Астрономия. Популярные лекции - Владимир Георгиевич Сурдин

называемую тройную точку на фазовой диаграмме воды, в которой сходятся линии плавления льда и испарения жидкой воды. При давлении ниже, чем у тройной точки, чистая вода при любой температуре может устойчиво пребывать лишь в двух агрегатных состояниях — льда и пара. Лед мы видим в полярных шапках, пар тоже есть — о его присутствии в атмосфере говорят облака. А жидкой воды нет. Правда, на снимках с орбиты на некоторых склонах гор и оврагов видны следы «ручейков». Возможно, иногда под лучами весеннего солнца из слоев вечной мерзлоты вытекают крепкие рассолы перхлоратов, температура замерзания которых существенно ниже, чем у чистой воды: вот их следы и обнаружены. Но постоянных водных потоков нет. Значит, часть воды замерзла и лежит в вечных полярных шапках и слоях вечной мерзлоты, а другая часть испарилась и улетела в космос. Но почему она улетела? Ведь с Земли-то вода практически не улетает!

Рис. 5.12. Следы водной эрозии на Марсе. Вероятно, весной лед тает и вода стекает по склону, быстро испаряясь. Источник: NASA/JPL–Caltech/Univ. of Arizona.

Рис. 5.13. Вероятно, по весне вода оттаивает из обнажившегося ледника и стекает в моментально замерзающее озерцо (источник: Malin Space Science Systems, MGS, JPL, NASA).

У нашей планеты есть магнитное поле, которое довольно надежно защищает нас от потоков солнечной плазмы. Из-за магнитного поля этот солнечный ветер с атмосферой Земли практически не взаимодействует: заряженные частицы плазмы облетают Землю вдоль силовых линий поля и уходят вдаль. А у Марса нет магнитного поля: ядро Марса застыло, и в нем нет конвективных потоков электропроводящего материала, которые создавали бы магнитное поле. И солнечный ветер постепенно сносит атмосферу Марса (и воду в ней) за собой, так что к настоящему времени она уже почти полностью потеряна. Солнце высушило Марс.

Рис. 5.14. Химическое разнообразие марсианской поверхности. Оттенки цвета соответствуют разному минеральному составу. Фото: NASA.

Но есть надежда, что не вся вода высохла. Часть замерзла и осталась под поверхностью. Раньше мы могли лишь догадываться об этом, а теперь есть наглядные свидетельства. Вот край каньона (рис. 5.13): видны какие-то струйки, потоки. Может быть, это водяной лед из слоев мерзлоты тает по весне? Или, может быть, это струйки песка? Но песок осыпáлся бы и с поверхности, а тут бороздки начинаются с глубины около 100 м. Значит, скорее всего, это оттаивает слой мерзлоты. По весне ручейки скатываются вниз — и что мы тут видим? Везде поверхность щербатая, а здесь абсолютно ровная, застывшая, как каток. Если, как выяснилось, каналов марсиане не делают, то вот такие ванны для сбора весенних ручьев они, видимо, все-таки строят — иначе кто же сделал этот бортик? Его построила сама природа: вода, замерзая, надстраивает такие стенки. Похожее явление есть в Памуккале (Турция): когда вода испаряется, соли из рассола выпадают в этом месте и постепенно образуют такие стенки.

Рис. 5.15. В марсианской полярной шапке различимы два слоя: вокруг внутренней части из вечного водяного льда зимой образуется кольцо из затвердевшей углекислоты (граница отмечена стрелками).

Американцы в октябре 2015 г. видели с орбиты тоже лишь следы текшего рассола. На фотографии, полученной зондом «Mars Reconnaissance Orbiter» (рис. 5.14), разным цветом обозначен разный химический состав; вдоль «ручейков» обнаружены перхлораты. Скорее всего, это следы воды, которая содержала растворимые соли хлорной кислоты. СМИ нам преподнесли это открытие в духе «Ура! Там есть вода, должна быть жизнь». Но подумайте, могла ли в такой воде быть жизнь? Ведь соли окисленного хлора — это мерзкая вещь, убийственная для белковой жизни. Ими унитазы чистят в целях дезинфекции, потому что они всё разъедают. Где-то в Калифорнии есть ядовитое озеро с похожим химическим составом, и микробы там приспособились, но одно дело приспособиться, а другое — зарождение жизни в такой среде. Лично у меня эта информация энтузиазма не вызывает.

Замерзшая вода, скорее всего, осела в полярной шапке. На фото (рис. 5.15) видна четкая граница между внешней и внутренней частями шапки. По весне внешняя тает, а внутренняя на протяжении всего лета сохраняется. Вероятнее всего, наружное кольцо — углекислота, а во внутреннем круге лежит вода в виде вечного льда, который не тает и не возгоняется, потому что там круглый год низкая температура. Чтобы это проверить, в 2009 г. NASA забросило туда зонд «Phoenix» (рис. 5.16), он сел на внешнее кольцо летом, т. е. во время полярного дня, полгода работал, а как только солнце зашло — замерз. Но кое-что полезное сделать он успел. Вот внешний вид полярной области Марса в сравнении с канадской тундрой (рис. 5.17): различий почти нет, структура поверхности одинакова, потому что летом грунт оттаивает, зимой замерзает — и возникающие при этом конвективные потоки вещества приводят к формированию полигональных структур наподобие пчелиных сот.

Рис. 5.16. Американский зонд Phoenix был посажен внутри области зимней полярной шапки (рисунок NASA).

Рис. 5.17. При неоднократном оттаивании и последующем замерзании полярного грунта на Марсе (слева) и на Земле (справа) образуются похожие структуры.

У зонда «Phoenix» был манипулятор, чтобы копать ямки (рис. 5.18), и кое-что интересное он для нас накопал. Выкопал ковшиком канавку, а там — что-то белое: может быть, соль, может быть, вода, может быть, CO2. Но через несколько дней, в течение которых солнце пригревало канавку, картина стала иной: совсем немного белого вещества испарилось (рис. 5.19). Значит, лед? Скорее всего, так. Потому что углекислота испарилась бы полностью, а соль осталась бы вся. Таким образом, на глубине всего 10 см докопались до водяного льда. Для будущих космонавтов это весьма приятное открытие: если мучит жажда, то взял лопату, копнул — и вот тебе вода. Растопил ее — и пей, если не боишься перхлоратов. Но в полярных районах их, скорее всего, нет, потому что они осаждаются, когда вода высыхает, а на полюса летит водяной пар без солей, при конденсации которого получается чистый лед, практически дистиллят, подобно тому как у нас дождевая вода совсем пресная.

Рис. 5.18. Панель солнечной батареи