|
Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес
оригинального документа
: http://www.inasan.rssi.ru/~dwiebe/popart/apples.html
Дата изменения: Thu Sep 27 10:02:20 2012 Дата индексирования: Wed Jan 30 02:48:07 2013 Кодировка: koi8-r Поисковые слова: овраги марса |
В сокращенном варианте опубликовано в Российской газете 2 марта 2001 г. под заголовком "Отцвели яблони на Марсе"
Минувший год ознаменовался двумя важными открытиями в области марсианской геологии: американские ученые Майкл Мэлин и Кеннет Эджетт обнаружили на Марсе овраги и горные породы осадочного происхождения. На Земле и те, и другие обязаны своим появлением жидкой воде. Многие планетологи считают эти открытия самыми достоверными на сегодняшний день доказательствами того, что в прошлом Красная планета обладала влажным и теплым климатом, похожим на современный климат Земли.
Впервые о воде на Марсе астрономы заговорили в конце позапрошлого XIX века. В 1877 году итальянский ученый Антонио Скиапарелли сообщил, что ему удалось разглядеть на Марсе обширную систему тонких линий -- "каналов", покрывающих всю поверхность планеты. Воображение современников Скиапарелли мгновенно нарисовало картину умирающей цивилизации, создавшей сложную ирригационную систему для доставки воды из полярных шапок в средние широты Марса. Нужно иметь в виду, что с поверхности Земли в самые мощные телескопы на Марсе можно разглядеть лишь детали размером не менее нескольких сотен километров. Даже в те времена ученые понимали, что "каналы" такой ширины представить себе довольно трудно. Считалось, что на самом деле в телескопы видны полосы растительности, окружающие гораздо более узкие водные "артерии".
На деле марсианские каналы оказались одной из самых поразительных иллюзий, когда-либо овладевавших умами землян. Первые подробные снимки Красной планеты были переданы на Землю в 1965 г. с борта американской АМС "Маринер-4". Ни малейших признаков каналов на них не было... Перед исследователями предстал пустынный и безжизненный мир, усыпанный метеоритными кратерами. Тем не менее, разочарование длилось недолго. Через несколько лет другие аппараты из серии "Маринер" принесли удивительную весть: каналов на Марсе и нет, но есть многочисленные извилистые ложбины, поразительно похожие на русла земных рек.
Сложные системы пересекающихся долин с притоками длиной в многие сотни километров, сливающиеся и расходящиеся, в изобилии покрывают южные нагорья и экваториальную область Марса. По внешнему виду они настолько похожи на пересохшие русла рек, что большинство планетологов считает: эти долины проточены в марсианской коре потоками воды. Планета, где в наши дни вода практически отсутствует, где даже в самое теплое время (в летний полдень вблизи экватора) температура почвы не поднимается выше 0oС, а суточные колебания температуры достигают сотни градусов, 3-4 млрд. лет назад была настолько теплой и влажной, что по ее поверхности текла жидкая вода!
Правда, потоки эти все-таки не абсолютно подобны земным. В большинстве своем они были, вероятно, одноразовыми, рождаясь во время катастрофических наводнений, переносивших влагу с возвышенного южного полушария в северные низины. Судя по ширине и глубине этих долин, текшие по ним потоки, хотя и существовали лишь короткое время, но по объему переносимой воды в сотни раз превосходили самую полноводную реку на Земле -- Амазонку.
Что же получается: в то самое время, когда на Земле зарождалась жизнь, в Солнечной системе была еще одна планета со вполне благоприятными (по современным представлениям) условиями для появления живых организмов! Неужели сказка о марсианских каналах может в конце концов оказаться былью, хотя и относящейся к безмерно удаленному прошлому?
