Каналы на Марсе: что известно о них современной астрономии

Когда в 1894 году американский консул в Японии Персиваль Ловелл, бросив дипломатическую деятельность, построил на собственные средства в Аризонской пустыне крупную обсерваторию почти единственно с целью разгадать природу марсианских каналов, вокруг него сплотился небольшой дружный коллектив молодых ученых-энтузиастов.

Семь лет спустя среди них появился Весто Слайфер, старший брат Эрла Слайфера. С 1916 года (после смерти Ловелла) и до смерти Весто Слайфер возглавлял Ловелловскую обсерваторию.

Старший Слайфер давно уже не занимался Марсом, но Эрл Слайфер снискал себе славу истинного виртуоза в фотографировании марсианских каналов. Этот небольшой историко-биографический экскурс сделан с единственной целью — убедить читателя в высокой авторитетности предлагаемого его вниманию фотопортрета Марса.

Слайферовская фотокарта Марса, разумеется, не моментальный фотоснимок. Это сводная карта, результат сведения воедино десятков тысяч первоклассных фотографий. При ее составлении отбрасывалось все случайное, мимолетное. Оставляли лишь то, что, несомненно, принадлежит самому Марсу, а не является иллюзией, вызванной помехами в фотографировании.

Фотокарта Марса дана Э. Слайфером в приложении к его обстоятельной монографии «История фотографического изучения Марса». Но карта эта не «историческая», а вполне современная. Таков Марс сегодня. Таким можно его увидеть с помощью лучших земных оптических средств.

То, что предстоит объяснить

Каналы Марса, разумеется, не открытые водные потоки, подобные искусственным земным каналам, а, как полагают многие исследователи, это полосы растительности более или менее правильной формы, в отдельных случаях распадающиеся на затянутые цепочкой пятна. Каналы тянутся по дугам больших кругов, то есть по кратчайшим расстояниям на марсианской поверхности. Они никогда не обрываются на полпути где-нибудь среди марсианской пустыни, но всегда каждый канал упирается или в какое-нибудь марсианское море, или в полярную шапку, или в другой канал. Ширина каналов различна — от нескольких километров (это уже находится на пределе видимости) до полос шириной с Балтийское море. Сеть каналов так плотно покрывает поверхность планеты, что нет ни одного пункта, который был бы удален от какого-нибудь канала более чем на 300 километров,

В период марсианской весны в экваториальной зоне Марса наблюдается удвоение каналов. Рядом с основным каналом появляется второй, оба канала тянутся на многие сотни километров строго параллельно друг другу, как железнодорожные рельсы. Двойные каналы — исключительная особенность экваториального, пустынного и засушливого пояса планеты.

В других местах, например, в высоких широтах или в морях Марса, их почти нет. Сеть каналов покрывает и пространство морей. Входя в моря, каналы нередко разветвляются на несколько «русел», или «вилок».

В местах, где пересекаются многие каналы, наблюдаются так называемые «оазисы», круглые или овальные пятна, поперечник которых в среднем близок к 150 километрам. В настоящее время открыто около двухсот оазисов. Марсианской зимой оазисы, как и каналы, тускнеют, блекнут, но в центре многих из них остается хорошо видимое темное «ядрышко».

Не менее удивительны, чем сами каналы, их сезонные изменения. На Земле весна идет от экватора к полюсам. И это направление вполне естественно, так как оно вызвано постепенным поворотом к Солнцу данного полушария Земли.

На Марсе ход весны в этом смысле противоестествен. Весна идет от полюсов к экватору. Сначала начинает таять полярная шапка, вокруг нее появляется темная кайма, а затем темная волна расползается по каналам, как по артериям, охватывая постепенно и моря Марса. Волна неуклонно шествует к экватору со средней скоростью около 35 километров в сутки, нисколько не считаясь с рельефом. Эта странная картина напоминает постепенно проявляющийся негатив. Казалось бы, что потемнения каналов и морей естественнее всего объяснить произрастанием растительности. Каким-то образом живительная влага распространяется из околополярных областей Марса по всей поверхности планеты. И что особенно поразительно, достигнув экватора, темная волна не останавливается, а невозмутимо продвигается вперед, доходя до умеренных широт противоположного полушария. Так продолжается несколько месяцев, и, когда темная волна докатывается до умеренных широт противоположного полушария, навстречу ей от шапки этого полушария бежит встречная темная волна. Из сезона в сезон, из года в год действует этот странный природный механизм.

Мы изложили наблюдаемые факты. Посмотрим теперь, как их объясняют сегодня.

