Планета Марс - Виталий Бронштэн

С помощью двухканального ультрафиолетового фотометра с высоким пространственным разрешением, установленного на "Марсе-5", удалось обнаружить признаки озона в свободной атмосфере Марса. До этого озон был обнаружен приборами американских космических аппаратов "Маринер-6", "Маринер-7" и "М.аринер-9", но только над полярной шапкой. Американские ученые К. Барт и М. Дик обнаружили связь между появлением над полярной шапкой облаков и увеличением содержания озона, причем то и другое зависит от температуры. Холодная и сухая атмосфера благоприятствует

ник) озона. Измерения содержания озона в атмосфере Марса, выполненные АМС "Марс-5", позволяют оценить концентрацию атомарного кислорода в нижней атмосфере и скорость его вертикального переноса из верхней атмосферы, что важно для объяснения стабильности атмосферы Марса, По предварительным данным, концентрация атомарного кислорода на высоте 135 км составляет 2-8%.

По данным измерений ультрафиолетового излучения, рассеянного в верхней атмосфере Марса, была определена интенсивность линий атомарного водорода и кислорода на разных высотах. Излучение в линии атомарного водорода прослеживается до высот порядка 12000 км, где оно еще заметно превышает уровень фона межпланетной среды. Излучение в линии атомарного кислорода прослеживается до высот около 1000 км. Проведенные на АМС "Марс-2" и "Марс-3" измерения позволили найти зависимость концентрации атомов водорода от высоты над поверхностью Марса. На высоте 200 км концентрация атомов водорода около * атомов/с^, на высоте 4000 км она в 10 раз меньше, а дальше убывает все быстрее и на расстоянии около 15000 км от центра планеты число атомов водорода становится меньше 30 атомов/ел^

По данным АМС "Марс-2" и "Марс-3" были определены свойства ионосферы Марса. Ее нижняя граница лежит на высоте 80 км. С увеличением высоты электронная концентрация резко возрастает, достигая максимума (1,7-10^ электрон/ел^) на высоте 138 км, а затем плавно уменьшается. Замечены еще два максимума на высотах 85 и 107 км.

Во время пролета станции "Марс-4" за диском планеты 10 февраля 1974 г. было проведено радиопросвечивание ее атмосферы на радиоволнах 8 и 32 см. Обработка записей принятых сигналов группой сотрудников Института радиотехники и электроники АН СССР (М. А. Колосов, Н. А. Савич и др.) позволила обнаружить ночную ионосферу Марса с высотой главного максимума ионизации 110 км и электронной концентрацией 4,6-10^ см~^. Обнаружены также два вторичных максимума на высотах 65 и 185 км.

Просвечивание ночной ионосферы Марса проводилось при выходе станции из-за диска планеты, причем впервые на двух частотах одновременно. При заходе станции "Марс-4" таким же методом была просвечена вечерняя ионосфера Марса. У нее главный максимум приходится на высоту 140 км с электронной концентрацией 5,9-10" см~^ и вторичный-на уровень 100 км с концентрацией 10*см~~^ (что близко к уровню ночной ионосферы). Ход электронной концентрации вечерней ионосферы близок к тому, что был получен в 1971 г. для дневной ионосферы с помощью АМС "Марс-2".

По показаниям магнитометров станций "Марс-2" и "Марс-3" советскому ученому Ш. Ш. Долгинову удалось установить наличие у Марса слабого магнитного поля. Его напряженность на экваторе около 60 гамм, на полюсе 120 гамм. Напомним, что напряженность магнитного поля Земли на полюсе составляет 0,6 эрстеда, а 1 эрстед = 10^ гамм. Таким образом, напряженность магнитного поля Марса в 500 раз слабее земного. Другая характеристика магнитного поля планеты - магнитный момент-оказался равным 2,47-10^ эрстед -см"", т. е. 3-10~" магнитного момента Земли. По этим данным Ш. Ш. Долгинов определил границу фронта ударной волны, где поток частиц солнечного ветра вступает во взаимодействие с магнитосферой планеты. На этой границе происходит скачкообразное падение

скорости протонов и увеличение скорости электронов. Здесь же наблюдается скачок магнитного поля. Изменение скорости электронов действительно наблюдалось советскими межпланетными станциями. По этим наблюдениям советские ученые К. И. Грингауз и Т. К. Бреус определили средний радиус магнитосферы Марса в 4500 км и независимо оценили напряженность магнитного поля у полюса в 100-120 гамм.

