Шустрый Меркурий, не отдаляющийся далеко от Солнца, яркая «утренняя звезда» Венера, наша родная Земля и красноватый Марс – этими четырьмя космическими телами и ограничивается класс твердых планет нашей системы после того, как Плутон был лишен статуса планеты. Придется пока обойтись рассмотрением того, что есть, поскольку крупные спутники планет и астероиды – тема отдельного разговора.

Итак, их четыре – планеты внутренней части Солнечной системы, образовавшиеся примерно там же, где они сейчас находятся, похожие друг на друга и все же такие разные. Что их объединяет?

Во-первых, преимущественно минеральный (а не газовый) состав. Во-вторых, размеры и масса. Мы знаем, что Земля – просто кроха в сравнении с Юпитером, но среди планет земной группы она самая массивная. В-третьих, сходство внутреннего строения. У всех четырех планет есть железное ядро, мантия и кора. А дальше начинаются различия.

Начнем с Меркурия. Ближайшую к Солнцу планету (среднее расстояние всего 57,93 млн км) наблюдать с Земли трудно. У планет, находящихся ближе Земли к Солнцу, чередуются вечерние и утренние периоды видимости. Но в любом из них Меркурий никогда не отходит на небе далеко от Солнца – в самом лучшем случае всего на 27,8°. Следствие из этого факта печально: планету можно наблюдать только на фоне вечерней либо утренней зари низко над горизонтом. Для этого необходимы открытый горизонт, отсутствие облаков и дымки и, конечно, подходящее время наблюдения, когда Меркурий наиболее удален на небе от Солнца (такое его положение носит название западной и восточной элонгаций). И даже при соблюдении всех этих условий планету все равно трудно заметить на небе невооруженным глазом. Удобно наблюдать Меркурий без всякой оптики во время полного солнечного затмения – неудобно только сидеть и ждать, когда же оно произойдет. Утверждают, будто сам Коперник ни разу в жизни не видел Меркурия.

Однако Меркурий был известен людям с глубокой древности, причем и египтянам, и грекам, и германцам, и т. д. Наверняка он был известен и доисторическим охотникам, чья зоркость и наблюдательность служили факторами, необходимыми для выживания. И все же Меркурий долгое время оставался наименее изученной планетой Солнечной системы, да и теперь еще, пожалуй, остается ею, хотя «разрыв» несколько сократился. Что тут поделать – очень уж неудобно наблюдать эту планету с Земли! Вблизи горизонта земная атмосфера часто ведет себя просто хамским образом. Автор этих строк, «поймав» однажды Меркурий в искатель телескопа, вздумал применить хотя бы средние увеличения – и был обескуражен, когда планета попросту «размазалась» в спектр!

Можно было вычислить орбиту Меркурия и открыть ее прецессию, найти диаметр планеты и оценить ее массу, но уже определение скорости вращения вокруг оси оказалось весьма крепким орешком. В наше время она легко получается из данных радиолокации, но что было делать астрономам сто и более лет назад, когда о радиолокации никто и не помышлял? Только пытаться составить хотя бы крайне грубую карту планеты, пусть даже отметить на его серпике одну-единственную область, отличающуюся от фона и способную послужить ориентиром, – и следить за ее перемещением… В конце XIX века этим занимался Скиапарелли (тот самый, что «открыл» марсианские каналы), а в начале XX века – Антониади. Пристально вглядываясь в едва заметные пятна на поверхности Меркурия, они пытались составить его карту и уточнить период вращения. Успех был более чем скромным.

Еще в середине XX века многие ученые поддерживали вывод Скиапарелли о том, что Меркурий все время обращен к Солнцу одной своей стороной – совсем как Луна по отношению к Земле. Соответственно, на освещенной стороне должна была вечно царить ужасающая жара, а на противоположной – жуткий холод. Но правы оказались те фантасты, которые душещипательно описывали, как некие астронавты, дабы не изжариться, чуть ли не ползком удирают от медленно наступающего меркурианского рассвета. Позднейшие радиолокационные наблюдения, выполненные на гигантском неподвижном радиотелескопе в Аресибо (1965), показали, что Скиапарелли был не прав: Меркурий все-таки вращается вокруг оси, хотя и медленно, делая один оборот за 58,65 земных суток. При этом период обращения планеты вокруг Солнца равен 87,97 земных суток, то есть эти числа соотносятся друг с другом в точности как 2:3. На Меркурии же солнечные сутки (период между двумя восходами Солнца) длятся 176 земных суток.

Как следствие – все-таки жара на освещенной части (до 500 °C в перигелии) и холод на неосвещенной (-210 °C), но планета медленно поворачивается, так что совсем неподжаренных участков на Меркурии нет, если не считать дна глубоких кратеров в полярных областях, где – чисто теоретически, и то вряд ли – может существовать водяной лед. Очень интригует крайне малый угол наклона экватора планеты к орбите: всего 0,01°. Из-за этого на Меркурии в принципе отсутствуют такие понятия, как полярный день и полярная ночь.

Однако вытянутость меркурианской орбиты вкупе с его малым периодом обращения и низкой скоростью вращения играет с видимым путем Солнца на небе забавные шутки, просмотренные фантастами. Правда, происходит это лишь в области долгот, близких к 90 и 270°. Там можно наблюдать не один, а два восхода (и два захода) Солнца за одни сутки! С полным основанием и не без некоторого остроумия это явление названо «эффектом Иисуса Навина» по имени библейского персонажа, обладавшего аномальной способностью влиять на движение Солнца. На нулевом же и на 180-градусном меридианах Солнце восходит и заходит лишь раз в сутки, зато вблизи зенита какое-то время пятится.

