Чтение онлайн

В конце 70-х годов XX столетия было выдвинуто несколько теорий, объясняющих присутствие каналов на изображениях, полученных орбитальными аппаратами «Викинг-1» и «Викинг-2»: ударами ледяных комет о поверхность планеты; существованием в марсианских недрах благодаря геотермальному теплу воды в жидком состоянии, внезапно поднимающейся, как в артезианской скважине, к поверхности, либо таянием льда на поверхности в результате вулканической деятельности. Однако все эти объяснения крайне неправдоподобны, так как эти события не могли обеспечить необходимый объем воды или повторяться так часто, чтобы на поверхности Марса появились сотни наблюдаемых ныне каньонов и каналов.

Однако эта загадка легко решается, если принять во внимание два обстоятельства. Во-первых, поверхность Марса — это не безводная зона, как считалось раньше; она почти вся покрыта водой, только в виде ледяных щитов и вечной мерзлоты. Во-вторых, Солнце и Солнечная система не всегда были такими, как сейчас. Еще 10 000 — 16 000 лет назад наше дневное светило было гораздо ярче и активней, а Солнечная система находилась внутри кокона межзвездной пыли, «впрыснутой» проходящей сверхволной. Марс, как и Земля, получали тогда, по сравнению с сегодняшним днем, больше солнечного излучения вследствие как возросшего выделения тепла активным Солнцем, так и парникового эффекта, вызываемого вторгающейся пылью. Это должно было привести к размягчению верхнего слоя марсианской вечной мерзлоты и образованию озер под его поверхностью. Поверхностная температура поднималась бы особенно быстро, если бы Марс, как и Луна, находился внутри крупного скопления коронального газа.

Данная теория позволяет объяснить, почему так много каналов разбросано по поверхности Марса и почему особенно часто каньоны встречаются возле экватора, области с самой высокой солнечной радиацией. Ею можно было бы объяснить и наличие обширных, занимающих десятки тысяч квадратных километров зон водосбора, и то, что их истоки начинаются внезапно. Этой гипотезой можно было бы, в конце концов, объяснить, почему эти образовавшиеся в результате наводнений каналы столь относительно молоды (на это указывает то, что они проходят по более древней, изрытой кратерами поверхности, а на них самих нет кратеров).

Повышение температуры привело бы не только к таянию ледяных щитов и покровов вечной мерзлоты; в результате выброса в атмосферу большого количества водяного пара повысилось бы атмосферное давление — достаточно, чтобы талая вода сохранялась в жидком состоянии. Так, например, если с поверхности планеты надо было сублимировать или испарить, а затем сохранить в газообразном состоянии всего 1 метр льда, атмосферное давление должно было подняться примерно на 0,1 атмосферы. Вода в этом случае сохраняла бы свое жидкое состояние при температурах от точки замерзания до 65 °C. Более того, полосы тумана и облака, образовавшиеся при испарении воды, препятствуя охлаждению поверхности планеты в ночное время, привели бы к возникновению парникового эффекта. В результате повысилась бы температура планеты и уменьшилась бы разница между минимальной и максимальной дневной температурами. Более теплым климатом можно было бы объяснить существование на Марсе озерных террас и дельт. По мнению Ори и других, они могли бы образоваться только в том случае, если бы озера на поверхности Красной планеты просуществовали от 103 до 104 лет{127}.

Недавно, благодаря данным, полученные космическими аппаратами, было установлено, что озерный лед! глубина которого достигает своего максимума, трех километров, на северной полярной шапке, занимает район шириной около 1200 километров, то есть размером примерно с Гренландию. На снимках видно, что полярную шапку пересекают каньоны и впадины глубиной до одного километра. Это позволяет предположить, что данный сравнительно молодой щит полярного льда не столь давно пережил период таяния.

Анализ состава верхнего метрового слоя поверхности Марса, проведенный на расстоянии космическим аппаратом «Одиссей», показал, что планета покрыта слоем насыщенной воды вечной мерзлоты. Эти измерения позволяют предположить, что несколько первых сверху сантиметров — сухой грунт безо льда; затем идет слой толщиной в несколько сантиметров, где лед заполняет поры между частицами грунта; и, наконец, внизу лежит слой, очень насыщенный льдом. Верхние слои суше потому, что лед сублимировал в результате поверхностного нагрева почвы. Верхний слой пыли защищает лежащий ниже лед от дальнейшей сублимации. По оценкам исследователей, в областях между 55 градусами широты и обоими полюсами верхний метровый слой состоит — от 60 до почти 100 % — из речного льда; в областях же между 55 градусами широты и экватором верхний метровый слой сравнительно суше, содержание воды в нем в среднем, по весу, от 2 до 10 % (или, по объему, примерно от 5 до 35 %). Поскольку экваториальная область подвергается более сильному воздействию солнечной радиации, то здесь в верхнем слое грунта вода сублимирует быстрее, что и объясняет, почему он, по данным наблюдений, суше.

