Три загадки Марса

01 июля 1971 года, 00:00

В начале августа этого года произойдет великое противостояние Марса, когда багровая планета окажется ближе всего к Земле. Это редкое событие — последнее великое противостояние было в 1956 году. Даже невооруженным глазом можно будет заметить возросшую яркость Марса. Десятки, сотни астрономических приборов нацелятся на Марс, и можно быть уверенным, что наблюдения не останутся безрезультатными. Тем более что недавно к нему ушли советские автоматические станции «Марс-2» и «Марс-3», а также американская «Маринер-9».

О Марсе, в сущности, пока еще так мало известно, что перечень волнующих астрономов проблем трудно ограничить. Мы расскажем лишь о некоторых, которые демонстрируют, с каким трудом природа открывает истину и с каким упорством ученые ее добывают.

Космические зеркала

В эту ночь снова наблюдался взрыв на Марсе. Я сам видел его. Он имел красноватый блеск и чуть заметный выступ по краю и появился как раз тогда, когда хронометр показывал полночь. Я сообщил об этом Ожилви, и он занял мое место. Ночь была теплая, и мне захотелось пить. Я ощупью, неловко ступая в темноте, двинулся к столику, где стоял сифон, как вдруг Ожилви вскрикнул при виде несшегося к Земле огненного газа».

Так в романе Г. Уэллса «Война миров» началось вторжение марсиан на Землю.

Любопытно, что вспышки на Марсе не плод воображения Уэллса. 11 декабря 1896 года (время, когда происходили события, описанные в «Войне миров») английский астроном Иллинг заметил на Марсе блестящую точку, которая вскоре потухла...

В августе 1924 года советский исследователь Барабашов обнаружил на Марсе яркую белую полосу, которая не исчезала на протяжении нескольких минут.

Сентябрьской ночью 1956 года вспышку на Марсе отметила алма-атинская обсерватория. Возникшая точка временами наливалась столь сильным голубовато-белым светом, что не уступала в яркости южной шапке Марса.

Но самая мощная вспышка произошла 4 июня 1937 года. Ее наблюдал японский астроном Маэда. Следя за Марсом в телескоп, он вдруг увидел, как вблизи края марсианского диска появилось сверкающее пятно. Его яркость значительно превосходила сияние полярной шапки! Через пять минут пятно исчезло.

Астрономы, понятно, с большим скептицизмом отнеслись к высказанному кое-кем предположению, что марсиане сигнализируют Земле или испытывают ядерное оружие, ибо вера в высокоразвитую марсианскую цивилизацию ныне сошла к нулю. Серьезное отношение встретили два предположения: на Марсе время от времени происходят бурные вулканические извержения; на Марс обрушиваются крупные метеориты.

Сделанные несколько лет назад «Маринером» снимки Марса с близкого расстояния как будто подкрепили обе эти гипотезы: поверхность Марса оказалась изрытой кратерами. Но расчеты показали: чтобы вспышки извержений марсианских вулканов могли быть замечены на Земле с такой отчетливостью, их интенсивность в десятки и сотни тысяч раз должна превосходить интенсивность извержений земных кратеров. Что, мягко говоря, маловероятно.

Падение астероида на Марс, конечно, могло дать вспышку требуемой яркости, но тут в силу вступает другое соображение. Астероиды, которые могли бы обеспечить такой эффект, падают на Землю крайне редко — раз в тысячелетия, если не реже (см. «Вокруг света» № 12 за 1970 г.). Почему же на Марс, они обрушиваются чуть не каждое десятилетие?

Недавно загадочной проблемой заинтересовался московский астроном В. Давыдов. Внимательно проанализировав все данные, он пришел к неожиданному выводу: вспышки на Марсе можно объяснить отражением солнечного света от каких-то деталей поверхности. Но эти детали должны обладать... свойствами зеркала.

Гипотеза, прямо сказать, необычная. Но она сулила еще более удивительный парадокс. Как известно, угол падения светового луча равен углу отражения. Оказалось, что если учесть положение Солнца, Марса и земного наблюдателя во время вспышки 4 июня 1937 года, то получается, что блик шел от вертикально поставленной к поверхности Марса зеркальной стены!