Космические наблюдения, свободные от ужасно мешающего влияния земной атмосферы, позволили начать составлять карту меркурианской поверхности, а 29 марта 1974 года американский аппарат «Маринер-10» передал на Землю ряд снимков Меркурия с расстояния 720 км. Впоследствии аппарат еще дважды сближался с Меркурием и 16 марта 1975 года прошел на наименьшем удалении от него: 327 км. Всего было отснято 45 % поверхности (рис. 29). Лишь в 2008 году вблизи Меркурия оказался другой – тоже американский – аппарат MESSENGER и отснял множество кадров, в том числе и тех областей, которые раньше оставались неизвестными (рис. 30).

Рис. 29. Поверхность Меркурия. Снимок, сделанный «Маринером-10»

В целом – в целом! – поверхность Меркурия похожа на лунную. Те же кратеры (с радиальными лучами и цепочками вторичных кратеров вокруг крупнейших из них), те же разломы и сбросы, те же горы (до 4 км высотой) и узкие долины. Есть аналог лунных «морей» – почти столь же обширные равнины, названные бассейнами. Крупнейший бассейн носит название Калорис, или равнина Жары. Это ударная структура, она образовалась 3,9 млрд. лет назад в результате падения весьма крупного тела. Есть «эскарпы» (рис. 31) – выступы высотой 2–3 км, разделяющие два района поверхности и образовавшиеся, по-видимому, в результате сдвигов и наползания друг на друга участков коры при ее сжатии в период формирования. На Меркурии больше скал, чем на Луне, а внешний вид меркурианских кратеров несколько отличен от лунных, что объясняется разным составом пород и силой тяжести. Почему-то в южном полушарии Меркурия гораздо больше ударных кратеров, чем в северном.

Рис. 30. Поверхность Меркурия. Снимок с борта АМС MESSENGER

Словом, отличия «физиономии» Меркурия от лунной есть, хотя их и не назовешь радикальными. Но внутреннее строение Меркурия совсем не похоже на лунное! Прежде всего, Меркурий ближе к Солнцу и поэтому состоит из более тяжелых элементов (легкие были выметены еще в период формирования Солнечной системы). Пусть читателя не смущает меньшая, чем у Земли, средняя плотность Меркурия: 5,43 г/см³ против 5,515 г/см³. Да, Меркурий в среднем менее плотен, и все-таки он состоит в среднем из более тяжелых элементов, чем Земля. При диаметре Меркурия, равном 4879 км, его масса составляет всего 0,055 земной. Если бы Меркурий был равен Земле по массе, то сжатие вещества вследствие тяготения сделало бы свое дело, и Меркурий стал бы самым плотным телом Солнечной системы.

Рис. 31. Меркурий. Эскарп пересекает кратер

И неудивительно! Считается, что железное ядро Меркурия имеет радиус 1800 км, а это как-никак 3/4 радиуса планеты! Толщина коры может составлять 50-100 км, а остальное (700 км) приходится на мантию. Эта картина резко отличается от Земли, где большую часть радиуса занимает мантия. Поскольку Меркурий имеет магнитное поле, хотя и значительно (раз в 150) более слабое, чем Земля, нет особых сомнений, что внутри жидкого железного ядра Меркурия находится твердое железное ядро. Как и на Земле, магнитное поле вырабатывается «динамо-машиной» при несовпадении скоростей вращения жидкого и твердого ядра. Имеется, однако, и особенность: магнитное поле Меркурия оказалось сложным. Кроме заурядного дипольного, в магнитосфере планеты присутствуют еще поля с четырьмя и восемью полюсами. Дипольная составляющая все же преобладает. Со стороны Солнца магнитосфера Меркурия сильно сжата солнечным ветром, что и понятно: с любой намагниченной планетой на столь малом расстоянии от Солнца происходило бы то же самое. Любопытно, что наклон оси диполя к оси вращения Меркурия почти такой же, как на Земле: 12°.

Но магнитосфера Меркурия все же слаба, чтобы не пропустить к поверхности ливень частиц солнечного ветра! Зонд MESSENGER, пролетевший около Меркурия 14 января 2008 года, не обнаружил никаких признаков радиационных поясов, в которых могли бы накапливаться заряженные частицы, хотя по идее должен был пройти сквозь них. В результате частицы солнечного ветра достаточно интенсивно бомбардируют поверхность планеты и создают крайне разреженную атмосферу (давление у поверхности 2 х 10 ¹¹ атм.), состоящую из гелия и водорода солнечного происхождения, а также кислорода, неона, натрия и калия. Часть этих атомов выделяется поверхностью планеты просто вследствие ее высокой температуры, а часть – при помощи бомбардировки солнечными частицами.

Разумеется, небо на Меркурии черное. Из-за близости к Солнцу, малой скорости убегания (4,3 км/с у поверхности) и слабости магнитного поля Меркурий не в состоянии обзавестись более плотной атмосферой. Он и свою-то ничтожную атмосферу потерял бы в смешные по космогоническим меркам сроки, если бы она постоянно не возобновлялась. Подсчитано, что атом гелия, захваченный Меркурием, находится в его атмосфере в среднем всего-навсего 200 дней. Конечно, гелий – легкий элемент, и даже Земля его не удерживает, но все же 200 суток – это мало, очень мало. Само собой разумеется, что при такой атмосфере и таких перепадах температуры, как на Меркурии, никто всерьез не рассматривал и не рассматривает возможность существования там жизни, хотя бы и простейшей.

