Игорь Забелин - Молодость древней науки

Помимо Солнца, в солнечную систему входят планеты (Меркурий, Венера, Земля с Луной, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон), астероиды, кометы, различные метеорные тела. В небесной механике все они изучаются как материальные точки, движущиеся под влиянием притяжения других небесных тел. Между тем по своим природным свойствам они очень различны, и — это главное — далеко не все из них способны к сложным эволюциям.

Но астрогеографию могут заинтересовать только тела, способные к активному развитию, и это позволяет произвести особую классификацию «членов» солнечной системы.

Первым таким классификационным признаком служит размер. Мелкие небесные тела, не имеющие внутренних источников энергии, лишь пассивно отражают изменения внешних условий и не испытывают направленного развития.

Расчеты показывают, что только тела, соразмерные с Луной, начинают саморазогреваться, приобретают внутренний источник энергии и, следовательно, получают возможность активно взаимодействовать с космосом и даже изменять вокруг себя космическое пространство. Это обстоятельство сразу же исключает из сферы наших интересов все метеорные тела, а также астероиды.

Второй признак — характер вещества. Лишь твердое вещество способно необратимо изменяться в процессе нагревания и остывания. Газовое вещество такой способностью не обладает. Из этого следует, что не могут эволюционировать и все планеты-гиганты — Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, потому что все они представляют собой огромные газовые, преимущественно водородные шары.

Итак, эволюционировать в сторону усложнения способны лишь сравнительно крупные небесные тела, состоящие из твердого вещества. Этим требованиям удовлетворяют планеты земной группы: Меркурий, Венера, Земля с Луной и Марс.

На самом «краю» солнечной системы находится планета Плутон. О ней мало что известно. Предполагается, что масса ее примерно равна земной и что планета имеет атмосферу.

Можно ли надеяться, что на Плутоне возникнет биогеносфера и разовьется до появления жизни? На этот вопрос не может быть иного ответа, кроме отрицательного. «Беда» Плутона в том, что он находится слишком далеко от Солнца и поэтому имеет чрезвычайно низкую температуру, ниже минус 200°.

Этот пример показывает, что с точки зрения астрогеографии при ознакомлении с солнечной системой можно воспользоваться еще одним классификационным признаком — температурным.

Жизнь, основанная на углеродных соединениях, способна возникнуть и развиться лишь при внешних температурах от +80° до -70°.

Если принять планеты за идеально черные тела и произвести соответствующие расчеты, то окажется, что температурным условиям удовлетворяет лишь космическое пространство между 92 и 275 миллионами километров считая от Солнца. Эту полосу предложено называть экосферой Солнца.

В пределы экосферы попадают Венера, Земля с Луной и Марс.

За пределами экосферы из планет земной группы оказывается Меркурий — небольшая, лишенная атмосферы планета, на освещенной стороне которой температура поднимается до 400°. Очевидно, что биогеносфера на Меркурии не возникла и жизни там быть не может.

Остановимся теперь на планетах, находящихся в пределах пояса жизни, в пределах экосферы: Венере, Земле и Марсе. Эти три планеты обладают многими общими признаками. Так, атмосферы их по сравнению с самими планетами ничтожны по массе и объему и имеют вторичное происхождение, т. е. возникли в процессе эволюции планет.

В строении планет большую роль играет кислород (поверхностные слои Земли более чем на 50 % состоят из него), а также кальций, кремний. Водород — самый распространенный элемент во Вселенной (если не считать гелия, то на 1000 атомов водорода приходится один атом всех других элементов, вместе взятых), но среди других элементов земной коры он занимает лишь 8—9-е место.

Вопрос о внутреннем строении планет земной группы еще не решен. Наука до сих пор не располагает точными сведениями об изменении плотности различных веществ при сверхвысоких давлениях, и поэтому существуют две основные несхожие гипотезы.

Первая, более известная и распространенная гипотеза признает, что с глубиной изменяется состав вещества, что в глубинных частях скопились более тяжелые элементы, образовавшие в центре металлическое ядро. Согласно второй гипотезе, различий в составе вещества нет, а изменения плотности зависят от сжатия горных пород. (Это не относится к верхним горизонтам земной коры, входящим в биогеносферу.)

Рассмотрим подробнее Марс и Венеру.

Марс в среднем расположен примерно в полтора раза дальше от Солнца, чем Земля (227,8 миллиона километрам). Экваториальный диаметр Марса равен 6770 километров, что составляет 0,532 диаметра Земли. Площадь поверхности составляет 0,282 земной, объем — 0,150, масса — 0,107. Средняя плотность — 3,92 грамма на кубический сантиметр, то есть меньше, чем у других планет земной группы. Сила тяжести равна 0,38 земной. Время обращения вокруг Солнца примерно в два раза больше, а сутки только на 40 минут длиннее, чем на Земле.

Размеры Марса достаточны, чтобы удерживать атмосферу: заметное рассеивание света происходит там на высоте 30 километров (на Земле — 70 километров).

Состав атмосферы Марса известен плохо. Достоверно известно лишь наличие углекислого газа (его в два раза больше, чем в атмосфере Земли). Предполагается, что в основном атмосфера Марса состоит из азота, что она содержит небольшое количество кислорода (это пока не подтверждено прямыми наблюдениями), некоторое (совсем небольшое) количество водяных паров или кристалликов льда, а также пыль. И хотя точный состав атмосферы не установлен, можно полагать, что там есть вещество, аналогичное воздуху.

Верхние горизонты литосферы Марса имеют плотность около 3,3 (средняя плотность земной осадочной оболочки — стратисферы, как вы помните, — 2,5). Глубже плотность увеличивается до 4, а в центре достигает примерно 8,6.

На Марсе, безусловно, есть вода, хотя сколько-нибудь крупные водоемы в настоящее время отсутствуют.

Наиболее сложной и увлекательной является проблема жизни. Все началось с того, что астрономы обнаружили сезонную изменчивость деталей поверхности на Марсе: так называемые «моря», зимой почти не отличающиеся по цвету от более светлых «материков», с наступлением весны начинают темнеть, увеличиваться в размерах, а осенью совершается обратный процесс. Проще всего было бы объяснить это тем, что с наступлением весны на Марсе, как и на Земле, растения зеленеют, а осенью сбрасывают листву или отмирают. И постепенно многие планетоведы сошлись на том, что марсианские «моря», темные пятна — это участки поверхности, занятые растительностью. А после недавнего открытия в спектре планеты полос поглощения, которые получаются в спектрах большинства земных растений, гипотеза о жизни на Марсе приобрела достоверность. При наличии же растительности бесспорно существование бактерий и почвенного покрова. Есть ли там животные, об этом приходится только догадываться.