Ну уж это, казалось бы, чересчур! Даже если на Марсе существует цивилизация, что само по себе представляется невероятным, то зачем, скажите на милость, ей воздвигать зеркальную стену?! Да и сами размеры стены, очевидно, должны быть фантастическими...

Правда, как это ни странно, размеры «стены», оказывается, не должны быть слишком большими. Не столь уж сложные расчеты показывают, что солнечный блик от боковой стенной поверхности здания секретариата ООН в Нью-Йорке можно невооруженным глазом заметить... с Луны! Если же увеличить стеклянную поверхность этого здания в двадцать раз, то солнечный блик от нее мог бы наблюдаться на Венере как явление, сходное со вспышкой на Марсе 4 июня 1937 года.

Вот так. Как будто бы ясно, что гипотеза подводит нас к весьма фантастической версии гигантских марсианских городов. Ибо что еще может там служить вертикальным зеркалом?

Но оказывается, что это не единственное решение. Существует явление, которое способно послать с планеты на планету солнечный «зайчик» без участия стеклянного или какого-нибудь иного зеркала.

Морозным зимним днем многим, очевидно, доводилось наблюдать Солнце в центре яркого светлого круга. Это оптическое явление называется гало. В данном случае светлый круг возникает из-за отражения солнечного света от бесчисленных плавающих в воздухе крохотных кристалликов льда (подобный ореол часто возникает и вокруг Луны, и вокруг фонарей).

Формы гало очень разнообразны, но общее в них то, что мельчайшие частички в воздухе (это могут быть и водяные пылинки) играют роль своеобразного зеркала. Расчеты показали, что достаточно большое (но не фантастически огромное!) облако ледяных кристалликов в атмосфере Марса способно создать «вертикальное гало», блик от которого может наблюдаться на Земле как вспышка.

Правда, по современным данным, содержание воды в марсианской атмосфере примерно в сто раз меньше, чем требуется для создания подобного эффекта. Но этот довод не опровергает гипотезу Давыдова. «В среднем» невозможен и ливень над пустынями. Тем не менее ливни в пустынях изредка случаются. Кроме того, сразу выбросить в атмосферу массу воды способно, извержение вулкана, а нет никаких оснований считать, что вулканы на Марсе отсутствуют.

Действительно, астрономы не раз наблюдали на Марсе довольно крупные белые пятна — по всей вероятности, облака.

Итак, образование достаточно плотных облаков, состоящих из множества ледяных кристалликов определенной формы, судя по всему, не такой уж редкий случай на Марсе. Так, может быть, верно и то, что именно они время от времени посылают на Землю солнечный «зайчик»?

Согласно подсчетам В. Давыдова, в момент, когда Марс для земного наблюдателя находится в точке, прямо противоположной Солнцу, все облака, которые расположены на обращенном к Земле полушарии и содержат ледяные кристаллы подходящей формы, должны давать яркие блики.

Если это так, то в дни великого противостояния Марса астрономы сравнительно легко смогут обнаружить «предсказанные» вспышки. Тогда одной загадкой станет меньше. Если же гипотеза не подтвердится, то над природой марсианских вспышек еще придется поломать голову.

В. Комаров

Парящие «Антарктиды»

Впервые их наблюдал еще Кассини в 1666 году; тот, кто смотрел на Марс в телескоп, просто не мог их не заметить. Особенно, когда, на Марсе зима; в эту пору сверкающие полярные шапки особенно велики как в северном, так и в южном полушарии. Летом южная шапка исчезает, да и северная значительно уменьшается в размерах.

Весной же... Ну, весной на Марсе творятся чудеса. От тающих полярных шапок к экватору, распространяясь по «каналам» и захватывая «моря», катится волна потемнения. Похоже на весеннее пробуждение растительности, только на Земле оно распространяется от экватора к полюсу! а на Марсе наоборот.

Что же, однако, тает — снег?

