Канали на Марсі: що відомо про їх сучасну астрономію

Коли в 1894 році американський консул в Японії Персіваль Ловелл, кинувши дипломатичну діяльність, збудував на власні кошти в Арізонській пустелі велику обсерваторію майже виключно з метою розгадати природу марсіанських каналів, навколо нього згуртувався невеликий, дружний колектив молодих науковців-ентузіастів.

Сім років потому серед них з’явився Весто Слайфер, старший брат Ерла Слайфера. З 1916 року (після смерті Ловела) і до смерті Весто Слайфер очолював Ловеллівську обсерваторію.

Старший Слайфер давно вже не займався Марсом, але Ерл Слайфер здобув собі славу справжнього віртуоза у фотографуванні марсіанських каналів. Цей невеликий історико-біографічний екскурс зроблено з єдиною метою — переконати читача у високій авторитетності пропонованої його увазі фотопортрета Марса.

Слайферівська фотокарта Марса, зрозуміло, не моментальна фотографія. Це зведена карта, результат зведення воєдино десятків тисяч першокласних фотографій. При її складанні відкидалося все випадкове, швидкоплинне. Залишали лише те, що, безсумнівно, належить самому Марсу, а не є ілюзією, викликаною перешкодами у фотографуванні.

Фотокарта Марса дана Е. Слайфером в додатку до його ґрунтовної монографії «Історія фотографічного вивчення Марса». Але ця карта не «історична», а цілком сучасна. Такий Марс сьогодні. Таким його можна побачити за допомогою найкращих земних оптичних засобів.

Те, що належить пояснити

Канали Марса, зрозуміло, не відкриті водні потоки, подібні штучним земним каналах, а, як вважають багато дослідників, це смуги рослинності більш або менш правильної форми, що в окремих випадках розпадаються на затягнуті ланцюжком плями. Канали тягнуться по дугах великих кіл, тобто за найкоротшими відстанями на марсіанській поверхні. Вони ніколи не обриваються на півдорозі де-небудь серед марсіанської пустелі, але завжди кожен канал впирається або в яке-небудь марсіанське море, або в полярну шапку, або в інший канал. Ширина каналів різна — від декількох кілометрів (це вже знаходиться на межі видимості) до смуг шириною з Балтійське море. Мережа каналів так щільно покриває поверхню планети, що немає жодного пункту, який би був віддалений від якого-небудь каналу більш ніж на 300 кілометрів,

У період марсіанської весни в екваторіальній зоні Марса спостерігається подвоєння каналів. Поряд з основним каналом з’являється другий, обидва канали тягнуться на багато сотень кілометрів строго паралельно один одному, як залізничні рейки. Подвійні канали — виняткова особливість екваторіального, пустельного і посушливого поясу планети.

В інших місцях, наприклад, у високих широтах або в морях Марса, їх майже немає. Мережа каналів покриває і простір морів. Входячи до моря, канали нерідко розгалужуються на кілька «русел», або «вилок».

У місцях, де перетинаються багато каналів, спостерігаються так звані «оазиси», круглі або овальні плями, поперечник яких в середньому близький до 150 кілометрів. В даний час відкрито близько двохсот оазисів. Марсіанської зими оазиси, як і канали, тьмяніють, бліднуть, але в центрі багатьох з них залишається добре видиме темне «ядерце».

Не менш дивовижні, ніж самі канали, їх сезонні зміни. На Землі весна йде від екватора до полюсів. І цей напрямок цілком природний, так як він викликаний поступовим поворотом до Сонця даної півкулі Землі.

