرفی پرسش‌های جدیدی را درباره‌ی بسترهای رودخانه‌ای کهن مریخی به وجود آوردند که می‌توانست نشان‌دهنده‌ی وجود آب مایع روی این سیاره باشد.

^{تصویر مارینر ۹ از انتهای غربی دره‌ی والس مارینریس}

فضاپیماهای وایکینگ ۱ و ۲، زوج مدارپیما و سطح‌نشینی بودند که در سال ۱۹۷۶ به مریخ رسیدند. این دو کاوشگر تا اواخر ۱۹۸۲ به فعالیت خود ادامه دادند و با ارسال تصاویری از سطح مریخ، دانشمندان را شگفت‌زده کردند. سطح‌نشین‌های وایکینگ، آزمایش‌هایی بیولوژیکی را روی خاک مریخ انجام دادند و قرار بود به علائمی از حیات برسند اما نتایج آن‌ها کافی نبودند.

مأموریت Mars Pathfinder که در سال ۱۹۹۶ اجرا شد، راه را برای ارسال مریخ‌نوردها هموار کرد. سوجورنر، مریخ‌نورد این فضاپیما، اطلاعاتی را درباره‌ی تغییرات فصلی و آب‌و هوایی مریخ به ویژه طوفان‌های غباری ارسال کرد.

فضاپیمای Mars Global Surveyor از مارس ۱۹۹۹ با هدف بررسی سطح مریخ در مدار سیاره قرار گرفت. این مأموریت طولانی‌مدت، داده‌های جدیدی را درباره‌ی فصل‌ها و آب و هوای متغیر مریخ از جمله طوفان‌های گرد و غباری ارائه داده است.

مدارپیمای ادیسه‌ی مریخ در سال ۲۰۰۱ وارد مدار مریخ شد. طیف‌سنج اشعه‌ی گامای این فضاپیما، موفق به کشف مقادیر قابل توجهی از گاز هیدروژن در چند متری سطح مریخ شد.

آژانس فضایی اروپا در سال ۲۰۰۳ با کاوشگر مارس اکسپرس به مریخ رفت. این کاوشگر حامل سطح‌نشینی به نام بیگل ۲ بود که در سال ۲۰۰۴ ناپدید شد. بیگل ۲ در ژانویه‌ی ۲۰۱۵ توسط دوربین مدارپیمای MRO (مدارپیمای اکتشافی مریخ) ناسا مجددا پیدا شد. مدارپیمای مارس اکسپرس در طول مأموریت خود موفق به کشف متان در جو مریخ شد که یکی از عناصر لازم برای شکل‌گیری حیات است.

_{گالری تصاویر اکتشافات مریخ}

ناسا در ژانویه‌ی ۲۰۰۴، دو مریخ‌نورد دوقلوی خود به نام‌های اسپریت و آپوچورنیتی را روی سطح مریخ فرود آورد. مریخ‌نوردهای اکتشافی اسپریت و آپورچونیتی را شاید بتوان مشهورترین مأموریت‌های مریخی دانست. این دو مریخ‌نورد در تاریخ ژانویه‌ی ۲۰۰۴ در دو سمت مریخ فرود آمدند و مأموریت گسترده‌ی خود را آغاز کردند.

این دو مریخ‌نورد، چندین کیلومتر از خاک مریخ را بررسی کردند و بیش از ۱۰۰ هزار تصویر با کیفیت ارسال کردند. آن‌ها به بررسی سنگ‌ها و خاک مریخی پرداختند و از ماژول‌های آزمایشگاهی مجهز برای تست‌های زمین‌شناسی در سطح و زیر سطح مریخ استفاده کردند. مأموریت این دو مریخ‌نورد برای ۹۰ روز طراحی شده بود اما به مدت چندین سال دوام آوردند. مریخ‌نورد اسپریت تا سال ۲۰۱۰ فعال بود و مریخ‌نورد آپورچونیتی هم در ۱۰ ژوئن ۲۰۱۸ برای همیشه خاموش شد.

در ده مارس ۲۰۰۶، کاوشگر MRO (مدارپیمای اکتشافی مریخ)، برای اکتشافات به مدت دو سال وارد مدار مریخ شد. این مدارپیما، نقشه‌برداری از سطح مریخ و آب و هوای آن را با هدف یافتن موقعیت‌های مناسب فرود برای مأموریت‌های آینده، آغاز کرد.

مأموریت MSL (آزمایشگاه علمی مریخ) در ۲۶ نوامبر ۲۰۱۱ برای فرستادن مریخ‌نورد کریاسیتی به سطح مریخ آغاز شد. این مریخ‌نورد در ۶ اوت ۲۰۱۲ به مریخ رسید. کریاسیتی نسبت به مریخ‌نوردهای قبلی ناسا، پیشرفته‌تر و بزرگ‌تر بود و سرعت اولیه‌ی آن به ۹۰ متر بر ساعت می‌رسد. آزمایش‌های این مریخ‌نورد شامل نمونه‌برداری شیمیایی لیزری و ارسال داده‌هایی از ترکیب سنگ‌ها بود.