В августе 1996 года ученые NASA с Дэвидом Мак-Кеем во главе выступили с сенсационным заявлением: в метеорите ALH84001, найденном в 1984 году в Антарктиде, они обнаружили структуры, по внешнему виду и химическому составу похожие на ископаемые останки живых микроорганизмов. По химическому составу было установлено, что метеорит этот прилетел с Марса... Группа Маккея предложила такой сценарий: 4 млрд. лет назад при остывании лавы образовалась горная порода, из которой состоит метеорит. Климат Марса в то время был влажным и теплым, и в водоемах планеты обитали простейшие живые организмы. Вместе с водой они просачивались вглубь марсианской коры и там превращались в окаменелости. В менее далеком прошлом на это место упал большой метеорит, и сильный взрыв выбросил обломки марсианских горных пород в космическое пространство. Произошло это 16 млн. лет назад, и все это время метеорит ALH84001 провел в космическом пространстве, медленно перемещаясь к центру Солнечной системы. 13 тыс. лет назад его путь к Солнцу преградила Земля, на которую он и принес весть об ушедшей марсианской жизни.
Со временем сообщение американских ученых породило еще более фантастические предположения. Ведь 4 млрд. лет назад метеориты падали на Марс гораздо чаще. Что если столкновение с одним из них выбросило в космос обломки горных пород с еще живыми микроорганизмами? Современные биологические исследования доказывают, что некоторые микробы способны длительное время существовать в очень жестких условиях. При благоприятном стечении обстоятельств путешествие каменного странника с Марса на Землю может длиться около года. Вдруг в далеком прошлом марсианские микроорганизмы долетали до Земли в метеоритах, не утратив жизнеспособности? Наконец, можно ли исключить возможность того, что жизнь в Солнечной системе зародилась именно на Марсе, позже с метеоритами попав на Землю?
С 1996 года прошло много времени, и за это время метеорит ALH84001 побывал в руках многих ученых. Сейчас большинство из них считает, что и таинственные волокна, и карбонатные шарики, и сложные углеводородные молекулы в этом метеорите имеют небиологическое происхождение. Однако воображение уже разбужено, и вопрос о существовании на Марсе воды приобрел не просто научное, а уже мировоззренческое значение.
7 ноября 1996 года к Марсу стартовал американский автоматический зонд "Марс Глобал Сервейор". После годичного путешествия и полутора лет орбитальных маневров, в марте 1999 года аппарат приступил к выполнению своей основной задачи -- картографированию Марса. По состоянию на 31 января 2001 года зонд сделал более 8500 оборотов вокруг планеты, передал на Землю 58000 изображений ее поверхности и 490 млн. измерений высот для построения рельефной карты Марса. В каком-то смысле поверхность Марса сейчас изучена людьми едва ли не лучше земной поверхности.
На снимках, переданных с борта "Марс Глобал Сервейора", Марс предстает совершенно "сухой" планетой. Практически вся вода (исключительно в виде льда) сосредоточена в полярных шапках планеты, преимущественно в северной. По последним оценкам, запасы водяного льда на Марсе приблизительно в полтора раза превышают количество льда в Гренландии. Но с другой стороны более определенными стали свидетельства "водяного" прошлого Марса.
Исследование рельефа Красной планеты показывает, что ее северное и южное полушария разительно отличаются друг от друга. Юг сформирован старыми возвышенностями, которые густо усыпаны кратерами. Для северного полушария, напротив, характерен равнинный рельеф. Окрестности северного полюса напоминают грандиозное углубление. В сочетании с многочисленными "руслами" высохших рек это углубление, естественно, наводит на мысль о возможности существования на древнем Марсе не только текучей, но и стоячей воды -- постоянных водоемов, подобных земным озерам и даже морям.
В северном полушарии планеты даже были выделены две "линии контакта", которые по внешним признакам напоминают земные береговые линии и могли быть границами древнего северного марсианского океана объемом около 15 млн. куб. км и средней глубиной около 600 м. На "берегу" этого предполагаемого океана заканчиваются русла нескольких крупных "рек".
В июне 2000 г. Майкл Мэлин и Кеннет Эджетт (Malin Space Science Systems, США) объявили, что на снимках, полученных с помощью "Марс Глобал Сервейора", обнаружены детали марсианского рельефа, похожие на обычные овраги. Они подобно гигантским шрамам прорезают склоны ущелий и кратеров: причем строение их практически не отличается от строения земных оврагов: впадина со следами осыпания в верхней части, потом глубокая расщелина и так называемый конус выноса, сформированный отложениями песка и камней. Этому открытию можно было бы и не придавать особого значения -- что ж, если есть высохшие русла, почему бы не быть высохшим оврагам? Но вот загадка -- на одном из снимков конус выноса оврага перекрывает песчаные дюны, возраст которых не превышает нескольких миллионов лет. С геологической точки зрения это весьма незначительный срок. Главное же в том, что за это время климатические условия на Марсе не изменились. Если вода протачивала овраги миллион лет назад, значит, они могут образовываться и сегодня.
