На основании достижения геофизики, теоретически установлено, что температура марсианского грунта с ростом глубины должна повышаться, приблизительно как и на Земле, где это повышение составляет приблизительно 30°С на каждый километр глубины.
На температуру поверхности Марса некоторое влияние оказывает атмосфера.
Атмосфера Марса, как и Венеры, состоит в основном из углекислого газа. Во время снижения спускаемого аппарата «Марс-6» неожиданно были обнаружены признаки присутствия в марсианской атмосфере какого-то инертного газа, вероятно, аргона, причем в очень большом количестве (около 35 %, хотя этот результат нуждается в уточнении и может быть пересмотрен после новых экспериментов). В то же время азот, который в земной атмосфере является главной составной частью, на Марсе пока не обнаружен. Это - тоже загадка. Поскольку земной кислород считается продуктом его накопления в итоге миллионов лет деятельности растений, бедность Марса кислородом - не в пользу гипотезы о богатстве его растительностью хотя бы в прошлом.
Изучение оптических особенностей атмосферы Марса позволяет сделать выводы о ее свойствах. С увеличением точности измерений и расчетов приходилось с течением времени принимать все меньшие и меньшие значения для плотности атмосферы Марса. Неточность оценок плотности была вызвана неизвестностью содержания в марсианском воздухе мельчайшей пыли. Теперь установлено, что давление атмосферы у поверхности около 6 миллибар (1 миллибар=0,75 мм ртутного столба). В земной атмосфере такое давление мы встречаем на высоте около 50 км. Давление на горах и в низинах различно и меняется в связи с погодой, с временами года и даже в зависимости от времени суток. То же касается и температуры.
Только в 1963 г. удалось, наконец, окончательно установить, сколько же водяных паров в марсианской атмосфере. Если бы эти водяные пары мы превратили в жидкость, то она составила бы слой всего лишь 10-20 микрон толщиной. В Антарктиде в морозную погоду водяного пара примерно столько же, так как при морозе пар вымерзает и выпадает из воздуха. По спектру в атмосфере Марса найдены кислород и углекислый газ в количестве около 0,1%.
Приборы искусственных спутников Марса показали существование ионосферы в верхних слоях атмосферы Марса. Как и на Земле, этот слой, содержащий много ионов (откуда и его название), состоит, собственно, из нескольких слоев. Главный слой находится на высоте 120 км. Днем плотность электронов в нем такая же, как в земном слое Е ночью (105 электронов/еж3), а ночью раз в 20 меньше.
В космических окрестностях Марса отсутствует радиационный пояс планеты, подобный имеющемуся вокруг Земли. Это объясняется слишком малой напряженностью магнитного поля Марса, обнаруженного магнитометрами станций «Марс-2» и «Марс-3». Магнитное поле Марса приблизительно в 500 раз слабее земного, но все же оно существует - вероятно, за счет конвекции вещества в недрах Марса, которая возможна при наличии в планете расплавленного жидкого ядра.
Слабое магнитное поле, как мыльный пузырь при дуновении, может сильно деформироваться под действием порывов «солнечного ветра», когда на планету налетают потоки электрически заряженных частиц, выброшенных из Солнца. Поэтому будущие космонавты на Марсе не смогут полагаться на показания компаса и будут вынуждены пользоваться более точными навигационными приборами. Кроме того, передвигаться на поверхности Марса, изрытой метеоритными воронками, будет почти так же трудно, как по Луне. Однако на Луне, как известно, с успехом работали и передвигались советские автоматические луноходы и вездеходы американских космонавтов. В США опубликованы данные о ведущихся разработках специальных электророботов, приспособленных для передвижения на поверхности планет в условиях вакуума и в запыленной атмосфере.
Для создания автоматических приборов для исследований Марса и для проектирования системы жизнеобеспечения космонавтов необходимо хорошо знать физические условия, в которых им придется работать. Кроме того, выяснение физических условий на Марсе позволяет более обоснованно обсуждать вопрос о жизни на нем (Вопросы об условиях, благоприятных для зарождения и развития жизни на планете, подробно освещены в книге С. Доула «Планеты для людей», «Наука», 1974)).
Еще раз о жизни на Марсе
Еще недавно знакомые при встрече с астрономом нередко с усмешкой спрашивали его: «Ну, как там у вас марсиане поживают?» Сколько романов, и хороших и плохих, написано о марсианах, не раз эту тему затрагивали и фантастические и бытовые кинофильмы. И мне неизбежно придется здесь поговорить об этом еще раз.