مدارپیمای MAVEN در ۱۸ نوامبر ۲۰۱۳ پرتاب شد و در ۲۲ سپتامبر ۲۰۱۴ برای بررسی جو مریخ در ارتفاع ۶۲۰۰ کیلومتری مریخ قرار گرفت. اهداف این مأموریت شامل بررسی جو و آب مریخ در گذشته‌های دور هستند. سازمان پژوهش‌های فضایی هند (ISRO)، فضاپیمای MOM (مأموریت مدارپیمای مریخ) را در تاریخ ۵ نوامبر ۲۰۱۳ پرتاب کرد. این فضاپیما در تاریخ ۲۴ سپتامبر ۲۰۱۴ در مدار مریخ قرار گرفت. ISRO پس از اتحاد جماهیر شوروی، ناسا و آژانس فضایی اروپا، چهارمین سازمان فضایی است که موفق به دسترسی به مریخ شده است.

مدارپیمای TGO از اگزومارس هم در مارس ۲۰۱۶ به مریخ رسید. سطح‌نشین اسکیافارلی، به صورت آزمایشی روی مریخ فرود آمد. اسکیافارلی با سطح مریخ برخورد کرد اما داده‌هایی کلیدی را درباره‌ی فرود چتری ارسال کرد بنابراین می‌توان این تست را تا اندازه‌ای موفق قلمداد کرد.

ناسا در اوت ۲۰۱۲، مأموریت سطح‌نشین ۴۲۵ میلیون دلاری اینسایت را برای بررسی اعماق سطح مریخ انتخاب کرد. دو کیوبست به نام MarCO هم همراه با اینسایت در تاریخ ۵ می ۲۰۱۸ پرتاب شدند کیوب‌ست‌ها ۱.۵ ساعت پس از پرتاب جدا شدند و مسیرهای خود را در پیش گرفتند. کاوشگر اینسایت در تاریخ ۲۶ نوامبر ۲۰۱۸ با موفقیت روی سطح مریخ فرود آمد.

_{۵۰ سال مأموریت‌های مریخی ناسا از مارینر ۴ در ۱۹۶۵ تا سال ۲۰۱۵. مراکز مختلف ناسا از سال ۱۹۶۵ تا ۲۰۱۵، ۵۰ مأموریت رباتیک را به مقصد مریخ انجام دادند، این مأموریت‌ها زمینه‌های لازم را برای مأموریت‌های سرنشین‌دار به سیاره‌ی سرخ فراهم می‌کنند. سفر به مریخ با مأموریت‌های رباتیک دیگر در سال ۲۰۲۰ و مأموریت‌های سرنشین دار در دهه‌ی ۲۰۳۰ ادامه خواهد یافت.}

مأموریت‌های آینده و مستعمره‌سازی مریخ

آژانس فضایی اروپا و سازمان فضایی فدرال روسیه، در ادامه‌ی برنامه‌ی اگزومارس، می‌خواهند مریخ‌نورد رزالین فرانکلین را با هدف جستجوی شواهد حیات میکروسکوپی در گذشته و حال مریخ به این سیاره بفرستند. مریخ‌نورد پرسویرنس (که قبلا نام آن مارس ۲۰۲۰ بود) در سال جاری پرتاب خواهد شد. طراحی این مریخ‌نورد بر مبنای آزمایشگاه علمی مریخی و متمرکز بر زیست اخترشناسی است.

مأموریت چینی Chineas Mars 2020 هم شامل یک مدارپیما، سطح‌نشین و مریخ‌نوردی کوچک است. امارات متحده‌ی عربی قرار است مدار پیمای خود با عنوان Hope Mars را در سال ۲۰۲۰ به مریخ ارسال کند. اکتشافات این مدارپیما متمرکز بر جو و آب و هوای مریخ خواهد بود. هدف سازمان ISRO هند هم ادامه‌ی مأموریت MOM (مأموریت مدارپیمای مریخ) در سال ۲۰۲۴ است. این مأموریت MOM2 نام دارد و شامل یک مدار پیما و احتمال یک مریخ‌نورد خواهد بود.

مأموریت‌های سرنشین دار

اکتشافات انسانی مریخ از اولین روزهای عصر فضا هوادارهای زیادی داشت. رابرت اچ گدارد از ایده‌ی سفر به مریخ به‌عنوان انگیزه‌ای برای مطالعه‌ی فیزیک و مهندسی هوافضا استفاده کرد. طرح‌های پیشنهادی مختلفی برای اکتشافات انسانی مریخ در طول تاریخ عصر فضا ارائه شده‌اند. در حال حاضر طرح‌ها و برنامه‌های فعالی برای فرستادن انسان به مریخ در ده تا سی سال آینده در سطوح دولتی و خصوصی ارائه شده‌اند.

