Op oude Babylonische kleitabletten werd de Aarde afgebeeld als een platte ronde schijf maar de cartografen van de klassieke Arabische, Griekse en Romeinse mogendheden waren meer geïnteresseerd in het produceren van hemelglobes in plaats van aardse wereldbollen. De eerste aardbol werd geproduceerd door Crates van Mallos rond 150 voor Christus en de oudste bewaard gebleven wereldbol werd geproduceerd door Martin von Behaim in 1492. Vanaf de 16de eeuw werd de Aarde stilaan in kaart gebracht maar het duurde tot de 20ste eeuw om, aan de hand van satellietfoto’s, de meest accurate Aardse globes te produceren. Sindsdien was de aandacht van astronomen en cartografen ook naar de planeten van het Zonnestelsel gericht.
Mars, de rode planeet
De planeet Mars, vernoemd naar de Romeinse oorlogsgod, is de vierde planeet vanaf de Zon en de zevende grootste planeet van het Zonnestelsel. Het astronomische symbool voor Mars is een schild met speer, en de zogenaamde rode planeet is iets meer dan de helft de grootte van de Aarde, maar door het gebrek aan oceanen heeft Mars dezelfde droge landmassa als de Aarde. Op Mars is geen plaattektoniek maar de planeet heeft, net zoals de Aarde, een hellende rotatie as ten opzicht van de ecliptica. De rode planeet draait om zijn as in en periode van 24 uren en 37 minuten, ‘sol’ genaamd of Mars zonnedag, en voltooit een elliptische baan rond de Zon in 687 dagen. De planeet heeft twee kleine manen; Phobos (Angst) en Deimos (Terreur), vernoemd naar de mythische paarden van de strijdwagen van de oorlogsgod. Phobos, de grootste en binnenste maan, draait dicht bij de Roche limiet van Mars, de afstand waarop de interne zwaartekracht onvoldoende is om de maan samen te houden. Het is niet ondenkbaar dat Phobos binnen 50 miljoen jaar zal desintegreren tot een puin-ring rond de rode planeet.
Sinds de oudheid geraakten waarnemers van de nachtelijke hemel gefascineerd door de bewegingen van de rode ‘ster’ aan het firmament en de retrograde beweging van Mars was reeds bekend bij de Egyptenaren (periode 1500-1300 voor Christus). Op het einde van de 16de eeuw kon de Duitse wiskundige/astronoom Johannes Kepler (1571-1630), aan de hand van de nauwkeurige planeet waarnemingen van de Deense astronoom Tycho Brahe (1546-1601), zijn natuurkundige wetten voor de planeetbewegingen uitwerken. In 1610 maakte Galileo Galilei (1564-1642) de eerste telescopische waarnemingen van Mars in 1610, maar het was een andere Italiaanse astronoom, Francesco Fontana (1580-1656) die de eerste tekeningen maakte van de rode planeet in 1636. Echter zijn markeringen op de schijf van de planeet dragen geen enkele gelijkenis met de feitelijke oppervlakte details, zodat de Nederlandse wetenschapper/astronoom Christiaan Huygens (1629-1695) werd gecrediteerd met de eerste nauwkeurige tekeningen met details, zoals Syrtis Major planum en de poolkappen, van de planeet in 1659 en 1672. De Frans-Italiaanse astronoom Giovanni Cassini (1625-1712) observeerde de poolkappen reeds in 1666 en hij berekende de omlooptijd van de rode planeet.
De allereerste kaart van Mars werd gemaakt door de Duitse astronomen Wilhelm Beer (1797-1850) en Johann von Mädler (1794-1874) in 1830. Deze kaart had breedtegraad- en lengtegraad coördinaten en aan de hand van hun waarnemingen, produceerde het tweetal tevens een Marsglobe. In 1877 produceerde de Italiaanse astronoom Giovanni Schiaparelli (1835-1910) de eerste ‘moderne’ kaart van Mars met Latijnse nomenclatuur gebaseerd op geografische termen van het Middellandse Zeegebied vervat in Bijbelse geschriften. Schiaparelli’s kaart toonde groeven en kanalen op de lichtere gebieden van het Marsoppervlak. De ligging van deze ‘canali’ (Italiaans voor natuurlijk gevormde greppels) hadden hun oorsprong in het werk van de Italiaanse astronoom Angelo Secchi (1818-1878) op de sterrenwacht van Vaticaanstad in 1868. Tijdens de Mars oppositie van 1877 werd de planeet wereldwijd waar genomen door diverse astronomen waaronder Richard Anthony Proctor (1837-1888), Nicolas Camille Flammarion (1842-1925) en de Belg Louis Niesten (1844-1920). In augustus 1877 ontdekte de Amerikaanse astronoom Asaph Hall (1829-1907) met de 66cm refractor van het US Naval Observatory in Washington DC, de twee maantjes van Mars, en concludeerde dat het wellicht om ingevangen asteroïden ging.