Вывод как будто напрашивается сам собой, но астрономы не склонны доверять соблазнительным аналогиям. Может быть, глаза видят не то, что есть на самом деле? Глаза видят темную кайму по границам тающих шапок, но не обман ли это зрения? Ведь существует «эффект контраста» — белое на темном кажется окруженном тенью. Но объективный свидетель подтвердил, что глаз не ошибается: снимок, сделанный через красный светофильтр, удостоверил, что кайма не исчезла, хотя яркость ее и ослабла. Значит, полярные шапки — это все-таки снег (или лед), а кайма — полоска влажного грунта. Значит, на Марсе есть вода, много воды.

Но на Марсе не может быть много воды! Не может, потому что, по последним данным, атмосферное давление у поверхности Марса примерно в сто раз меньше, чем на уровне земных океанов. Жидкая вода при таком давлении закипает совсем холодной. Другое дело лед или снег, они и на поверхности Марса могут оставаться твердыми, разумеется, при температуре ниже нуля.

Итак, с каймой что-то не совсем ясно. Допустим, у самой кромки тающего снега вода еще могла удержаться некоторое время, придавая почве темный оттенок. Но смачивать почву вплоть до экватора?! Тогда, может быть, «волна потемнения» все-таки растительность? Но почему растительность оживает в направлении от полюса к экватору, а не наоборот? Или, быть может, ее пробуждает не тепло, а влага? Но влага не способна «течь» по поверхности из-за слишком быстрого в условиях Марса испарения.

Полнейший тупик. Но дальше — больше. Недавно с помощью стодюймового телескопа обсерватории Маунт Вильсон удалось получить спектрограмму, свидетельствующую о наличии на Марсе водяных паров. И больше всего их оказалось как раз в полярных областях.

Казалось бы, прекрасно. Вода на Марсе есть, следовательно, полярные шапки, как мы и предполагали, образованы льдом или снегом. Но не тут-то было! Расчеты показали,, что воды на Марсе очень мало. Так мало, что полярные шапки должны быть толщиной... в волос! Попробуйте такой слой снега или инея равномерно наложить на стекло, вряд ли у вас что-нибудь получится. А поверхность Марса отнюдь не зеркало. И все-таки снег в полярных областях лежит равномерно — иначе бы не было сплошной белой шапки, белые пятна перемежались бы серыми и темными. Так, может быть, полярные шапки образованы отнюдь не снегом, а замерзшей углекислотой?

Углекислого газа в марсианской атмосфере немало. Никак не меньше десяти процентов. И температуры на Марсе низкие. Так что вроде бы сама природа велела углекислоте сгуститься в «сухой лед» и осесть вблизи полюсов.

Тем не менее сфотографированные в инфракрасных лучах полярные шапки выглядели почти черными, а «сухой лед» на таких снимках должен был остаться белым.

Ну и что теперь делать? Как примирить противоречия? Ведь полярные шапки — самые крупные, самые броские, легче всего наблюдаемые образования! Если уж и они заводят в тупик...

Если сфотографировать Марс через светофильтр, пропускающий только короткие (ультрафиолетовые) волны света, то на его диске оказываются неразличимы все детали, кроме полярных шапок. Хорошо видны они и в синих (тоже коротких) лучах, тогда как все прочие образования по-прежнему неразличимы. Отсюда можно сделать вывод, что атмосфера Марса «гасит» отраженные от поверхности короткие волны света, пропуская только длинные (зеленые, желтые, красные и инфракрасные). Но почему тогда видны шапки?

А потому, предположил профессор Н. А. Козырев, что они не лежат, как принято было думать, на поверхности Марса. Они... плавают в атмосфере! «Вероятнее всего, в атмосфере Марса носятся также ледяные иголки, подобные тем, которые часто наблюдаются у нас на Севере в очень морозные дни», — заключил исследователь.

На Марсе, судя по всему, есть облака. На некоторых фотографиях отчетливо просматриваются изменчивые белые пятна, которые выглядят яркими в фиолетовых лучах и невидимы в инфракрасных. Предполагают, что это легкие облачка, состоящие из водяных паров или кристалликов льда, которые отражают фиолетовые лучи, но пропускают инфракрасные. Но полярные шапки видны и в фиолетовом и в инфракрасном свете! Значит, это не облака. Значит, они все-таки лежат на поверхности. Значит, гипотеза Н. А. Козырева ничего не объясняет?

