Физика Луны и планет

1969 г. ознаменовался крупными достижениями в исследованиях Луны и планет, особенно в результате использования пилотируемых и автоматических космических аппаратов и межпланетных станций. Немало интересного дали и наземные методы исследования.

Новые фотографии Марса с близкого расстояния

В то время как две советские станции «Венера» летели к утренней планете, американские ученые запустили 24 февраля и 27 марта 1969 г. две автоматические межпланетные  станции к Марсу — «Маринер-6»  и «Маринер-7». В их задачу входило, как и за четыре года до этого, получение снимков поверхности Марса с близкого расстояния. Однако усовершенствование передающей системы позволило американским ученым добиться разрешающей способности в 10 раз большей, чем на снимках «Маринера-4».

30 июля «Маринер-6» после 157 суток полета пролетел на расстоянии всего 3400 км от поверхности Марса (кратчайшее расстояние «Маринера-4» было 12000 км} и передал 24 снимка марсианских ландшафтов.

4 августа, к Марсу приблизился «Маринер-7», затративший на путь Земля — Марс лишь 125 суток. «Маринер-7» передал 34 снимка поверхности планеты с близкого расстояния (от 1800 до 3200 км}. Кроме того, обе станции передали около 140 снимков в период приближения к Марсу, начиная с расстояния 1230 тыс. км. На первых снимках, полученных широкоугольной камерой, Марс виден целиком, как на фотографиях, получаемых с Земли, но деталей на снимках из космоса видно гораздо больше.

Кратеров на снимках обоих «Маринеров» было обнаружено множество, размерами от сотен километров до 250 м. Они очень напоминают лунные, но наблюдаются и некоторые отличия, а именно: а) количество мелких кратеров по сравнению, с крупными заметно меньше, чем на Луне; б) марсианские кратеры имеют более пологие склоны и гладкое дно, чем лунные; в) совсем не наблюдается кратеров с системами светлых лучей; г) относительно малое число кратеров имеют центральную горку.

Все эти свойства марсианских кратеров объясняются действием эрозии. Марс имеет атмосферу, хотя и весьма разреженную (см. ниже) и воздушные течения переносят тучи пыли. Ветер и пыль — основные факторы эро­зии на Марсе.

Отсутствие лучевых систем также можно связать с наличием атмосферы. На Луне светлые лучи представляют собой выбросы мелко раздробленного вещества из кратеров. Но на Луне — вакуум, а па Марсе — атмосфера, плотность которой соответствует земной на высоте 35 км. Мелкие частицы, летящие в такой атмосфере со скоростями в несколько километров в секунду (таковы скорости выбросов, рассчитанные для лунных лучей), будут подобно метеорам испаряться и тормозиться и не смогут образовать светлые полосы лучей. Кроме того, сила тяжести на Марсе почти втрое больше, чем на Луне, что при равной энергии выброса затруднит разлет частиц на большие расстояния. Наконец, процессы эрозии, разрушающие мелкие кратеры, должны еще быстрее уничтожать следы выбросов.

Эрозией же объясняют недостаток количества малых кратеров по сравнению с крупными.

Кроме кратеров, на снимках «Маринеров» видны линейные образования: горные кряжи, валы, возвышенности. На месте «канала» Агатодемон обнаружена темная полоса длиной 1200 км и шириной около 150 км, оказавшаяся широким, слегка изогнутым горным кряжем, испещренным кратерами и ущельями. Другие «каналы», возможно, являются краями крупных кратеров. Никаких геометрически правильных линий, которые изображались на рисунках многими визуальными наблюдателями Марса, начиная со Скиапарелли, на снимках «Маринеров» нет.

На снимках «Маринера-7» хорошо виден район южной полярной шапки (рис. 5). Вся область шапки, как и другие области Марса, сплошь усеяна кратерами разных размеров, что указывает на малую толщину покрова шапки. Однако ясно, что толщина вещества, из которого состоит полярная шапка, не измеряется миллиметрами, как следует из сценок количества воды в атмосфере Марса. В сочетании с оценкой температуры в центре полярной шапки (—158° С) это заставило руководителя эксперимента Р. Лейтона (Калифорнийский технологический институт) сделать вывод о том, что вещество полярных шапок Марса представляет собой твердую углекислоту. Конечно, там может присутство­вать и обычный лед или снег, но в основном шапки состоят из СО₂.

Спектрометры, работавшие в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах, показали, что давление атмосферы у поверхности составляет 6—7 мб, что атмосфера на 90% состоит из СО₂. Обнаружено небольшое количество водяного пара.

Рис. 4. Одна из фотографий Марса, полученная станцией «Маринер-7»

Совсем не удалось обнаружить азот и его соединения, в частности аммиак. Особенности спектра, приписанные вначале метану и аммиаку, как заявил Дж. Пиментел на основании лабораторных опытов, могут быть объяснены толстым слоем углекислого газа.

Отсутствие азота в атмосфере Марса, а также проникновение до самой поверхности губительной ультрафиолетовой радиации Солнца наносят, как указывает Дж. Мюррей, сильнейший удар по гипотезе о жизни на Марсе. Отсутствие азота говорит также о невысоком уровне вулканической деятельности на Марсе, поскольку азот должен выделяться при вулканических процессах. Впрочем, возможно, что азот быстро окисляется и переходит в нитраты, содержащиеся в наружном покрове Марса.

Пока еще трудно сказать, чем объясняется отличие между светлыми и темными областями Марса. Тщательное радиолокационное зондирование, проведенное в 1967 г. Г. Петтенгиллом и его сотрудниками из Массачусетского технологического института на волне 3,8 см вдоль марсианской параллели +21°, не выявило связи между рельефом и яркостью областей Марса. Обнаружен перепад высот в 12 км. но крутизна склонов невелика (около 3°). Светлые области могут соответствовать как возвышенностям (Arcadia + 7 км, Elysium + 3 км), так и депрессиям (Amazonis — 3,5 км). Предположение, что темные области подобны «морям» Луны, т. е. залиты лавой, не подтверждается этим исследованием.

Рис. 5. Снимок южной полярной шапки Марса, полученный станцией «Маринср-7»

Особый интерес представляет светлая область Hellas в южном полушарии Марса. По снимкам «Маринеров», это огромная, почти круговая область около 1600 км поперечником, отличающаяся отсутствием кратеров внутри ограничивающего ее двойного вала. По мнению Дж. Мюррея, это может быть местом сравни­тельно недавнего удара астероида, уничтожившего более древние кратеры, или областью лавового излияния, в результате которого они были сравнены с окружающей поверхностью. Но последнему предположению противоречит высокая яркость области Hellas.

Приведем в заключение слова д-ра Джона Мюррея, исследователя Луны, которыми он заканчивает свой очерк о Марсе в английском журнале «Гермес»: «Таков Марс, как он есть в действительности. Ушли багряные небеса марсианских зорь с вежливыми марсианами, осторожно ведущими вездеходы вдоль фантастических каналов. Вместо этого мы видим планету, почти не сохранившую атмосферы, воды и жизни, уничтоженной губительной солнечной радиацией, замороженной сверхнизкими температурами, планету, усеянную кратерами, кратерами везде и всюду».

Мрачная картина! Будем надеяться, что Дж. Мюррей слишком сгустил краски и «еще не все потеряно» для жизни на Марсе.

В. А. Бронштэн

Астрономический календарь, 1971 г.