загрузка...

Судьбы планет

  • 16.06.2010 / Просмотров: 5332
    //Тэги: Гордон   космос   Солнце  

    Был ли древний Марс теплым, с открытыми водоемами - реками, озерами, может быть, морями - и с более плотной атмосферой? Если - да, то как давно началась и закончилась эпоха теплого и влажного климата, была ли она однократным событием или повторялась? О формировании планет солнечной системы, их истории и возможных сценариях дальнейшего развития - астрофизик Леонид Ксанфомалити.

загрузка...







загрузка...

Для хранения и проигрывания видео используется сторонний видеохостинг, в основном rutube.ru. Поэтому администрация сайта не может контролировать скорость его работы и рекламу в видео. Если у вас тормозит онлайн-видео, нажмите паузу, дождитесь, пока серая полоска загрузки содержимого уедет на некоторое расстояние вправо, после чего нажмите "старт". У вас начнётся проигрывание уже скачанного куска видео. Подробнее

Если вам пишется, что видео заблокировано, кликните по ролику - вы попадёте на сайт видеохостинга, где сможете посмотреть этот же ролик. Если вам пишется что ролик удалён, напишите нам в комментариях об этом.


Расшифровка передачи


Леонид Ксанфомалити. …Марс будет настолько
близок к Земле, как он не был в течение последних при-
мерно десяти тысяч лет. На самом деле это всё очень
условно, потому что близкое противостояние и дале-
кое противостояние не очень различаются между со-
бой. Но сам по себе астрономический факт интересен.
Любопытно, что последние примерно сто лет интерес
к Марсу не увядает. Я посмотрел литературу и обна-
ружил, что все эти сто лет Марс был, в общем, в цен-
тре внимания публики. Очень интересно, что в 1897 го-
ду в России была опубликована книжка Камиля Флам-
мариона, в которой он, в частности, писал о том, как
живут марсиане. Он писал, что марсианское общество
ушло от нас очень далеко вперед в области культуры,
что они живут семьями, что они овладели науками, ис-
кусствами и вообще представляют собой очень совер-
шенное общество.
Но любопытно, что наряду с такими экскурсами, ко-
торые временами Фламмарион допускал, он вместе с
тем писал очень интересные вещи о планетах, и да-
же, пожалуй, астрономы второй половины 20-го века
– все учились по его книжкам, и не только астрономы,
не только ученые, не только люди, интересующиеся
наукой. У нас вообще небо было очень популярно по-
чему-то в то время. В 1898-м году была опубликова-
на опера Римского-Корсакова «Царская невеста», там
есть ария Марфы, помните? «В других краях, в других
мирах такое ль небо, как у нас», – поет умирающая
Марфа. Опять-таки проявление интереса к небу.
И этот неувядающий интерес к небу, интерес, в ко-
нечном счете, к Марсу, подталкивает и сейчас исследо-
вателей к запуску одного за другим аппаратов к Марсу,
к исследованиям с целью определить самое-самое, ка-
залось бы, загадочное явление – жизнь. Есть ли жизнь
на Марсе, откуда взялась жизнь на Земле? Мы когда-то
говорили с вами, примерно год назад, как эти явления
связаны, и что жизнь, по-видимому, если возникает на
одной планете, обязательно должна была перенестись
и на другую планету.
Так что это противостояние привлекло внимание лю-
бителей астрономии. Насколько мне известно, они мо-
билизуют свои телескопы, ведь до августа осталось
уже недолго, и Марс будет наблюдаться большой ар-
мией, как любителей, так и профессионалов. Вместе
с тем в последние годы у Марса появились новые кос-
мические аппараты. И как всегда это бывает, появля-
ются новые технические средства, появляются новые
возможности и появляются новые открытия.
Я не случайно начал с проблемы жизни на Марсе, ее
ищут, комментируют и в литературе, и во всяких юмо-
ристических изданиях. Вместе с тем ведь вопрос о том,
как искать и где искать жизнь на далекой планете, уче-
ным ясен, потому что искать-то надо там, наверное,
где есть вода. Та форма жизни, которую мы знаем, все-
гда будет связана с водой. Поэтому поиски жизни на
Марсе, здесь можно поставить знак равенства, были
равны поиску воды на Марсе.
В течение длительного времени мы считали, что
Марс, и это правда, очень сухая планета. Но, вместе
с тем, оказалось, что новые открытия, новые резуль-
таты, которые были получены с новыми аппаратами,
принесли такие сведения, о которых мы раньше и не
догадывались, и которых мы и не ожидали. То есть на
Марсе обнаружены если не современные потоки, то,
во всяком случае, временами возникающие потоки во-
ды. Наблюдаются горные ручьи на склонах, и, по-види-
мому, есть даже какие-то пруды, заполненные, скорее
всего, льдом. Но образовавшийся пруд говорит о том,
что когда-то вода в него втекла.
Сейчас на экране Марс, видимый с одной сторо-
ны. Это планета, которая по размерам почти вдвое
меньше Земли, но все же вдвое больше нашей Лу-
ны. Марс давно привлекает астрономов еще и потому,
что это очень удобный объект для наблюдения, хотя,
в общем-то, в телескоп мало что можно различить. Те
снимки, которые вы видите, так же как следующая кар-
тинка, – это Марс с разных сторон. То, что мы видим,
это поверхность Марса, потому что атмосфера очень
разреженная, она в 150 раз более разрежена, чем зем-
ная атмосфера. Это атмосфера, состоящая, в основ-
ном, из углекислого газа.
Тем не менее, даже эта очень разреженная атмо-
сфера иногда создает бури над поверхностью Марса.
Она переносит какие-то ничтожные количества влаги
от полюсов к экватору, от экватора – к полюсам, и нуж-
но сказать сразу же, что в условиях крайне холодного
климата Марса вода, как предполагалось, может суще-
ствовать только в виде льдов или инея. Но то, что было
обнаружено сейчас, было совершенно неожиданно.
На следующей картинке вы видите вершину, высо-
чайшую вершину Марса. Это гора Олимп, которая име-
ет высоту 27 километров. Школьники знают, у нас гора
Эверест имеет высоту 8 тысяч 848 метров. Мы с дет-
ства все знаем эту цифру. А тут 27-километровая вер-
шина. Естественно, давление на уровне этой верши-
ны получается практически в десять раз ниже, чем на
уровне поверхности. Какой поверхности? Мы считаем
на Земле от уровня моря. Там, конечно, никакого моря
нет, но есть условная поверхность на уровне примерно
6 миллибар. Это, повторяю, углекислый газ.
На следующей картинке вы видите гигантскую та-
кую рытвину, которая проходить чуть ли не наполови-
ну вдоль экватора Марса. Это гигантский каньон, ка-
ньон Долины Маринера, по имени первого аппарата,
который летал туда, к Марсу вместе с нашими первы-
ми «Марсами». Это тот вид планеты, который можно
увидеть с космического аппарата, приближающегося к
планете, кружащего над нею, в частности, такого аппа-
рата, как «Марс Глобал Сервейер», который обнару-
жил эти очень интересные образования на поверхно-
сти Марса.
На следующей картинке вы сейчас видите, что са-
ма поверхность Марса довольно скучная. Это камни,
красноватый песок, и что интересно, красное или ро-
зоватое небо. Небо розовое именно потому, что пыль
поднимается с поверхности, и мелкая фракция пыли
очень долго висит в атмосфере – до следующей бу-
ри. Бури, кстати, бывают связаны очень часто с про-
тивостоянием с Землей. Но, конечно, Земля-то тут ни
при чем, а происходит это потому, что, приближаясь к
Земле, Марс одновременно приближается и к Солнцу.
Это понятно.
Космический аппарат, который летал несколько лет
назад, опустил на поверхность Марса тележку разме-
ром с детскую коляску, вы ее видите здесь. Он ис-
следовал поверхность опять-таки под тем же самым
углом. Что же представляет собой эта поверхность?
Сейчас мы знаем ее состав, но, видимо, до сих пор
не обнаружено ни малейших признаков жизни, кото-
рая бы существовала на поверхности Марса. Но, мо-
жет быть, все-таки она могла бы в виде простейших
микроорганизмов существовать в глубине грунта. Это
возможно. Потому что в Антарктиде, мы знаем, многие
микроорганизмы могут зарываться в грунт, могут суще-
ствовать даже в условиях льда. Исследования, кото-
рые были на этот счет проведены, показывают и под-
тверждают, что жизнь очень легко приспосабливается
к самым различным условиям.
Тот снимок, который вы видите сейчас на экране, это
уже нечто новое. Размер этого участка всего 28 кило-
метров. Здесь видно старинное русло, здесь вода те-
кла по поверхности Марса в невообразимо далеком
прошлом, более 3 миллиардов лет назад. Но что инте-
ресно? На краях, на склонах этого русла, обнаружено,
сейчас уже можно сказать, что-то, напоминающее ру-
чьи на склонах земных оврагов.
Следующая картинка показывает это даже немнож-
ко лучше. До недавнего времени считалось, что то, что
мы видим на Марсе, на склонах – это осыпи песка,
камнепады, которые и образуют, как показано на этой
картинке, размытую структуру на дне этого каньончи-
ка или на дне этого кратера. Но вместе с тем, посмо-
трите, на склонах видно то, что я бы назвал протоками
или ручьями. Но у них есть одна очень странная осо-
бенность – они сужаются книзу. То есть, впечатление
такое, что эти ручьи текут вверх. Конечно, вверх там
ничего не течет, но что получается с водой на Марсе?
Оказывается, что все эти источники находятся на скло-
нах, то есть вода выплескивается на поверхность из
каких-то тающих масс подпочвенного льда. И сам этот
лед находится на достаточно большой глубине.
Он там образовался очень давно, и он тает из-за,
скажем, повышения температуры за счет радиоактив-
ного ли распада, за счет каких-то, может быть, других
явлений. Это приводит к тому, что лед начинает таять,
и появляются эти потоки на склонах, на глубине при-
мерно от 150 до 500 метров по сравнению с поверхно-
стью окружающей равнины.
Но что получается в условиях очень морозного кли-
мата? Средняя температура – минус 60 градусов на-
шей 100-градусной шкалы. Представьте себе, что вы
на морозный грунт выплеснули ведро воды. Что с ним
произойдет? Морозный грунт, отчасти впитав эту воду,
тут же заставит ее замерзнуть. Давление на Марсе на-
столько низкое, что до сих пор считалось, что любой
поток тут же испарится. Но это немножко наивно, по-
тому что в школе когда-то нас всех учили, что для то-
го, чтобы испарить один килограмм воды, нужно затра-
тить довольно много – 2.5 тысячи джоулей, или 540 ка-
лорий. Где эта вода возьмет такую энергию, столько те-
пла? Взять ей негде. Поэтому в марсианских условиях
испариться может не более одного процента этой во-
ды. Все остальное начинает течь по поверхности, вза-
имодействуя с морозным грунтом и замерзая.
Таким образом получается ледяное ложе. Но ока-
зывается, что постепенно вода расходуется и, в конце
концов, где-то на расстоянии около сотни–двух сотен
метров это русло и заканчивается. Самые большие ру-
сла, которые были обнаружены, имеют, думаю, размер
до семи километров. То есть, все же вода течет. В не-