Так неужели на Марсе и сегодня есть жидкая вода? Как может она существовать в таком холоде? Если овраги действительно порождены марсианскими грунтовыми водами, глубина их залегания не должна превышать нескольких сотен метров. С другой стороны, многие овраги расположены в умеренных широтах планеты, там, где кора планеты проморожена на многие километры вглубь...
Как ни странно, объяснить морозоустойчивость марсианской воды все-таки можно. Для этого достаточно предположить, что она очень соленая. У густого рассола температура замерзания может опускаться ниже -60oС. Соленость марсианской воды косвенно подтверждается химическим составом марсианских метеоритов. Например, марсианский метеорит Нахла, найденный в 1911 году в Египте, богат ионами хлора, натрия, серы, фтора и магния, типичными для солевых растворов, например, морской воды. В других метеоритах -- немарсианских -- эти ионы почти не встречаются.
О главном же своем открытии Малин и Эджетт сообщили в декабре 2000 г. Проанализировав десятки тысяч изображений поверхности Марса, ученые из США пришли к выводу, что в очень далеком прошлом многочисленные озера покрывали значительную часть поверхности Красной планеты! Дело в том, что в экваториальной области планеты на срезах марсианской коры отчетливо видна ее слоистость. Горные породы в таких местах очень похожи на земные осадочные породы, образующиеся на дне больших озер и морей... Правда, о слоистом строении марсианской коры известно еще со времен "Маринеров", но только теперь прояснились истинные масштабы этого явления. Оказалось, что слоистые породы очень стары -- весьма вероятно, что их возраст превышает 4 млрд. лет, то есть всего на несколько сотен миллионов лет уступает возрасту самой планеты. В частности, слои обнаружены на дне Долины Маринера -- грандиозной системы каньонов шириной до 120 км и длиной 4000 км, глубина которой местами достигает 7 км. Как оказалось, в марсианских осадках записана история бурного и доселе неизвестного периода эволюции Марса.
Осадочные обнажения состоят из относительно светлой породы и содержат сотни почти одинаковых слоев толщиной в несколько метров. На склонах слои часто выглядят как бесчисленные ступени (это, кстати, говорит об их твердости). Большая часть слоистых обнажений сгруппирована в экваториальной области планеты, хотя иногда они наблюдаются и в высоких широтах.
Распространенность слоистых обнажений и их взаимное подобие говорит о том, что явления, приведшие к их образованию, происходили одновременно над большей частью поверхности планеты и вовлекали в движение огромные массы вещества. В одном из кратеров, например, объем осадочных пород достигает 10000 куб. км.
Мэлин и Эджетт предложили два сценария образования осадочных пород на Марсе. Один из них основан на предположении о сходстве геологических процессов на Марсе и Земле. Он состоит в том, что на раннем Марсе существовала текучая вода, переносившая огромные массы размытых горных пород. Там, где осадочные породы заполняют кратеры, видимо, существовали относительно глубокие озера. Там, где осадочные породы покрывают значительные площади, вода не находила преград и разливалась широко, образуя обширные мелкие моря. Реки и ручьи выносили в водоемы размытые горные породы, те равномерно рассеивались в воде, а затем оседали на дно. По всей видимости, в мелких водоемах "впрыскивание" вещества происходило периодически с приблизительно равными интервалами (об этом говорит примерно одинаковая толщина слоев). К сожалению, высохшие русла, как нарочно, избегают областей с осадочными породами, поэтому не совсем понятно, откуда в водоемы попадала вода.