Вопрос о том, существует ли все-таки по соседству с нами жизнь в Солнечной системе, - это вопрос большого мировоззренческого значения. Горячая дискуссия о том, есть ли жизнь на Марсе и какой она может быть, около столетия волновала ученых разных специальностей и всех любителей науки о Вселенной, особенно в связи с открытием на Марсе «каналов». Их геометрическая правильность и искусственное происхождение, защищавшееся Ловеллом и другими, давно уже развенчаны. Мы об этом говорили выше. Сейчас такую точку зрения могут защищать только отставшие от науки люди или безответственные фантасты.
Ставятся собственно три вопроса: 1) могла ли на Марсе зародиться жизнь? 2) может ли она существовать там сейчас? 3) есть ли признаки ее существования?
Первые два вопроса при их научной постановке могут опираться лишь на представление о том, что, как и на Земле, жизнь возможна лишь на белковой основе, на углеводородных соединениях. Возможна ли жизнь на другой основе - неизвестно. Поэтому предположения о другой основе жизни беспочвенны, фантастичны и бесплодны. Не существует единых представлений о том, как жизнь возникла на Земле, и представления об условиях на Марсе, существовавших миллиарды лет назад, весьма гипотетичны. Поэтому здесь с уверенностью что-либо сказать нельзя, но в большинстве случаев выводы получаются отрицательные. При современных условиях возникновение жизни на Марсе невозможно. По-видимому, и в прошлом условия на Марсе были неблагоприятными для зарождения жизни. Перенос бактерий и спор с планеты на планету маловероятен и требует особых условий. Если он и есть, то эти организмы должны погибать под действием космических и рентгеновских лучей в мировом пространстве (Выносливость микроорганизмов рассмотрена в книгах «Проблемы устойчивости биологических систем» (серия «Проблемы космической биологии», том 19), «Наука», 1972; Аксенов С. И. и др., Марс как среда обитания, «Наука», 1976)).
И тем не менее ученые еще недавно считали, что в настоящее время жизнь на Марсе возможна и что даже есть ее признаки. Хотя условия на Марсе крайне суровы, ссылаются на огромную приспособляемость жизни, в частности, и к малой влажности и к низкой температуре, и к ее колебаниям. Конечно, жизнестойкость больше у низкоорганизованных организмов - у бактерий и низших растений.
Обнаружение животной жизни на Марсе пока невозможно, но можно было бы обнаружить растительные покровы, занимающие большие площади. Как мы уже говорили, основным и старейшим доводом в пользу того, что темные пятна Марса - это места, покрытые растительностью, являются их сезонные изменения. Говорили мы и о попытках объяснения этих изменений неорганическими процессами.
Известный русский физик Умов еще в прошлом веке указывал на то, что в случае наличия на планете растительности, в спектре солнечного света, отраженного ею, должна наблюдаться полоса поглощения хлорофилла. Хлорофилл - зеленое красящее вещество растений - поглощает инфракрасные лучи спектра в виде широкой полосы. В спектре темных марсианских пятен хлорофилл не обнаружен.
Защитники существования жизни на Марсе оживились, когда в 1956 г. Синтон (США) сообщил об открытии в инфракрасном спектре «морей» Марса трех полос поглощения, сходных с наблюдаемыми у органических веществ. Но в 1963 г. исследователи установили, что в этом же участке спектра встречаются полосы поглощения и неорганических веществ - карбонатов, например, известняка. В 1965 г. другие исследователи обнаружили, что полосы Синтона дает... и вода, но так называемая тяжелая вода, содержащая вместо обычного водорода тяжелый водород (дейтерий). Оценка количества такой воды, необходимого для возникновения полос Синтона, совпала с упоминавшейся нами выше оценкой количества водяного пара в марсианской атмосфере. Но тогда на Марсе водорода и дейтерия должно быть поровну, тогда как на Земле первого в 5000 раз больше! Попытки объяснить такое различие пока не убедительны. Некоторые ученые полагают, что полосы Синтона возникают... в земной атмосфере и принадлежат молекулам HDO (где D - дейтерий), когда в ней много водяного пара. Но почему эти полосы видны в спектре «морей» и не видны в спектре пустынь Марса? Впрочем, позднее, Синтон сообщил, что первые и вторые наблюдались в разные ночи и, следовательно, при различном состоянии земной атмосферы. Полосы Синтона требуют дальнейших исследований.