Не совсем так. «Весьма сомнительно, — пишет профессор В. И. Мороз, — чтобы материал полярных шапок находился целиком во взвешенном состоянии. В этом случае было бы крайне трудно объяснить их устойчивость, а также строгую регулярность роста и разрушения полярных шапок. Скорей всего в основе полярных шапок действительно имеется лежащий на поверхности осадок из инея или снега, а над ним в атмосфере взвешен туман из ледяных кристаллов».

Представим: иней, как и следует из расчетов, лежит на почве неравномерно, но клочья тумана усредняют яркость шапок. Они же выдают местоположение шапок в коротких лучах и одновременно позволяют их наблюдать в инфракрасном свете. Получается как будто непротиворечивая картина.

Теперь можно разобраться и с движущейся по марсианским «каналам» волной потемнения. Каналов, теперь это ясно, как таковых не существует. Но вполне возможно, что это сеть глубинных разломов, которые образуют на поверхности пониженные участки типа долин. Тогда, возможно, происходит следующее: осевший иней лежит на дне долин всю марсианскую зиму. Его так мало, что он не образует белеющую полосу, которую можно было бы заметить в телескоп. Весеннее тепло испаряет иней, сгущая его в туман, который движется от областей, где его больше, туда, где его меньше, то есть от полюсов к экватору.

Не слишком убедительно? Что делать! Иногда кажется, что загадок, связанных как с полярными шапками, так и с весенним потемнением, становится не меньше, а больше. Но это не должно огорчать. Многие явления, предсказанные учеными для Венеры, были затем подтверждены советскими межпланетными станциями. Марс тоже недолго будет хранить свои тайны.

А. Самойлов

Спор о «Страхе» и «Ужасе»

В 1726 году выдуманный Д. Свифтом Гулливер отправился в никогда не существовавшую страну Лапуту. Беседуя с тамошними астрономами, герой книги узнает, что «они открыли две маленькие звезды или спутника, обращающихся около Марса, из которых ближайший к Марсу удален от центра этой планеты на расстояние, равное трем ее диаметрам, а более отдаленный находится от нее на расстоянии пяти таких же диаметров. Первый совершает свое обращение в течение десяти часов, а второй в течение двадцати одного с половиной часа, так что квадраты времен их обращения почти пропорциональны кубам их расстояний до Марса, каковое обстоятельство с очевидностью показывает, что означенные спутники управляются тем же законом тяготения, которому подчинены другие небесные тела».

Открытие

Прошло полтора века, прежде чем астрономы открыли те самые два спутника Марса, о которых писал Свифт. Фобос и Деймос, что в переводе значит «Страх» и «Ужас», вращались, как выяснилось, совсем неподалеку от планеты: первый на расстоянии 1,4, второй на расстоянии 3,5 ее диаметра. Деймос обегал Марс примерно за 30 часов (марсианские сутки, кстати сказать, близки к земным), Фобос — за 7 часов 39 минут.

И вот тут всем стало ясно, что великий сатирик угадал не только число марсианских лун, но и дал им близкое к истине описание!

Домыслы

Удивительное совпадение! Настолько удивительное, что в пору задать себе вопрос — как Свифт, решительно ничего не зная о спутниках Марса, не зная даже, существуют ли они, — как он мог так точно приблизиться к истине? Возможно ли такое совпадение фантазии с реальностью? Или Свифт знал нечто нам неизвестное?

Спекуляции на эту тему вот уже не одно десятилетие появляются в печати. Нет, говорят одни, такие совпадения случайными быть не могут: в распоряжении сатирика имелись древние астрономические книги. А откуда, возражали им, данные о спутниках Марса появились у древних, если телескоп был изобретен только Галилеем? Им сообщили о них звездные пришельцы, следовал ответ. И догадку Свифта пытались (и даже сейчас пытаются) поставить в один ряд с такими «неземными» феноменами, как Баальбекская веранда или календарь на «Воротах солнца» у озера Титикака.

Объяснение

На деле здесь не было никакого чуда. В XVIII веке великий И. Кеплер неверно расшифровал анаграмму Галилея, в которой заключались сведения об открытии кольца Сатурна. У Кеплера получилось следующее: «Привет вам, близнецы — Марса порождение!» Из этого он сделал вывод, что Галилей наблюдал возле Марса две луны. «...Тоскую по какой-нибудь зрительной трубе, чтобы предвосхитить... открытие двух планет около Марса...» — писал Кеплер.