Метеоритная гипотеза

Начинал с 1950 года эту гипотезу активно защищает Клайд Томбо, известный американский астроном, открывший в 1930 году планету Плутон. По мнению Томбо, оазисы — это места ударов о поверхность Марса крупных метеоритов и астероидов. При таких ударах кора Марса растрескивалась, и трещины, расходящиеся радиально от оазисов и ныне покрытые растительностью, мы называем каналами. Для наглядности автор гипотезы сравнивает каналы с трещинами на ветровом стекле автомобиля, когда в него попадает камень.

Метеоритная гипотеза далеко не во всем убедительна. Прежде всего, заметим, что столкновения Марса с астероидами, имеющими в поперечнике километры или десятки километров,— события крайне маловероятные, между тем, как уже сейчас обнаружено, на Марсе около двухсот оазисов. С другой стороны, когда очень крупный метеорит или астероид, не теряя своей космической скорости, врезается в твердую поверхность планеты, он взрывается в буквальном смысле слова, образуя так называемый взрывной метеоритный кратер. На Земле таковы, например, Лабрадорский кратер поперечником в 3,5 километра, знаменитый Аризонский кратер и ряд крупных кратеров, открытых недавно в Канаде. И ни в одном из всех этих случаев, хотя бы в миниатюре, мы не наблюдаем рисуемой Томбо картины — радиальных трещин, расходящихся от кратеров.

Ничего похожего нет и на Луне. Светлые лучи, идущие от некоторых лунных кратеров, как показали последние фотографии Луны, полученные «Рейнджером-7», не являются трещинами. Значит, есть основание говорить, что столкновения астероидов с Марсом привели бы к образованию обычных взрывных кратеров, а вовсе не к растрескиванию марсианской коры.

Дальше. По своей форме и характеру любые трещины (в штукатурке ли, на ветровом стекле автомобиля, на поверхности Луны и т. д.) мало похожи на марсианские каналы. Они на своем протяжении различны по ширине, далеко не прямолинейны и оканчиваются где попало. Достаточно взглянуть на фотокарту Марса, чтобы убедиться, что его каналы тянутся по кратчайшим линиям и никогда не обрываются на полпути.

Гипотеза Томбо никак не объясняет сезонных изменений каналов. Непонятно также, почему именно вдоль трещин и внутри метеоритных кратеров должна развиться растительность. Короче говоря, метеоритная гипотеза явно не может объяснить хотя бы основные особенности марсианских каналов.

Тектоническая гипотеза

В 1953 году геолог Г. Н. Каттерфельд предложил иное объяснение этим загадочным образованиям (собственно каналам Марса). Гипотезу Каттерфельда можно назвать «тектонической», так как основную причину образования каналов автор гипотезы видит в тектонических процессах, совершающихся в марсианской коре. По мнению Г. Н. Каттерфельда, каналы Марса представляют собою «тектонические долины, образованные по линиям коровых и глубинных разломов». Причины разломов Каттерфельд видит в неравномерности вращения Марса, причем оазисы он рассматривает как центры тектонической деформации.

Вдоль тектонических разломов создаются, по мнению Г. Н. Каттерфельда, условия, благоприятные для развития растительности, которая питается внутренними литогенными водами.

Прежде всего, возникает вопрос, почему на Земле, планете того же типа, что и Марс, обладающей некоторой, правда, очень малой, неравномерностью вращения, мы не видим ничего похожего на сеть марсианских каналов. Тектонические разрывы земной коры, как, например, Африканский грабен (длина — 2 500 км) или гораздо меньший по масштабам Челябинский грабен (длина — около 170 км.), совершенно не похожи на каналы Марса. Например, Челябинский грабен суживается к концам и сходит на нет, вовсе не упираясь в другой грабен, и его ширина в разных местах весьма различна. Ни на Земле, ни на Луне тектонические разломы не образуют какую-либо систему, хотя бы отдаленно, чисто внешне напоминающую то, что мы видим на Марсе.

Рассмотрите внимательно на карте марсианские оазисы и их окрестности. Разве есть здесь сходство с трещинами, разбегающимися радиально от центра деформации? Допустим на минуту, что на Марсе по тем или иным причинам образовался грабен. Нетрудно предвидеть будущее этого образования, Постоянные пылевые бури, поднимающие в атмосферу тучи пыли с обширных марсианских пустынь, постепенно будут засыпать грабен. Пройдет сравнительно мало времени (в масштабах продолжительности жизни планеты), и грабен будет засыпан песком и пылью.