которых случаях это получается, наверное, из-за того,
что в летнюю пору все-таки грунт немножко теплее.
На этом снимке вы видите вообще поразительную
вещь. Внизу вы видите ограниченное извилистой гра-
ницей что-то вроде пруда, озера что ли. Причем, ши-
рина его полтора километра. Это довольно большое
образование. И видно, как по стенке этого кратера, а
его размер тоже порядка нескольких километров, сте-
кают грязевые потоки, вода, перемешанная с мелким
песком, с илом, и внизу они образуют такое небольшое
озеро. Причем, по-видимому, граница образуется из-за
того, что вода в замороженном грунте создает некую
стенку, очень похожую на то, что бывает и на Земле. На
следующей картинке показаны такие бассейны. Есть
удивительное место неподалеку от нашей страны, в
Турции. Место это называется Памук-Кале, там тоже
с горного склона текут потоки, которые несут кальцие-
вые гидросоли.
Александр Гордон. Это не лед?
Леонид Ксанфомалити. Это не лед, хотя когда туда попадаешь, возни-
кает обманчивое впечатление, что это обледенелый
склон. Но люди ходят босиком в этой теплой воде, и
она образует отложения кальциевых солей. Конечно,
на Марсе это не кальциевые соли, но чтобы удержать
такие пруды, как мы сейчас видели, естественно, нуж-
на для этого какая-то укрепленная стенка этого пруда.
Она образуется из промерзлого грунта. Таким образом,
то, что было обнаружено в этих новых исследованиях,
это такие стекающие по поверхности потоки. Причем,
критики тут же заявили – «ну, это же было очень дав-
но». Да нет, посмотрите, некоторые из них темные, не-
которые светлые – это говорит о том, что они, по-види-
мому, существовали в разное время. Более того, в не-
которых местах на фоне совершенно, казалось бы, вы-
сохшего следа потока, появляется новое темное обра-
зование.
Александр Гордон. Прямо на глазах, по сути.
Леонид Ксанфомалити. Прямо на глазах. С космического аппарата об-
наружили, что за интервал времени порядка полуго-
да образовались новые источники там, где их полго-
да назад не было. В другом случае это произошло че-
рез полтора года, но, во всяком случае, это происходит,
безусловно, в наши дни. Таким образом, не такая уж
сухая планете Марс.
Александр Гордон. Значит, не просто вода есть, а есть жидкая вода.
Леонид Ксанфомалити. Есть жидкая вода и то, что вы видите на этом
снимке – это аналоги таких процессов. Исследователи
поехали в Исландию и смотрели, что получается там.
Там тоже таяние подпочвенного льда приводит к по-
явлению таких потоков. Собственно, это то, что я хотел
вам рассказать о Марсе, это последние новинки.
Вместе с тем, говоря о том, что происходит сейчас
на Марсе, мы не можем не думать о том, что будет
происходить с Марсом дальше, что будет происходить
дальше не только с Марсом, что будет происходить с
Землей. В нашей солнечной системе, как вы знаете, 9
планет, и первые 4 планеты находятся совсем близко к
Солнцу – это Меркурий, Венера, Земля и Марс. О судь-
бе этих планет, в том числе о судьбе Марса, мне хоте-
лось бы поговорить дальше. Это часть, которую можно
было бы действительно так и назвать – судьбы планет.
До недавнего времени во всех учебниках, в популяр-
ной литературе мы могли прочесть, что Земле гаранти-
ровано существование в тех же условиях, в каких она
существует сейчас, еще по крайней мере в течение пя-
ти миллиардов лет. Потому что у Солнца запас еще 5
миллиардов лет безбедного существования. Это дей-
ствительно так, даже более того – 7 миллиардов лет.
Но не все так оказалось гладко.
Представьте себе, как работает Солнце – если объ-
яснять на пальцах, просто. Вы знаете, что существуют
термоядерные реакции. Они происходят в центре звез-
ды. Когда звезда образовалась, весь материал, глав-
ным образом водород, под действием тяжести устре-
мился к центру этой звезды, а как вы знаете, при сжа-
тии газ нагревается, и он нагревается до тех пор, пока
наконец не началась термоядерная реакция.
В термоядерной реакции 4 атома водорода превра-
щаются в атом гелия, все получается прекрасно, выде-
ляется энергия. Из ядра эта энергия постепенно про-
никает к оболочкам звезды, и мы видим Солнце, кото-
рое светит, имея температуру фотосферы 6 тысяч гра-
дусов. Все прекрасно. Но что происходит на самом де-
ле в ядре?
По мере того как сгорает водород и образуется ге-
лий, не все остается неизменным. Почему? Есть та-
кая простая формула, что давление равно произве-
дению числа частиц на постоянную на температуру.
Если вы 4 атома водорода превращаете в один атом
гелия, частиц становится меньше. В результате, каза-
лось бы, давление должно уменьшится. Внешние обо-
лочки только и ждут, чтобы противодействующая им
энергия позволила им сжаться, и начинают сжимать
ядро несколько больше. В этом сжавшемся ядре тер-
моядерные реакции идут быстрее. И так происходит
непрерывное ускорение. Быстро ли? Да нет, не бы-
стро. За 4,5 миллиарда лет существования Солнца
этот процесс прибавил в излучении 30 %. Но это же
огромное время. И что будет дальше?
За миллиард лет прибавится еще 10 %. Но для Зе-
мли это оказалось не так уж безобидно. Потому что жи-
вем-то мы в узком температурном интервале. Мы сей-
час жалуемся – в Москве холодно. Июнь – в Москве
холодно. Но ведь разница-то составляет всего 10 гра-
дусов. Прибавьте 10 градусов, будем говорить – жар-
ко, да? И все условия не только жизни на поверхно-
сти Земли, но и вообще все условия самого существо-
вания планеты, существования ее гидросферы связа-
ны с тем притоком солнечной энергии, которую мы по-
лучаем каждый день. Поэтому, если этот баланс нару-
шить, а нарушиться он может очень легко, то возник-
нут всякие неприятности. Я прокомментирую несколь-
ко статей, которые в последние несколько лет появи-
лись одна за другой и которые предсказывают, что бу-
дет с планетой Земля и с другими планетами Солнеч-
ной системы. Если это интересно.
Александр Гордон. Конечно.
Леонид Ксанфомалити. Там, во-первых, говорится о том, что даже срав-
нительно небольшое повышение температуры приве-
дет к тому, что углекислый газ, которым все так недо-
вольны и который создает парниковый эффект, начнет
энергично поглощаться поверхностью. Но это не так уж
и хорошо, потому что в этом случае растениям будет
нечего есть. По прогнозам авторов одной из статей по-
лучится так, что за сравнительно короткое время (при-
мерно такое же время, как нас отделяет от динозавров,
это сто миллионов лет) углекислого газа для растений
не останется, растения погибнут, а значит, животным
нечего будет есть. Такие прогнозы были сделаны при-
мерно в 1982-м году, и потом много критиков по этому
поводу высказывали свои мнения.
Критики касались главным образом того, что этот
вывод как всегда слишком категоричен. Если мы ожи-
даем, что роскошная природа Земли будет поставле-
на на край гибели благодаря тому, что углекислого газа
не станет, то это, конечно, не так. Во-первых, времени
вполне достаточно, чтобы растения приспособились.
Во-вторых, есть такие растения, они относятся к клас-
су С4, кукуруза, например, это высокоорганизованные
растения, которые потребляют в десятки раз меньше
углекислого газа, чем другие растения. Но я здесь не
специалист, я не могу оперировать этим материалом
вполне свободно…
Александр Гордон. В любом случае, сто миллионов лет – время для
эволюции достаточное.
Леонид Ксанфомалити. Аккуратные расчеты показали, что это даже не
сто миллионов, а может быть раз в 8 больше. И тогда
получается, что вроде бы вообще все прекрасно. Но
не так уж прекрасно, как это кажется на первый взгляд.
Потому что неумолимые изменения светимости Солн-
ца, повышение энергии рано или поздно приведут к то-
му, что этот процесс дойдет до какой-то точки, а даль-
ше начнется куда более неприятное явление.
Парниковый эффект, который существует на Вене-
ре (Александр Тихонович Василевский у вас рассказы-
вал об этом) существует потому, что солнечная энер-
гия проникает сквозь атмосферу к поверхности, разо-
гревает ее и нижние слои атмосферы, а в инфракрас-
ном диапазоне это излучение выйти обратно не мо-
жет. Такие же условия могут возникнуть на Земле, при-
чем здесь есть куда более активная штука, чем угле-
кислый газ, это водяной пар. Он обладает чудовищ-
ным парниковым эффектом. Этот парниковый эффект
может привести к тому, что температура на поверхно-
сти Земли начнет повышаться очень быстро. А это в
свою очередь приведет к еще более быстрому испаре-
нию океана. Таким образом возникает положительная
обратная связь. Сейчас ее нет, потому что Земля на-
ходится в более-менее стабильном состоянии, об этом
можно поговорить детальнее. Но ситуация примерно
такова.
Что же произойдет тогда дальше? Венера потеряла,
по-видимому, свою воду не только потому, что она ис-
парялась, но и потому, что в верхних слоях атмосфе-
ры теряли водород разрушаемые солнечным кратко-
волновым излучением молекулы воды. То есть моле-
кула Н2О разбивалась на кислород и водород, и водо-
род, как очень легкий газ, уходил в космос. Предпола-
гается, что так Венера растеряла всю свою воду. Если
этот механизм дойдет и до Земли, то нас ожидает при-
мерно то же самое, что изображено на этой картине.
То есть, тогда будет потерян весь запас воды, который
есть в океанах. Разгоревшаяся поверхность выделит
углекислый газ, который связан породами, о которых
я говорил. И тогда начнется настоящий ад на Земле,
потому что температура повысится до уровня кипения
воды и выше, и жизни на поверхности Земли может не
остаться.
Когда это может произойти? Я уже говорил – предпо-
лагают, что это произойдет где-то через 800 миллионов
лет. Я вообще-то не знаю, почему это нас так должно
интересовать, я не уверен, что человечество дотянет
до этого времени. Может быть, наши потомки все-таки
окажутся настолько мудры, что сумеют…
Александр Гордон. Ну не человечество, так другие формы жизни
пусть живут.
Леонид Ксанфомалити. А какие другие формы?
Александр Гордон. Да любые высокоорганизованные формы. Мы-
то можем уничтожить сами себя в два счета, это мы
уже доказали, по-моему, с достаточной очевидностью.
Леонид Ксанфомалити. Но живем же.
Александр Гордон. Пока да. Но если Земля останется пригодной
для жизни, тогда есть надежда. Собственно, об этом и
речь, насколько я понимаю.
Леонид Ксанфомалити. А кто может быть вместо нас?
Александр Гордон. Ну, я же не могу за Господа Бога выступать или
за эволюцию. Да кто угодно. Как только мы перестанем
мешать Земле, может быть и возникнет какая-нибудь
эволюционная цепочка, которая приведет к тому, что
мы называем разумом.
Леонид Ксанфомалити. Я когда-то читал, что медведи очень перспек-
тивны.
Александр Гордон. Может быть. Были созданы целые теории о том,
что было бы с динозаврами, если бы они продолжали
