Поиски жизни в Солнечной системе - Норман Хоровиц

Титан, самый большой спутник Сатурна, — единственный спутник в Солнечной системе, имеющий, как известно, плотную атмосферу. Полет автоматической станции "Вояджер-1", приблизившейся в 1980 г. на расстояние около 5000 км к поверхности Титана и передавшей на Землю большое количество данных о химических и физических условиях на этом необычном космическом теле величиной с планету Меркурий, положил конец многочисленным домыслам. (Полная сводка данных и результатов исследований этого спутника многими учеными содержится в статьях Стоуна и Майнера, а также Поллака [15, 19].).

Как видно из табл. 4, атмосферное давление у поверхности Титана равно 1,6 атм. Его атмосфера состоит в основном из азота (90 % или более) и метана (1-10 %), обнаружены также небольшие количества этана, ацетилена, этилена (С2Н4) и цианистого водорода. Последние представляют собой продукты фотохимических реакций, и, как мы видели, некоторые из них обнаружены также в атмосфере Юпитера. Они образовались в результате воздействия УФ- излучения Солнца на метан, а цианистый водород (HCN) — при воздействии на газообразный азот. При низкой температуре, господствующей на Титане (-18 °C), аммиак должен существовать в виде твердого льда. В атмосфере Титана обнаружены также молекулы моноксида и диоксида углерода. Это явилось неожиданностью, так как ранее предполагалось, что кислород, присутствующий на Титане в составе водяного льда, вымораживается на поверхности. Источником кислорода может быть вода, содержащаяся в упавших метеоритах. (Такая же вода может служить источником кислорода, который участвует в образовании моноксида углерода, обнаруженного в атмосфере Юпитера.)

Поверхность Титана скрыта атмосферным туманом — своего рода смогом, — который, как предполагается, состоит из больших молекул углеводородов, образующихся фотохимическим путем из метана (см. фото 5). Увеличение размеров частиц этого смога в результате их слипания может привести к образованию настолько крупных зерен, что они могут оседать на поверхность, образуя сугробы. Кроме того, если учесть низкую температуру Титана, не исключена возможность наличия на его поверхности жидкого этана, который, как предполагается, способен образовать целый океан. Таким образом, Титан может в изобилии обладать как органическими веществами, так и растворителем. И все же из-за низкой температуры (близкой к температуре жидкого воздуха) вряд ли он может представлять собой место, благоприятное для жизни. При — 18 °C химические реакции протекают в растворе слишком медленно для многих процессов химической эволюции, даже если иметь в виду солидный возраст Солнечной системы. Химические процессы, протекающие в атмосфере, получают необходимую энергию за счет фотонов УФ-излучения Солнца. А химические процессы в растворах зависят от тепловой энергии, которой у Титана мало. Тем не менее органическая химия Титана — крайне привлекательный предмет для будущих космических исследований.

Тритон, самый большой из спутников Нептуна, наблюдать трудно, и поэтому он плохо изучен. Недавно было установлено, что Тритон обладает разреженной атмосферой, состоящей из метана; однако, учитывая размеры и низкую температуру атмосферы, можно предполагать, что на самом деле она более плотная. Температура на поверхности Тритона меньше, чем у Титана, и значительно ниже точки замерзания жидкого воздуха.

Плутон — самая малая и удаленная от Солнца планета. Его орбита в среднем столь же далеко проходит от Нептуна, как орбита Сатурна — от Солнца. Очень малая масса и необычная форма орбиты Плутона свидетельствуют о том, что он, по-видимому, возник иным путем, нежели другие планеты. Предполагают, что первоначально это был спутник Нептуна и его следует считать скорее астероидом, чем истинной планетой. Если это так, то можно предполагать, что он имеет разреженную атмосферу, состоящую из метана, и твердый метан на поверхности. Температура на поверхности Плутона еще ниже, чем на Тритоне. Трудно представить менее подходящее место для жизни.

Рассмотрев все планеты, кроме Марса (и Земли), с точки зрения существования на них жизни, мы приходим к заключению, что ни одна из них в настоящее время не обеспечивает пригодной для жизни среды, хотя в некоторых случаях не исключено, что когда-то условия там были более благоприятными. Разумеется, в Солнечной системе многое еще не изучено, но вряд ли будущие открытия изменят это представление. Все изложенные здесь соображения и выводы были в основном известны (или предполагались) еще до запуска на Марс в 1975 г. двух космических аппаратов "Викинг". К тому времени стало ясно, что только Марс можно рассматривать как возможное место существования внеземной жизни. В следующей главе мы перейдем к удивительной истории исследований Марса, кульминацией которой стали полеты "Викингов".