Измерения магнитного поля Марса с помощью магнитометров АМС "Марс-5" позволили Ш. Ш. Долгинову и его сотрудникам подтвердить наличие магнитного поля. Его напряженность на магнитном экваторе Марса по данным станции "Марс-5" составляет 64 гаммы, а магнитный момент равен 2,4-10^ эрстед-сл^. Эти оценки почти не отличаются от приведенных выше.

Как показали приборы АМС "Марс-5", магнитосфера Марса вытянута в ночную сторону, где магнитное поле прослеживается до 7500-9500 км от поверхности планеты, в то время как с дневной стороны по данным станции "Марс-3" оно не обнаруживается уже на высоте 2200 км. Изучена ориентация диполя магнитного поля Марса. В отличие от Земли, северный магнитный полюс Марса находится в его северном полушарии.

Магнитосфера Марса была изучена также К. И. Грингаузом и его сотрудниками по зондовым измерениям ионной и электронной компонент плазмы в околопланетном пространстве приборами АМС "Марс-5" и "Марс-7". Помимо двух характерных зон, выявленных еще станциями "Марс-2" и "Марс-3" (зона /-невозмущенный солнечный ветер, зона //-переходный слой за фронтом ударной волны), обнаружена зона ///, характеризуемая резким падением ионных токов и усилением электронных. Эта зона отождествляется с плазменным слоем хвоста марсианской магнитосферы (рис. 24).

Факт наличия магнитного поля у Марса имеет громадное значение. По современным представлениям, магнитное поле Земли индуцируется электрическими токами в земном ядре, возникающими за счет конвективных движений в его внешних частях. Многие ученые связывают земной магнетизм с быстрым вращением Земли (динамо-эффект). Отсутствие магнитного поля у медленно вращающихся планет (Венера, Луна) и его наличие у быстро вращающегося Юпитера как будто

ждают эту гипотезу. Марс вращается почти с такой же скоростью, как и Земля, но из-за малой массы у него не может быть значительного ядра. О том же говорит и определение момента инерции Марса, Можно полагать, что его ядро содержит не больше 6% массы планеты (на долю земного ядра приходится 31,5% массы Земли).

Марс должен был пройти через стадию расплавления и дифференциации его вещества, когда более плотные породы погружались в глубь, а более легкие всплывали наверх. Процессом дифференциации вещества Земли

геофизики объясняют образование материков из вещества верхней мантии. На Марсе процесс дифференциации уже закончился, поэтому нельзя приписать образование его магнитного поля динамо-эффекту в его мантии. Но у Марса должна быть толстая кора (от 20 до 200 км), возможно, обогащенная железом. Такой вывод был сделан еще в 1966 г. советской исследовательницей С. В. Козловской из анализа моделей внутреннего строения Марса. Этот анализ показал, что вещество Марсаболее плотное, чем вещество земной мантии, и содержит на 5-8% больше железа. Обогащение коры железом могло способствовать формированию магнитного поля планеты. Быть может, мы наблюдаем остаточный магнетизм, или палеомагнетизм, уже хорошо изученный на Земле и давший геофизикам так много ценных сведений о прошлом нашей Земли. Но, как полагает Ш. Ш. Долгинов, не исключено, что Марс - "живая" планета, но находящаяся сейчас в состоянии перехода магнитного поля через нулевое значение. Такие переходы, или инверсии, как указывают палеомагнитные данные, не раз происходили на Земле. За последние

4,5 млн. лет было около двадцати случаев изменения полярности геомагнитного поля. Таким образом, инверсии магнитного поля Земли происходят в среднем раз в 200000 лет, причем сам процесс инверсии продолжается около 5000 лет, т, е. 2% д"ительности всего периода. Примерно такой можно считать вероятность того, что мы как бы присутствуем при подобной инверсии на Марсе.

Окончательно установить предысторию и современное состояние магнитного поля Марса можно будет лишь путем прямых измерений на его поверхности и, в частности, путем изучения вековых вариаций магнитного поля планеты. Для этого не придется ждать несколько веков: современные методы палеомагнетизма позволяют сделать такой анализ за относительно короткое время. Но для этого нужна высадка на Марс людей с приборами либо автоматических устройств, подобных советским "Луноходам", способных передвигаться по планете по командам с Земли и выполнять заданную программу исследований.

Есть ли жизнь на Марсе?

Несмотря на все успехи космических и наземных методов исследования "мертвой" природы Марса, перед астрономами неотступно стоял все тот же давний вопрос: существует ли на Марсе жизнь? И вот уже в 1976 г. американские ученые предприняли попытку решить его путем проведения тщательно продуманной серии экспериментов на поверхности Марса приборами спускаемых аппаратов "Викинг".