Свифт, будучи высокообразованным человеком, хорошо знал астрономию. Следил он и за работами Кеплера. Из того же, что спутников Марса не удавалось заметить, он сделал логический вывод: спутники малы и прячутся в сиянии планеты. Ну, а как относиться к «предсказанию» их обращения и расстояния от Марса? Точность, на первый взгляд, неплохая: Свифт расположил Фобос вдвое дальше, чем он оказался на деле, Деймос — дальше всего в полтора раза. Периоды их вращения он определил с точностью 25—40 процентов. Но что хорошо для догадки, совсем не годится для науки. Располагай Свифт мифическими книгами звездных пришельцев, пришлось бы признать, что инопланетяне были сквернейшими астрономами... Нет, все проще: фантазия — нечто вроде стрельбы с завязанными глазами; при большом числе выстрелов можно угодить почти в яблочко. Никто же не придает значения неоправдавшимся догадкам, которых были тысячи; стоит ли тогда удивляться одному случайному попаданию?

Загадка

У Фобоса и Деймоса и так оказалось немало загадок. Ни одна из планет не имеет столь крошечных спутников, которые к тому же держались бы так близко от поверхности. А Фобос, кроме того, демонстрировал единственный в солнечной системе случай, когда период обращения спутника короче планетарных суток. Своеобразные, в общем, у Марса луны...

Но эти загадки, как выяснилось поздней, отнюдь не самые «загадочные». В начале XX века пулковский астроном Г. Струве с большой точностью рассчитал орбиты марсианских лун и составил их «графики движения». Но когда в 1945 году американский астроном Шарплес сравнил результаты своих наблюдений с расчетами Струве, получилось недопустимое расхождение: всего за несколько десятилетий Фобос убежал от расчетной точки своей орбиты на целых 2,5 градуса!

Вывод

Небесная механика — точная наука. Настолько точная, что время солнечных затмений, например, можно рассчитать на столетия вперед, и, будьте уверены, Луна закроет Солнце строго «по графику». История с Фобосом на этом фоне просто скандал! Тем более удивительный, что ни Струве, ни Шарплес в своих наблюдениях и расчетах ошибки не допустили. Поэтому вывод возможен был только такой: Фобос ведет себя «неправильно». Он ускоряется, следовательно, в прогнозе не был учтен какой-то существенно влияющий на него фактор. Но какой?

Гипотеза

В наше космическое время хорошо известен так называемый парадокс спутников. Искусственное небесное тело, приближаясь к Земле, тормозится воздухом. Но это не уменьшает, а увеличивает его скорость: в результате сопротивления атмосферы спутник переходит на более низкую, а значит, и менее протяженную орбиту. Так вот, не происходит ли того же с Фобосом: он ускоряется, снижаясь?

Фобос приближается к Марсу на расстояние 6 тысяч километров. Члена-корреспондента АН СССР И. С. Шкловского расчеты привели к выводу, что для торможения Фобоса в этих условиях нужна атмосфера такой плотности, которую Марс даже теоретически не смог бы сохранить. Ведь Марс не очень-то крупная планета. Возникни на больших высотах атмосфера нужной для торможения плотности, она из-за слабой силы тяготения вскоре рассеялась бы в пространстве. А ведь Марс и его спутники существуют миллиарды лет.

Постепенно И. С. Шкловский отбрасывал один за другим возможные факторы влияния. Торможение межпланетной среды? Притяжение других небесных тел? Но все это сильнее должно влиять на более далекий от Марса Деймос. А он-то не ускоряется. Магнитное поле Марса? Но расчеты показали, что Фобос оно затормозить тоже не в силах.

Оставалось еще одно объяснение: Фобос своим притяжением образует в коре Марса такой приливный «горб», который, в свою очередь, тормозит, заставляя снижаться, сам Фобос. Но тут выявилась такая тонкость: чтобы это явление полностью объясняло происходящее, кора Марса должна обладать меньшей жесткостью, чем земная.