Гипотеза о том, что Меркурий – «сбежавший» спутник Венеры, была выдвинута еще в XIX веке. В 1976 году американские ученые выполнили математический расчет, показавший, что эта гипотеза в принципе способна объяснить потерю вращательного момента у Меркурия и Венеры, большой эксцентриситет обриты Меркурия и его резонансный характер движения вокруг Солнца. «Убегание» могло произойти около 500 млн лет назад и сопровождаться огромным выделением энергии, разогревавшим и Венеру, и Меркурий. Правда, в рамках этой гипотезы трудно объяснить крайне малый наклон меркурианского экватора к плоскости его орбиты. Если это совпадение, то крайне настораживающее. Во всяком случае, эта гипотеза до сих пор проходит по разряду «экзотики». И опять-таки приходится признать: мы пока еще очень мало знаем о Меркурии. Будем надеяться, что когда-нибудь узнаем больше. О «неактуальности» этой планеты пусть говорят те, кто не понимает, что лишних знаний не бывает.

Венера при наблюдении с Земли – прямая противоположность трудноуловимому Меркурию. Ярчайшее (не считая Солнца и Луны) светило нашего неба порой отходит от Солнца почти на 48°, и в эти периоды Солнце совершенно не мешает его наблюдениям. «Утренней звездой» Венеру назвал какой-то поэтически настроенный человек, забыв (или не зная) о том, что периоды утренней и вечерней видимости Венеры чередуются. В максимальном сближении видимый с Земли угловой диаметр Венеры достигает 65 угловых секунд, то есть примерно равен разрешающей способности человеческого глаза. Видимо, не зря люди с особо острым зрением утверждают, что не раз видели Венеру в виде серпика – хотя более вероятно, что они видели лишь кажущийся серпик, обусловленный искажениями изображения в атмосфере и внутри глаза. Но все может быть! Между прочим, в наибольшем приближении к Земле Венера не видна, так как находится в соединении с Солнцем. Наибольшей яркости (-4,4'") Венера достигает вблизи квадратуры, то есть когда она находится в вершине прямого угла прямоугольного треугольника, образованного Землей, Венерой и Солнцем. При этом угловой диаметр Венеры составляет всего 40 секунд дуги.

И тем не менее все может быть! Изредка встречаются люди с фантастически острым зрением. Таким обладал, например, Аристотель, описывавший столь детальные подробности строения насекомых, которые видны только в микроскоп. Считается, что на это способен один человек из миллиона. Правда, до нас не дошли сведения о том, насколько пристально великий грек приглядывался к Венере. Но утверждают, что мать Кеплера, которой сын показал Венеру в телескоп, первым делом спросила, почему «рога» у нее повернуты не в ту сторону. Телескоп Кеплера, в отличие от трубы Галилея, давал перевернутое изображение…

Словом, попытайтесь. Вдруг получится? Впрочем, и без того яркий «фонарь» Венеры очень красив на вечернем либо утреннем небе. Иной раз он даже пугает несведущих в астрономии людей, заподозривших в столь ярком светиле приближающийся к Земле астероид или какой иной предвестник катаклизма. Свет Венеры подчас даже мешает астрономам исследовать слабые туманные объекты.

Долгое время эта планета интриговала людей гораздо сильнее Меркурия и примерно так же сильно, как Марс. Шутка ли – почти двойник Земли! Почти равные диаметры (12 103 км у Венеры против 12 756 км у Земли), близкие средние плотности (5,24 и 5)515 г/см³ соответственно), наличие у Венеры открытой Ломоносовым «знатной» атмосферы… В XVIII веке у Венеры «открыли» даже спутник, оказавшийся, правда, оптической иллюзией. Но разве в спутнике дело?

Куда летят советские космонавты в фантастике 50-х годов прошлого века? Естественно, на Венеру. Куда же еще? Она ближе к нам, чем Марс, она более похожа на Землю, она окружена атмосферой… Почему бы на ней не могла развиться жизнь?

Какая? Естественно, примитивная, соответствующая, скажем, земному мезозою. Эти весьма популярные воззрения были отголоском тех времен, когда считалось, что светимость Солнца постепенно уменьшается со временем. А значит, десятки или сотни миллионов лет назад для развития жизни лучше всего подходил Марс, теперь Земля, а в будущем – Венера. Пока же на ней жарковато и влажновато – словом, мезозой, если не палеозой.

Штампы массового сознания не имеют ничего общего с наукой. И климат Земли в ее геологическом прошлом не был таким уж однозначным, и на Венере оказалось не просто «жарковато», а даже очень жарко. Но какое до этого дело массовому читателю или зрителю? Он желал чудес, пусть выдуманных, но «в принципе возможных», и он их получал.

Особенно интриговала плотная облачность, начисто закрывающая поверхность Венеры. Марс – трудный объект для земного наблюдателя с телескопом, но все же позволяющий худо-бедно изучать крупные объекты его рельефа. Венера – нет. В прошлом астрономы много раз пытались разглядеть хоть что-нибудь на ее поверхности «в разрывах облаков», но не обнаружили никаких разрывов, а обнаружили лишь перемещающиеся темные пятна в сплошном облачном покрове. Был известен (в основном из смещения фраунгоферовых линий в спектре) лишь период вращения планеты – около 4 суток, что, правда, относилось лишь к высоким слоям атмосферы. Более надежные результаты дала в начале 60-х годов радиолокация, в частности, было установлено, что период вращения Венеры во всяком случае превосходит 10 земных суток, а скорее всего, он гораздо больше. Несколько позднее – и опять методами радиолокации – обнаружили, что Венера вращается весьма странно: во-первых, угол наклона ее экватора к плоскости орбиты составляет 177,36°, то есть направление вращения планеты – обратное, противоположное орбитальному движению, а во-вторых, период вращения чудовищно велик: 243 земных суток. Все это чуточку охладило пыл сторонников мнения об обитаемости «утренней звезды»…

Но охладило именно «чуточку». Да, параметры вращения Венеры вроде бы не способствуют благоденствию земных форм жизни. Но кто сказал, что химизм венерианской биоты – тот же, что и наш? И почему бы даже земные жизненные формы не смогли бы приспособиться к венерианским условиям? Ведь плотная атмосфера, вполне вероятно, обеспечивает парниковый эффект, а значит, температурный градиент на планете, возможно, не так уж велик. Так что… почему бы и нет?