Содержание речного льда в вечной мерзлоте, лежащей ниже верхнего метрового слоя, не доступного прямому наблюдению, превышает, скорее всего, 75 % на всех широтах. Уильям Фельдман, один из исследователей проекта «Одиссей», считает, что толщина марсианской вечной мерзлоты колеблется от 1 метра до 1 километра или более{128}. Верхний предел оценки глубины, пожалуй, ближе к истине. В кратерах более 5 километров в диаметре наблюдались жидкие выбросы лавы, что указывает на присутствие воды либо речного льда в корке, состоящей из вечной мерзлоты до глубины, вероятно, 1 километра; ниже находится вода в жидком состоянии.

Основываясь на этих наблюдениях, мы делаем вывод, что плато на рисунке 6.4б состоит не из камня, а изо льда; большую часть поверхности Марса покрывает слой вечной мерзлоты. Его низкий альбедо, рассеянная по поверхности пыль, скрывает находящийся внутри грязный лед. Каньоны, вероятно, образовались в результате произошедшего чуть ли не повсеместно в прошлом таяния ледяного покрова Потоки воды, проложившие русла для целой системы каньонов, появились не в одном месте; они текли со всех сторон, так как сами стенки их под воздействием интенсивного излучения Солнца превращались в воду. Не исключено, что переливавшиеся через край каньона потоки грунтовых вод пополнялись за счет талой воды, источником которой являлось окружающее, состоящее из вечной мерзлоты плато. Тогда же, вероятно, появились и каньоны, пересекающие в настоящее время полярные шапки.

В феврале 2005 года исследователи, занятые в проекте «Марс-Экспресс», сообщили об открытии целого замерзшего моря возле марсианского экватора в области, названной Элисиум Планитиа, часть которой изображена на рисунке 6.5. Размеры этой массы речного льда составляют, по оценкам, 800 на 900 километров, а глубина — 45 метров. Ученые пришли к выводу, что вода попала в это море во время катастрофического наводнения. Неровные тектонические плиты на рисунке 6.5, по-видимому, являются паковым льдом или айсбергами, некогда подхваченными этим мощным потоком, а затем, когда окружающая вода замерзла, застывшими на месте.

Рис. 6.5. Часть замерзшего моря в Элисиум Планитиа (5 градусов с.ш., 150 градусов в.д.). Площадь изображения составляет несколько десятков километров

Почему речной лед встречается в таких низких широтах Марса — вот что озадачивало исследователей. Лед в соответствии с их моделями должен был находиться на полюсах Красной планеты, но не на ее экваторе. Они пришли к заключению, что нынешнее распространение вечной мерзлоты на марсианской поверхности свидетельствует о нарушении состояния равновесия, о том, что планета находится в процессе выхода из ледниковой эпохи и в конечном счете обретет состояние равновесия, когда вода сублимирует от экватора к полюсам. Кроме того, их удивляло то, что первые отложения льда появились именно в низких широтах. Тонкая холодная атмосфера Марса могла образовывать тонкие слои инея, но уж точно не ледяные щиты.

Мы находим ответ на этот вопрос, когда осознаем, что приблизительно 10 000 лет тому назад, да и много раз до того, Солнечная система была заполнена рассеивающими свет частицами пыли, а Солнце находилось в очень активном, как звезда Т Tauri, состоянии. Марсианский климат потеплел настолько, что лежащий на поверхности планеты лед стал стремительно таять и испаряться. Образовалась насыщенная влагой атмосфера, и сильные ветры, вероятно, переносили над планетой огромные массы воды, выпадавшие в зимний круглогодичный период на марсианскую поверхность в виде снега, крупы и града. Таяние, приводившее к образованию марсианских каньонов, происходило, скорее всего, в летний период.

Последние 3 миллиона лет на Земле, как уже говорилось в предыдущей главе, царила ледниковая эпоха, и причиной тому было то, что Солнечная система проходила в это время через необычайно насыщенную пылью межзвездную среду. То же самое можно сказать и о Марсе. Впрочем, в отличие от нашей планеты, где иногда бывали периоды, когда ледниковые покровы отступали к ее полюсам (например, текущее межледниковье), Марс оказался не столь «поворотлив». Однажды возникнув, его экваториальная вечная мерзлота могла просуществовать очень длительный промежуток времени. В период передышки, после прохождения сверхволны, когда Солнце вновь возвращалось в свое нормальное состояние и очищало Солнечную систему от вторгающейся пыли, климат на Марсе становился холодней, а его атмосферное давление — таким же низким, как и сейчас. Впрочем, в отличие от нашей планеты, указанные условия не способствовали отступлению на нем ледниковых щитов. Следовательно, покровы вечной мерзлоты, наблюдаемые нами в настоящее время на марсианской поверхности, занимают приблизительно такую же площадь, как и 10 000 лет назад, и являются, скорее всего, результатом накапливания льда в течение 3 миллионов лет. Кроме того, его каньоны не могли бы возникнуть в результате действия пожаров всего за один интервал Т Tauri; для этого понадобилось — за последние 3 миллиона лет — более сотни подобных интервалов.