На Марсі хід весни в цьому сенсі протиприродній. Весна йде від полюсів до екватора. Спочатку починає танути полярна шапка, навколо неї з’являється темна облямівка, а потім темна хвиля розповзається по каналах, як по артеріях, охоплюючи поступово і моря Марса. Хвиля неухильно рухається до екватора зі середньою швидкістю близько 35 кілометрів на добу, анітрохи не рахуючись з рельєфом. Ця дивна картина нагадує негатив, що поступово проявляється. Здавалося б, що потемніння каналів і морів природніше всього пояснити рослинністю. Якимось чином цілюща волога поширюється з приполярних областей Марса по всій поверхні планети. І що особливо вражає, досягнувши екватора, темна хвиля не зупиняється, а незворушно просувається вперед, доходячи до помірних широт протилежної півкулі. Так триває кілька місяців, і, коли темна хвиля докотилася до помірних широт протилежної півкулі, назустріч їй від шапки цієї півкулі біжить зустрічна темна хвиля. Із сезону в сезон, з року в рік діє цей дивний природний механізм.

Ми виклали спостережувані факти. Подивимося тепер, як їх пояснюють сьогодні.

Метеоритна гіпотеза

Починаючи з 1950 року цю гіпотезу активно захищає Клайд Томбо, американський астроном, який відкрив у 1930 році планету Плутон. На думку Томбо, оазиси — це місця ударів об поверхню Марса великих метеоритів та астероїдів. При таких ударах кора Марса розтріскувалася, і тріщини, що розходяться радіально від оазисів і нині вкриті лісовою рослинністю, ми називаємо каналами. Для наочності автор гіпотези порівнює канали з тріщинами на вітровому склі автомобіля, коли в нього потрапляє камінь.

Метеоритна гіпотеза далеко не у всьому переконлива. Насамперед, зауважимо, що зіткнення Марса з астероїдами, що мають у поперечнику кілометри або десятки кілометрів,— події вкрай малоймовірні, між тим, як вже зараз виявлено, що на Марсі близько двохсот оазисів. З іншого боку, коли дуже великий метеорит або астероїд, не втрачаючи своєї космічної швидкості, врізається в тверду поверхню планети, він вибухає в буквальному сенсі слова, утворюючи так званий вибуховий метеоритний кратер. На Землі такі, наприклад, Лабрадорський кратер поперечником в 3,5 кілометра, знаменитий Арізонський кратер і ряд великих кратерів, відкритих недавно в Канаді. І ні в одному з цих випадків, хоча б в мініатюрі, ми не спостерігаємо мальовані Томбо картини — радіальні тріщини, що розходяться від кратерів.

Нічого схожого немає і на Місяці. Світлі промені, що йдуть від деяких місячних кратерів, як показали останні фотографії Місяця, отримані «Рейнджером-7», не є тріщинами. Отже, є підстави говорити, що зіткнення астероїдів з Марсом призвели б до утворення звичайних вибухових кратерів, а зовсім не до розтріскування марсіанської кори.

Далі. За своєю формою і характером будь-які тріщини (в штукатурці, на вітровому склі автомобіля, на поверхні Місяця і т. д.) мало схожі на марсіанські канали. Вони на своєму протязі різні по ширині, далеко не прямолінійні і закінчуються де попало. Досить поглянути на фотокарту Марса, щоб переконатися, що його канали тягнуться по найкоротшим лініям і ніколи не обриваються на півдорозі.

Гіпотеза Томбо ніяк не пояснює сезонних змін каналів. Незрозуміло також, чому саме уздовж тріщин і всередині метеоритних кратерів повинна розвинутися рослинність. Коротше кажучи, метеоритна гіпотеза явно не може пояснити хоча б основні особливості марсіанських каналів.

Тектонічна гіпотеза

У 1953 році геолог Р. Н. Каттерфельд запропонував інше пояснення цим загадковим утворенням (власне каналам Марса). Гіпотезу Каттерфельда можна назвати «тектонічною», так як основну причину утворення каналів автор гіпотези бачить у тектонічних процесах, що відбуваються в марсіанській корі. На думку Р. Н. Каттерфельда, канали Марса являють собою «тектонічні долини, утворені лініями корових та глибинних розломів». Причини розломів Каттерфельд бачить в нерівномірності обертання Марса, причому оазиси він розглядає як центри тектонічної деформації.