«Почему нет» – на это ответили опять-таки радиоастрономы, сумевшие измерить температуру поверхности Венеры. Она оказалась чрезвычайно высокой: порядка 600 К или даже выше. Парниковый эффект Венеры оказался не из тех, что спасает, а из тех, что убивает быстро и надежно. Но полностью погасили веру энтузиастов венерианской жизни лишь полеты серии советских автоматических станций «Венера». Уже первый спускаемый аппарат, отделившийся от «Венеры-7», опускался на парашюте чрезвычайно медленно, что дало наглядное представление о плотности венерианской атмосферы. Давление в 92 атмосфер при температуре 730 К (457 °C) у поверхности – это не те условия, в которых может зародиться жизнь, и не те, в которых может долго работать спускаемый аппарат. Несколько часов, в лучшем случае несколько суток – таково время «жизни», отпущенное зондам на поверхности Венеры. В расплавленном свинце им было бы комфортнее.

Впоследствии советские и американские аппараты отправлялись к Венере еще не раз. Старшее поколение прекрасно помнит замечательные панорамные снимки, сделанные спускаемым аппаратом «Венеры-14» (рис. 32). Аппаратами «Венера-15» и «Венера-16» было проведено орбитальное радиолокационное картографирование поверхности Венеры. В настоящее время рельеф планеты и физические условия на ней можно считать неплохо изученными.

Рис. 32. Поверхность Венеры. Снимок сделан спускаемым аппаратом АМС «Венера-13»

Что удивляет, так это меньшая по сравнению с Землей средняя плотность Венеры и отсутствие у нее сколько-нибудь серьезного магнитного поля. Наблюдается весьма слабое многополюсное поле – и только. Конечно, можно попытаться представить себе, что распределение элементов в протопланетном диске от тяжелых вблизи Протосолнца до легких на периферии могло иметь местную флюктуацию, но все равно Венера должна иметь не только жидкое железное внешнее ядро, но и твердое железное ядро внутреннее. Пусть эти ядра меньше земных, но быть-то они должны! А если так, то магнитное поле (дипольное, конечно же) просто обязано появиться. Быть может, дело в том, что магнитное поле Венеры, как и Земли, время от времени испытывает переполюсовку и сейчас как раз такой момент? Для справки: инверсии магнитного поля Земли происходят через неравные промежутки времени, в среднем составляющие полмиллиона лет (предыдущая инверсия имела место 700 тыс. лет назад, а когда произойдет следующая, никто не знает). Во время инверсий магнитное поле планеты практически исчезает на срок порядка 5 тыс. лет. Ничего хорошего в этот период нас не ждет. Но если такой период как раз сейчас имеет место на Венере…

Стало быть, еще одно явление, которое можно рассматривать как вторую флюктуацию? Не много ли флюктуаций?

К сожалению, нам не с чем сравнить – разве что с другими планетами земной группы. У нас нет «под руками» второй Солнечной системы с планетой, более-менее эквивалентной Венере.

Зато рельеф поверхности этой планеты известен хорошо. Значительная его часть снята радиолокационными методами с борта советских АМС. В нем преобладают равнинные (слегка всхолмленные) участки, а горы занимают значительно меньшую площадь. Зато какие это горы! Горы Максвелла, находящиеся на Земле Иштар (так называют венерианские горные районы, считая их эквивалентами наших континентов), забираются в небо на 11 км! Обнаружено немало кратеров от 10 до 80 км диаметром – что странно, учитывая невероятную плотность венерианской атмосферы. Возможно, не все они имеют метеоритное происхождение.

При всем том Венера, покрытая типично вулканическими породами, в наше время тектонически пассивна. По-видимому, последние мощные сдвиги коры и вулканические извержения произошли на ней сотни миллионов лет назад. К сожалению, нет возможности оставить на ее поверхности «долгоиграющий» космический зонд с сейсмографом и наверняка убедиться в этом. Существует гипотеза, что Венера представляет собой нечто вроде «вулканической пароварки»: она долго накапливает в своих глубинах давление, временами вырывающееся наружу в форме катаклизмов, перекраивающих весь рельеф планеты. Последняя катастрофа такого рода произошла, по-видимому, 700–900 млн лет назад.

Но самая большая загадка Венеры – это, конечно, ее атмосфера. Ведь это же надо – при меньшем ускорении свободного падения на поверхности и меньшей скорости убегания, чем у Земли, масса венерианской атмосферы сопоставима с массой всех земных океанов! Все наши стандартные представления о природе протестуют против того, что планета земного типа может удержать столь массивную и притом горячую атмосферу с ее энергичными молекулами. Вдобавок Венера ближе к Солнцу и не имеет магнитосферы, а значит, верхние слои ее атмосферы должны «сдуваться» прочь «солнечным ветром».

И это действительно так: утечка молекул из верхних слоев венерианской атмосферы действительно наблюдается, но она менее сильна, чем могла бы быть. Дело в том, что межпланетное магнитное поле, переносимое «солнечным ветром», образует вокруг Венеры некое подобие «конверта» и не дает потоку летящих от Солнца частиц проникать глубоко в атмосферу. Картина взаимодействия атмосферы Венеры с «солнечным ветром» была изучена с помощью аппарата Venus Express, она достаточно сложна и притом меняется в зависимости от активности Солнца.