Профессор Н. Н. Парийский, а вслед за ним многие другие астрономы приняли это допущение. Не все, однако, с ним соглашались. Земля и Марс — планеты одной и той же «земной группы». Сходны их размеры, плотности — почему же их кора должна быть настолько разной? Вполне правомерно (пока автоматическая станция не установит истину) другое допущение: жесткость марсианской коры примерно равна земной.

Приняв это допущение, И. С. Шкловский установил, что в таком случае Фобос должен был существовать всего 500 миллионов лет. Это как раз то время, которое ему необходимо, чтобы спуститься с предельно высокой орбиты до теперешней (если бы он образовался на орбите выше 20 тысяч километров, то законы механики вообще запретили бы ему какой бы то ни было спуск).

Однако по современным теориям спутник с круговой орбитой мог образоваться лишь одновременно с самой планетой. Значит, Фобос как ни в чем не бывало вращается миллиарды лет! Значит, либо неверна теория, либо приливы здесь ни при чем.

Сенсация

И вот, чтобы выйти из тупика, И. С. Шкловский предложил в 1959 году весьма радикальную и смелую идею: Фобос, а возможно, и Деймос — творения разума, след былой марсианской цивилизации.

Схема рассуждений, грубо говоря, такова. Причиной векового торможения Фобоса, коль скоро все другие отпали, могут быть верхние разреженные слои марсианской атмосферы. Но лишь в том случае, если плотность Фобоса меньше плотности воздуха! А это возможно при условии, что он полый, тонкостенный, подобно искусственным спутникам Земли.

«Эту, казалось бы, фантастическую идею, на мой взгляд, стоит обсудить серьезно, — писал Шкловский. — Прежде всего, для высокоорганизованных разумных существ создание таких гигантских спутников принципиально возможно. Вряд ли можно сомневаться, что через несколько сот лет Земля будет иметь спутники размером в несколько километров. Пути решения этой проблемы ясны уже сейчас, а общественная потребность в таких гигантских спутниках, несомненно, будет... Наша гипотеза одновременно дает радикальное решение труднейшей проблемы происхождения спутников Марса, перед которой оказались беспомощными все старые и новые космогонические гипотезы. Фобос мог быть выведенным на орбиту много миллионов лет назад...»

Факт

Прошли годы, улеглась вызванная гипотезой буря, когда американской межпланетной станции удалось сфотографировать Фобос. Оказалось, что Фобос похож на картофелину: наибольший его размер — 25 километров, а наименьший — 20. И, что самое главное, он куда темней собственно марсианских пород. Так, может быть, Фобос — это астероид, сотни миллионов лет назад захваченный Марсом? Впрочем, темный цвет Фобоса можно было рассматривать и как довод в пользу его искусственного происхождения...

Истина?

Не фотоснимок сыграл роль последнего слова в этой длительной дискуссии. Корень всей загадки — необъяснимое ускорение Фобоса; то был краеугольный камень всех гипотез. А что, если этот факт... неверен?

Усомниться в правильности факта дерзнула аспирантка Института теоретической астрономии АН СССР С. Н. Вашковьяк. Почему, предположила она, не вернуться к исходной точке сейчас, когда есть новый материал и о Марсе, и о движении искусственных спутников? В последние годы, например, стало известно, что Марс в полтора раза более сплюснут у полюсов, чем Земля. Что получится, если ввести эти и некоторые другие новые данные в расчет?

С. Н. Вашковьяк учла все это, и у нее получилось, что Фобос отнюдь не ускоряется!

Новый расчет стали сверять с наблюдениями. Институт теоретической астрономии АН СССР представил наблюдения Фобоса и Деймоса за 1877—1929 и 1956—1967 годы в распоряжение английского ученого профессора Г. Уилкинса. Исследователь провел расчеты, исходя из того, что Фобос движется без ускорения. И на этот раз расчеты хорошо совпали с наблюдениями.

Итак, гипотезу искусственного происхождения спутников Марса теперь можно оставить. Фобос не ускоряется, ничего «не нарушает» и никаких теорий не колеблет. Но не придет ли на смену прежней загадке новая?

Кто знает...

А. Харьковский

Рубрика: Без рубрики
Ключевые слова: Марс
Просмотров: 26995