Как и метеоритная гипотеза, тектоническая гипотеза не объясняет ни геометрических особенностей каналов, ни их сезонных изменений, явно связанных с полярными шапками Марса, а не с местными водными ресурсами.

Ледяная гипотеза

Своеобразной комбинацией двух рассмотренных гипотез является ледяная (назовем ее так) гипотеза, развитая в 1960 году астрономом В. Д. Давыдовым. Автор этой гипотезы предполагает, что на Марсе существуют ледяные моря и океаны — колоссальные массивы подпочвенного льда, занесенные и тем самым замаскированные золовыми и пылевыми наносами. За счет радиоактивного распада и других процессов из недр Марса, как и из недр Земли, наружу просачиваются потоки тепла. Полагая, что выход энергии из недр Марса близок к земному, Б. Д. Давыдов считает, что внутреннее тепло растапливает ледяной панцирь марсианской коры. В результате этого под видимой поверхностью Марса простираются огромные подпочвенные океаны с глубины от 2 километров у полюсов и около 400 метров у экватора.

По мнению В. Д. Давыдова, марсианские каналы — это трещины в ледовой коре Марса. Самих трещин при этом мы не видим, так как они узки и завуалированы золовыми наносами и растительностью. Причину растрескивания ледяной коры Давыдов видит в двух процессах. Во-первых, он предполагает, что на дне подпочвенных океанов есть мощные вулканы, которые при своих извержениях растапливают находящуюся над ними ледяную кору, которая в результате утончается и трескается. В этом месте возникают оазисы. В других местах оазисы образуются при падении на марсианскую поверхность исполинских метеоритов или астероидов.

Гипотеза В. Д. Давыдова, имеющая в своей основе идеи, высказанные несколько раньше (в 1956 году) А. И. Лебединским, бесспорно заслуживает серьезного рассмотрения. Вряд ли можно отрицать наличие на Марсе слоя вечной мерзлоты. Однако, как показал К. А. Любарский, мощность этого слоя В. Д. Давыдовым, по-видимому, сильно преувеличена, так как вымерзание марсианских океанов должно было наступить уже тогда, когда «усыхание» Марса и сопутствующее ему понижение температуры зашли достаточно далеко.

С другой стороны, предположения о мощных подводных вулканах и о разрушительной бомбардировке Марса исполинскими метеоритами выглядят искусственными, не имеющими подтверждения в каких-либо наблюдениях. Не объясняет ледяная гипотеза и геометрических свойств каналов; достаточно сравнить растрескавшееся ледяное поле, наблюдаемое, скажем, с самолета, с фотокартой Марса, чтобы убедиться в разительном отличии марсианских каналов от любых трещин. По мнению В. Д. Давыдова, трещины в ледяном покрове Марса вскрываются нерегулярно, поэтому поступление воды наружу происходит эпизодически и, возможно, довольно редко. С этой точки зрения трудно объяснить строгую регулярность сезонных изменений на Марсе, связанных, судя по всему, с закономерным распространением влаги от полюсов к экватору. Таким образом, наблюдаемые факты не подтверждают главных положений ледяной гипотезы, а скорее противоречат им.

 

Вулканическая гипотеза

Полноты ради следует, пожалуй, упомянуть и о вулканической гипотезе, высказанной в 1954 году американским астрономом Мак-Лафлином. Ее автор считает, что как моря Марса, так и его каналы представляют собою отложения вулканического пепла, выброшенного многочисленными и мощными марсианскими вулканами.

Эта гипотеза почти не нашла себе сторонников не только из-за отсутствия каких-либо прямых данных об активном вулканизме на Марсе, но главным образом потому, что цвет, а также сезонные изменения марсианских морей и каналов никак не могут быть объяснены вулканическими наносами. Мак-Лафлин считал моря Марса зелеными, тогда как, по последним данным, они на самом деле красноватые, что совсем не годится для пепла. Недавно было строго доказано, что никакими неорганическими веществами или их комбинациями нельзя объяснить окраску марсианских морей, каналов и ее изменения. Кроме того, представление о мощных струях ветра, выдувающих пепел из морей в одном и том же направлении, а именно в том, где мы видим каналы, весьма искусственно.

Техногенная гипотеза

Четыре рассмотренные гипотезы, в сущности, исчерпали все современные естественные объяснения каналов. Поэтому остается рассмотреть «техногенную», как иногда ее называют, гипотезу, обстоятельно развитую в свое время Персивалем Ловеллом. Ее главная идея общеизвестна — паутинную сеть марсианских каналов Ловелл считал искусственно созданной ирригационной системой, продуктом разумной деятельности высоко цивилизованных обитателей Марса — марсиан.

