Яков Кац - Геологи изучают планеты

За миллиарды лет существования Луны процессы разрушения горных пород должны были бы дать значительные скопления обломочного материала, но они пока не установлены. По расчетам Т. Голда, на Луне должен быть разрушен слой мощностью до 4 км. По мнению Б. Ю. Левина, лишь метеоритная бомбардировка могла привести к разрушению лунных пород мощностью не менее километра. Куда исчезли продукты разрушения? Может быть, произошло испарение вещества при метеоритных взрывах с последующим частичным рассеянием его в космическом пространстве? Ведь широко распространены представления о том, что в некоторых случаях обломочный материал мог даже достигать поверхности Земли. С другой стороны, не исключено, что рельеф Луны гораздо моложе, чем обычно предполагают, а древние продукты разрушения были вовлечены в результате последующих тектонических движений и вулканизма в сферу переработки эндогенными процессами.

Меркурий по физическим свойствам и внешнему виду очень похож на Луну. Он не имеет атмосферы. Его поверхность также испещрена кратерами и так же, как на Луне, отчетливо выделяются континентальная и морская области. Поверхность Меркурия, по-видимому, повсеместно покрыта темным мелкозернистым материалом, фотометрические свойства которого близки к свойствам лунного реголита. Химический состав этого материала, судя по спектральным данным, полученным "Маринером-10", также похож на состав реголита Луны. Важной составной частью меркурианского материала является субмикроскопическое железо. Происхождение его дискуссионно, но является, по-видимому, результатом процессов изменения вещества под действием солнечного ветра и метеоритных ударов. Помимо этих процессов в преобразовании поверхностного материала большое значение должно иметь температурное выветривание, так как контраст дневных и ночных температур на Меркурии значительно больше, чем на Луне, и достигает 600° (от +420°С днем до -180°С ночью).

На Марсе очень разреженная атмосфера и криолитосфера, вследствие чего на этой планете могут идти одновременно процессы образования обычных осадочных пород ледникового и ветрового происхождения и реголита. Пока еще о составе реголита на Марсе можно говорить только предположительно. На снимках поверхности планеты, полученных со спускаемых аппаратов станций, видна каменистая пустыня с отдельными глыбами размером до 0,3-0,5 м и песчаными наносами. Некоторые глыбы обнаруживают пористое или пузырчатое строение, что характерно для земных вулканических лав.

Верхняя часть поверхностного слоя Марса представлена реголитом — раздробленной и измененной различными процессами первичной породой.

По изменениям тепловой энергии марсианского реголита оказалось возможным определить средний размер частиц, составляющих его основную массу. Он колеблется от 1 до 10 мм. В целом породы сильно раздроблены, их плотность равна 0,85-2 г/см 3. Напомним, что плотность земных пород от 2,5 до 3,3 г/см 3.

Марс издавна был известен своим красным цветом. Предполагается, что реголит Марса состоит из железистых соединений, возникших при разрушении базальта и метеоритного вещества. Это могут быть богатые железом глины или гидраты окислов железа — гётит и лимонит. Кроме железа в составе мелкозернистой части грунта имеются кремний (самый распространенный элемент), кальций, алюминий, магний, сера и титан.

Однако гидраты окиси железа на Земле образуются под действием воды и кислорода. Образования их в условиях Марса, лишенного воды и почти лишенного кислорода, можно объяснить предположением, что раньше в атмосфере Марса были и вода, и кислород, впоследствии улетучившиеся, которые способствовали химическому выветриванию вулканических пород.

В результате ветровой деятельности реголит Марса во многих месторождениях разрушается или засыпается эоловой пылью. Отдельные районы Марса, как, например, равнина Большого Сирта, имеющие особенно темный цвет, по-видимому, лишены реголита, так что на поверхности обнажаются черные коренные базальты. Более интенсивно, чем на Луне, идут процессы гравитационного перемещения материала.

Таким образом, по характеру развития поверхностных отложений планеты земной группы делятся на три типа: на которых происходит седиментация (отложение) осадочных пород (Земля), на которых происходит образование реголита (Меркурий, Луна), и промежуточные, к которым относится Марс и, возможно, Венера.

Есть ли у Марса атмосфера? Этот вопрос длительное время вызывал споры среди ученых. В начале нашего столетия при изучении Марса в телескоп Г. А. Тихов утверждал, что есть. Это утверждение поддержал американский астроном В. Райт. По его данным, Марс должен быть окружен плотной атмосферой, высота которой достигает 100-150 км. Однако ученые недоумевали: на фотографиях Марса отсутствовали такие признаки атмосферы, как белые облака, и все детали рельефа были видны, как если бы атмосферы не было или она была бы прозрачной. Этот вопрос в какой-то мере разрешился, когда в 30-х годах нашего столетия были получены данные об атмосферном давлении Марса. Оно оказалось равным 8,5 кПа, т. е, в 12 раз меньше, чем на Земле. На самом деле даже эта цифра была завышена почти в 10 раз.

Как показали измерения, произведенные советскими и американскими автоматическими межпланетными станциями, атмосфера Марса чрезвычайно разрежена, и среднее значение давления у поверхности равно 610 Па; на Земле такое давление отмечается на высоте 30 км. Разреженностью атмосферы и объясняется хорошая видимость поверхности Марса на фотографиях. Но даже наличие такой атмосферы имеет важное значение для планеты, так как защищает ее поверхность от метеоритов, хотя и очень малых (менее 1 см в диаметре), которые испаряются, не долетая до нее. На Луне же и такой атмосферы нет, поэтому ее поверхность испещрена и большими и очень мелкими кратерами.

В 40-х годах с применением инфракрасного спектрометра стало возможным изучить состав атмосферы Марса. Сначала удалось определить присутствие углекислого газа, причем в значительно больших количествах, чем предполагалось ранее. Затем было установлено присутствие ничтожного количества кислорода и водяных паров. В результате измерений, произведенных непосредственно на поверхности Марса приборами станций обнаружено, что углекислый газ составляет 95% всей атмосферы, азот 2-3% и аргон 1-2%. Такие важные и необходимые для жизни элементы как кислород и вода присутствуют в долях процента: кислорода 0,3%, а водяных паров и того меньше.