schetsen van de rode planeet die hij in 1892 bewerkte in een Marskaart - Foto: Koninklijke Sterrenwacht
In 1884 produceerde Flammarion een 11cm diameter Mars globe en in 1892 publiceerde de Belgische astronoom Louis Niesten (1844-1920) zijn Mars atlas met globe segmenten met Schiaparelli’s nomenclatuur. Datzelfde jaar verscheen Camille Flammarion’s boek over de condities op de planeet Mars waarin hij speculeerde over de intelligente oorsprong van de kanalen op de rode planeet. In 1893 besloot Percival Lowell (1855-1916), een rijke aristocraat uit Boston Massachusetts om het werk van Schiaparelli verder te zetten en de planeet Mars te observeren vanuit zijn privé sterrenwacht in de bergen nabij Flagstaff, Arizona – VSA. Vanaf 1894 begon Percival Lowell, geassisteerd door William Pickering en Andrew Douglass, de rode planeet continu waar te nemen met de 61 cm Alvan Clark refractor die overdag werd afgestopt tot 8 cm om de rode planeet te observeren. Lowell bleef ervan overtuigd dat de kanalen werden aangelegd door een intelligent Martiaans ras en tijdens zijn leven maakte hij kaarten en globes van de rode planeet. Hij schreef drie boeken; Mars (1895), Mars and its canals (1906) en Mars as the abode of Life (1908). Vanaf het begin van de 20ste eeuw produceerde de Deense amateur-astronoom Emmy Ingeborg Brun (1872-1929) Marsglobes gebaseerd op Lowell’s waarnemingen.
In 1905 nam Lowell’s collega, Carl Otto Lampland (1873-1951) een foto met 38 ‘kanalen’ zichtbaar op Mars. Door deze controversiële interpretatie bleven Lowell’s kaarten met kanalen in gebruik tot 1958. In dat jaar besloot de Internationale Astronomische Unie (IAU) om de nomenclatuur op de Marskaart van Glauco de Mottoni (1901-1988), gebaseerd op foto’s genomen door de Franse astronoom Henri Camichel (1871-1966) op Pic du Midi, in combinatie met een Marskaart van Eugène Antoniadi (1870-1944) als referentie te gebruiken voor toekomstige kaarten en globes. Echter Lowell’s ‘kanalen’ bleven tot 1962 opduiken in de Mars atlas van de Amerikaanse luchtmacht. Uiteindelijk bracht de geslaagde passage van de onbemande Mariner IV nabij Mars in juli 1965 een einde aan alle speculaties en werden Marskaarten voortaan gebaseerd op foto’s van ruimtetuigen.
Mars in het ruimtevaart tijdperk
Vanop een afstand van 9 000 kilometer namen de camera’s aan boord Mariner IV 22 zwart-wit foto’s van het Mars oppervlak, waarop enkel kraters zichtbaar waren. Alhoewel minder dan één procent van het Marsoppervlak werd gefotografeerd toonde de missie het potentieel aan van fotografie aan boord van onbemande ruimtetuigen. Mariner VI en VII fotografeerden nog eens vijf procent maar dankzij Mariner IX, die vanaf november 1971 gedurende 349 dagen vanuit een omloopbaan rond Mars opereerde, werd de gehele planeet fotografisch in kaart gebracht. NASA-JPL (Jet Propulsion Laboratory), het vluchtleidingscentrum in Pasadena – Californië, ontving 7300 zwart-wit foto’s waarop verbazingwekkende geologische structuren zoals valleien, plateaus en vulkanen zichtbaar waren. Nabij de 24 Km hoge Olympus Mons vulkaan werd de grootste canyon van het zonnestelsel gelokaliseerd, die de naam Valles Marineris kreeg naar het Mariner ruimtetuig. Bovendien werden na computer bewerkingen fijnere details zoals rivierbeddingen en geulen zichtbaar op het oppervlak van de koude, droge en stoffige planeet.