эволюционировать. Очень милый получался такой не
гуманоид, но разумный динозаврик о двух ногах. Пути
ж неисповедимы.
Леонид Ксанфомалити. Очень любопытно.
Александр Гордон. 800 миллионов – вы сказали?
Леонид Ксанфомалити. Примерно так, 800 миллионов. Если через это
время действительно Земля приобретет такой вид, как
показан здесь, то, казалось бы, дела совсем плохи. На
следующей картинке график, который не должен пу-
гать наших слушателей. Там показано, что происходит
с Солнцем. Вот линия, которая понемножку идет сле-
ва вверх, там написано «сегодня». Точка «Сегодня» –
в этом состоянии находится Солнце. Вы видите, излу-
чение Солнца уже поднялось. Показано, как излуче-
ние повышается. По горизонтали показано время жиз-
ни Солнца. И потом, повышаясь с каждой сотней лет, с
каждым миллионом лет, это излучение дойдет до того,
что где-то через три миллиарда лет падающей на Зе-
млю энергии будет на 40% больше.
Здесь уже начнутся те самые неприятности, о кото-
рых можно было бы уже говорить, как о непреодоли-
мом внешнем факторе, если бы тут же не был найден
выход. Так ли уж это непреодолимо? Если смотреть на
этот график, то что происходит дальше. За возрастом
для Солнца 12 миллиардов лет, или от нас отсчитывая
– 7 миллиардов лет, Солнце уже погибает. Солнце ухо-
дит с так называемой главной последовательности, и
ничего хорошего там ждать не приходится, потому что
оболочки Солнца настолько расширяются, что и Вене-
ра, и Меркурий, и, вероятно, Земля окажутся уже вну-
три Солнца. Солнце превращается в красный гигант.
Это заключительная, конечная стадия существования
звезды, после чего в течение примерно 700 миллионов
лет эволюционный трек Солнца приводит к тому, что
оно превращается, в конечном счете, в белый карлик.
Но не об этом речь. Здесь уж сделать ничего нельзя.
Остается только удирать из Солнечной системы.
Но оказывается, что сама по себе эта восходящая
горизонтальная, спокойная ветвь не так уж ужасна. Бы-
ло предложено красивое решение. На следующей кар-
тинке вы можете его увидеть. Идея появилась, соб-
ственно, тогда, когда появились первые космические
аппараты. Когда-то я говорил, что самое недостижи-
мое тело в Солнечной системе – это Солнце. К дале-
ким планетам можно полететь. А до Солнца долететь
нельзя, потому что Земля движется по орбите со ско-
ростью 30 километров в секунду, и ракеты не могут
обеспечить такой импульс. Поэтому к Солнцу можно
лететь только с помощью так называемых гравитаци-
онных маневров. Что такое гравитационный маневр?
Допустим, ваша ракета подлетает к какой-то плане-
те. Угол и направление сближения выбираются так,
что, повернувшись в гравитационном поле этой плане-
ты, аппарат уже летит с другой скоростью, если рас-
сматривать скорость относительно Солнца. Относи-
тельно самого аппарата ничего не прибавилось, ниче-
го не убавилось. Но изменение направления скорости,
как векторная сумма, чему учат в школе, приводит к
тому, что вы можете, если хотите, замедлить скорость,
а если хотите – ее прибавить. Когда-то у вас выступал
Сурдин Владимир, так вот он опубликовал как-то ста-
тью, что можно таким способом так разогнать аппарат,
что послать его даже к звездам. То есть, преодолеть
скорость в 42 километра в секунду.
Дальше уже совершенно ясно. Так почему бы не
использовать этот самый прием для того, чтобы сме-
стить Землю с орбиты? Для этого предлагается сле-
дующий ход. Выбираем астероид помассивнее, допу-
стим, какой-нибудь 150-километровый астероид с до-
вольно большой массой, устанавливаем на нем очень
мощную ракетную установку, которая немножко сме-
щает его, придавая ему такой импульс, который позво-
лит ему сблизиться с очень массивной планетой. Луч-
ше всего с Юпитером. Вот как показано на этой схеме.
Далее. Повернувшись в поле Юпитера, аппарат уходит
на такую трассу полета, что в конце концов он прибли-
жается к Земле и, обмениваясь импульсом, который он
захватил у Юпитера, астероид обменивается импуль-
сом с Землей так, что Земля чуть-чуть отодвигается от
Солнца. А астероид летит дальше. Можно его опять
направить к Юпитеру. Конечно, дело жутко рискован-
ное. Потому что, не дай Бог, он врежется в Землю. На-
верное, наши потомки придумают, как все это сделать.
И оказывается, что если тело таких размеров, о кото-
ром я говорю – 150 километров – употреблять для это-
го раз в 6 тысяч лет, то этого обмена вполне достаточ-
но для того, чтобы Земля каждый раз смещалась ров-
но настолько, насколько будет увеличиваться облуча-
ющая ее солнечная энергия.
Александр Гордон. А разве сам процесс этого смещения безболез-
нен для Земли?
Леонид Ксанфомалити. Давайте попробуем!
Александр Гордон. Я не возражаю.
Леонид Ксанфомалити. Во всяком случае, год, конечно, станет длин-
нее, да, наверное, и другие обстоятельства нужно бу-
дет принимать во внимание. Здесь много чего есть. Во
всяком случае, те катастрофы, о которых пишут уче-
ные в своих работах, – сплошные наводнения, дожди
или засухи, повышение уровня океана, полное исчез-
новение полярных шапок, – все это, если рассматри-
вать идеальный какой-то эксперимент, который приро-
да ставит над Землей, все это неизбежно. С другой
стороны, уже сейчас мы видим, как этого можно избе-
жать. Примерно так выглядит решение проблемы по-
вышения излучения Солнца, влияния его на Землю. И
та картинка, которую вы видели, «Последний замеча-
тельный день на Земле», не воплотится, и таких заме-
чательных дней может быть еще очень и очень много.
Весь вопрос в том, чтобы сохранить человечество на
Земле, о чем вы и говорите.
Александр Гордон. Предположим, мы сохранили человечество на
Земле, но дальше получается опять интересная исто-
рия. После того как Солнце станет красным гигантом,
Земля должна быть удалена от него на такое рассто-
яние, чтобы не попасть в атмосферу Солнца и, в то
же время, чтобы быть обитаемой, получать от него до-
статочное количество энергии. Но дальше-то произой-
дет схлопывание, и Солнце превратится в белый кар-
лик. И тогда Землю нужно будет двигать на орбиту со-
временного Меркурия, если не ближе, для того чтобы
получать от этой умершей звезды какое-то количество
энергии, достаточной для существования. То есть, это
решение все равно промежуточное?
Леонид Ксанфомалити. Более того, решение для красного гиганта во-
обще не предусмотрено. Красный гигант – это все, тут
уже выхода нет никакого. Тут нужно покидать солнеч-
ную систему, если для этого у вас есть порох, и отра-
вляться куда-то. Я говорил о постепенной, плавной
стадии спокойного существования Солнца на так назы-
ваемой главной последовательности.
Александр Гордон. То есть, пока главная последовательность не ис-
черпала себя…
Леонид Ксанфомалити. Пока, попросту говоря, не сгорел весь водород
в ядре. Потому что, что происходит дальше? Когда
весь водород в ядре сгорел, оболочка начинает падать
внутрь, приносится такое количество водорода, кото-
рое вызывает вспышки, и здесь уже ничего хорошего
от этой звезды ждать не приходится. Классическое су-
ществование звезды на главной последовательности –
вот то, о чем можно говорить.
Александр Гордон. А не проще ли придумать нечто, напоминающее
солнечный зонтик? Вывести на орбиту массы какого-то
вещества, которые обладают хорошей отражательной
способностью, и увеличивать присутствие этой массы
на орбите на 10 % за 6 тысяч лет (или сколько там
получается?) для того, чтобы получать от Солнца, ко-
торое увеличивает свой энергетический поток, столь-
ко же энергии, сколько мы получали до этого? Ну, цвет
неба немножко изменится. Звезды будет наблюдать с
Земли труднее. Но проблема будет решена?
Леонид Ксанфомалити. Предлагаете? Почему не опубликовать такое
предложение?
Александр Гордон. Я боюсь, что к тому времени, когда оно станет
злободневным, человечество не будет иметь возмож-
ности его прочесть. Но это отдельная история – про
судьбы человечества.
Да, увлекательно. Хорошо, предположим, мы обес-
печили себе жизнь на 7 миллиардов лет вперед.
Леонид Ксанфомалити. Вот только что это за мир, в котором мы будем
жить? Я как раз сейчас разговаривал с вашими колле-
гами и попытался как-то обобщить, насколько исчер-
пывающи наши представления о мире, в котором мы
живем, правильно ли мы понимаем, что такое Вселен-
ная? Заведомо, конечно, мы далеко не все знаем. Ин-
тересно, что 2000 лет назад Сенека писал, что при-
рода не раскрывает свои тайны раз и навсегда. И то,
что нам кажется совершенно очевидным сегодня, бу-
дет предметом исследования для исследователей бу-
дущего. Он был совершенно прав, и, собственно гово-
ря, мы всю эту историю в науке наблюдаем.
То, что было известно, казалось ясным и понятным
вчера, становится непонятным сегодня. Это непонят-
ное – окружающий нас мир. Я почему-то все время воз-
вращаюсь сегодня к началу ХХ века – потому что то-
гда науку сотрясали мощные, я бы сказал, революции.
Где-то сто лет назад, если помните, подводился итог,
в частности физики, и маститые ученые того времени
писали, что в физике уже все ясно. Как писали тогда,
в конце позапрошлого теперь уже века или в начале
прошлого, ХХ, – осталось несколько легких облачков
на горизонте.
Но эти-то легкие облачка на горизонте создали по-
том и термоядерную бомбу, и электронику, и чего толь-
ко они не создали. Сейчас, как раз на границе тысяче-
летий опять наблюдается такая же вещь, на этот раз в
космологии. Для меня было полной неожиданностью,
что те исследования, которые еще недавно казались
совершенно абстрактными, это исследования так на-
зываемого реликтового излучения, привели к совер-
шенно парадоксальному результату. Наверное, среди
ваших гостей были люди, которые рассказывали о ре-
ликтовом излучении.
Я напомню, что когда Вселенная еще только образо-
валась, то после этого гигантского взрыва прошло до-
статочно много время, 400 тысяч лет, когда Вселенная
была непрозрачна для собственного излучения. Спу-
стя 400 тысяч лет после взрыва она стала прозрачной,
излучение стало проходить через нее, и оно гуляет по
Вселенной до сих пор. Вот его-то и наблюдают, оно на-
зывается реликтовым. Это реликтового излучение – из-
лучение с очень низкой температурой, 2.7 Кельвина.
Когда где-то в последней трети прошлого века его
открыли, ученые с большим интересом отнеслись к не-
му, не догадываясь, что за этим стоит. Потом стало яс-
но что к чему, и стали искать в этом излучении неодно-
родности. Об этом тоже рассказывалось, по-моему, в
одной из ваших передач. И эти неоднородности-то по-
том и привели к тому, что выяснилось, что мир, в кото-
ром мы живем, это совсем не то, что мы думали.
Сейчас, когда этих исследований проведено очень
много, когда эти неоднородности известны с точностью
до миллионных долей градуса, то есть когда измеря-