Второй аргумент: состав газа. Атмосфера Венеры на целых 96,5 % состоит из углекислого газа, более тяжелого, чем преобладающие в земной атмосфере азот и кислород, а следовательно, менее склонного улетучиваться в пространство. Есть, наконец, и не очень уверенные соображения насчет того, что венерианская атмосфера не всегда была такой, а является следствием предыдущего грандиозного катаклизма и с тех пор медленно (очень медленно!) приходит в норму.

Пока же ситуация по меньшей мере удручающая: условия на поверхности Венеры категорически исключают возможности существования какой бы то ни было жизни, включая и астронавтов-исследователей. И если давно уже идут разговоры о посылке обитаемого космического корабля на Марс, то о Венере в этом смысле и речи нет. Смелые гипотезы ученых прошлого времени и вдохновенные выдумки фантастов пришлось, увы, сдать в архив.

Вторым по распространенности газом на Венере является азот (более 3 %). Имеется и водяной пар, но его крайне мало для такой планеты. Если выровнять рельеф Венеры и сконденсировать весь атмосферный водяной пар, то планета покроется всего-навсего 3-сантиметровым слоем воды. Для сравнения: Земля – 3-километровым. Разница в сто тысяч раз!

Похоже на то, что вода всегда была на Венере в жестком дефиците, – и это аргумент против появившейся сравнительно недавно популярной, но крайне странной гипотезы о том, что воду на Землю доставили кометы. Орбиты комет таковы, что, если бы за «обводнение» планет действительно отвечали кометы, то Венере досталось бы немногим меньше воды, чем Земле.

Правда, в шлейфе потерянного Венерой газа помимо нанесенного солнечным ветром гелия обнаружены водород и кислород, причем как раз в таком соотношении, которое непринужденно объясняется фотодиссоциацией молекул воды, так что у сторонников гипотезы комет-водовозов есть зацепка: возможно, вода когда-то присутствовала на Венере в значительном количестве, но затем, поднимаясь в высокие слои атмосферы (поскольку молекула воды легче молекулы углекислого газа), диссоциировала и улетучивались, пока воды на планете практически не осталось. Вряд ли, однако, это так. Более вероятен изначальный дефицит воды в той части протопланетного диска, из которого образовалась Венера. По всей видимости, молекулы воды были по большей части вытолкнуты излучением Протосолнца на расстояние, превышающее радиус орбиты Венеры.

Интересно было бы взять пробу венерианских вулканических газов: какой процент в них приходится на долю водяного пара? К сожалению, пока это желание – из области пустых мечтаний.

Атмосфера Венеры содержит еще одну «изюминку», правда, вряд ли очень сладкую: облака из мелких капелек концентрированной серной кислоты, висящие над планетой толстым слоем на высотах от 40 до 60 км. Феномен, конечно, уникальный, такого больше нет нигде в Солнечной системе, но он как-то не радует ни разработчиков спускаемых аппаратов, ни астрономов, лишенных из-за этих облаков решительно всякой возможности наблюдать поверхность Венеры в оптическом диапазоне. Но как феномен сернокислотные облака, конечно, тоже интересны. Верхняя их часть вовлечена в мощный вихрь, охватывающий всю планету. Скорость ветра в нем достигает 100 м/с. Молнии в венерианских облаках сверкают вдвое чаще, чем в земных, что дало повод говорить об «электрическом драконе Венеры». Ниже слоя облаков атмосфера практически безоблачна, а выше, до 100 км, находится мезосфера. Облаков в ней тоже нет, но имеется легкая дымка из аэрозолей той же серной кислоты и ее гидратов. Мезосфера Венеры изучена пока плохо.

Еще выше находятся слои атмосферы, чью динамику определяет приток солнечной радиации. Нагреваясь и разбухая на дневной стороне планеты, эти газовые слои вновь остывают на ночной стороне и опускаются к верхней кромке облаков. Однако на ночной стороне Венеры в высоких слоях атмосферы обнаружены участки температурной инверсии, нагретые до 70 °C. Аппарат Venus Express исследовал подобные образования и на дневной стороне. Их характерный поперечник составляет 20–30 км, и вряд ли они могут быть чем-то иным, кроме как верхушками конвективных ячеек. Что ж, и неудивительно! Столь плотная и горячая атмосфера, лишенная вследствие парникового эффекта возможности сбрасывать тепловую энергию излучением, просто обязана «кипеть» подобно тому, как «кипят» наружные слои Солнца, – разница лишь в масштабах явления.

А что же на дне окутывающего Венеру воздушного океана? Там практически нет ветра. Там горячий мертвый покой под оранжевым небом. По закону Рэлея рассеяние света в воздушной среде пропорционально четвертой степени частоты волны – поэтому в земной атмосфере синие лучи рассеиваются гораздо сильнее красных, что и определяет голубой фон неба. Но при той плотности атмосферы, что имеется на Венере, эффективно рассеиваться будет и более длинноволновая часть спектра – зеленая, желтая и красная. В сумме это и приведет к оранжевому небу.

Романтично? Спорный вопрос. Ясно только, что человек еще очень долго не увидит своими глазами оранжевого венерианского небосвода.

Но перейдем к последней планете земной группы (не считая собственно Земли) – Марсу. Это как раз та планета, о которой известно больше, чем о какой-либо другой (не считая опять-таки Земли), причем чем больше о ней известно, тем больше вопросов она задает. К слову, это характерно для любой развивающейся области знаний.

Еще древним было известно, что Марс не «привязан» на небе к Солнцу и может находиться даже в прямо противоположной Солнцу точке небосвода. В таком положении, называемом противостоянием, Марс особенно ярок и может поспорить даже с Юпитером. И неудивительно: в противостоянии Марс ближе всего к Земле и притом его диск освещен полностью. Поскольку, в отличие от Венеры с ее практически круговой орбитой, орбита Марса имеет заметный эксцентриситет (0,093), расстояние между Землей и Марсом в противостояниях бывает разное. Наибольшее сближение планет – великое противостояние, когда расстояние между планетами сокращается до 0,37 а.е., – наблюдается раз в 15 или 17 лет. Предыдущее великое противостояние было в 2003 году. В периоды великих противостояний угловой размер Марса достигает 25,7” – в два с лишним раза меньше, чем диск Венеры, но все-таки не так уж мало.