diverse kraters werd de langwerpige depressie Orcus Patera het allereerste terreindetail dat op een andere
planeet kon worden onderscheiden - Foto: NASA-JPL
Aan de hand van de Mariner IX foto’s, kon een team onder leiding van Elmer Christensen (1924-2010), drie 1,20m diameter foto-mozaïek Marsglobes construeren. Elke globe werd opgebouwd door 1 500 foto’s te positioneren met polaire stereografische projectie aan beide polen, Mercator projectie voor de evenaar en Lambert projectie voor de tussenliggende gebieden. Nadat de globes een beschermingslaag hadden gekregen, werden deze opnieuw gefotografeerd om 452 foto’s te bekomen om een 1,80m diameter Marsglobe te produceren voor het von Karman auditorium van de JPL campus. In september 1973 werden de vier globes tentoongesteld en de computer bewerkte foto’s toonden de grootschalige geologische structuren als nooit tevoren. Vanaf 1976 werd de planeet Mars door opeenvolgende generaties van onbemande ruimtetuigen in het vizier genomen; de Viking orbiters (1976) fotografeerden het Marsoppervlak met een resolutie van 200 m en Mars Global Surveyor (1997) produceerde de eerste driedimensionale kaart van de noordelijke ijskap. In 2001 verkreeg Mars Odyssey een resolutie van 100 m en in 2004 verkregen de stereo camera’s aan boord Mars Express een resolutie van 10 m per pixel!
Phobos en Deimos
Tijdens de oppositie van augustus 1877 werden de twee maantjes van de rode planeet ontdekt; Phobos, de grote binnenste maan, en Deimos de kleine buitenmaan. De namen, voorgesteld door Henry Madan (1838-1901), verwezen naar de mythische paarden van de strijdwagen van de Romeinse oorlogsgod. Opmerkelijk is het feit dat de planeet in eerdere (fictie) publicaties, waaronder Gulliver’s Travels (Jonathan Swift 1726), Die Geschwinde Reise auf dem Luft-Schiff nach obern Welt (Eberhard Kindermann 1744) en Micromégas (Voltaire 1750), verondersteld werd om twee maantjes te hebben. Hetgeen William Herschel (1738-1822) en Henri d’Arrest (1822-1875) niet lukte, lukte voor de Amerikaanse astronoom Asaph Hall (1829-1907), die tijdens de Mars oppositie van augustus 1877 eerst de kleine buitenmaan en daarna de grotere binnenste maan ontdekte. In 1879 ontving Hall de gouden medaille van de Royal Astronomical Society voor zijn ontdekking.
In 1962 speculeerden Ernst Steinhoff (1908-1987) en Fred Singer (1924-) over de mogelijkheden om de maantjes als uitvalsbasis voor een bemande missie naar Mars te gebruiken. Verder onderzoek van beide maantjes kon informatie opleveren over het ontstaan van het zonnestelsel. Beide Phobos en deimos zijn donkere objecten die minder dan vijf procent Zonlicht weerkaatsen, maar wanneer in 1969 Mariner 6 en 7 voorbij de rode planeet vlogen, hoopten astronomen de schaduw van één der maantjes op het Marsoppervlak waar te nemen. Op een foto genomen door Mariner 7, konden planetaire wetenschappers aan de hand van de onregelmatige schaduw van Phobos op het Marsoppervlak een eerste schatting maken van de grootte van de Maan. Het was uiteindelijk Mariner 9 die de eerste goede foto’s van de Marsmaantjes maakte in 1971. Het NASA-JPL team berekende de diameter voor Deimos (12 Km), Deimos (22 Km) en paste tevens de omlooptijden aan: Deimos draait op een afstand van 23460 Km in 30 uren 18 minuten om Mars, Phobos op een afstand van 9380 Km in 7 uren 39 minuten.
