И Шкловский - Вселенная, жизнь, разум

Нет нужды приводить основные астрономические сведения о Марсе - они достаточно часто приводились в научно-популярной литературе. Интересующихся большими подробностями мы отсылаем к монографии В. И. Мороза "Физика планеты Марс" (М.: Наука, 1978).

Прежде всего рассмотрим, что представляет собой марсианская атмосфера. Прямые спектроскопические наблюдения указывают, что в атмосфере присутствует углекислота CO2 в количестве, примерно в 30 раз большем, чем в земной атмосфере, хотя марсианская атмосфера в 150 раз более разрежена, чем земная на уровне моря.

Каков же химический состав марсианской атмосферы?

Углекислый газ является основной составляющей марсианской атмосферы примерно 95%. Измерения, проведенные на американских космических аппаратах "Викинг-1" и "Викинг-2" показали, что остальные 5 % - это аргон и азот. Аргон, или, точнее, его изотоп с атомным весом 40, составляет, как известно, около 1 % земной атмосферы. Он, образуется непрерывно в результате радиоактивного распада изотопа 40K, находящегося в земной коре. Так как Марс и Земля по своим основным планетарным характеристикам (размеры, состав коры, плотность и т. д.) являются "родственниками", следует ожидать, что этот же процесс должен приводить к появлению аргона и на Марсе. Поскольку кислорода в марсианской атмосфере очень мало, то аргон наряду с азотом оказывается одной из главных компонент марсианской атмосферы.

До последнего времени не существовало сколько-нибудь надежных спектроскопических данных, указывающих на наличие в атмосфере Марса водяных паров. Однако в 1963 г. американские ученые Спинрад, Мюнх и Каплан уверенно обнаружили в спектре Марса очень слабые полосы водяного пара. Из этих наблюдений следует, что количество водяных паров в атмосфере Марса составляет около одной тысячной от CO2. Отсюда можно сделать вывод, что его атмосфера отличается исключительной сухостью. В незначительных количествах в ней содержится CO (0,06%) и озон O3 (10-3 %).

Еще недавно большинство астрономов считали, что так называемые "полярные шапки" Марса суть не что иное, как иней, покрывающий большие области около полюсов планеты. Однако в настоящее время вся совокупность данных наблюдений говорит о том, что сезонные "полярные шапки" - это, главным образом, сухой лед, т. е. затвердевшая углекислота CO2. Так как ось вращения Марса наклонена к плоскости его орбиты почти на такой же угол, что и Земля, там наблюдается смена времен года. Вообще говоря, климат Марса отличается большой суровостью. Средняя температура поверхности этой планеты приблизительно на 40 К ниже, чем на Земле. В течение суток температура почвы колеблется на 60 - 80 К. Амплитуда годичных колебаний в полярных областях достигает 100 - 120 К, в то время как в экваториальных она равна 30 К. Температура полярных областей достигает зимой -120 °С.

Следует иметь в виду, что в отдельных областях поверхности Марса микроклимат может существенно отличаться в лучшую сторону от описанных выше весьма суровых "средних" условий. Например, благодаря вулканической активности там могут быть области с более высокой температурой и сравнительно большим содержанием водяных паров. В таких областях условия для развития жизни могут быть, конечно, более благоприятными.

В 1964 г. Синтон и Стронг опубликовали результаты наблюдений Марса в инфракрасных лучах (длины волн 7-13 мкм). На этих волнах наблюдается в основном тепловое излучение поверхности планеты, в то время как на более коротких волнах Маре светит преимущественно отраженным солнечным излучением.

Наблюдения Синтона и Стронга производились при помощи большого телескопа обсерватории Маунт Паломар с зеркалом диаметром в 5 м. Это дало возможность исследовать инфракрасное излучение от отдельных участков поверхности планеты. По интенсивности инфракрасного излучения можно было вычислить температуру соответствующих областей в разное время марсианских суток. Температуры поверхности Марса (°C) для разных широт и моментов марсианских суток приведены в табл. 9, из которой видна огромная разница между утренней и дневной температурами. Интересно, что около местного марсианского полдня температура поверхности планеты достигает +28 °С. В то же время температура воздуха на Марсе, даже у самой его поверхности, очень низка и всегда ниже нуля. Уже на высоте около 15 км температура падает даже в экваториальных областях до -100 °С.

Таблица 9

Часы марсианского времени

Часы марсианского времени

Широта, градусы

7

8

11

12

13

14

Широта, градусы

7

8

11

12

13

14

+14

- 78

- 91

+10

+16

+14

+8

- 2

- 64

-16

+16

+22

+22

+7

+10

- 64

- 19

+13

+26

+28

+15

- 8

- 55

-10

+19

+22

+20

+14

+8

- 54

- 11

+18

+26

+23

+20

- 12

- 42

- 6

+18

+18

+18

+8

Новую эру в исследованиях Марса открыли американские и советские автоматические межпланетные станции "Маринер" и "Марс" (рис. 61, не сканировался), которые, начиная с 1962 г., планомерно посылались к Марсу. Впервые автоматическая станция "Маринер-4" передала на Землю фотографии поверхности этой планеты, полученные со сравнительно близкого расстояния (~ 10000 км). Эти фотографии выявили на поверхности Марса огромное количество кратеров самых различных размеров. Любопытно отметить, что только один астроном на Земле довольно давно предсказал, что поверхность Марса должна быть покрыта кратерами. Это был выдающийся эстонский астроном Эпик, работавший в Ирландии. Однако на это предсказание не было обращено должного внимания. Для всего "астрономического мира" открытие кратеров на поверхности Марса было полной неожиданностью...

Важные результаты в съемках поверхности Марса были достигнуты в конце 1971 г. американской автоматической станцией "Маринер-9". Поначалу съемкам сильно мешала огромной силы пылевая буря, на много недель закрывшая непроницаемой мглой поверхность планеты. Это дало повод организаторам полета "Маринер-9" для веселых шуток (рис. 62).

Когда буря утихла, "Маринер-9" выполнил высококачественную "космофотосъемку" поверхности Марса, охватывающую всю его поверхность. Некоторые из переданных на Землю фотографий поверхности Марса приведены на рис. 63 а-в (не сканировались).

# Практически одновременно с "Маринером-9" работал "Марс-3" - советский искусственный спутник планеты Марс. На нем проводились фотометрические исследования поверхности и атмосферы в разных диапазонах. #

В 1974 г. четыре советские автоматические межпланетные станции - "Марс-4", "Марс-5", "Марс-6" и "Марс-7" - продолжили программу изучения Марса. В результате этих исследований природа марсианской атмосферы значительно прояснилась. Приводим основные результаты этих измерений, не останавливаясь на технических подробностях. Мы сюда включили также результаты наземных наблюдений, выполненные самыми совершенными методами на крупнейших телескопах.