ются 10 микрокельвинов, то эти неоднородности ока-
зались ключом к тому, что происходило во Вселенной в
первые доли секунды существования Вселенной. Это
настолько первые доли, что даже страшно сказать, это
число определяется 32-мя нолями после запятой – се-
кунд после возникновения Вселенной. В это время воз-
никли неоднородности. Они потом и дали все то, что
мы видим сейчас. Эти неоднородности привели к воз-
никновению галактик, звезд, в конечном счете, планет.
По результатам этих исследований специалисты
пришли вот к какому выводу. То, что мы видим сейчас –
галактики, планеты, туманности, вся межзвездная сре-
да – составляют всего шесть десятых процента от все-
го вещества и энергии в космосе. Что же представляет
собой все остальное? Вначале в это даже было трудно
поверить. Оказалось, что 70% составляет так называ-
емая «темная энергия». Темная энергия, в частности,
виновата в том, что Вселенная, по-видимому, расши-
ряется. 20% составляет так называемая «темная мате-
рия», опять-таки загадочное вещество. Стали искать,
что это может быть такое?
К этим 0.6 процента удалось прибавить сначала
один процент. Оказалось, что существуют, в частности,
межгалактические облака водорода с очень высокой
температурой. Они настолько горячи, что трудно за-
регистрировать их излучение – слишком разряженная
среда, и их рентгеновское излучение очень слабое. Но,
тем не менее, удалось его зарегистрировать. Затем об-
наружили то, что называется «барионами», это, в ко-
нечном счете, атомы, это нейтроны и протоны. В об-
щем, наскребли их примерно на 4%. 26% представляет
собой так называемая «темная материя». И 70 %, как
я говорил, составляет темная энергия. Что это может
быть?
Нужно сказать, что исследования, которые ста-
ли наиболее сенсационными результатами нынешних
дней, эти исследования привели к тому, что ревизия
представлений физики стала проникать во все ее по-
ры. Если правильны те предсказания, которые сейчас
опубликованы в литературе, то, скорее всего, эти 26%
представляют собой какие-то еще неизвестные эле-
ментарные или субатомные частицы. Где они суще-
ствуют? До сих пор совершенно неясно, где их искать
и как их искать. Нет буквально никаких данных для то-
го, чтобы приблизиться к решению вопроса о том, что
такое темная энергия.
Вместе с тем, появляются совершенно неожидан-
ные идеи, которые порой поражают своей парадок-
сальностью. Я хочу в заключение сказать о том, что
наблюдалось в конце позапрошлого века, и о том, что
наблюдалось, между прочим, и около 25 лет назад.
Помните имя Кирхгофа? Законы о разветвлении то-
ка учат в школе, законы Кирхгофа. К Кирхгофу кто-то
подошел когда-то и сказал: «Знаете, открыт новый фи-
зический закон». «Ха-ха, – сказал Кирхгофа, – неужели
осталось еще что открывать?» Это было в последней
трети позапрошлого века. Буквально слово в слово это
повторилось и в прошлом веке. Я уж не буду называть
имя одного из своих учителей, он был очень прогрес-
сивным человеком. Он выступил однажды у нас в ин-
ституте с докладом, что все в физике открыто. Уже по-
сле того как он выступил с докладом, что все в физи-
ке открыто, были открыты эти новые явления, которые,
насколько я понимаю, полностью изменят наше пред-
ставление о мире.
Я иногда думаю, куда все это ведет? Безусловно,
это ведет к совершенству нашего овладения природой,
овладения какими-то еще неизвестными приемами ис-
следований. Может быть, к новым средствам связи, я
не перестаю думать о том, что радио – это очень арха-
ичная штука. Радио – это прекрасное средство связи
для Земли. Здесь все прекрасно. Но уже когда мы по-
сылали космические аппараты к другим планетам, ухо-
дило Бог знает сколько времени на работу с ними. Ко-
гда аппарат «Вояджер» был у Нептуна, 8 часов уходи-
ло на связь, 8 часов распространяется сигнал. И когда
мы говорим о связи с аппаратами, которые отправятся
к звездам, это же в лучшем случае 5 туда, 5 лет обрат-
но. Неужели в природе нет ничего, что позволило бы
найти средство по скорости лучшее, чем радио?
Александр Гордон. Но тогда оно должно быть быстрее скорости
света…
Леонид Ксанфомалити. Бог его знает, к чему относится сама скорость
света. Скорость света относится к пространству.
Александр Гордон. И связана с массой.
Леонид Ксанфомалити. Связана с массой. Но здесь я пока остановлюсь.
Александр Гордон. У меня в связи с этими открытиями есть еще
один вопрос к вам. Некое шапкозакидательство есть и
сейчас. Даже когда 70% темной энергии и 26% темной
материи не дают никаких ответов, все-таки приходит-
ся слышать время от времени, что это те самые лег-
кие облачка. Картина абсолютно повторяется. Говорят,
что нам бы еще чуть-чуть, и мы будем там. Я редко за-
даю этот вопрос, но меня всегда возмущала такая по-
становка вопроса. Во-первых, кто обещал? Кто, когда
обещал, что нам все будет ясно в устройстве мира, что
не существует вещей, просто не постижимых с помо-
щью того аппарата, который у нас есть? А у нас ведь
есть только сознание, для того чтобы постигнуть мир,
который мы этим же сознанием так или иначе контро-
лируем. Кто обещал, что формула «мир сложнее, чем
наше представление о нем» перестанет существовать
в этом своем виде?
Леонид Ксанфомалити. Он всегда будет сложнее.
Александр Гордон. Тогда возникает вопрос. «Естественное», беру в
кавычки, человеческое любопытство уже к очень мно-
гому привело за достаточно короткий период развития
науки, если сравнивать даже с возрастом жизни чело-
века. Homo sapiens существует, как нам известно, сот-
ню тысяч лет, а наукой человек занимается две тыся-
чи лет из этой сотни. И вот уже до чего додумался. Но
представим себе, что человечество (вернемся к тому,
о чем вы говорили) будет жить еще 800 миллионов лет,
и даже несколько миллиардов лет. Учитывая путь, ко-
торый мы прошли за две тысячи лет, есть соблазн экс-
траполировать вперед этот темп развития, темп пони-
мания, темп движения вперед. Но если мы убеждены в
том, что мир сложнее, чем наше представление о нем –
а наше представление усложняется в геометрической
прогрессии – насколько же сложен мир на самом де-
ле? Вот в чем вопрос.
Леонид Ксанфомалити. Вы знаете, я, может быть, некстати, но приведу
пример, который когда-то почерпнул от своего кота. Я
вам не рассказывал?
Александр Гордон. Еще один кот в науке.
Леонид Ксанфомалити. У меня был потрясающий кот, это был самый
гениальный кот из всех, которых я видел. Это был кот-
исследователь. И я даже потом написал статью по по-
воду идеи, на которую меня навел мой кот. Это был
удивительный кот. Его интересовало все.
У меня испортился телевизор. Я обнаружил, что там
не работает какая-то микросхема, разобрал телевизор
на столе. Кот, как всегда, устроился рядом. У него была
такая манера, он ложился рядом и лапочкой накрывал
глаза, чтобы свет не мешал. Рядом лежала микросхе-
ма. Он, глядя на меня, хитро ее лапой подтаскивал к
себе. Микросхема, знаете, это такой паучок с острыми
лапками. Он ее попытался укусить. Потом он ее поню-
хал. Потом он ее потрогал лапой. Потом он осторожно
пододвинул ее к краю стола, и сбросил оттуда. Микро-
схема подпрыгнула на своих ножках, а кот прыгнул за
ней. Он ее тронул лапой, и он потерял к ней интерес.
Он про нее знал все: она пахнет химией, она жесткая –
если ее укусить, она колючая – если ее тронуть лапой,
и она подпрыгнет – если ее сбросить со стола. Таким
образом, кот был полностью образован. Это к вашему
вопросу о мире.
Александр Гордон. Очень похоже на наше представление о мире,
на то, что мы о нем знаем.
И тем не менее, мне кажется, что перспективы все-
таки есть. Ведь не зря те же самые две тысячи лет, что
развивается наука, человечество если не совершен-
ствовало, то как-то по-другому пыталось представить
свои отношения в религиозной сфере, в области духа,
в искусстве. Вот в искусстве уж заведомо никакого про-
гресса нет, постигается все время одно и то же разны-
ми поколениями, но прогресса-то нет.
Леонид Ксанфомалити. Но все-таки разными способами.
Александр Гордон. Но прогресса нет. Вы же не можете сказать, что
художники Возрождения писали хуже, чем современ-
ные художники, или что у них была хуже техника, чем у
современных художников. Так сказать нельзя. Поэтому
мне кажется, что пришло время великого объединения
не в физике, а пришло время великого объединения во
всех областях, где человечество две тысячи лет пыта-
лось, как ваш кот, поиграть с этой микросхемой. И по-
пытки такие, как я понимаю, хотя и робкие пока, пред-
принимаются.
У нас была не так давно запись, где физик, человек,
который занимается квантовой механикой, сказал, что,
видимо, и там достигнут некий барьер, который можно
преодолеть только в том случае, если мы будем учиты-
вать психологию наблюдателя – раз уж наблюдатель
включен в квантовую систему, как необходимый ее эле-
мент. И если мы поймем, что такое сознание, которое
проводит эксперименты, отбирает его результаты, мо-
жет быть, тогда, на этом стыке, мы пойдем немножко
другим путем.
Леонид Ксанфомалити. С другой стороны, есть и реальные доказатель-
ства, вполне объективные свидетельства тому, о чем
вы сказали перед этим. О том, что мы упираемся в не-
возможность определенных экспериментов. Я не спе-
циалист в этой области, но мне как-то попалась книж-
ка Девиса «Суперсила». Там автор очень подробно и
убедительно доказывает, что пробиться в том же кван-
товом мире выше определенных энергий невозможно.
Потому что нужно для этого, скажем, ускорить с энер-
гией Солнца.
Александр Гордон. А потом там и Галактики, а потом и с энергией
Вселенной.
Леонид Ксанфомалити. То есть, какие-то естественные ограничения
есть. Однако интеллект человека – вещь очень слож-
ная. И очень часто бывает, что то, что реализовать не-
возможно в лоб, можно обойти и найти ответ с другой
стороны. Вся история науки об этом говорит.
Александр Гордон. В конечном счете, я хотел вот к какому выво-
ду прийти, может быть, несколько преждевременному.
История науки, история искусства, история цивилиза-
ции приводят к убеждению, что все, что делалось ра-
нее, было сделано только для одного – чтобы усовер-
шенствовать тот самый познавательный аппарат, кото-
рый мы получили даром от природы, или Бога, или не
знаю каких еще сил. И то, что раньше не помещалось
в нашем сознании (потому что морфологически мы же
никак не изменились за эти сто тысяч лет), теперь на-
ходит там место. Вроде как редукция волновой функ-
ции. А может быть, в этом конечная цель – сделать эту
область по крайней мере равной по объему изучаемо-
му миру и тогда, наконец, познать его?
Леонид Ксанфомалити. Но, с другой стороны, нельзя не учитывать, что
как только появилась речь, вся дальнейшая эволюция
интеллектуальных возможностей человека уже была
предопределена…