Вздовж тектонічних розломів створюються, на думку Р. Н. Каттерфельда, умови, сприятливі для розвитку рослинності, яка живиться внутрішніми літогенними водами.

Насамперед, виникає питання, чому на Землі, планеті того ж типу, що і Марс, що володіє деякою, правда, дуже малою, нерівномірністю обертання, ми не бачимо нічого схожого на мережу марсіанських каналів. Тектонічні розриви земної кори, як, наприклад, Африканський грабен (довжина — 2 500 км) або набагато менший за масштабами Челябінський грабен (довжина — близько 170 км.), зовсім не схожі на канали Марса. Наприклад, Челябінський грабен звужується до кінців і сходить на ніщо, зовсім не впираючись в інший грабен, і його ширина в різних місцях дуже різна. Ні на Землі, ні на Місяці тектонічні розломи не утворюють яку-небудь систему, що хоча б віддалено, чисто зовні нагадує те, що ми бачимо на Марсі.

Розгляньте уважно на карті марсіанські оазиси та їх околиці. Хіба є тут схожість з тріщинами, що розбігаються радіально від центру деформації? Припустімо на хвилину, що на Марсі за тих чи інших причин утворився грабен. Неважко передбачити майбутнє цього утворення, Постійні пилові бурі, що піднімають в атмосферу хмари пилу з великих марсіанських пустель, поступово засипають грабен. Пройде порівняно мало часу (в масштабах тривалості життя планети), і грабен буде засипаний піском та пилом.

Як і метеоритна гіпотеза, тектонічна гіпотеза не пояснює ні геометричних особливостей каналів, ні їх сезонних змін, явно пов’язаних з полярними шапками Марса, а не з місцевими водними ресурсами.

Крижана гіпотеза

Своєрідною комбінацією двох розглянутих гіпотез є крижана (назвемо її так) гіпотеза, розвинута в 1960 році астрономом В. Д. Давидовим. Автор цієї гіпотези передбачає, що на Марсі існують крижані моря і океани — колосальні масиви підгрунтового льоду, занесені і тим самим замасковані золовими та пиловими наносами. За рахунок радіоактивного розпаду та інших процесів з надр Марса, як і з надр Землі, просочуються назовні потоки тепла. Вважаючи, що вихід енергії з надр Марса близький до земного, Б. Д. Давидов вважає, що внутрішнє тепло розтоплює крижаний панцир марсіанської кори. В результаті цього під видимою поверхнею Марса простягаються величезні підгрунтові океани з глибини від 2 кілометрів біля полюсів і близько 400 метрів біля екватора.

На думку В. Д. Давидова, марсіанські канали — це тріщини в льодовій корі Марса. Самих тріщин при цьому ми не бачимо, так як вони вузькі і завуальовані золовими наносами і рослинністю. Причину розтріскування крижаної кори Давидов бачить у двох процесах. По-перше, він передбачає, що на дні підгрунтових океанів є потужні вулкани, які при своїх виверженнях розтоплюють наявну над ними крижану кору, яка в результаті тоншає і тріскається. У цьому місці виникають оазиси. В інших місцях оазиси утворюються при падінні на марсіанську поверхню велетенських комет чи астероїдів.

Гіпотеза В. Д. Давидова, має в своїй основі ідеї, висловлені дещо раніше (в 1956 році) А. В. Лебединським, безперечно заслуговує серйозного розгляду. Навряд чи можна заперечувати наявність на Марсі шару вічної мерзлоти. Однак, як показав К. А. Любарський, потужність цього шару В. Д. Давидовим, мабуть, сильно перебільшена, так як вимерзання марсіанських океанів повинно було наступити вже тоді, коли «всихання» Марса і супутнє йому пониження температури зайшли досить далеко.