Одним эта гипотеза казалась чересчур смелой, другим слишком (и в буквальном смысле слова) искусственной. Главный же спор велся вокруг вопроса о реальности каналов. Так как в итоге почти вековой дискуссии реальность каналов, как деталей марсианского рельефа, ныне никем серьезно не оспаривается, имеет смысл снова вспомнить аргументацию Ловелла и посмотреть на нее с современных позиций.

Конечно, на своих рисунках и Скиапарелли и Ловелл преувеличивали прямолинейность отдельных каналов. Однако и в настоящее время, как показывают наблюдения Дольфуса, многие каналы имеют нитеобразный, геометрически правильный вид. Те же каналы, которые при плохих атмосферных условиях выглядят широкими, не совсем правильными полосами, при отличном качестве изображения распадаются на цепочки прямолинейно расположенных пятнышек. Так было, например, при наблюдениях 12 февраля 1948 года, когда детали каналов отличались такой резкостью, что их можно было сосчитать, описать и зарисовать.

Поэтому в целом, не говоря о второстепенных деталях, геометрически правильная паутина каналов, запечатленная на фотокарте Марса, есть реальность, присущая только этой планете. Ни на одном другом небесном теле мы не видим ничего похожего. Более того, любые естественные образования (реки, горы, трещины и т. п.) никогда не могли бы в масштабе всей планеты создать картину, поражающую нас своей искусственностью. В этой части аргументация Ловелла, по-видимому, сохраняет силу и в наши дни. Второй главный аргумент Ловелла — противоестественный характер сезонных изменений на Марсе — в свете последних открытий приобрел, пожалуй, еще большую значимость.

В самом деле, какими естественными причинами можно было бы объяснить сезонные изменения на Марсе? Широко распространена идея, используемая всеми «естественными» гипотезами, что весеннее оживление марсианской растительности вызвано влажными ветрами, дующими от тающей полярной шапки в сторону противоположного полюса. Такое объяснение наталкивается, однако, на серьезные трудности.

Полярные шапки Марса совсем непохожи на земные. Это не скопление громадных масс вечных льдов, как у нас в Арктике или Антарктиде, а всего лишь очень тонкий слой инея толщиной вряд ли больше нескольких миллиметров. Подсчитано (разумеется, приближенно), что в обеих полярных шапках Марса содержится столько же воды, сколько на Земле в одном Ладожском озере. Если бы вся вода полярных шапок перешла в атмосферу и затем в форме осадков равномерно распределилась по поверхности Марса, она образовала бы слой (лучше сказать, пленку) толщиной в 1—2 десятых доли миллиметра! Иначе говоря, за весь год на каждый квадратный метр поверхности Марса из атмосферы может выпасть никак не больше полстакана воды. Можно вполне согласиться с академиком Фесенковым, который считает, что полярные шапки Марса «фактически ничего не могут дать для орошения остальных частей планеты».

К тому же выводу приводят и полученные непосредственные спектральные определения количества водяных паров в марсианской атмосфере (толщина осажденной из атмосферы водной пленки равна 0,1 мм). Словом, атмосфера Марса слишком суха для того, чтобы атмосферные осадки могли питать марсианскую растительность. С другой стороны, если бы дело обстояло иначе и растительность Марсе обходилась бы местными водными ресурсами (атмосферными осадками или подпочвенными водами), ход весны на Марсе был бы таким же, как на Земле. На самом деле каналы и моря «оживают» лишь тогда, когда до них доходит темная волна, идущая от полярной шапки.

Представление о влажных ветрах, постоянно дующих с одного полюса к другому, противоречит и тем данным об атмосферной циркуляции, правда, пока еще скудным, которыми мы сейчас располагаем. На картах, составленных С. Гессом в 1950 году, отмеченные наблюдателями направления ветров совершенно хаотичны, причем явно преобладают широтные, а не меридиальные направления. Что так и должно быть, показывают подробные теоретические исследования И. Минца, который пришел к выводу, что «зональный тепловой сдвиг ветра будет направлен с запада на восток в зимней полусфере и с востока на запад в летней. Наконец, при переходе через экватор направление любого ветра должно изменяться, тогда как волна потемнения пересекает экватор, полностью сохраняя и величину скорость и направление движения.

Таким образом, факты говорят о том, что ни запасы воды в полярных шапках Марса, ни водяные пары в его атмосфере не могут, по-видимому, быть источниками водоснабжения марсианских растений.