Само собой разумеется, Марс никогда не проходит по диску Солнца, как это иногда случается с Меркурием и Венерой. Внешняя (по отношению к Земле) планета – этим уже многое сказано.

За отчетливо красноватый цвет Марс издавна отождествлялся с богом войны. Нет ничего удивительного в том, что два маленьких спутника Марса, открытые лишь в 1877 году, получили название по имени сыновей и спутников бога войны – Фобос (Страх) и Деймос (Ужас). Словом, жизнерадостная подобралась компания.

Нечего и говорить о том, что все кому не лень, от серьезных ученых до писателей, населяли Марс, как правило, высокоразумными существами, далеко не всегда добрыми по отношению к землянам, а подчас и весьма агрессивными, с вожделением поглядывающими сквозь миллионы километров «космической пустоты» на нашу более комфортную планету. Эти представления вытекали опять-таки из убеждения: Солнце понемногу остывает. А раз так, то высокоорганизованные марсиане должны, чтобы не погибнуть, переселиться на Землю, причем люди со всей их техникой вряд ли сумеют помешать данному предприятию и будут походя сметены – или, может быть, понадобятся марсианам в гастрономических целях, как в «Войне миров» Уэллса.

Отдельная – и какая! – интрига была связана с так называемыми каналами на Марсе. «Открыл» их в 1877 году Джованни Скиапарелли при визуальных наблюдениях планеты как паутину тонких линий, покрывающую всю поверхность планеты. Возникло естественное предположение, что это именно ирригационные каналы (дороги или трубопроводы вряд ли могли быть достаточно широки, чтобы их получилось разглядеть с Земли в телескоп), построенные разумными существами и необходимые им для ведения развитого хозяйства в засушливых условиях Марса. «Потому что без воды и ни туды, и ни сюды», так сказать. Сенсация была велика. Правда, далеко не все наблюдатели, набросившиеся на Марс после вызванной Скиапарелли сенсации, подтвердили существование «каналов», но это как раз было в порядке вещей. То, что увидит наблюдатель в телескоп, зависит не только от размера и качества инструмента, не только от капризов погоды, но и от остроты зрения и квалификации самого наблюдателя. Ныне всякому любителю астрономии, кроме самых начинающих, известно, что опытный наблюдатель увидит на небе больше, чем неопытный, а в пределах одного небесного объекта разглядит такие подробности, которые останутся незамеченными для его менее искушенных коллег. Скиапарелли заслуженно считался одним из лучших наблюдателей, и ему верили. Более того, многим другим астрономам тоже стало казаться, что они видят марсианские каналы. То, что они не получались на фотографиях, не особо смущало – на рубеже XIX–XX веков астрофотография делала лишь первые шаги: и качество фотоэмульсий оставляло желать много лучшего, и механика, позволяющая точно «вести» телескоп по небу, не была сверхточной. А ведь достаточно совсем небольшого смещения объекта в поле снимка за время экспозиции, чтобы малоконтрастные тонкие детали размылись и перестали быть различимыми. Даже в наше время еще сохранились отдельные ситуации, когда визуальные наблюдения небесных объектов предпочтительнее фотографирования, – но сейчас этот факт хотя бы удивляет, а сто лет назад он не удивлял никого. Острый глаз наблюдателя ценился куда более, чем сейчас.

Вся беда в том, что человеческий глаз «заточен» природой под наблюдения земных объектов, а никак не небесных. Как астрономический прибор он несовершенен даже в комплекте с хорошим телескопом. Хуже того: сам человек с его психикой ни в коем случае не является точным прибором, в частности, ему свойственно иммунизировать (подгонять) данные под ожидаемый результат, причем в ряде случаев это происходит невольно, а вовсе не из низменных побуждений. Наверное, со всяким наблюдателем (автор этой книги – не исключение) хоть раз да случался такой казус. Персиваль Ловелл, известный астроном-самоучка и щедрый меценат, построивший Ловелловскую обсерваторию (именно на ней Клайд Томбо позднее открыл Плутон), был настолько вдохновлен наблюдениями Скиапарелли, что посвятил Марсу немалую часть своей жизни и также утверждал, что видел каналы.

Тем наблюдателям, кто упорно не видел их, было как-то неловко признаться в этом. Каналы считались реальными объектами марсианского рельефа минимум до середины XX века и попали во множество научно-популярных и беллетристических книг. К примеру, герои одного из ранних романов известнейшего американского фантаста Роберта Хайнлайна передвигаются по замерзшим марсианским каналам на коньках и, само собой разумеется, встречаются с могущественными аборигенами. Но и помимо каналов многое говорило в пользу существования на Марсе если не высокоразвитой цивилизации, то хотя бы жизни. Сезонные изменения окраски обширных районов Марса трактовались либо как результат сельскохозяйственной деятельности марсиан, либо – в худшем случае – как внешние признаки жизнедеятельности дикорастущих марсианских растений. А ведь из самых общих соображений следует, что жизнь на планете не может возникнуть и развиваться либо только в растительной, либо только в животной форме. Должна существовать экосистема, где одни организмы питаются другими, в частности, растительность должна поедаться животными. Стало быть, на Марсе должны быть и животные!