З іншого боку, припущення про потужні підводні вулкани і про руйнівне бомбардування Марса велетенськими метеоритами виглядають штучними, не мають підтвердження в будь-яких спостереженнях. Не пояснює крижана гіпотеза і геометричні властивості каналів; досить порівняти розтріскане крижане поле, що спостерігається, скажімо, з літака, з фотокартою Марса, щоб переконатися в разючій відмінності марсіанських каналів від будь-яких тріщин. На думку В. Д. Давидова, тріщини в крижаному покриві Марса розкриваються нерегулярно, тому надходження води назовні відбувається епізодично і, можливо, досить рідко. З цієї точки зору важко пояснити строгу регулярність сезонних змін на Марсі, пов’язаних, судячи з усього, з закономірним поширенням вологи від полюсів до екватора. Таким чином, спостережувані факти не підтверджують головних положень крижаної гіпотези, а швидше суперечать їм.

Вулканічна гіпотеза

Заради повноти слід, мабуть, згадати і про вулканічну гіпотезу, висловлену в 1954 році американським астрономом Мак-Лафліном. Її автор вважає, що як моря Марса, так і його канали являють собою відкладення вулканічного попелу, викинутого численними і потужними марсіанськими вулканами.

Ця гіпотеза майже не знайшла собі прихильників не тільки з-за відсутності будь-яких прямих даних про активний вулканізм на Марсі, але головним чином тому, що колір, а також сезонні зміни марсіанських морів та каналів ніяк не можуть бути пояснені вулканічними наносами. Мак-Лафлін вважав моря Марса зеленими, тоді як, за останніми даними, вони насправді червонуваті, що зовсім не годиться для попелу. Нещодавно було строго доведено, що ніякими неорганічними речовинами або їх комбінаціями не можна пояснити забарвлення марсіанських морів, каналів та її зміни. Крім того, уявлення про потужні струмені вітру, що видувають попіл з морів в одному і тому ж напрямку, а саме в тому, де ми бачимо канали, досить штучне.

Техногенна гіпотеза

Чотири розглянуті гіпотези, в сутності, вичерпали всі сучасні природні пояснення каналів. Тому залишається розглянути «техногенну», як іноді її називають, гіпотезу, докладно розвинену в свій час Персівалем Ловеллом. Її головна ідея загальновідома — павутину марсіанських каналів Ловелл вважав штучно створеною іригаційною системою, продуктом розумної діяльності високо цивілізованих мешканців Марса — марсіан.

Одним ця гіпотеза здавалася надто сміливою, іншим занадто (і в буквальному сенсі слова) штучною. Головна ж суперечка точилася навколо питання про реальність каналів. Так як в результаті майже вікової дискусії реальність каналів, як деталей марсіанського рельєфу, нині ніким серйозно не оскаржується, має сенс знову згадати аргументацію Ловела і подивитися на неї з сучасних позицій.

Звичайно, на своїх малюнках і Скіапареллі та Ловелл перебільшували прямолінійність окремих каналів. Однак і в даний час, як показують спостереження Дольфуса, багато каналів мають нитеподібний, геометрично правильний вигляд. Ті ж канали, які при поганих атмосферних умовах виглядають широкими, не зовсім правильними смугами, при відмінній якості зображення розпадаються на ланцюжки прямолінійно розташованих цяток. Так було, наприклад, при спостереженнях 12 лютого 1948 року, коли деталі каналів відрізнялися такою різкістю, що їх можна було порахувати, описати і замалювати.

Тому в цілому, не кажучи про другорядні деталі, геометрично правильна павутина каналів, відображена на фотокарті Марса, є реальністю, притаманною тільки цій планеті. Ні на жодному іншому небесному тілі ми не бачимо нічого схожого. Більш того, будь-які природні утворення (річки, гори, тріщини тощо) ніколи не могли б в масштабі всієї планети створити картину, вражаючу нас своєю штучністю. У цій частині аргументація Ловела, мабуть, зберігає силу і в наші дні. Другий головний аргумент Ловела — протиприродний характер сезонних змін на Марсі — у світлі останніх відкриттів придбав, мабуть, ще більшу значимість.