Материалы к программе


Из статьи В. Н. Жаркова, В. И. Мороза «Почему Марс?»

Перечень марсианских миссий выглядит весьма внушительно: пролетные аппараты «Маринер (1965–1969)», «Марс-4» (1974); искусственные спутники «Маринер-9» (1971), «Марс-2 и -3 (1971), -5 (1974)», «Фобос-2» (1989), «Марс-Глобал-Сервейер» (1997); посадочные аппараты «Марс-6» (1974), «Викинг-1 и -2» (1976), «Марс-Пасфайндер» с марсоходом «Соджорнер» (1997) и др. Полученные результаты легли в основу современных представлений о поверхности, внутреннем строении и атмосфере и эволюции Марса. Интерес к Марсу связан, с одной стороны, с надеждой получить информацию о том, как формировалась Земля, о ранней эпохе ее развития, с другой — выяснить, действительно ли на раннем Марсе были условия для возникновения биологической активности.
Роль метеоритной бомбардировки. Постепенно становится ясно, что заключительная катастрофическая метеоритная бомбардировка — одна из важнейших эпох в истории Луны, Земли и Марса. На Луне следы этой бомбардировки сохранились в виде гигантских круговых морей и крупных кратеров. На Земле они полностью стерты. Марс занимает промежуточное положение: на нем можно обнаружить некоторые последствия таких событий. Например, в Южном полушарии — это гигантские кратерные бассейны Эллада и Аргир. А в Северном — следы гигантских круговых кратеров стерты последующими геологическими процессами. Наибольшее изменение в истории Марса, видимо, связано с тем, что катастрофическая бомбардировка по существу разрушила имевшуюся в то время плотную атмосферу планеты и теплый влажный климат сменился климатом близким к современному.
Проблема раннего Солнца и эволюция планет земной группы. Светимость раннего Солнца была примерно на 30% меньше современной. Это заключение получено на основе детальных численных моделирований эволюции звезд. Низкая светимость молодого Солнца означает, казалось бы, что температура поверхности ранней Земли и Марса должна быть существенно меньше современной. Между тем имеются данные, согласно которым на Земле в архее был теплый влажный климат. Предполагается, что относительно теплый климат на Земле и Марсе в ранние эпохи обеспечивался парниковым эффектом в их атмосферах, который создавался углекислым газом при небольшой примеси водяного пара. Парниковый эффект играет огромную роль в формировании климата современной Земли, поддерживая среднюю температуру ее поверхности на 38 К выше эффективной (т.е. соответствующей равновесию планетарного уходящего и солнечного приходящего излучений). На современном Марсе парниковый эффект тоже есть, но гораздо более слабый, всего около 4 К.
Многообразие марсианской проблематики. Марс — планета, наиболее похожая на Землю. Но кроме того, что он меньше по массе и размеру, много различий также в характеристиках коры, поверхности и атмосферы, в истории воды. Атмосфера Марса на 95% состоит из диоксида углерода. Давление у поверхности близко к давлению тройной точки воды — 6.1 мбар. И это, возможно, не случайное совпадение. Открытые водоемы не могут существовать на Марсе, однако вода присутствует: следы водяного пара в атмосфере, вода, адсорбированная реголитом, кристаллизационная (в некоторых минералах горных пород), лед в полярных шапках и, возможно, при определенных условиях (в теплых областях в теплое время суток, при соляных добавках) жидкая — в грунтовых порах. Ряд особенностей современной поверхности планеты указывает на то, что были эпохи, когда вода играла еще большую роль. Разветвленные долины, весьма напоминающие русла высохших рек (вади), — наиболее яркий пример. Гипотеза о более теплом древнем Марсе с открытыми водоемами — реками, озерами, может быть, морями — и с более плотной атмосферой (на что указывает изотопный состав последней) обсуждается уже более двух десятилетий. Каковы запасы воды на Марсе? Как они распределяются между разными резервуарами (реголитом, вечной мерзлотой и др.), широтными зонами, геологическими провинциями? Как менялось это распределение со временем (история воды)? Действительно ли была, и если да, то как давно началась и закончилась эпоха теплого и влажного климата; была ли она однократным событием или повторялась?
Поиски жизни на Марсе. В возникновении гипотезы о жизни на Марсе можно выделить несколько этапов:
— открытие «каналов» и сезонных изменений (конец XIX — начало ХХ в. );
— попытки идентификации полос поглощения органических веществ в спектре Марса (50–60-е годы);
— проведение на посадочных аппаратах «Викинг-1 и -2» экспериментов по обнаружению следов жизнедеятельности микроорганизмов, а также сложных органических молекул (1976);
— исследования метеорита ALH84001 и т. д.
Каналы оказались оптическим обманом. Сезонные изменения объясняют сейчас перемещением пыли. Полосы поглощения, как выяснилось, не имели отношения к Марсу. Наконец, результаты биологических экспериментов на «Викингах» были отрицательными (хотя иногда они трактуются и как неопределенные). Тем не менее поиски должны быть продолжены. За последние 10 лет к Марсу стартовали семь космических аппаратов. Один из них- японский — еще находится в полете. Что же касается остальных шести, то только два сработали успешно — «Марс-Пасфайндер» и «Марс-Глобал-Сервейер». Погибли российский «Марс-96» и американские «Марс-Обсервер» (1992), «Марс-Клаймит-Орбитер» и «Марс-Полар-Лэндер» (1999). В настоящее время создана программа исследований Марса, предусматривающая запуск двух космических аппаратов (спутник и посадочный аппарат) в каждое астрономическое окно, т. е. с интервалом примерно два года. Кульминацией должна стать очень сложная миссия с доставкой на Землю образца марсианского вещества (старт в 2005 г., прибытие капсулы с образцом в 2008 г.). К американским проектам космических миссий прибавились европейские.
Из статьи Л. Ксанфомалити «Находки в SNC-метеорите ALH 84001»
Осенью 1996 г. в журнале «Science» была опубликована статья американца Мак-Кея с соавторами «Поиск прошлой жизни на Марсе: возможные следы биогенной активности в метеорите ALH 84001 с Марса», где говорилось, что проведенные по нескольким направлениям исследования метеорита (хотя каждое в отдельности и не доказывает существование древних марсианских микроорганизмов) предполагают такую возможность.
Происхождение метеорита ALH 84001. Метеорит нашли в Антарктиде в 1984 году. Обычно метеориты слабо выделяются на фоне почвы, и их находят редко. Но в Антарктиде на фоне снега это сделать гораздо легче, хотя они глубоко внедряются в лед, но при выветривании старых снегов выходят на поверхность. Так находят до 400 образцов в год. Группа метеоритов SNC, в которую входят всего 12 образцов, долгое время не попадала ни в какую классификацию. Сокращение SNC — первые буквы названий населенных пунктов, где были найдены первые образцы еще в 1865, 1911 и 1815 гг. в Индии, Египте и Франции. Определить происхождение метеоритов группы SNC удалось только в наши дни — сегодня существуют методы, способные проанализировать состав вещества всего по нескольким десяткам тысяч его атомов.
В 1980–83 гг. удалось провести изотопный анализ газа, содержащегося в них. Оказалось, что химический состав газа и его изотопные соотношения совпали с такими же данными для атмосферы Марса, переданными с Марса аппаратами «Викинг» в 1976–78 гг. Изотопный состав — это своеобразный паспорт; химический состав может значительно изменяться, но изотопный всегда стабилен. У всех SNC наблюдается характерное (марсианское) соотношение изотопов кислорода. ALH 84001 довольно крупный, 1.9 кг. Он пролежал после обнаружения 9 лет, не привлекая внимания. В 1993 было доказано, что изотопный состав содержащегося в нем кислорода соответствует марсианскому. В 1994 было показано наличие у него скрытых признаков SNC. А в августе 1996 группа ученых под руководством Д. Мак-Кея из исследовательского центра им. Джонсона (NASA) объявила о возможном присутствии в метеорите древних окаменелостей биологического, но не земного происхождения. (Все метеориты, как правило, загрязнены земной флорой. И Антарктида, вопреки распространенному мнению, вовсе не стерильное место.)
Этот метеорит был выбит с поверхности Марса и впоследствии захвачен полем земного тяготения. Методы современной физики и химии позволили не только определить возраст, но и длительность пребывания в открытом космосе. Возраст 11 образцов SNC составляет от 180 до 1300 млн. лет. Но ALH 84001 оказался намного старше. По первым определениям, он возник из жидкой магмы 4.5 млрд. лет назад, когда Марс еще не был сформирован до конца. Затем он повергся сильному удару, который оставил в нем многочисленные трещины. За 16 миллионов лет до нашего времени еще более мощный удар выбросил его с поверхности Марса в космос, где он и оставался до встречи с Землей. 13 тысяч лет назад он выпал на льды Антарктиды, где его и нашли.
Минеральные конденсации, осажденные из жидкой воды, были обнаружены в SNC метеоритах сразу, как только начались их подробные исследования. Метеорит ALH 84001 относится к изверженным породам (ортопироксениты), имеет слоистую структуру и сравнительно легко раскалывается по слоям. Именно в трещинах и порах вдоль слоев были обнаружены возникшие еще на Марсе образования, которые появились, как предполагается, в результате просачивания воды в материал. Именно эти образования и стали предметом исследования Мак-Кея с соавторами.
Глобулы, образованные вторичными карбонатами. Само наличие жидкой воды рассматривается как абсолютно необходимое условие для возникновения на планете жизни. На первых этапах истории Марса это условие выполнялось. Другое обязательное условие — присутствие органических материалов, из которых построены все организмы амино-нуклеино-кислотной формы жизни (единственно известной). Во всех метеоритах SNC присутствуют малые (следовые) количества карбонатов. Но в отличие от них, только ALH 84001 включает вторичные (переработанные) их следы, локализованные в виде микроскопических пятен, «глобул», как их обозначили Мак-Кей и его коллеги, размерами от 1 до 250 мкм. Анализ показывает, что кислород и углерод в глобулах имеют характерный изотопный состав, доказывающий их марсианское происхождение. Анализ проводился методом лазерного испарения в вакууме ничтожно количества вещества из глобул и его масс-спектрометрического разделения. Возраст этих образований был оценен в 3.6 млрд. лет (когда условия на Марсе были благоприятными для возникновения жизни).
Кроме радиоизотопного определения возраста об этом говорят проходящие через отложения трещины, возникшие еще на Марсе. Именно в этих глобулах или в непосредственной близости от них Мак-Кей и его коллеги обнаружили несколько видов странных следов: ничтожные отложения особых органических соединений (полициклических ароматических гидрокарбонатов — ПАГ); колонии микроскопических удлиненных образований, напоминающих окаменелости древних земных бактерий; и еще меньшие зерна специфического минерального состава, характерные для жизнедеятельности и продуктов распада земных микроорганизмов. Мак-Кей и его коллеги провели весьма подробный сравнительный анализ метеорита ALH 84001 и других образцов из Антарктиды, по-видимому исключающий земное происхождение этих образований.
(Однако происхождение самих глобул не обязательно приписывать осаждению их из воды. Имеются данные, что такие образования возникают при высоких температурах, более 650°С. Тогда их происхождение вряд ли связано с бактериями. Но изотопный состав кислорода в материале глобул свидетельствует о температурах ниже 100°С. Единого мнения пока здесь нет.)
Полициклические ароматические гидрокарбонат. Концентрация ПАГ в глобулах относительно невелика, всего 10~б, а общее содержание органического материала составляет 250 х 10~6. ПАГ включают множество близких по строению химических соединений (из которых неспециалистам наиболее известен нафталин). Непосредственно микроорганизмами они не вырабатываются, однако возникают как продукт их распада. Но не только. Встречаются ПАГ также в углистых хондритах, приходящих из пояса астероидов, там где они заведомо небиологического происхождения. Но Мак-Кей и др. отмечают, что по сравнению с последними, а также по сравнению с огромным разнообразием земных ароматических гидрокарбонатов, спектр молекулярных масс ПАГ в ALH 84001 гораздо уже и охватывает массы от 178 до 276 а. е. м. Примерно такой же спектр масс присущ продуктам распада простейших земных микроорганизмов.
Интересен изотопный состав карбонатов в ALH 84001. Земные бактерии обладают способностью сепарировать изотопы, в результате чего в ферментах (и в следах бактерий) изотопа 13С меньше, чем в природных материалах. Именно это и обнаружено в ALH 84001 методами тонкой лазерной масс-спектрометрии. Возможно, это наиболее убедительный аргумент.
Греди и др. отмечают, что естественные химические реакции также приводят к некоторому фракционированию изотопов углерода, но сепарацию 13С, достигающую 60%с (промиле), скорее способны выполнить микроорганизмы. Мак-Кей и его коллеги приводят доказательства того, что ПАГ не попали в метеорит ALH 84001 ни во время лабораторных исследований, ни в Антарктиде. Отмечается также тот парадоксальный факт, что органических соединений в глубине метеорита гораздо больше, чем у поверхности. Это трудно объяснить с позиции загрязнений земными органическими соединениями, но соответствует сценарию их испарения с оплавленной корки метеорита во время его прохождения сквозь земную атмосферу. Кроме того, среди земных ПАГ много серосодержащих, но в ALH 84001 их нет.
Формы, подобные окаменелостям земных бактерий. Благодаря значительному прогрессу в усовершенствовании техники электронных микроскопов в работе Мак-Кея и его коллег удалось исследовать образования весьма малых размеров. Разрешение на снимках достигает нескольким нанометров, а сами удлиненные образования имеют размеры менее 100 нм. Как отмечалось выше, вблизи поверхности разломов (но не у самой оплавленной корки) обнаружено скопление многочисленных овальных, а в некоторых случаях — удлиненных и червеобразных образований, очень похожее на окаменелые колонии древнейших земных бактерий. Сходство форм весьма впечатляющее, а некоторые образования, возможно, даже имеют сегментированное строение.
Авторы считали важным показать, что эти образования не были случайно занесены в метеорит ALH 84001 за 13 тысяч лет его пребывания Антарктиде и что формы и размеры образований подобны существующим или существовавшим земным бактериям. Оставался также вопрос, как окаменелости нанобактерий оказались именно в изверженной, а не в осадочной породе, как это чаще бывает на Земле. Сравнение с другими метеоритами, найденными в Антарктиде, показало, что рассматриваемы образования присутствуют только в ALH 84001, причем только в глобулах. Что касается изверженной породы, то она расслаивается, бактерии легко могли попасть туда с водой. Сложнее выглядит сравнение размеров предполагаемых окаменелостей с земными микроорганизмами. Kpитики отмечают, что земные бактерии с типичными размерами 0.5–20 мкм в 100–1000 раз больше этих образований. Последних скорее следует oтнести к «нанобактериям», так как их размеры всего 20–100 нм, в среднем в 10 раз меньше длины волны видимого (зеленого) света.
Однако вопрос о существовании земных нанобактерий остается дискуссионным. Есть два сообщения, что нечто похожее найдено и на Земле. Р. Фолк из Техаского университета (Остин) сообщил о находке окаменелостей примерно тех же размеров, и даже соответствующих живых микроорганизмов в районе горячих источников в Италии. Возраст окаменелостей около 2 млрд. лет. Микробиолог Т. Стивенс из Северо-западной лаборатории в Ричлэнде обнаружил бактерии всего лишь вдвое больших размеров, чем наибольшие образования в ALH 84001. Эти бактерии обитают в изверженных породах на глубине 5 км в восточной части штата Вашингтон. Необычен способ, которым они получают энергию. В отсутствие органических веществ и света, они используют реакции восстановления углекислого газа в метан, с выделением энергии, а необходимый для этого водород получают при взаимодействии горных пород с водой. (Заметим, что фотосинтез при таких размерах столкнулся бы с проблемой дифракции света; поэтому нанобактерии даже на поверхности планеты действительно должны использовать другие источники энергии).
Дискуссия. Возраст образований, 3.6 млрд. лет, по определениям Мак-Кея с коллегами, совпадает с тем временем, когда климат Марса был благоприятным для возникновения жизни. Эти условия рассматривались применительно к отрицательным результатам поисков жизни на Марсе с помощью аппаратов «Викинг» группой почти однофамильца Мак-Кея (Мак-Кий и др., 1992). Однако М. Вадва с коллегами представила другую оценку возраста того же образца, — всего 1.39 млрд. лет, найденную по содержанию в метеорите стронция и рубидия. А это уже совсем другие условия на Марсе. Кто из них прав, пока неясно. В частности, почему нет более поздних подобных образований в более молодых SNC? Если жизнь на Марсе была, то почему ее нет теперь? С помощью экспериментов на «Викингах» жизнь амино-нуклеино-кислотного (земного) типа на Марсе найти не удалось.
Вероятность обнаружения микроорганизмов, аналогичных земным, оценивалась в 40%. Результаты были неоднозначными и, скорее всего, отражали сложный химизм грунта Марса, активируемого солнечной ультрафиолетовой радиацией. Зато однозначными оказались результаты пиролитического эксперимента, где проба грунта постепенно разогревалась до высокой температуры, а отходившие газовые продукты анализировались масс-спектрометром и газовым хроматографом. Любая известная форма жизни при пиролизе выделяет органические летучие вещества. Исследовались образцы, взятые с глубины от 4 до 6 см. Чувствительность приборов к органическим составляющим достигала 10~10. Никаких органических соединений отмечено не было, хотя при анализе 0.1 г антарктического грунта обнаруживалось более 20 органических соединений.
Позже в литературе высказывалась мысль, что этот отрицательный результат нельзя относить ко всей планете, что он может быть локальным. Но дело в том, что возникшую однажды жизнь уничтожить очень непросто. Жизнь не только приспосабливается к окружающей среде, но и приспосабливает ее к себе. Поэтому многие выражают мнение, что однажды возникшая жизнь на Марсе могла бы исчезнуть лишь под действием каких-то совершенно катастрофических обстоятельств. С другой стороны, если бы она сейчас существовала, ее было бы трудно не обнаружить, поэтому результатами «Викингов» пренебрегать не следует. Специалисты задаются также вопросом, почему так похожи пути эволюции примитивной жизни на Земле и Марсе (если результаты анализа ALH 84001 правильны), и видят в этом проявление панспермии — проникающих повсюду зародышей жизни, присутствующих в космосе. Много говорится о необходимости расширения исследований Марса космическими средствами.
Уроки SNC показали, что наука конца XX в. готова к открытию простейших форм жизни на некоторых небесных телах, где для этого имеются минимальные условия. Эти условия уже понятны, как и пути возникновения примитивных микроорганизмов, и сформулированы в научной литературе. На V Международной конференции по биоастрономии (1996) в своем докладе нобелевский лауреат К. де Дюв сказал: «Жизнь возникла естественным образом, путем многочисленных химических реакций, имевших высокую вероятность в условиях ранней Земли». Некоторые авторы рассматривают вопрос об ALH 84001 шире, чем просто возможное существование примитивной (одноклеточной) биоты, и пытаются осмыслить проблему в свете поиска разумной жизни во Вселенной.
Если жизнь столь распространена, почему поиск внеземного разума безрезультатен? Возможно, мы одна из первых развитых цивилизаций в Галактике, обреченная блуждать в космосе и находить массу протоплазмы, но никого, с кем можно было бы поговорить. Все почти 50-летние поиски разумных сигналов из космоса не дали ровно ничего. Для объяснения этого факта приводятся самые тонкие и остроумные идеи, но самая простая причина может заключаться в том, что земная цивилизация уникальна, по крайней мере в нашей части Галактики. «Великое молчание Вселенной», по-видимому действительно определяется крайне малой вероятностью перехода от простейших одноклеточных к сложным многоклеточным организмам. Только эволюция последних может привести к появлению разума. И. Кроуфорд подчеркивает, что хотя перспективы найти жизнь в Галактике растут, но это перспективы найти примитивные ее формы. «Тот факт, что жизни потребовалось почти 3 млрд. лет, чтобы перейти от одноклеточных к многоклеточным, показывает, что этот шаг очень труден». Половина жизненного пути Солнца и 5/6 истории Земли понадобилось, чтобы прийти к «кембрийскому взрыву», — внезапному и необъяснимому появлению на ней многоклеточных, пишет С. Гулд (1989). Сколько сотен миллионов лет понадобится, чтобы эта вероятность реализовалась где-то еще во Вселенной? Факт доисторического существования простейшей жизни на Марсе (если ALH 84001 действительно такой факт содержит) может быть посланием об одиночестве нашей цивилизации во Вселенной, планетные системы которой если где-то и населены, то скорее всего, одноклеточными.
Из статьи Л.Ксанфомалити «Горные потоки и бассейны на Марсе»:
В 1897 г. в русском переводе вышла книга знаменитого французского популяризатора науки К. Фламмариона «Живописная астрономия». В главе, посвященной планете Марс, приводятся следующие соображения: «Человеческий мир Марса вероятно значительно опередил нас во всем и достиг большого совершенства… Эти неизвестные нам братья — не бестелесные души, но и не бездушные тела; это не сверхъестественные, но и не грубоестественные существа; они действуют, мыслят и рассуждают, как делаем это мы на Земле. Они живут в обществе, они состоят из семейств и образуют народы; они построили города и научились всяким искусствам».
Начиная с философов античности, любой исследователь Вселенной, изучая другие миры, явно или подсознательно оценивает возможность обитания на них живых существ. Обитаемость планет считалась почти очевидной, а великий Исаак Ньютон допускал, что обитаемо даже Солнце. Интерес к «братьям по разуму» присущ человеку. Пожалуй, нет идеи, более популярной, чем поиск жизни на других мирах. Вспомните арию Марфы: «… в других краях, в других мирах, такое ль небо, как у нас?».
С определенной натяжкой, но можно сказать, что более или менее «такое небо» есть только у Марса, из всех планет Солнечной системы. Есть ли жизнь, и есть ли вода на Марсе — эти вопросы значится в списке наиболее актуальных задач исследований этой планеты. Та единственная, амино-нуклеинно-кислотная форма жизни, которую мы знаем, без воды существовать не может. Поэтому поиск жизни на Марсе начинается с поиска воды на Марсе. Задолго до начала космических исследований планет Солнечной системы астрономы пытались установить наличие воды и подтвердить (или опровергнуть) давнишнюю гипотезу о марсианских каналах. Эксперименты по измерению содержания водяного пара в атмосфере планеты ставились уже на самых первых российских космических аппаратах «Марс» и американских «Маринерах».
Долины древних рек. В 1976 г. на поверхности планеты начали работать два американских аппарата «Viking». Климат Марса оказался очень сухим и очень холодным. Вместе с тем, было найдено значительное число образований, которые трудно назвать иначе, как долинами пересохших рек. Стало ясно, что много воды содержат полярные шапки, но, по-видимому, далеко не всю. После первых прямых измерений возникла и стала быстро развиваться идея о том, что главные водные запасы сконцентрированы в подпочвенной мерзлоте, куда ушла почти вся вода с поверхности Марса. Процесс длительного похолодания продолжался сотни миллионов лет. Ныне средние температуры на Марсе лежат около -50оС. Лишь в экваториальных районах в летний полдень температура тонкого верхнего слоя грунта может стать положительной. Обычно считается, что жидкой воды на Марсе нет не только из-за низких средних температур, но и по причине низкого атмосферного давления. Все знают, что в горах вода кипит при более низкой температуре, чем на равнине. Можно представить себе такую высокую вершину, где вода будет кипеть при 0оС. Это примерно и соответствует марсианским условиям, где давление атмосферы, на 95% состоящей из углекислого газа, считается равным 6.1 миллибар. При давлении 6.1 мб и ниже, вода кипит при любой температуре, допускающей ее жидкое состояние. Разумеется, на долю водяного пара приходится ничтожная доля атмосферного давления Марса, около 1/10000. Сама величина 6.1 мб, условно принятая для «средней» поверхности планеты, соответствует той «тройной» точке состояния воды, где лед, вода и водяной пар сходятся вместе. Реальные значения давления атмосферы у поверхности Марса, с его большими перепадами высот, лежат в широких пределах. Давление составляет всего 0.6 мб на вершинах гигантских древних вулканов области Фарсида, с их высотой до 24 км; 9 мб в глубоких, до 4 км, частях каньона Кондор и 10 мб на дне впадины Эллада. Там открытая водная поверхность могла бы сохраняться, пока не замерзнет. Таким образом, широко распространенное (и проникшее в популярную литературу) мнение о том, что вода вообще не может существовать в жидком виде на поверхности Марса, неверно. Другое дело, что запасы воды на Марсе весьма ограничены.
Недавно в представлениях о Марсе, как о «сухой, мертвой планете» произошел перелом. Как всегда, появление новых измерительных приборов приводит к ревизии прежних сведений. Камеры, установленные на новых аппаратах — спутниках Марса «Mars Global Surveyor» (далее — MGS) и «Mars Odyssey», — обладают весьма высоким разрешением, достигающим, в предельном случае, единиц метров на поверхности планеты. На прежних аппаратах разрешение было в тысячу раз хуже. Полученные новые снимки позволили выделить прежде неизвестные классы объектов, которыми могут быть возникающие в наши дни потоки воды (или водно-грязевые потоки) на поверхности Марса, и их источники.