Ловелл преувеличивал мощность полярных шапок Марса и полагал, что запасов воды в них достаточно для орошения морей и каналов. Ныне ясно, что источники воды нужно искать не в атмосфере Марса и не в его полярных шапках. Единственное место, где можно найти воду, — это под поверхностью Марса. Иначе говоря, источниками водоснабжения марсианских растений могут быть, например, подпочвенные льды, сосредоточенные в околополярных районах планеты.

Но, принимая такое предположение, мы сталкиваемся с новыми трудностями. В условиях марсианской атмосферы иней полярных шапок Марса превращается в водяные пары непосредственно путем возгонки, минуя жидкое состояние. Если подпочвенные льды залегают неглубоко, то, нагреваемые Солнцем, они должны переходить в атмосферу Марса подобным же образом. Значит, жидкая вода в основном может существовать там лишь на значительной глубине, и эти воды под почвой Марса каким-то образом распространяются по всей его поверхности.

Совершенно очевидно, что ни о какой диффузии здесь не может быть и речи. Диффузия почвенных вод — явление чисто местное, мелкомасштабное, и оно не может объяснить переноса подпочвенных вод на многие тысячи километров. К тому же, как показывают наблюдения, подпочвенные воды распространяются лишь по каналам, которые служат как бы артериями, питающими моря Марса и вообще все его области, покрытые растительностью. Именно то, что влага, оживляющая марсианские моря, поступает в них не из атмосферы, не из соседних районов пустынь, а только по каналам, — поразительный факт, противоречащий гипотезам о естественной природе каналов.

С позиций сторонников техногенной гипотезы только какими-то сложными техническими устройствами можно растоплять с помощью Солнца подпочвенные околополярные льды, предохранять их от возгонки, сохранять жидкую воду, а затем по скрытым в почве трубопроводам исполинской оросительной системы доставлять ее за тысячи километров по всем очагам марсианской жизни. В этом случае, по крайней мере, становится понятным упорное наступление темной волны от полюса в сторону экватора со скоростью около 35 километров в сутки. За прошедшей водой через некоторое время (период произрастания) появляется растительность, которая, собственно, и создает эффект темной волны, тогда как движение питающих ее вод мы, естественно, не можем видеть, И этот ход весны, «ход жизни», происходит с неизменной скоростью, и никакие местные условия, никакие капризы рельефа (а они на Марсе наверняка есть) не в силах его остановить хотя бы на мгновение, Гонимая какими-то силами, темная волна пересекает марсианский экватор и продолжает идти дальше.

Таким образом, с точки зрения сторонников техногенной гипотезы, основные аргументы Ловелла по меньшей мере и сегодня сохранили свою былую силу. Несмотря на все сказанное, техногенная гипотеза среди современных астрономов мало у кого вызывает симпатии. По словам профессора В. В. Шаронова, она «представляется слишком фантастической и потому не пользуется успехом». Правда, есть и иные точки зрения. «Это весьма смелое предположение,— пишет о техногенной гипотезе академик Н. П. Барабашов,— все же не невозможно, так как отрицать наличие разумных существ на планете, где к тому же, по-видимому, имеется растительность, мы не имеем оснований».

Конечно, трудно представить себе по соседству с нами более высокоразвитую цивилизацию, почему-то упорно воздерживающуюся от контактов с землянами, — ведь, если верить техногенной гипотезе, марсиане, переделав в глобальном масштабе лик своей планеты, наверное, давно уже овладели техникой межпланетных перелетов. Может быть, как считает профессор И. С. Шкловский, марсианская цивилизация давным-давно погибла. Или прав академик В. Ф. Купревич, считающий, что для марсиан мы, земляне, слишком малоразвиты. И потому для общения не интересны. Или, наконец, правы те (а их большинство), которые считают, что Марс никогда не был обитаемой планетой?

Нужны новые факты

Читатель, вероятно, убедился, что сейчас трудно сделать окончательный выбор между существующими гипотезами о природе марсианских каналов. Решить проблему могут лишь новые наблюдения, новые факты.

Многого можно ожидать от телескопических наблюдений Марса с больших высот или с межпланетных автоматических станций. Тонкая структура марсианских каналов раскрыла бы (хотя бы отчасти) их природу. К сожалению, с поверхности Земли эта структура почти не видна, да и вообще большинство каналов находится на пределе видимости. Решающим экспериментом была бы мягкая посадка на поверхность Марса, в район какого-нибудь крупного канала, автоматической межпланетной станции с телевизионным устройством для передачи изображений на Землю.

Автор: Ф. Зигель.