В 1900 году миллионер Гузман учредил премию в 100 тыс. франков за установление связи с любой внеземной цивилизацией, кроме марсианской. По мнению Гузмана, это было бы слишком просто. Как легко догадаться, сия премия не получена и поныне. Любопытна в этой истории лишь наивная вера людей: марсиане существуют! Кто же прорыл каналы, если не они?

Позднее, когда успехи космических исследований доказали, что пресловутые каналы – лишь оптический обман (вероятно, Скиапарелли, Ловелл и другие видели не реальную паутину каналов, а сеточку кровеносных сосудов на собственном глазном дне, что может случиться, когда глаз наблюдателя очень утомлен), энтузиазма у тех, кто ожидал найти «братьев по разуму» столь близко, сильно поубавилось. Впрочем, хоть в какую-нибудь жизнь на Марсе, пусть не разумную, но во всяком случае макроскопическую, по-прежнему хотелось верить. Было жаль, конечно, что нет на Марсе ни Тускуба, ни Аэлиты, ни других туземных принцесс, но хоть какая-то жизнь должна же быть! Человечество очень неохотно расстается с былыми иллюзиями. Стараниями советского ученого Г.А. Тихова появилась даже новая и, увы, недолговечная наука – астроботаника. Буйная растительность в научно-популярном фильме «Марс» Клушанцева и «летающие пиявки» в ранних произведениях братьев Стругацких – это не только «оживляж», но и в какой-то степени символ веры в то, что Марс не так уныл, как предрекают пессимисты.

Современные исследователи скажут: Марс вовсе не уныл, он чрезвычайно интересен – но интересен не так, как представляли себе наивные мечтатели…

Прежде всего: что он такое? Четвертая планета от Солнца, находящаяся от него на среднем расстоянии более полутора астрономических единиц (1,524 а.е., или 227,9 млн км) и получающая, соответственно, в два с лишним раза меньше солнечной энергии на единицу поверхности, чем Земля, причем планета маленькая, чуть сплюснутая, подобно Земле, с экваториальным диаметром 6794, а полярным – 6752 км. Есть и немалое сходство с Землей: наклон марсианского экватора к орбите составляет 25,19° (против 23,44 у Земли), а марсианские сутки лишь на 37 минут длиннее земных. Средняя плотность Марса меньше земной: всего 3,34 г/см³, что укладывается в концепцию постепенного уменьшения плотности космических тел по мере увеличения их расстояния от Солнца и что должно внушить надежду на слабую сейсмическую активность. Днем на экваторе Солнце прогревает почву до 20 и более градусов по Цельсию. Казалось бы, на Марсе все-таки могут существовать условия, способные сделать его второй в нашей системе планетой с собственной биосферой.

Однако есть существеннейшее «но»: атмосфера. Никто не ожидает, что на поверхности лишенного атмосферы тела (скажем, астероида) может возникнуть жизнь. Марс в этом отношении далеко ушел от астероидов, но вовсе не приблизился к Земле: его атмосфера у поверхности в 170 раз менее плотна, чем на Земле. Даже если бы она состояла из чистого кислорода, человек в ней погиб бы в считанные минуты, поскольку такая плотность характерна для земной атмосферы на высоте примерно 40 км. Но и кислорода в воздушной оболочке Марса крайне мало – можно считать, что его там практически нет. Содержание углекислого газа достигает 95 %, на долю азота приходится 2,7 %, на долю аргона – 1,6 %, имеются также следы окиси углерода (угарного газа), водяных паров, кислорода и озона. Следы! Нет сомнений в том, что весь марсианский кислород (как и озон) является продуктом фотодиссоциации молекул воды. Совершенно очевидно, что аэробная (кислорододышащая) жизнь на поверхности Марса невозможна.

Разобраться в причинах столь плачевной ситуации поможет внутреннее строение Марса. При малой средней плотности и небольших размерах Марс, очевидно, не имеет внутреннего твердого железного ядра, окруженного жидким ядром, и его внутренняя «динамо-машина» не работает за отсутствием важнейшей детали. Магнитное поле Марса настолько слабо, что его можно смело считать отсутствующим. Следствия из этого неприятны: отсутствующая магнитосфера не препятствует солнечному ветру уносить прочь молекулы атмосферы. Считается, что 2 млрд лет назад и более Марс вполне мог иметь (и почти наверняка имел) значительно более плотную атмосферу, но с течением времени растерял ее. Обладай Марс магнитным полем, вполне вероятно, что его нынешняя слабенькая атмосфера была бы гораздо серьезнее, несмотря на сравнительно малую массу планеты. Ведь Марс дальше нас от Солнца, следовательно, кинетические скорости молекул его атмосферы были бы ниже, чем в атмосфере Земли.

Нет достаточно плотной атмосферы – нет и относительного постоянства температуры у поверхности. В ночное время температура на Марсе вполне антарктическая. Само по себе это не исключает возможности существования жизни, но проблем у такой биоты (если она существует) будет предостаточно.

Однако, как бы ни была разрежена атмосфера Марса, и в ней наблюдаются «погодные изменения». Временами подолгу дуют сильные ветры, вызывающие пылевые бури, имеется тонкий слой перистых облаков, порой заметный с Земли в телескоп, и, наконец, в высоких широтах наблюдается сезонное выпадение инея, а возможно, и снега. Полярные шапки Марса хорошо заметны даже в скромный любительский телескоп (в период противостояний, естественно). Особенно велика и потому заметна южная полярная шапка. Надо заметить, что марсианские полярные шапки отличаются от сезонного снегового покрова на Земле как толщиной, так и составом. Толщина полярных шапок на Марсе – сантиметры, больше не «выдоить» инея из сухой атмосферы. Зимой поверх инея нормального «водяного» состава ложится слой замерзшей углекислоты. Он же первым улетучивается марсианской весной. Летом полярная шапка быстро тает, съеживаясь к полюсу, и в конце концов сходит на нет. Скорость отодвигания границы снегового покрова примерно равна скорости бегущего человека.