Нельзя сказать, что подозрительных образований раньше не замечали совсем. Но твердо установленная сухость и морозность марсианского климата заставляла исследователей искать альтернативу жидкой воде. Вначале предполагалось, что небольшие, но свежие изменения рельефа планеты объясняются большими осыпями мелкого песка и камнепадами на склонах глубоких долин и кратеров. Очень широкие и протяженные овраги так и возникли. Труднее было объяснить недавнее возникновение оврагов поменьше, да еще и со следами каких-то потоков. Стала популярной гипотеза о том, что сжиженный в условиях низких температур углекислый газ, в чистой форме или в виде клатратов, может быть той жидкой средой, потоки которой формируют овраги на склонах Марса. Несмотря на определенные натяжки, гипотеза имеет много десятков сторонников. Недавно все стороны этой гипотезы были детально рассмотрены Стьюартом и Ниммо. Результат авторы сформулировали следующим образом: «Мы нашли, что ни конденсированный CO2, ни клатраты CO2 не могут быть накоплены в коре Марса в достаточных количествах… Мы заключаем, что овраги не могут быть образованы [жидким] CO2. В свете этих результатов потоки жидкой воды остаются вероятным механизмом формирования свежих протоков на поверхности».
Источником воды может быть только таяние подпочвенного льда (или вечной мерзлоты) под действием потока тепла, возникающего, в основном, при распаде содержащихся в коре планеты урана, тория и радиоактивного изотопа калия. Сейчас ясно, что в некоторых районах, на глубине от 150 до 500 м под поверхностью Марса, существует жидкая вода. Интересно отметить, что источники грунтовых вод обнаружены, в частности, на равнине Амазония, вблизи горного массива Олимп, где давно предполагалось существование покрытых льдом и скрытых слоем грунта озер и ледников.
Роль подпочвенного льда, потоков воды или селей в образовании рельефа Марса несомненна. Следы воздействия древних водных потоков или просто водной среды носят многие детали рельефа Марса. На снимке долины Нанеди в Земле Ксанфа, с координатами 5.1оN и 48.3оW, можно увидеть область Марса размерами 28 х 10 км. Вода оставила широкое, около 2.5 км, русло. Оно образовалось сотни миллионов лет назад. Благодаря высокому разрешению, справа на снимке можно увидеть следы более поздних узких потоков на дне долины, — климат Марса изменялся медленно. Этот снимок, полученный с аппарата MGS, относится к наилучшим иллюстрациям следов древней гидрологии Марса. Эпоха еще больших открытых водоемов на Марсе относится к ранним периодам истории планеты (более 2 млрд лет назад). Есть свидетельства, что на Марсе даже мог существовать неглубокий древний океан.
Узкие овраги на склонах. Вместе с тем, существуют и значительно более поздние образования. Среди них есть, по-видимому, и признаки современных процессов. Еще на одном снимке Марса, сделанном с помощью камеры высокого разрешения аппарата MGS, хорошо видно смещение больших масс грунта, о чем говорилось выше. По-видимому, такое сползание мелкого песка по склону происходит в современную эпоху. В нижней части снимка видны размытые валы осыпавшегося материала, которые огибают остатки прежнего рельефа, оставляя обнаженный склон. Такие же осыпи можно видеть и в других районах Марса; они известны со времен миссии «Viking» (1976 г.)
Но наряду с осыпями сыпучего материала, на этом же снимке можно видеть не отмечавшиеся прежде (из-за недостаточного разрешения) образования. Это тонкие нитевидные километровые овраги или борозды, спускающиеся по склону. Их ширина в узкой части составляет всего десятки и единицы метров. Овраги очень похожи на промоины земных горных рек или ручьёв, но в отличие от земных оврагов, они не расширяются, а сужаются вниз по склону. Поэтому они не могли возникнуть под действием камнепада или селя. Тем более они не могли образоваться под действием пылевых оползней, которые засыпают все овраги. Зато именно потоки воды легко могли бы образовать такие промоины. Они достаточно часто встречаются в полосе широт 30–70о. Ширина и глубина оврагов близка к 10–20 м, а протяженность составляет от нескольких сотен метров до километров.
На снимках удалось обнаружить сотни современных следов грунтовых вод. Следы сосредоточены, в основном, в пределах от 30оS до 30оN. Их источники всегда находятся на крутых склонах долин и кратеров, на глубине 150 — 500 м под уровнем прилегающей равнины. По-видимому, начиная с этой глубины, расположены горизонты грунтовых вод. Но почему следы потоков теряются внизу? Ускорение свободного падения на Марсе почти втрое меньше земного, но это, конечно, не значит, что вода течет вверх.
Еще на одном снимке можно увидеть небольшой кратер (центр 42оS, 158оW), расположенный внутри крупного и сильно разрушенного кратера Ньютон. На снимке виден склон с многочисленными извилистыми оврагами и осыпями сыпучего материала на дне. Размер участка на снимке 4.3 х 2.9 км. Ширина оврагов от единиц до 10–20 м. Как и на предыдущем снимке, они не расширяются, а сужаются вниз по склону. Это кажется парадоксальным, если овраг образован потоком. Но если поток грунтовой воды вышел на склон и устремился вниз, то в условиях Марса масштаб развивающейся промоины будет зависеть, прежде всего, от температуры поверхности. Если она составляет типичные для экваториальной зона Марса 240–260К, поток, спускаясь по склону, должен постепенно впитываться в сухой морозный грунт и замерзать. Образуется ложе канала из промерзшего грунта, по которому поток устремляется дальше, впитываясь, наращивая промерзшее ложе и охлаждаясь. Поэтому, в отличие от земных склоновых рек, потоки на Марсе сужаются, спускаясь по склону. При замерзании воды с температурой 0оС выделяется почти 80 ккал/кг. Поэтому промерзшее ложе потока получается достаточно толстым. В некоторых случаях, когда дневная температура грунта положительная, потоки могут распространяться на большие расстояния, но их интенсивность также должна уменьшаться с расстоянием из-за расхода воды на увлажнение песчаного грунта. Возраст оврагов не может быть очень большим хотя бы из-за постоянного разрушения под действием песка и ветра.
Интересно различие в форме оврагов, — прямые на одной из фотографий и извилистые — на другой. Скорее всего, их форму определяют, как и на Земле, крутизна склона и свойства грунта. На крутых склонах поток может нести с собой значительные массы грунта. Доля захваченного грунта в извилистых образованиях должна быть меньше.
На предыдущих фотографиях трудно различить сами источники. Такую возможность представляет еще одна фотография Марса. Здесь полная протяженность расположенного на склоне следа потока достигает 6 км. Можно предположить, что темный след соответствует увлажнению; во всяком случае, темный оттенок характерен для земных увлажненных грунтов. Источников на снимке два, причем они отстоят один от другого примерно на 150 м. Дебет каждого из них должен быть достаточно большим, чтобы оставить столь протяженный след, или создать глубокие овраги (как на предыдущих фотографиях). На снимке хорошо видно, что следы имеют разную плотность; более плотный и узкий возникает ниже и проходит вдоль менее плотного, но более широкого следа. Напрашивается вывод, что плотный след — более поздний и что он возник, когда верхний источник уже иссяк. В отличие от предыдущих фотографий, глубокого оврага (промоины) здесь нет. Возможно, это молодой источник, а промоина формируется, как и в случае земных горных рек, за достаточно длительное время.
Чаши и бассейны. Для сравнения можно рассмотреть уникальные образования на горном склоне в природном заповеднике Памук-Кале (Турция). Здесь вода многочисленных термальных источников, обогащенная кальциевыми гидросолями, минерализуется, образуя расположенные каскадом чаши, заполненные водой. Постепенно вода отступает, образуя горизонтальные кромки на поверхности чаш. Когда источник иссякает, исчезает и вода в чашах. Пустые чаши окаймляют плато изрезанной белой цепью. Рельеф Памук-Кале производит обманчивое впечатление оледеневшего горного склона, которое нарушает только заполняющая его теплая вода.
Большие массы воды, которые легко удерживаются чашами Памук-Кале, не смогли бы удержать никакие песчаные запруды на Марсе, даже с учетом втрое более низкой силы тяжести на планете. Но если грунт очень холодный, поступающая вода, впитываясь в морозный грунт, могла бы быстро создать чаши из льда и промерзшего грунта, обладающие теми же свойствами, что и чаши Памук-Кале. По существу, чаши формируются тем же механизмом, который объясняет сужение протоков вдоль склона.
На фотографиях Марса можно увидеть склон кратера, богатого склоновыми протоками (39оS, 166оW). В нижней части снимка находится такая же изрезанной формы чаша, или бассейн, как и на Памук-Кале, но намного большая по размерам. Горизонтальная ось снимка около 1500 м. Размер бассейна около 600 м, а площадь около 0.3 км2. Его внешняя граница, похожая на края чаши Памук-Кале на рис. 6в, выделяется светлой окантовкой. Вероятно, это ледяная кромка. Поверхность бассейна, по сравнению с примыкающей поверхностью, гладкая; возможно, это лед. В верхней части чаши видны следы многократного понижения уровня поверхности. Сток воды через края бассейна образовал второй, внешний контур. Три таких же, но меньших по размерам контура можно видеть в левой части снимка. Источников жидкой среды, заполняющей бассейн, на снимке видно несколько. Вероятно, главный источник находится справа над чашей. Это вытянутое образование с шестью направленными вниз отростками. По-видимому, вода стекала вдоль отростков. Более мелкие структуры того же вида видны слева над бассейном и, вероятно, связаны с наиболее широким протоком вдоль склона. Форма промоин, соответствующая крутому склону, указывает, что поток должен нести с собой значительное количество грунта.
Вполне вероятно, что комплекс источников и бассейн действуют в наши дни. На это указывают чистая (без отложений пыли), насколько можно судить по снимку, кромка бассейна, примыкающий к нему второй контур и четкие нитевидные притоки на склонах.
Подобно горным рекам Земли, этот и другие притоки имеют ветвящуюся форму, но направлены вверх, а не вниз по склону. Это их свойство объясняется тем, что они представляют не притоки, а оттоки от основного русла, которые быстро вымерзают, частично просачиваясь в песчаный грунт.
На фотографиях можно видеть еще один объект бассейн, но значительно больших размеров. Бассейн находится на дне небольшого кратера (центр 41оS, 160оW), расположенного внутри кратера Ньютон. Горизонтальная ось снимка составляет 7 км, а размер видимой части бассейна достигает 3.4 км. На крутом склоне видны многочисленные нитевидные следы потоков, возникающих в стенке вала кратера на глубине примерно 0.5 км под уровнем поверхности. Потоки состоят, по-видимому, из воды и полужидкого грунта. В отличие от предыдущих фотографий, следы прямые, что указывает на большую крутизну склона. Наиболее широкий проток расположен правее центра, под нависающим языком, возможно, ледяной природы. Дно кратера выглядит затуманенным; возможно, это действительно испарения над открытой поверхностью бассейна. Судя по его площади, составляющей несколько кв. километров, приток жидкой среды здесь значительно превышает приток к бассейну на предыдущих фотографиях.
Возраст бассейнов не может быть большим. Если бы ключи на склонах действовали постоянно, вместо чаш или бассейнов наблюдалась бы ровное дно кратера, покрытое твердой (или жидкой) средой. Снимки указывают на современные явления, которые возникают, развиваются и исчезают, хотя повторное появление следов на тех же местах может быть доказательством устойчивых и длительных процессов.
В заключение можно отметить интересное совпадение. 15 лет назад было высказано предположение, что полюса Марса однажды переместились так, что льды прежних полярных шапок оказались на экваторе, где они сохранились под слоями грунта и отложениями вулканического пепла. Почти все обнаруженные следы проточной воды сосредоточены в восточной части Равнины Амазония и в восточной части Земли Аравия. Это как раз диаметрально противоположные экваториальные районы Марса.
Марс — сухая и морозная планета, но в некоторых его районах присутствуют действующие источники и, по-видимому, устойчивые каналы грунтовых вод. Присутствие жидкой воды может играть важную роль в современных гидрологических циклах на планете. Если поиск жизни на Марсе надо было начинать с поиска воды, то эта задача, по-видимому, решена. Остается отыскать жизнь на Марсе.