Второй сценарий -- более экзотический. В нем предполагается, что в формировании осадочных пород на Марсе участвовал "местный" механизм, невозможный на Земле. Например, отложения слоев могли происходить из-за периодических изменений в сотни раз атмосферного давления на раннем Марсе. Эти колебания могли приводить к тому, что в различные периоды марсианской истории менялась способность атмосферы удерживать в подвешенном состоянии большие массы пыли и переносить их на большие расстояния. Эта модель, по мнению авторов, не столь успешна в объяснении правильности "слоистого узора", но зато согласуется с наблюдаемым отсутствием следов текущей воды вблизи обнажений осадочных пород. В любом случае, слоистые отложения говорят о том, что на раннем этапе эволюции Марс пережил эпоху, когда условия на его поверхности менялись быстро, часто и приблизительно с равными интервалами.
Два этих сценария не исключают друг друга и вполне могли действовать совместно. На современном Марсе, например, за перенос вещества отвечает исключительно ветер. Он стремительно перемещает огромные массы песка на большие расстояния во время песчаных бурь или медленнее -- в виде песчаных дюн. Естественно, подобные процессы происходили и в прошлом. Тем не менее, Мэлин и Эджетт считают, что правильное строение марсианских осадочных пород и их широкое распространение проще всего объяснить тем, что они, как и земные осадочные породы, образовывались в водоемах. Разумеется, именно эта модель более предпочтительна с точки зрения астробиологии, то есть науки о жизни на других космических телах. Если на раннем Марсе существовала примитивная жизнь, ее останки нужно искать именно в осадочных породах.
К сожалению, разнообразные признаки существования на Марсе текучей воды не складываются в единую картину. Против того, что по Марсу некогда текла вода, свидетельствует, например, химический состав поверхности планеты. Атмосфера Марса состоит, в основном, из углекислого газа. Его соприкосновение с жидкой водой немедленно приводит к образованию минералов из группы карбонатов. Если на Марсе были озера и моря, сейчас поверхность планеты должна быть покрыта толстым слоем карбонатов. Тем не менее, они на Марсе пока не обнаружены, хотя попытки такие предпринимались. С другой стороны, поверхностные породы Красной планеты богаты минералом оливином, который в присутствии жидкой воды существовать не может... Это вынуждает ученых искать альтернативные объяснения.
Пока в исследованиях Марса преобладает сравнительный анализ. Если некоторая структура на Марсе похожа на некоторую структуру на Земле, проще всего предположить, что и та, и другая обязаны своим происхождением одному и тому же явлению. Но внешнее сходство вполне может оказаться обманчивым. Даже на Земле наслоение горных пород происходит несколькими способами, причем не обязательно с участием воды (хотя, конечно, осаждение на дне озер, морей и океанов -- самый распространенный способ образования слоев). Что же говорить о другом мире с иной климатической и геологической историей? Вполне вероятно, что столь свободное пользование аналогиями не совсем оправдано.
Подводя итог, можно сказать, что недвусмысленные доказательства существания на Марсе жидкой воды в его прошлом или настоящем пока не найдены. С другой стороны, не найдены и определенные доказательства обратного. Не исключено, что ответ мы узнаем в ближайшие годы. Осенью 2000 г. руководство NASA заявило о намерении перейти от отдельных экспедиций к комплексному исследованию Красной планеты, главные цели которого -- поиск следов современной и прошлой биологической активности, изучение эволюции климата и марсианской геологии.
В этом году к Марсу направится межпланетный зонд "Марс Одиссей 2001". В 2003 г. за ним последуют два марсохода. На 2005 год намечен запуск картографического спутника для создания карты поверхности Марса с разрешением до 30 см. В 2007 году в путь отправится первая долговременная марсианская лаборатория. Вероятно, в ее состав будет включен марсоход, способный преодолеть расстояние более 100 км. Предусматривается также создание небольших летательных аппаратов, например, аэростатов, которые будут исследовать планету с "воздуха". В перспективе после 2010 года планируется организация двух экспедиций с целью доставки на Землю образцов марсианского грунта. Не отстает от американских коллег и Европа. В 2003 году к Марсу отправится станция "Марс Экспресс" Европейского космического агентства, запустить которую предполагается с помощью российской ракеты-носителя "Союз-Фрегат". В состав практически всех экспедиций включаются приборы, предназначенные для поиска воды на глубинах до нескольких сотен метров. Правда, подготовка пилотируемого полета на Марс в ближайших планах космических агентств мира не значится.