І справді, якими природними причинами можна було б пояснити сезонні зміни на Марсі? Широко поширена ідея, що використовується всіма «природними» гіпотезами, що весняне пожвавлення марсіанської рослинності викликано вологими вітрами, що дують від танучої полярної шапки у бік протилежного полюса. Таке пояснення наштовхується на серйозні труднощі.

Полярні шапки Марса зовсім не схожі на земні. Це не скупчення величезних мас вічних льодів, як у нас в Арктиці або Антарктиді, а всього лише дуже тонкий шар інею товщиною навряд чи більше декількох міліметрів. Підраховано (звісно, приблизно), що в обох полярних шапках Марса міститься стільки ж води, скільки на Землі в одному Ладозькому озері. Якщо б вся вода полярних шапок перейшла в атмосферу і потім у формі опадів рівномірно розподілилася по поверхні Марса, вона утворила б шар (краще сказати, плівку) товщиною в 1-2 десяті частки міліметра! Інакше кажучи, за весь рік на кожен квадратний метр поверхні Марса з атмосфери може випасти ніяк не більше півсклянки води. Можна цілком погодитися з академіком Фесенковим, який вважає, що полярні шапки Марса «фактично нічого не можуть дати для зрошення інших частин планети».

До того ж висновку приводять і отримані безпосередні спектральні визначення кількості водяної пари в марсіанській атмосфері (товщина обложеної з атмосфери водної плівки дорівнює 0,1 мм). Словом, атмосфера Марса дуже суха для того, щоб атмосферні опади могли живити марсіанську рослинність. З іншого боку, якби справа йшла інакше і рослинність на Марсі обходилася б місцевими водними ресурсами (атмосферними опадами або підгрунтовими водами), хід весни на Марсі був би таким же, як на Землі. Насправді канали і моря «оживають» лише тоді, коли до них доходить темна хвиля, що йде від полярної шапки.

Уявлення про вологі вітри, що постійно дмуть з одного полюса до іншого, суперечить і тим даними про атмосферну циркуляцію, щоправда, поки ще мізерним, якими ми зараз володіємо. На картах, складених С. Гессом у 1950 році, зазначені спостерігачами напрямки вітрів абсолютно хаотичні, причому явно переважають широтні, а не меридиальні напрямки. Що так і повинно бути, показують детальні теоретичні дослідження В. Мінця, який прийшов до висновку, що «зональний тепловий зсув вітру буде направлений з заходу на схід в зимовій півсфері і з сходу на захід у літній. Нарешті, при переході через екватор напрямок будь-якого вітру повинен змінюватися, тоді як хвиля потемніння перетинає екватор, повністю зберігаючи і величину швидкості і напрямку руху.

Таким чином, факти говорять про те, що запаси води в полярних шапках Марса, ні водяні пари в його атмосфері не можуть, очевидно, бути джерелами водопостачання марсіанських рослин.

Ловелл перебільшував потужність полярних шапок Марса і вважав, що запасів води в них достатньо для зрошення морів і каналів. Нині ясно, що джерела води треба шукати не в атмосфері Марса і не в його полярних шапках. Єдине місце, де можна знайти воду, — це під поверхнею Марса. Інакше кажучи, джерелами водопостачання марсіанських рослин можуть бути, наприклад, підгрунтові льоди, зосереджені в приполярних районах планети.

Але, приймаючи таке припущення, ми стикаємося з новими труднощами. В умовах марсіанської атмосфери іній полярних шапок Марса перетворюється у водяні пари безпосередньо шляхом сублімації, минаючи рідкий стан. Якщо підгрунтові льоди залягають неглибоко, те, що нагріваються Сонцем, вони повинні переходити в атмосферу Марса подібним же чином. Значить, рідка вода в основному може існувати там лише на значній глибині, і ці води під землею Марса якимось чином поширюються по всій його поверхні.

