Антон Первушин - Марсианин: как выжить на Красной планете

Французский астрофизик Жерар де Вокулер попытался определить оптическую толщину атмосферы Марса. По результатам своих наблюдений 1945 года он пришел к выводу, что давление у поверхности Марса равно 60–70 мм ртутного столба (то есть в 10 раз меньше, чем у поверхности Земли) и соответствует давлению земной атмосферы на уровне 18 км. На основании этих данных он заключил: «Вода может находиться на поверхности Марса в жидком состоянии (температура кипения воды при таком давлении равна +40°)».

Но и это значение оказалось завышенным в пятнадцать раз! Сегодня мы знаем, что оно составляет 4,6 мм ртутного столба. Ученого подвели частицы пыли, постоянно присутствующие в атмосфере Марса и рассеивающие солнечный свет наряду с газовыми молекулами, – их вклад в рассеяние был ошибочно приписан газовой атмосфере.

Что касается состава атмосферы, то к его изучению подошли только в 1947 году, когда американец нидерландского происхождения Джерард Койпер использовал для изучения соседней планеты инфракрасный спектрометр. Первые же записи инфракрасных спектров Марса и Луны показали, что у Марса значительно усилена полоса СО 2. Таким образом, однозначно удалось установить, что в атмосфере присутствует углекислый газ – причем в количествах, заметно превышающих его содержание в атмосфере Земли.

Поначалу углекислому газу отводилась довольно скромная роль «второстепенной компоненты» марсианской атмосферы. Жерар де Вокулер в 1954 году отводил ему лишь 2 % объема атмосферы; американец Лоуэлл Гесс в 1961 году – 1,3 %. В модели Тобайеса Оуэна и Джерарда Койпера 1964 года на долю СО 2приходилось уже 14 % объема атмосферы Марса. Неуверенность в этих оценках объясняется тем, что содержание того или иного газа в атмосфере планеты зависит не только от интенсивности его линий в спектре, но и от принимаемого в расчетах общего давления у поверхности. Если ученый принимает завышенное значение давления атмосферы, то наблюдаемую интенсивность спектральных линий может, согласно его представлению, создать меньшее количество углекислого газа. Только когда к Марсу добрались первые космические аппараты, стало ясно, что углекислый газ является основным наполнителем атмосферы – 95 %!

Примерно с той же динамикой развивался вопрос о количестве кислорода. Начиная с середины 1920-х годов поисками кислорода на красной планете занялись американские астрономы Уолтер Адамс и Теодор Денхем. Они использовали для этой цели эффект Доплера: при приближении космического объекта к нам все линии в его спектре сдвигаются к фиолетовому концу, при его удалении – к красному концу. Были выбраны моменты, когда Марс приближался к Земле со скоростью 14 км/с и когда он удалялся со скоростью 12,5 км/с. Детальная обработка спектрограмм не обнаружила даже небольшого изменения в линиях кислорода, которые можно было бы приписать марсианской компоненте. Отсюда Денхем сделал вывод, что количество кислорода в атмосфере Марса не может превышать 0,15 % от его содержания в атмосфере Земли – катастрофически малая величина! Примерно в то же самое время было высказано предположение, что весь кислород из атмосферы Марса ушел в окислы, придающие поверхности планеты неповторимый красно-коричневый цвет.

Двадцать лет оценка Теодора Денхема была единственной. Она вошла во все учебники и популярные книги по астрономии того времени. В 1956 году американские астрономы повторили попытку обнаружить кислород в спектре Марса и снова получили отрицательный результат. Лишь в 1968 году удалось найти признаки молекулярного кислорода в красной части спектра. Его содержание оказалось в 8000 раз (!!!) меньше, чем в земной атмосфере. В 1971 году количество молекулярного кислорода пришлось снизить еще вдвое. Для землянина, само существование которого невозможно без кислорода, его все равно что и нет совсем.

Так или иначе, но Марс становился в глазах научного сообщества все более неприветливой и непригодной для жизни планетой. Даже завышенное давление атмосферы давало аналогию с высотой в 18 км над поверхностью Земли (нижняя граница стратосферы), где выживание человека без специального оборудования весьма проблематично. Наличие углекислого газа и полное отсутствие кислорода тоже настраивало на пессимистический лад. И все же надежда умирает последней. Единого мнения по поводу приповерхностной температуры на Марсе не существовало, поэтому оставался последний аргумент: если там имеется вода в жидком состоянии, то существует основа для биохимической эволюции.

Марсианскую «жизнь» попытался спасти вышеупомянутый советский астроном Гавриил Тихов.

Напомню, что еще в XIX веке французский астроном Эммануэль Лиэ, наблюдая сезонные изменения интенсивности и окраски «морей» Марса, высказал гипотезу, будто бы «моря» – это области, покрытые растительностью. В момент своего возникновения гипотеза не получила широкой известности, а позднее ее вытеснила «пустынная» теория Персиваля Лоуэлла.

В ХХ веке «растительная» гипотеза обрела новых сторонников, но требовала серьезного осмысления и проверки. Ученые предложили два способа такой проверки.

Первый путь – надо искать в спектре «морей» Марса темную полосу хлорофилла (красящего вещества земных растений), расположенную в красной части спектра. В начале ХХ века ее поиском занимался Весто Слайфер, но безрезультатно.

Второй путь предполагал использование «эффекта Вуда». В начале ХХ века американский физик Роберт Вуд изготовил пластинки, чувствительные к инфракрасным лучам. Растения на его снимках получались белыми, как бы осыпанными снегом. Причина «эффекта Вуда» состояла в том, что растения хорошо отражают инфракрасные лучи.

Мы помним, что еще в 1924 году Уильям Райт получил снимки Марса в инфракрасных лучах. Если бы темные области Марса были покрыты растительностью, на этих снимках они бы выглядели белыми или хотя бы светлыми. Но как на снимках Райта, так и на всех последующих, «моря» выглядели даже более темными, чем в зеленых лучах, то есть «эффект Вуда» не наблюдался.

Тем не менее с середины с 1940-х годов в защиту и сбор доказательств в пользу «растительной» гипотезы включился Гавриил Тихов, имевший в то время статус члена-корреспондента Академии наук СССР. Он организовал в Алма-Ате специальное учреждение – Сектор астроботаники Академии наук Казахской ССР, которое занялось исследованием и сравнением спектральных свойств «морей» Марса и земных растений.

Ход рассуждений Тихова и его сторонников выглядел следующим образом. Прежде всего они указывали, что и на Земле в крайне суровых условиях для существования можно встретить самые разнообразные растения. В своих работах Тихов, в частности, цитирует «Географию растений» (1944) Василия Алехина: