Нашествие марсиан
Жизнь - обычное явление на нашей третьей от Солнца планете. Благодаря исключительной способности одной длинной двухспиральной молекулы воспроизводить свои точные копии наша планета оказалась заселенной огромным множеством разнообразных живых существ. Принято считать, что жизнь зародилась на Земле 3-4 млрд. лет назад в теплом, темном первичном водоеме. Кусочки органических молекул, аминокислот и нуклеотидов случайно объединились в некую комбинацию, которая и послужила основой для образования дезоксирибонуклеиновой кислоты.
Но почему Земле суждено было стать тем единственным местом, где произошел этот удивительный биохимический синтез? Возможно, подобные молекулы, дающие начало жизни, создаются и на других планетах, где существуют подходящие условия. Или наоборот, образование первых живых клеток на Земле является событием чрезвычайно маловероятным. В таком случае Земля должна была бы представлять собой абсолютно уникальное явление во всей безжизненной Вселенной.
В середине 1970-х годов ученые начали пересматривать эти предположения с учетом результатов экспериментов и наблюдений. Тогда окончательно созрел труднейший из вопросов: «Единственные ли мы?» Человечество сделало первые шаги в поисках внеземной жизни.
Традиционно Марс считался местом, где могла бы существовать жизнь. Марс - единственная планета, твердую поверхность которой удавалось без особого труда наблюдать при помощи наземных телескопов. Наблюдения показывают, что эта небольшая красноватая планета обладает некоторыми интересными и, по-видимому, «земноподобными» свойствами.
Прежде всего, Марс совершает оборот вокруг своей оси за 24,6 ч, т.е. день на Марсе только на 41 мин длиннее земного. Кроме того, ось вращения Марса образует угол 24° с перпендикуляром к плоскости, в которой лежит его орбита (для Земли этот угол составляет 23,5°). Значит, смена сезонов на Марсе происходит так же, как на Земле. Правда, продолжительность сезонов на Марсе вдвое больше, чем на Земле, так как Марс делает полный оборот вокруг Солнца за 687 суток (что составляет примерно 1,88 земного года).
Внешнее сходство между Землей и Марсом, конечно, чисто случайно. Но еще в конце XVIII в. астрономы наблюдали на марсианской поверхности поражающие воображение сезонные изменения.
На Марсе, как и на Земле, имеются две полярные шапки. В период марсианской зимы это обширные белесые поверхности. Но с наступлением марсианского лета они сокращаются и постепенно почти исчезают из виду. Кроме того, на Марсе есть пятна, также подверженные сезонным изменениям: более четкими они кажутся весной и летом. А когда марсианская осень сменяется зимой, эти детали становятся бледными и тусклыми. В отличие от основной поверхности, имеющей красноватый оттенок, эти темные пятна выглядят зеленоватыми. Предполагалось, что это области, покрытые растительностью, и с XIX в. наличие жизни на Марсе считалось почти бесспорным.
Для наблюдений Марса при помощи наземных телескопов некоторые периоды более удобны, другие - менее. Земля «нагоняет» Марс через каждые 780 дней. Но Марс обращается вокруг Солнца по заметно более вытянутой эллиптической орбите, чем Земля. Это значит, что расстояние Земля-Марс в моменты таких сближений (их называют противостояниями, так как в это время Марс оказывается расположенным на небе против Солнца) может составлять либо всего только 56 млн. км, либо целых 101 млн. км. Наиболее качественные снимки Марса удается получить с Земли только во время «благоприятных противостояний», когда расстояние до крошечной красной планеты оказывается наименьшим из возможных .
Наблюдая Марс во время одного из таких противостояний, в 1887 г., итальянский астроном Джованни Скиапарелли сообщил о том, что он видел прямые линии, пересекающие поверхность Марса. Скиапарелли назвал эти детали canali (проливы), но, неправильно переведенные на английский язык как canals, они превратились в «каналы». Каналы на Земле, подобные Панамскому или Суэцкому, - это водные пути, сооруженные разумными существами. Поскольку на Марсе также были обнаружены каналы, из этого, казалось бы, логически вытекало, что на планете обитают разумные существа. И вскоре после этого некоторые наиболее восторженные астрономы, прежде всего Персиваль Ловелл в Аризоне, начали «открывать» десятки каналов по всему Марсу. Очевидным объяснением существования такой глобальной системы каналов казалось предположение о транспортировании воды от тающих полярных шапок к растительности в экваториальных областях. Марс, несомненно, безводная, умирающая планета, обитатели которой совершают чудеса технологии именно для орошения своих посевов. И конечно, они должны завидовать Земле с ее водным богатством. Но если они могли построить все эти каналы, то, вероятно, для них не составляет особого труда совершать межпланетные полеты. И тогда земляне окажутся беззащитными против нападения марсиан. Они могут раздавить нас как муравьев. Ужасное вторжение марсиан может скоро начаться!
И оно «началось». В книгах, журналах и бесконечной веренице кинофильмов. Нашествие за нашествием ужасных марсианских существ «опустошало» нашу планету, «уничтожало» ее обитателей. Однако canali Скиапарелли не существуют, их никогда и не было. Они, как и сами марсиане, были исключительно плодом воображения землян.
Сокрушительный удар по всем этим фантазиям был нанесен в 1965 г., когда космический аппарат «Маринер-4» пролетел в пределах 10000 км от марсианской поверхности и передал на Землю 22 крупномасштабные фотографии планеты. К всеобщему удивлению, на снимках был запечатлен ландшафт с кратерами, который скорее напоминал ландшафт Луны, чем Земли. Но в отличие от лунных марсианские кратеры имели очень плоское дно. По-видимому, они были частично заполнены пылью в периоды пылевых бурь, время от времени проносящихся над планетой.
Хотя «Маринер-4» сфотографировал только 1% марсианской поверхности, его полет в целом был удачен, и ученые решили в дальнейшем вновь вернуться к красной планете. Они сделали это. В феврале-марте 1969 г. еще два космических аппарата пролетели над таинственным марсианским ландшафтом. «Маринер-6» и «Маринер-7» вместе передали 200 фотографий, которые показали, что Марс обладает своими собственными уникальными особенностями. Кроме кратеров с ровным дном на фотографиях были обнаружены также обширные, совершенно ровные поверхности и территории с беспорядочно расположенными холмами.
Три полета аппаратов «Маринер» к Марсу в 60-х годах показали, что это негостеприимный, бесплодный мир. Давление воздуха в тонкой углекислой атмосфере меньше 0,01 атмосферного давления на уровне моря на Земле. Полуденная температура на марсианском экваторе в лучшем случае едва достигает 10°С. А в области полярных шапок зимой температура падает до — 120°С. При таких условиях замерзает даже углекислый газ в атмосфере и выпадает в виде снега на грунт. Обширные полярные шапки, столь легко различимые в наземные телескопы, почти целиком состоят из сухого льда.
В то время как все вымыслы писателей-фантастов относительно Марса были навсегда разбиты, сами астрономы столкнулись с множеством вопросов, так и оставшихся без ответа. К сожалению, все три аппарата «Маринер» лишь пролетели мимо Марса, мельком «взглянули» на него и уже более не возвращались к планете. Очевидно, было бы много лучше, чтобы космический аппарат обращался по орбите вокруг планеты, проводя длительные наблюдения.
Когда «Маринер-9» достиг Марса, над его поверхностью бушевала глобальная пылевая буря. Для метеорологов это был памятный день, но всем остальным пришлось ждать до начала 1972 г., чтобы пыль осела. И когда атмосфера прояснилась, «Маринер-9» начал посылать на Землю потрясающие виды планеты, которые не могли возникнуть даже в самых необузданных фантазиях.
Первой сквозь пылевую бурю прорезалась вершина Горы Олимп (Olimpus Mons), вулкана чудовищных размеров, равного которому нет на Земле. Гора Олимп почти в три раза выше Эвереста (Джомолунгмы). Диаметр основания вулкана, обрывающегося крутым утесом, приблизительно равен 500 км. Если бы Гора Олимп оказалась в Калифорнии, она едва бы поместилась между Лос-Анджелесом и Сан-Франциско.
Гора Олимп - один из четырех огромных вулканов, расположенных в области Тарсис, точно к северу от марсианского экватора. Вторая, менее значительная группа вулканов находится на расстоянии около 5000 км от первой в области Элизий. По какой-то неизвестной причине вся вулканическая активность на Марсе, по-видимому, была сосредоточена только в северном полушарии планеты. Южнее марсианского экватора, напротив, расположено большинство кратеров с плоским дном.
Кроме гигантских вулканов, на фотографиях, полученных «Маринером-9», был обнаружен также громадный каньон. И опять на Земле нет ничего, с чем можно было бы сравнить марсианские каньоны. Марсианский каньон, получивший название Долины Маринер, имеет 4000 км в длину, до 200 км в ширину и круто спускается от края до глубины 6 км. Для сравнения заметим, что длина Большого Каньона всего только 150 км, а глубина не более 2 км. Если бы Долина Маринер находилась на Земле, она протянулась бы от Нью-Йорка до Лос-Анджелеса!
Характерные черты вулканов и каньонов, обнаруженные «Маринером-9», убедительно свидетельствуют о том, что на Марсе движение тектонических плит так и не началось. Возможно, Долина Маринер представляет собой гигантскую расселину, где примерно 2 млрд. лет назад начали раздвигаться две плиты. Но, поскольку размеры Марса невелики, планета довольно быстро остыла, и ее кора вскоре стала очень толстой - много толще земной коры, - так что плиты просто «увязли» внизу. Так как плиты не двигались, из расплавленных недр, расположенных глубоко в мантии Марса, из года в год на поверхность планеты в одном и том же месте выбрасывалась струя лавы. Таким образом, вместо длинной цепи небольших вулканов (подобной Гавайскому хребту в Тихом океане) образовалось несколько очень больших вулканов.
Почти 400 лет назад великий немецкий астроном Иоганн Кеплер утверждал, что у Марса должно быть два спутника. Ведь у Земли есть Луна, и Галилей недавно открыл четыре спутника Юпитера. Идея о том, что у Марса должно быть именно два спутника, вытекала из представлений Кеплера о порядке и гармонии, царивших во Вселенной.
Несмотря на тщательные поиски, в течение многих лет марсианские спутники «ускользали» от астрономов - вплоть до великого противостояния 1877 г. Именно тогда Асафу Холлу, работавшему на обсерватории ВМС США, удалось заметить два слабых пятнышка света, расположенных очень близко к красной планете. Он назвал спутники Марса Фобосом и Деймосом (что означает «страх» и «ужас») -по именам мифологических
спутников бога войны Марса. Так как оба спутника едва различимы, то стало очевидно, что они очень малы.
И Фобос, и Деймос обращаются вокруг Марса по почти круговым орбитам, проходящим недалеко над экватором планеты. Орбиты действительно лежат настолько близко к планете, что ни один из спутников не виден из полярных областей Марса.
Фобос, более крупный из двух спутников и расположенный ближе к планете, «обегает» вокруг Марса всего за 7,5 ч на расстоянии 5000 км от его поверхности. Так как период обращения Фобоса по орбите много короче марсианского дня, для наблюдателя, находящегося вблизи экватора Марса, Фобос восходит на западе и быстро, за 5 ч, «проносится» по небу. При этом Фобос должен казаться в несколько раз ярче, чем Венера при наблюдении с Земли. Яркость Деймоса, находящегося дальше от Марса и имеющего меньшие размеры, чем Фобос, на марсианском небе примерно такая же, как яркость Венеры при наблюдении с Земли. Но орбита Деймоса проходит на расстоянии 20000 км от поверхности Марса, т.е. почти точно соответствует синхронной орбите, двигаясь по которой тело кажется висящим над определенной точкой на экваторе планеты. Поэтому, если наблюдать за Деймосом с поверхности Марса, то можно видеть, как он с трудом «проползает» от горизонта к горизонту почти за трое полных марсианских суток.
Во время полета «Маринера-9» астрономы получили первые крупномасштабные изображения марсианских лун. На Землю было передано 27 фотографий Фобоса и 9 фотографий Деймоса. Четырьмя годами позже орбитальным космическим аппаратам «Викинг» удалось сфотографировать детали на поверхностях марсианских спутников. Фобос и Деймос оказались бесформенными глыбами, поверхности которых покрыты множеством кратеров. Впервые ученые смогли непосредственно измерить размеры спутников: Фобос-приблизительно 27 х 21 х 19 км; Деймос чуть меньше-примерно 15 х 12 х 11 км. Дальнейшие наблюдения показали, что Фобос и Деймос обращаются вокруг Марса синхронно. Иными словами, каждый спутник все время обращен к красной планете одной и той же стороной, как Луна к Земле.
Неизвестно, как возникли марсианские луны. Некоторые ученые считают, что Фобос и Деймос могли образоваться путем гравитационной аккреции мелких камней, обращавшихся вокруг Марса в далеком прошлом. В таком случае образование этих спутников должно было происходить аналогично формированию нашей Луны, но в значительно меньших масштабах. Если справедливо это предположение, то марсианские луны, вероятно, состоят из базальтовых пород, как и спутник нашей Земли.
По мнению других специалистов, Фобос и Деймос представляют собой захваченные астероиды. Марс расположен очень близко к поясу астероидов, где тысячи огромных глыб обращаются вокруг Солнца. Возможно, что два таких астероида случайно проходили достаточно близко к Марсу и оказались навсегда пойманными гравитационным полем планеты. Если верна эта гипотеза, то марсианские луны, возможно, состоят из хондритового вещества, как многие метеориты. Плотность базальтовой породы чуть выше, чем у хондритовой. Точное определение плотности Фобоса и Деймоса (ее находят путем деления массы спутника на объем, который должны были определить космические аппараты «Викинг») могло бы решить, какая из гипотез верна.
Самые большие споры вызвало открытие «Маринером-9» на Марсе деталей, которые напоминают высохшие русла рек. Это поставило ученых в тупик, ибо Марс абсолютно безводен. В отличие от нашей собственной «насквозь промокшей» планеты Марс совершенно лишен воды. И если бы весь водяной пар, содержащийся в марсианской атмосфере, сконденсировался, то образовавшейся воды вряд ли хватило бы на то, чтобы заполнить озеро значительных размеров. Как же могла осуществляться водная эрозия без воды?
Ключ к разгадке «тайны пропавшей воды» помогли подобрать космические аппараты «Викинг-1» и «Викинг-2», приблизившиеся к Марсу летом 1976 г. Оба аппарата потратили много недель на поиски подходящего места для посадки, производя при этом крупномасштабное с высоким разрешением фотографирование планеты. В ходе этой разведки было обнаружено гораздо больше признаков водной эрозии, чем те несколько сухих русел рек, которые наблюдал «Маринер-9». Обнаруженные детали (рис. 62) явно указывают на признаки внезапного наводнения. По-видимому, изредка огромные массы воды внезапно и быстро проносились в некоторых районах поверхности Марса.
Камеры, установленные на «Викинге-1» и «Викинге-2», сфотографировали также огромные оползни и участки обрушивающейся поверхности. Один из таких эффектных оползней показан на рис. 63. Внешний вид оползней заставляет с уверенностью считать, что когда-то марсианский грунт находился в полужидком состоянии, напоминающем грязь. Кое-где видно, что следы водной эрозии образовались в результате непосредственного истечения из недр, вызванного обвалами грунта.
Естественно предположить, что на Марсе, как и в арктической тундре на Земле, существуют значительные отложения подповерхностного льда и вечная мерзлота. Иногда вулканическая активность приводит к таянию льда или оттаиванию вечной мерзлоты. При этом поверхностные слои подмываются, и тонны покрывающей породы и грунта обрушиваются в воду. Тогда вода с силой прорывается к поверхности, создавая наводнение.
Вода не может долго существовать на поверхности Марса. Атмосферное давление на планете столь низко, что вода быстро выкипает1. Но на полюсах температура очень низкая, и лед воды может «выжить» там даже летом. «Маринер-9» показал, что полярные шапки состоят из сухого льда, который оседает на грунт, когда атмосферный углекислый газ вымерзает. Приборы на борту «Викинга-1» и «Викинга-2» обнаружили, что под налетом сухого льда существуют постоянные полярные шапки из замерзшей воды.
Основными целями полетов «Викингов» были: посадка космических аппаратов на поверхность Марса, исследование грунта и поиски каких-либо форм жизни. Эту работу предстояло выполнить двум спускаемым аппаратам, которые, отделившись от орбитальных отсеков, опустились на парашютах на поверхность планеты. Каждый спускаемый аппарат был снабжен двумя телевизионными камерами, механической рукой и черпаком для забора грунта, предназначенного для исследований внутри спускаемого космического аппарата, а также несколькими метеорологическими приборами.
На каждом спускаемом аппарате «Викинг» было проведено по три биологических эксперимента, целью которых было обнаружение микроорганизмов в марсианском грунте. Все три эксперимента были основаны на предпосылке, что - живые организмы изменяют среду обитания. Они питаются, дышат и выделяют отработанные продукты. Поэтому во всех опытах образцы марсианского грунта помещались в закрытый контейнер (вместе с некоторым количеством воды или питательных веществ), а затем производились наблюдения за изменениями, происходящими в контейнере.
Эксперимент «разложение пиролизом» был предназначен для выявления процесса фотосинтеза. В контейнер снова помещалась небольшая порция марсианского грунта. Затем герметически закрытый контейнер заполнялся газовой смесью, по своему составу близкой к атмосфере Марса, за исключением того, что углекислый газ в этой смеси содержал радиоактивный углерод. Далее контейнер освещался искусственным «солнечным» светом. Если бы в грунте содержались живые организмы, участвующие в процессе фотосинтеза, то они должны были бы «захватить» радиоактивный углерод из газовой смеси. Чтобы это проверить, из контейнера выпускался газ, а оставшийся грунт исследовался на содержание радиоактивного углерода. В одних случаях радиоактивный углерод был обнаружен, в других - нет, так что эксперимент не привел к каким-либо определенным выводам.
Эксперимент «газообмен» был предназначен для выявления «дыхания» микроорганизмов. В герметический контейнер помещалась небольшая порция грунта вместе с контрольным количеством газовой смеси. Затем почва смачивалась питательным раствором, и состав смеси в контейнере периодически проверялся. Если бы в грунте присутствовали живые организмы, они должны были вдыхать и выдыхать газы, изменяя при этом состав атмосферы в контейнере.
Эксперимент «газообмен» впервые охладил всякий энтузиазм по поводу возможности обнаружения жизни на Марсе. Эксперимент показал, что сразу же после смачивания марсианского грунта быстро выделялось значительное количество углекислого газа и кислорода. Хотя это могло бы свидетельствовать о протекании биологических процессов, темп образования газов был точно такой, какого следовало бы ожидать при чисто химической реакции. Другими словами, в марсианском грунте должны содержаться некоторые перекиси, которые шипят и пузырятся при смачивании водой. По-видимому, положительный результат эксперимента «разложение метки» можно было объяснить таким же образом.
Хотя в результате полетов космических аппаратов «Викинг» не удалось обнаружить никаких признаков жизни на Марсе, было установлено, что марсианский грунт необычайно химически активен. В отличие от Земли Марс лишен защитного слоя озона в верхней атмосфере, который не пропускал бы ультрафиолетовое излучение Солнца к поверхности планеты. Это излучение высокой энергии, смертельное для земных организмов, возможно, и определяет химическую активность марсианской почвы.
Но, может быть, нам не удалось обнаружить жизнь на Марсе просто потому, что мы ставили неправильные эксперименты. Возможно, марсианские организмы функционируют иначе, чем живые существа на Земле: без процессов метаболизма, фотосинтеза или дыхания. Или, быть может, мы «заглянули» совсем не в те места? На Марсе есть еще очень много совершенно неизученных территорий, которые могут коренным образом отличаться от мест посадок обоих аппаратов «Викинг».
Ученые с волнением строят планы относительно полета на Марс возвращаемого аппарата. На этот раз спускаемый аппарат может быть снабжен колесами.
Пока еще мы не смогли проникать глубже поверхности таинственного «красного мира». Но на Марсе действительно может не быть жизни. Абсолютно не исключено, что Марс окажется столь же безжизненным и бесплодным, как Луна. Подобно тому как мы дезинфицируем раны обычной перекисью водорода, так и химически активный марсианский грунт, возможно, постоянно «дезинфицирует» всю планету. В таком случае не следует ли нам сосредоточить поиски внеземной жизни где-то в другом месте -например, в вечно движущихся красновато-коричневых облаках Юпитера?
|
|
Читайте в рубрике «Планета Марс»: |