Aan de hand van de Mariner 9 foto’s konden wetenschappers van de US Geological Survey de eerste fotografische kaarten produceren van Phobos en Deimos. Door een drie-assige ellipsoïde projectie kon een morfografische terreinkaart worden samengesteld die aan de basis lag van de allereerste Phobos globe. In 1975 produceerde de modelmaker Ralph J Turner een rubberen terrein gietvorm waarmee hij 10 plaasteren Phobos globes op schaal 1:60000 produceerde. Twee van deze 44 cm globes gingen naar NASA-JPL, twee naar het Lunar & Planetary Institute, één naar het Smithsonian Institute, één naar de Cornell Universiteit en de vier overige werden geschonken aan wetenschappers waar onder Carl Sagan (1934 – 1996).
de zuidelijke kant de grote Asaph Hall krater en rechtsboven de Kepler Dorsum heuvelketen - Foto: Ralph Turner
Voor de honderdste verjaardag van de ontdekking van beide maantjes, had NASA-JPL in Het Viking 1 & 2 programma extra waarnemingstijd ingepland om Phobos en Deimos te bestuderen. Nadat de Viking 1 (20 juli 1976 in Chryse Planitia) en Viking 2 (3 september 1976 in Utopia Planitia) landers een geslaagde landing op de rode planeet hadden gemaakt, bleven hun orbiters de planeet en maantjes fotograferen. In 1988 werden beide Sovjet-Russische Phobos 1 & 2 ruimtetuigen gelanceerd maar enkel Phobos 2 kon de rode planeet bereiken. In januari 1989 nam Phobos 2 een veertigtal foto’s van de grootste Marsmaan en tevens spectra van de planeet en Phobos. Hiermee konden de eerste mineralogische kaarten van Phobos en de gebieden op de Mars evenaar worden samengesteld. Aan de hand van de hogere resolutie foto’s van beide Viking orbiters en Phobos 2, maakte Ralph Turner een Phobos globe op schaal 1:100000 en diverse globes van beide maantjes op schaal 1:50000. Deze grotere globes van Phobos en Deimos waren bestemd voor het Lunar & Planetary Institute (Texas – VSA), de leerstoel astrofysica van de Martin Luther Universiteit (Wittenberg – Duitsland) en het Max Planck Instituut (Munchen – Duitsland).
Bovendien lagen de beste foto’s genomen door de Viking orbiters aan de basis van digitale terrein modellen voor beide maantjes. Medio de jaren 1990 produceerden Peter Thomas en Philip Stooke gedetailleerde foto mozaiek kaarten van Phobos en Deimos die online te consulteren zijn op de website van het Planetary Data System (http://pds.jpl.nasa.gov). In september 2005, tijdens de internationale workshop over nomenclatuur van de nieuwe ontdekkingen in het zonnestelsel, stelde Philip Stooke zijn Atlassen van Phobos en Deimos voor, met kaarten op schaal 1:50000. Sinds het begin van het nieuwe millennium werden tien onbemande ruimtetuigen naar de rode planeet gestuurd, die telkens over hogere resolutie camera's beschikken. Zodoende konden wetenschappers aan de technische Universiteit van Berlijn drie-dimensionale Mars kaarten samenstellen en creëerde Google.com zelfs een digitale reliëfkaart volgens het geospatiale informatie systeem van JMARS (Java Mission-planning And Analysis for Remote Sensing) ( Zie: http://jmars.asu.edu/).
De planeet Mars zal onvermijdelijk als eerste door de mensheid worden gekoloniseerd en hierbij kunnen de Marsmaantjes een belangrijke rol als buitenpost voor dergelijk avontuur spelen. De kolonisten zullen ongetwijfeld gebruik maken van gedetailleerde kaarten van Mars, Phobos en Deimos die hun origine vonden bij de planetaire cartografen uit de 20ste eeuw!
Ondanks het feit dat diverse onbemande ruimtetuigen de rode planeet reeds hadden gefotografeerd,
was deze globe grotendeels gebaseerd op waarnemingsschetsen en details waargenomen
door een telescoop - Foto: Philip Corneille