Абсолютно очевидно, що ні про яку дифузію тут не може бути й мови. Дифузія грунтових вод — явище чисто місцеве, дрібномасштабне, і воно не може пояснити перенесення підгрунтових вод на багато тисяч кілометрів. До того ж, як показують спостереження, підгрунтові води поширюються лише по каналах, які служать як би артеріями, що виявляють моря Марса і взагалі всі його галузі, вкриті рослинністю. Саме те, що волога, оживляюча марсіанські моря, надходить до них не з атмосфери, не з сусідніх районів пустель, а тільки по каналах, — вражаючий факт, який суперечить гіпотезі про природу каналів.

З позицій прихильників техногенної гіпотези тільки якимись складними технічними пристроями можна розтопити з допомогою Сонця підгрунтові навколополярні льоди, охороняти їх від сублімації, зберігати рідку воду, а потім по прихованим в ґрунті трубопроводами велетенської зрошувальної системи доставляти її за тисячі кілометрів по всім осередкам марсіанського життя. У цьому випадку, принаймні, стає зрозумілим запеклий наступ темної хвилі від полюса в бік екватора зі швидкістю близько 35 кілометрів на добу. За водою через деякий час (період виростання) з’являється рослинність, яка, власне, і створює ефект темної хвилі, тоді як рух живлячих її вод ми, природно, не можемо бачити, І цей хід весни, «хід життя», відбувається з незмінною швидкістю, і ніякі місцеві умови, ніякі примхи рельєфу (а вони на Марсі напевно є) не в силах його зупинити хоча б на мить, Гнана якимись силами, темна хвиля перетинає марсіанський екватор і продовжує йти далі.

Таким чином, з точки зору прихильників техногенної гіпотези, основні аргументи Ловела по меншій мірі і сьогодні зберегли свою колишню силу. Незважаючи на все сказане, техногенна гіпотеза серед сучасних астрономів мало в кого викликає симпатії. За словами професора В. В. Шаронова, вона «видається занадто фантастичною і тому не користується успіхом». Правда, є і інші точки зору. «Це дуже сміливе припущення,— пише про техногенну гіпотезі академік Н. П. Барабашов,— все ж не неможливо, так як заперечувати наявність розумних істот на планеті, де до того ж, мабуть, є рослинність, ми не маємо підстав».

Звичайно, важко уявити собі по сусідству з нами більш високорозвинену цивілізацію, яка чомусь вперто утримується від контактів із землянами, — адже, якщо вірити техногенній гіпотезі, марсіани, переробивши в глобальному масштабі лик своєї планети, напевно, давно вже оволоділи технікою міжпланетних перельотів. Може бути, як вважає професор В. С. Шкловський, марсіанська цивілізація давним-давно загинула. Або правий академік В. Ф. Купревич, який вважає, що для марсіан ми, земляни, занадто малорозвинені. І тому для спілкування не цікаві. Або, нарешті, праві ті (а їх більшість), які вважають, що Марс ніколи не був живою планетою?

Потрібні нові факти

Читач, мабуть, переконався, що зараз важко зробити остаточний вибір між існуючими гіпотезами про природу марсіанських каналів. Вирішити проблему можуть лише нові спостереження, нові факти.

Чого можна очікувати від телескопічних спостережень Марса з великих висот або з автоматичних міжпланетних станцій. Тонка структура марсіанських каналів розкрила б (хоча б частково) їх природу. На жаль, з поверхні Землі ця структура майже не видна, та й взагалі більшість каналів знаходиться на межі видимості. Вирішальним експериментом була б м’яка посадка на поверхню Марса, в район якого-небудь великого каналу, автоматичної міжпланетної станції з телевізійним пристроєм для передачі зображень на Землю.

Автор: Ф. Зигель.