Не надо удивляться этому. У нас на Земле эта скорость была бы еще выше, если бы не три обстоятельства: большая и притом неравномерная толщина снегового покрова, перенос тепла циклонами и антициклонами и меньшая продолжительность года. Весной на Земле возможны повторные снегопады на обширных площадях – на Марсе этого нет. Лишь пылевые бури способны внести разнообразие в размеренный процесс наращивания и стаивания полярных шапок, определяемый по сути лишь наклоном экватора Марса к его орбите…

Обратимся теперь к рельефу Марса. Значительную часть его поверхности занимают пустыни, песчаные либо каменистые. Красноватый цвет марсианских песков банально объясняется присутствием окислов железа – всем известной ржавчины. Песчаные пустыни покрыты дюнами, напоминающими земные. Имеется множество кратеров метеоритного происхождения. Благодаря слабости эрозионных процессов на Марсе расположены высочайшие горы в Солнечной системе. Особенно выделяются вулканы Олимп и Арсия, возвышающиеся над поверхностью на 25 км. Это щитовые вулканы, подобные вулканам Гавайских островов, где происходят мощные излияния жидкой базальтовой лавы при совсем небольшом количестве пепла и вулканических бомб. Естественно, такая лава стремится растечься и, застывая, образует очень пологий конус с углом наклона не более нескольких градусов. Разница между марсианскими и земными щитовыми вулканами – в масштабах. Крупнейший на Земле щитовой вулкан Мауна-Лоа имеет высоту около 9 км (если считать от его подножия на дне океана) и поперечник основания 20 км – что очень немного для щитового вулкана, но надо учесть быстрое затвердение лавы в воде. Можно сказать, что по сравнению с марсианским Олимпом с его 25-километровой высотой и 500-километровым основанием Мауна-Лоа не вулкан, а просто прыщик.

Марсианские вулканы не активны. По-видимому, процессы гравитационной дифференциации в недрах Марса в основном закончились, сделав Марс тектонически пассивной планетой – во всяком случае, по сравнению с Землей. Малая плотность и сухость марсианской атмосферы не способствуют чрезмерно активной эрозии, а малая сила тяжести (0,38 земной) делает эффект «расползания» горных вершин под собственной тяжестью гораздо более медленным, чем на Земле. Как следствие, высочайшие вершины Марса простоят еще очень долго без каких-либо существенных изменений.

Иное дело эрозия на равнинах. Пылевые бури просто не могут не шлифовать любое препятствие на пути песка – скалы, холмы, камни и т. д. В связи с этим порой возникают курьезные недоразумения.

Не так уж давно СМИ ошарашили весь мир сообщением о сфотографированном с борта американского аппарата «Викинг-1» геологическом образовании, моментально окрещенном «марсианским сфинксом» (рис. 33). То ли те, кто его так обозвал, изрядно подзабыли древнегреческую мифологию, в которой сфинкс – существо с телом льва, то ли решили, что «волосы», обрамляющие человеческое лицо, вполне «тянут» на львиную гриву, – это неважно. Пусть будет «сфинкс», дело ведь не в названиях. Тут же воскресли старые мечты о высокоразвитой марсианской цивилизации, ныне исчезнувшей, но оставившей иным цивилизациям послание, видное только из космоса (аналогия: громадные рисунки индейцев в пустыне Наска). Случайно возникшее сходство природного объекта с человеческим лицом казалось неправдоподобным. Особенно интриговала «слеза», выкатившаяся из правого глаза «сфинкса». Из самых общих соображений каждому было ясно, что сфинксы без причины не плачут. Может быть, «слеза» символизировала печальную участь марсианской цивилизации или – того хуже – намекала на аналогичные перспективы земной цивилизации?

Рис. 33. Марсианский «сфинкс»

Интрига сохранялась до тех пор, пока американской аппарат «Марс Глобал Сервейер» не сфотографировал тот же участок поверхности с разрешением 4 метра – вдесятеро выше, чем «Викинг» (рис. 34). И «сфинкса» не стало. Выяснилось, что это всего лишь сильно разрушенный ветровой эрозией холм, очертаниями напоминающий рыцарский щит и нимало не похожий на человеческое лицо. Так рушатся легенды. Не романтично, но что ж поделать. Может быть, человеку разумному приличествует разрушать старые легенды и не создавать новых, поскольку и без них интересно?

Рис. 34. Тот же «сфинкс», сфотографированный с разрешением 4 м

Но если древней цивилизации на Марсе никогда не было, то вероятность обнаружения на нем жизни хотя бы в далеком геологическом прошлом все-таки нельзя считать нулевой. Ведь когда-то Марс, по-видимому, имел магнитное поле, а его атмосфера благодаря действующим вулканам была более плотной. Поскольку состав марсианских вулканических газов если и отличался от газов земных вулканов, то лишь большим количеством водяного пара, можно предположить, что на Марсе были водоемы значительных размеров и, конечно, реки. Целый ряд деталей на поверхности Марса вообще трудно трактовать иначе, чем высохшие русла рек (рис. 35).

Рис. 35. «Русло марсианской реки»

Совершенно непонятно, как могли образоваться эти узкие извилистые долины без активного участия текучей воды. И если некоторые другие детали ландшафта, как, например, сделанные водой промоины на краях оврагов (рис. 36), в принципе могут быть объяснены как действием водных потоков, так и «сухой» эрозией, то с долинами и каньонами это не проходит. Причем текучая жидкость в условиях Марса должна была быть именно водой, а не чем-то иным (скажем, жидким аммиаком).

Рис. 36. Некоторые детали марсианских ландшафтов могут быть объяснены действием текущей воды