Глава 5. Марс: мифы и реальность

Наши знания о Марсе постоянно совершенствуются. Каждое новое противостояние добавляет что-то свое к тому, что мы уже знали. С тех пор как около 50 лет назад была впервые создана теория о возможности жизни на этой планете, каждый вновь установленный факт вполне согласуется с ней. Не обнаружено ничего такого, что нельзя было бы объяснить в рамках этой теории. Таким образом, теория и наблюдения не противоречат друг другу.

В книге "Золотая ветвь" антрополог Джеймс Фрезер поведал о том, что изначально Марс считался богом растений, а не войны. Римские крестьяне возносили ему молитвы об удачном урожае, именем Марса был освящен весенний месяц март. В свете столь древней связи между богом Марсом и весенним пробуждением природы вполне естественно, что из всех планет Солнечной системы, за исключением Земли, именно Марс казался наименее враждебным и наиболее благоприятным для жизни.

Хотя по своим размерам Марс примерно вдвое меньше Земли, с большого расстояния он удивительно напоминает нашу планету и действительно обладает определенным сходством с ней. В 1659 г., проводя одно из самых первых наблюдений Марса в телескоп, Христиан Гюйгенс (с его взглядами на возможность внеземной жизни мы познакомились в предыдущей главе) обнаружил на марсианской поверхности постоянно существующие пятна, благодаря которым ему удалось оценить период вращения планеты вокруг своей оси. Гюйгенс установил, что Марс, как и Земля, делает полный оборот вокруг своей оси за 24 ч. Позднее более точные измерения показали, что продолжительность солнечного дня на Марсе точно равна 24 ч 37 мин 22 с: во время полета "Викингов" этот период получил название "сол" — во избежание путаницы с земными сутками. Кроме того, выяснилось, что в настоящее время ось вращения Марса наклонена[13] под углом в 25 к плоскости его орбиты (что сравнимо с углом наклона земной оси, равным 23,5). Это означает, что на Марсе, как и на Земле, происходит смена времен года, когда сначала одно, а затем другое его полушарие поворачивается к Солнцу. По продолжительности марсианский год равен 687 земным суткам (669 солам), т. е. примерно на шесть недель короче двух земных лет, так что продолжительность времен года на Марсе вдвое больше, чем у нас. Однако вследствие эксцентричности (большей вытянутости) марсианской орбиты времена года там существенно отличаются по продолжительности, тогда как на Земле они почти одинаковы. Так, на Марсе северное лето (и южная зима) продолжается 178 сол, а северная зима (и южное лето) -154 сола; на Земле они равны соответственно 94 и 89 суткам.

Внешнее сходство с Землей усиливается благодаря сезонным изменениям окраски поверхности Марса, которые можно наблюдать в телескоп. Самое поразительное впечатление производят ежегодные наступления и отступления полярных ледовых шапок (фото 6). Другие, менее заметные изменения наблюдаются в более низких широтах, где марсианская поверхность разделена на ряд светлых и темных областей (фото 7). Светлые области, ранее называемые пустынями, имеют красновато-оранжевый цвет; темные, в прошлом называемые морями (предполагалось, что это скопления воды), описывали по-разному, называя их серыми, коричневыми, голубыми или зелеными. О сезонных изменениях цвета и контрастности марсианских морей, казавшихся темными и голубовато-зелеными поздней весной и летом, сливавшихся с общим коричневатым фоном осенью и зимой, а затем опять темневших весной, астрономы упоминали еще в XIX в. В 1860 г. впервые было высказано предположение, что такие изменения скорее всего объясняются тем, что темные области, по-видимому, покрыты растительностью, а не водой. Некоторые наблюдатели говорили также о сети тонких прямых линий, простиравшихся на сотни километров по марсианской поверхности. Эти линии, которые итальянский астроном Джованни Скиапарелли (1835–1910), составивший прекрасные карты Марса, назвал canal (откуда и пошло их название "каналы"), как и моря, менялись в зависимости от сезона: они темнели в период местной весны и лета и утрачивали окраску осенью и зимой. Скиапарелли отмечал, что "каналы" напоминают искусственные сооружения, созданные разумными существами, но при этом не пытался объяснить их происхождение.