Георгий Кубанский - «На суше и на море» 1962

Мы не знаем источника происхождения космических инертных газов, исключая гелий и отчасти неон. Произошли ли наиболее тяжелые инертные газы в результате радиоактивного распада или же, наоборот, ядерного синтеза, пока не установлено. Известные нам процессы радиоактивного распада, по-видимому, не могут обеспечить всего количества тяжелых инертных газов, имеющихся в космосе. Каким же может быть источник, создавший аргоно-криптоно-ксеноновую атмосферу на Марсе? Возможны две предпосылки: либо эти газы присутствовали в атмосфере Марса с самого начала, либо они образовались на самой планете впоследствии.

Но мы знаем очень мало процессов, приводящих в конечном итоге к образованию стойких изотопов криптона и ксенона. С другой стороны, имеются некоторые соображения в пользу первичного происхождения такой атмосферы из тяжелых инертных газов. Так, по взглядам некоторых космогонистов, Марс и Луна имеют несколько иное происхождение, чем Земля, Венера и Меркурий. Советский космогопист профессор Б. Ю. Левин отмечает огромный дефицит на Земле тяжелых инертных газов по сравнению с их космическим изобилием. Он также отмечает исключительность положения Марса, который мог недополучить часть твердых веществ из-за соседства с массивным Юпитером. Но, может быть, в силу этого обстоятельства Марс смог удержать тяжелые инертные газы, чего не смогла сделать Земля?

Предположим, что атмосфера Марса состоит в основном из смеси криптона с ксеноном (с преобладанием первого) и примесью относительно небольших количеств аргона, азота, кислорода и углекислого газа. Такая атмосфера обладала бы удивительными особенностями, полное представление о которых сможет дать лишь труд многих специалистов. Все же попробуем представить себе наиболее любопытные свойства такой атмосферы и попытаемся усмотреть, нет ли в них причин некоторых уже известных из наблюдений загадочных особенностей атмосферы красной планеты.

Прежде всего — вопрос плотности. Такая атмосфера в земных условиях была бы, по крайней мере, вдвое-втрое плотнее нашей земной. Но учитывая силу тяжести на Марсе, плотность такой атмосферы в условиях Марса, вероятно, не очень отличалась бы от имеющейся на Земле. Поэтому режим дыхания марсианина был бы близок к режиму землянина.

Высота так называемой однородной атмосферы Земли (то есть атмосферы, сжатой до равномерной плотности, соответствующей плотности у поверхности Земли) около восьми километров. Для пашей гипотетической тяжелой атмосферы эта высота в условиях Земли была бы менее четырех километров, по меньшая сила тяжести на Марсе подняла бы ее там на высоту, почти не уступающую земной. Вот почему белые облака на Марсе встречаются на высоте 10–30 километров, примерно так же, как и на Земле. Интересно, что такие облака в основном связаны с «морями» Марса и областями вблизи них.

Следовательно, распространенность атмосферы Марса, во всяком случае нижних слоев ее (тропосферы), приблизительно такая же, что и для Земли [103] К заключению, что плотность атмосферы Марса близка к земной, недавно пришел также советский астроном Н. А. Козырев («Известия», 1962, 12 апреля). . Существование белых облаков на высотах в среднем около 20 километров очень трудно вяжется с принятым мнением, что атмосфера Марса крайне разрежена и у поверхности планеты соответствует плотности земной атмосферы приблизительно на высоте 20 километров. Если это так, то существование белых облаков на Марсе при такой разреженности и пониженной силе тяжести на двадцатикилометровой высоте представляется странным.

К нашему мнению о том, что атмосфера Марса в ее нижних областях должна иметь значительную плотность, приводят и некоторые другие факты, в первую очередь сильное распространение пылевых бурь в ней и долгое оседание пыли.

С пылевыми бурями связаны так называемые желтые облака, располагающиеся чаще всего на высоте 3–5 километров. При разреженной атмосфере длительное оседание пыли после пылевых бурь было бы весьма странным явлением, особенно если учесть, что желтые облака могут оставаться над одной и той же довольно ограниченной областью планеты в течение нескольких недель! Такое медленное оседание пыли при разреженной атмосфере, даже с учетом меньшей силы тяжести, плохо объяснимо. Но если в атмосфере Марса преобладают тяжелые газы, то все становится понятным. Атмосферные потоки и течения, с одной стороны, будут возникать несколько труднее, но, с другой стороны, придя в движение, они будут обладать гораздо большей энергией и смогут захватить более крупные частицы и в значительных количествах. В такой плотной атмосфере оседание частиц пыли в наиболее близких к поверхности слоях будет медленным.

Зависимость убывания плотности нашей гипотетической атмосферы с высотой будет весьма существенно отличаться от земной своей крутизной. Косвенным доказательством этого служит тот факт, что толща атмосферы Марса, определенная оптическими способами, составляет около одной трети земной, в то время как высота тропосферы Марса существенно по отличается от земной тропосферы. При этом наблюдается так называемый эффект Райта: различие диаметров планеты, сфотографированной в разных лучах. Этот эффект не может быть объяснен при существовании очень разреженной атмосферы. Надо учесть, что разница в плотностях главных составных частей земной атмосферы (азота и кислорода) сравнительно невелика: плотность азота относится к плотности кислорода, как 0,97 к 1,10. Поэтому, как показали исследования последних лет, земная атмосфера однородна и не обладает стратификацией почти до самых больших высот.

Иначе обстоит дело с нашей гипотетической атмосферой, плотности важнейших компонентов которой (кислород, аргон, криптон, ксенон) относятся соответственно, как 1,10 к 1,38; 1,10 к 2,86; 1,10 к 4,49 (по отношению к воздуху). При больших разностях в плотностях компонентов, в силу естественной диффузии, более мощной, чем на Земле (меньшая сила тяжести!), самые плотные газы скопятся во впадинах поверхности Марса, в его «морях», а верхние части марсианской атмосферы будут обогащаться более легкими газами. Однако близость потенциалов ионизации криптона и ксенона к потенциалу ионизации кислорода (у ксенона он даже меньше) будет затруднять процессы ионизации кислорода, те процессы, которые способствуют убеганию его из атмосферы Марса. Вот почему в условиях криптоно-ксеноновой атмосферы кислород будет оставаться в нижних ее слоях.

Мы предположили, что глубина впадин Марса может достигать 20 километров. На дне их, даже при глубине всего лишь в несколько километров, можно ожидать атмосферу с плотностью, близкой к плотности земной в горных областях Земли, где некогда с успехом процветали некоторые цивилизации (например, цивилизация инков на высоких плоскогорьях южноамериканских Анд). Толщину наиболее плотного слоя атмосферы Марса трудно предугадать, но, исходя из данных о высоте желтых пылевых облаков, располагающихся в 3–5 километрах от поверхности, она, скорее всего, не более 1–3 километров.