Библиография


Галимов Э. М. К вопросу о существовании жизни на Марсе//Астроном. вестник. 1997. Т. 31. № 3
Жарков В. Н. От физики Земли к сравнительной планетологии//Природа. 1998. № 12
Ксанфомалити Л. Находки в SNC-метеорите ALH 84001//Астроном. вестник. 1997. Т. 31. № 3
Ксанфомалити Л. Спор о происхождении находок в метеорите ALH 84001 продолжается//Астроном. вестник. 1998. Т. 32. № 6
Ксанфомалити Л. Парад планет. М., 1998
Мороз В. И. Физика планеты Марс. М., 1978
Artimowitz P., Lubow S. H. Mass flow through gaps in circumbinary disks//Astrophys. J. 1996. V. 467
Artimowitz P. Growth and interaction of extrasolar planets//24 General Assembly IAU. Abstract Book, 2000
Boss A. How do you get hot Jupiters?//Northern Light. 2000. № 2
Hartmann W. The history of Earth. New York, 1991
McKay D. S., Gibson E. K., Thomas-Keprta K.L. et al. Search for Past Life on Mars: Possible Relic Biogenic Activity in Martian Meteorite ALH 84001//Science. 1996. V.273
Sagan C. Cosmos. New York, 1980.

  • ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ РАЗДЕЛА:
  • РЕДАКЦИЯ РЕКОМЕНДУЕТ:
  • ОСТАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ:
    Имя
    Сообщение
    Введите текст с картинки:

  • aidar 2012-10-13 16:39:56

    нет звука 8(

Интеллект-видео. 2010.
RSS
X