La exploración del planeta Marte hizo necesario establecer un marco de referencia en el que expresar las altitudes y coordenadas de Marte . La finalización de esta referencia se produjo a principios del XXI ° siglo de las lecturas del altímetro de Marte Altímetro Láser del Orbitador (MOLA) de la sonda Mars Global Surveyor pero muchos datos intermedios en se publicó la geografía marciana y publicado en línea en los años 1970, 1980 y 1990, y a menudo todavía son accesibles, especialmente en sitios institucionales estadounidenses, sin una mención particular, con valores que ahora son erróneos porque se establecieron en un marco que desde entonces se ha vuelto obsoleto.
Hay un nivel de tierra cero y un cero hidrográfico, el nivel 0 de las cartas de navegación ( datum en inglés) se basa en datos de mareógrafos que dan un nivel cercano al nivel más bajo de la marea baja más grande.
En ausencia de una extensión líquida capaz de definir una superficie equipotencial global en el campo gravitatorio marciano como lo hacen los océanos en la Tierra , el nivel 0 de las altitudes marcianas tuvo que definirse de manera convencional.
Dado que Marte, a diferencia de Venus , es un planeta de rotación relativamente rápida, con un período de rotación sideral de 1.026 días terrestres, no es posible confiar en su radio medio (3.389,5 km ) para definir el nivel de referencia de las altitudes marcianas: en tal referencia, el ecuador tendría una altitud promedio de casi 7 km por encima del nivel de referencia mientras que los polos se ubicarían a más de 13 km por debajo, porque la forma general de Marte es, como el geoide , aproximadamente esferoidal , es decir, que puede aproximarse mediante un elipsoide de revolución con aplanamiento distinto de cero. Además, tal nivel esférico 0 no representaría una superficie equipotencial y, por lo tanto, no tendría importancia práctica.
El programa Viking , desarrollado por la NASA a principios de la década de 1970, definió el nivel 0 como el de un esferoide de radio ecuatorial igual a 3397,2 km con un aplanamiento de 0,0105. El módulo de aterrizaje Viking 1 aterrizó en Marte el20 de julio de 1976por 22.480 ° N y 47.967 ° W (coordenadas “planetográficas”, ver más abajo) a una altitud de -2 690 m con respecto a este marco de referencia.
Con el refinamiento de las mediciones de la presión sobre el suelo de la atmósfera de Marte en el transcurso de sucesivas misiones de exploración en y alrededor del planeta rojo, ha sido posible calcular un equipotencial global a partir de la presión atmosférica media determinada por radio ocultación en un nivel suficientemente estrecha red de puntos en la superficie del planeta:
Nivel de referencia marciano : el nivel de altitud 0 se establece convencionalmente en Marte como aquel en el que la presión atmosférica promedio es 610 Pa .
Tenga en cuenta que esta presión estándar está muy cerca, pero distinta, de la del punto triple del agua pura, que es 611,73 Pa , con una temperatura de 273,16 K ( 0,01 ° C ).
En la práctica, la presión en la planta varía constantemente debido a los peligros climáticos - depresiones y anticiclones - y sobre todo el ciclo estacional de la atmósfera de carbono dióxido, en equilibrio con el dióxido de carbono congelado en los casquetes polares, que induce variaciones de presión considerable sobre todo el Marciano superficie: Viking 1 Lander había notado en su sitio de aterrizaje extremos que iban desde 680 Pa en verano hasta casi 900 Pa en otoño. Esto es lo que hace que sea tan difícil determinar el nivel de referencia marciano de acuerdo con la presión estándar sobre el suelo, hasta el punto que antes de la década de 2000 la imprecisión de las altitudes podía llegar a los 4 a 6 km , como ilustra esta Q&A. todavía en línea en el sitio educativo NASA Quest de la NASA :
" PREGUNTA:¿Cuáles son las elevaciones más altas y más bajas de la superficie de Marte?
RESPUESTA de Smart Filter el 24 de enero de 1997: Del texto "Astronomy" de James B. Kaler, copyright 1994, editor: Harper Collins:
Primero debemos definir un nivel de referencia tomando la presión atmosférica promedio en la superficie de Marte (el nivel de referencia es la contraparte marciana del nivel del mar en la Tierra). El volcán Olympus Mons alcanza los 27 kilómetros por encima del nivel de referencia. La antigua cuenca de impacto Hellas está 4 kilómetros por debajo del nivel de referencia. "Los valores publicados actualmente por el USGS basados en lecturas de MOLA de MGS son de hecho 21,229 m para Olympus Mons y -8,200 m para Hellas Planitia respectivamente .
El meridiano 0 de Marte fue definido en 1830 por los astrónomos alemanes Wilhelm Beer y Johann Heinrich von Mädler basándose en una pequeña formación circular cerca del ecuador que utilizaron para determinar el período de rotación de Marte. Esta formación circular fue retomada posteriormente en 1877 por el astrónomo italiano Giovanni Schiaparelli, quien la convirtió en el meridiano 0 de sus longitudes. El astrónomo francés Camille Flammarion lo bautizó Sinus Meridiani (" Bahía del meridiano "), de donde proviene el actual topónimo Meridiani Planum que designa esta región. El cráter Airy fue elegido en esta región para materializar con mayor precisión el meridiano 0 y, siguiendo el mapeo de la superficie de Marte obtenido en 1972 por la sonda Mariner 9 con una resolución media del orden de un kilómetro, el centro de la pequeña El cráter Airy-0 , ubicado dentro del cráter Airy y solo 500 m de ancho , fue elegido para posicionar el meridiano 0 en Marte. Finalmente, es el módulo de aterrizaje Viking 1 el que ha servido de referencia desde 2018 con una longitud asignada oficialmente de 47.951 37 grados Oeste.
De hecho, el informe WGCCRE publicado en 2018 indica que la longitud del módulo de aterrizaje Viking 1 se define como 47.951 37 grados Oeste, que mantiene el meridiano 0 ° a través del cráter Airy-0, y da como parámetros:
donde d y T son los intervalos, respectivamente en días (86400 segundos) y en siglos julianos (36525 días), desde la época estándar , es decir, J2000.0 = JD2451545.0, es decir1 st de enero de el año 2000a las 12 p.m. TDB .
Actualmente hay dos sistemas en vigor, aunque el segundo tiende a generalizarse, tanto dentro de la NASA como en la ESA , en detrimento del primero desde el cambio de siglo:
En este segundo sistema, y con la altitud 0 definida previamente, el punto de aterrizaje de la sonda Viking 1 Lander pasa a ser 22.697 ° N y 312.778 ° E a una altitud de aproximadamente -3,300 m .