ناسا

در سال ۲۰۰۴، جورج دبلیو بوش، رئیس‌جمهور وقت ایالات متحده، برنامه‌ی اکتشافات انسانی مریخ را اعلام کرد. از فضاپیمای اوریون برای ارسال خدمه‌ی فضایی به ماه تا اواسط ۲۰۲۰ استفاده خواهد شد. در مرحله‌ی بعدی، ماه به ایستگاهی برای سفر به مریخ تبدیل خواهد شد. در ۲۸ سپتامبر ۲۰۰۷، مایکل دی گریفن، مدیر وقت ناسا از فرستادن انسان به مریخ تا سال ۲۰۳۷ خبر داد.

ناسا در تاریخ ۸ اکتبر ۲۰۱۵، طرح رسمی اکتشافات و مستعمره‌سازی مریخ را منتشر کرد. آن‌ها نام این طرح را «سفر به مریخ» گذاشتند. این طرح دارای سه مرحله تا مستعمره‌سازی پایدار است.

• مرحله‌ی اول که در دست اجرا است مرحله‌ی «وابسته به زمین» نامیده می‌شود. در این مرحله تا سال ۲۰۲۴ از ایستگاه فضایی بین‌المللی برای ارزیابی فناوری‌ها و بررسی آثار مأموریت‌های طولانی‌مدت فضایی بر بدن انسان استفاده خواهد شد.
• در مرحله‌ی دوم با عنوان «زمینه‌ی اثبات» وابستگی به زمین از بین می‌رود و برای اغلب وظایف از فضای سیس لونا (مدار ماه تا سطح ماه) استفاده خواهد شد.
• مرحله‌ی آخر، «مرحله‌ی مستقل از زمین» شامل مأموریت‌های طولانی‌مدت در سطح ماه است. در این مرحله از منابع مریخ برای سوخت، آب و ساخت مصالح استفاده می‌شود. هدف ناسا ارسال انسان به مریخ تا اواسط دهه‌ی ۲۰۳۰ است گرچه ممکن است مرحله‌ی استقلال از زمین کمی دیرتر به واقعیت تبدیل شود.

^{طبق برنامه، فضانوردها تا سال ۲۰۲۴ با فضاپیمای اوریون به ماه خواهند رفت}

اسپیس ایکس

هدف طولانی‌مدت سازمان خصوصی اسپیس ایکس، برنامه‌ریزی پروازهای فضایی به مقصد مریخ و مستعمره‌سازی این سیاره است. این شرکت برای رسیدن به این هدف در حال توسعه‌ی فضاپیمایی به نام استارشیپ است که قادر به انتقال خدمه به مریخ و دیگر اجرام منظومه‌ی شمسی است. اسپیس ایکس در سال ۲۰۱۷ از طرح خود برای ارسال دو استارشیپ بدون سرنشین به مریخ تا سال ۲۰۲۲ و سپس دو استارشیپ بدون خدمه و سرنشین دار دیگر در سال ۲۰۲۴ خبر داد. استارشیپ قرار است حداقل ۱۰۰ تن محموله را حمل کند. برنامه‌ی توسعه‌ی استارشیپ در اواسط سپتامبر ۲۰۱۹، تست موفقی را پشت سر گذاشت.

^{از فضاپیماهای استارشیپ برای انتقال محموله و خدمه به مریخ استفاده خواهد شد}

تأثیر بر انسان

مریخ، محیط خشنی برای زندگی انسان است. در طولانی‌مدت، فناوری‌های مختلفی برای کمک به اکتشافات فضایی بلندمدت توسعه یافته‌اند و ممکن است از این فناوری‌ها برای مریخ هم استفاده شود. طولانی‌ترین مدت اقامت انسان در فضا، ۴۳۸ روز است که والری پلیاکف به ثبت رسانده است. طولانی‌ترین زمان سپری شده خارج از کمربند محافظتی وان آلن زمین، حدود ۱۲ روز است که به فرود آپولو ۱۷ روی ماه بازمی‌گردد. این مدت در مقایسه با سفر ۱۱۰۰ روزه‌ی ناسا تا سال ۲۰۲۸ بسیار کوتاه است. از طرفی به عقیده‌ی دانشمندان، سفر به مریخ آثار بیولوژیکی مضری بر بدن انسان خواهد داشت. به دلیل پرتوهای زیاد، عوارض فیزیکی اقامت در مریخ افزایش می‌یابند. علاوه بر این، خاک مریخ دارای سطوح بالایی از سم‌های مضر برای سلامت انسان است.

مأموریت‌های زیادی برای مریخ در حال توسعه و برنامه‌ریزی هستند که زمینه را برای سفر انسان فراهم خواهند کرد. دانشمندان امیدوارند، کاوشگرهای رباتیک داده‌هایی را درباره‌ی فعالیت‌های زیرزمینی و همچنین زمین‌شناسی مریخ ارسال کنند و به نمونه‌برداری بپردازند. چنین مأموریت‌هایی می‌توانند علائم حیات و آب بیشتری را روی این سیاره کشف کنند. شاید حیات در زیر لایه‌های سطح مریخ مخفی شده باشد.