Планеты и жизнь - Лев Мухин

Действительно, основной компонент атмосферы Венеры - углекислый газ. Есть немного азота и аргона. Воды совсем мало. Даже сернистого газа больше, чем воды.

Из такой атмосферы органической "каши" не сваришь, хотя грозовые разряды там бывают.

Кстати, вопрос о том, куда исчезла вода с Венеры, является одним~из самых загадочных. Ведь на Земле-то воды более чем достаточно. Средняя толща одних океанов около трех километров. А сколько еще воды в мантии!

Для объяснения этого явления предлагался ряд гипотез. Можно, например, предположить, что в самом начале образования планеты исходный материал содержал малые количества воды, поскольку в зоне образования Венеры начальные температуры были выше. Это предположение носит слишком общий характер, не поддается никакой экспериментальной проверке и целиком зависит от слишком неопределенных начальных условий.

Наиболее убедительна другая точка зрения, которую разделяют советские геохимики, согласно которой при высоких температурах вода интенсивно связывается с минералами химически. Такой же позиции придерживается известный американский геолог Руби. Тем не менее сейчас этот вопрос нельзя считать окончательно решенным.

Очень интересная особенность атмосферы Венеры заключается в том, что практически вся поверхность планеты закрыта от нас мощным облачным слоем. Поверхность Венеры никогда не удавалось наблюдать средствами оптической астрономии. Именно облачный слой планеты остается даже сейчас последней надеждой экзобиологов. Были высказаны предположения о том, что именно в облаках Венеры могут существовать примитивные формы жизни. Однако результаты космических исследований Венеры указывают на то, что средний размер большинства частиц облачного слоя составляет величину порядка одного микрона. Мне представляются невозможными процессы, которые могли бы привести к образованию в газовой фазе (даже при наличии капелек тумана или частиц пыли) не только живых организмов, но и сложных органических соединений.

В противном случае приходится предположить, что облачный слой состоит из микроорганизмов, поскольку размеры частиц облачного слоя и размеры большинства микробных клеток совпадают.

Каким образом в облаках могло происходить концентрирование органики, столь необходимое для возникновения жизни? Ведь из газов атмосферы Венеры очень трудно получить с хорошим выходом даже формальдегид. Где взять в атмосфере источники фосфора для био полимеров?

Невозможность получить ответы на эти вопросы заставляет нас считать модели биогенного облачного слоя Венеры малоубедительными.

Даже до настоящего момента химический состав частиц облачного слоя неизвестен. В качестве возможных кандидатов за последние годы предлагались следующие соединения. Обычная пыль - силикаты и окислы, углеводороды, хлористый аммоний, хлориды ртути, гидратированные хлориды железа, вода, лед. Однако по мере накопления экспериментальных данных практически все перечисленные соединения были исключены из списка кандидатов.

В последнее время выдвинуто предположение о том, что облачный слой состоит из частиц серной кислоты.

Данные оптических измерений подтверждают эту идею.

Прямой химический анализ облаков Венеры будет проведен в ближайшие годы.

Во всяком случае, определенные к сегодняшнему дню физико-химические характеристики поверхности и атмосферы Венеры не оставляют никаких шансов для существования даже примитивных форм жизни на этой птанете. Правда, американский астроном и экзобиолог К Саган рассматривает модели организмов-аэростатов в облачном слое (их размеры должны быть порядка нескольких сантиметров). Но подобная модель внутренне противоречива, поскольку совершенно непонятно, каким образом такие организмы могли возникнуть в условиях малой концентрации органических соединений. К сожалению, утренняя звезда безжизненна, и для биологов это мертвый объект.

Со времен открытия знаменитых каналов на Марсе человечество мучил вопрос о жизни на этой планете. Никто не сомневался, что она существует, причем жизнь разумная. Казалось, что предметом обсуждения является лишь метод установления контактов с марсианами, а также вопросы их биологии, архитектуры марсианских городов и так далее. Правда, в последние годы оптимизм в отношении жизни на Марсе у большинства ученых в результате космических экспериментов сильно поубавился.

Здесь, в общем, случилась такая же история, как и с Венерой, когда получение новой информации привело к пересмотру установившихся взглядов.

Но сначала поговорим о природных условиях Марса. Атмосфера этой планеты весьма разрежена по сравнению с атмосферами Земли и Венеры и давление у поверхности оценивается величиной, почти в сто раз меньшей, чем у поверхности Земли. Основной составляющей атмосферы является углекислый газ. В качестве малых примесей есть аргон, азот и кислород. Оказалось, что аргон на Марсе не такой, как на Земле.

Аргон в земной атмосфере состоит из нескольких изотопов, причем больше всего аргона, который произошел от распада радиоактивного калия с атомным весом 40. На втором месте - нерадиогенный изотоп аргона с атомным весом 36.

А на Марсе радиогенного аргона гораздо больше, чем нерадиогенного. Это может означать лишь одно.

Все процессы дегазации, образования атмосферы шли менее интенсивно, чем на Земле, и поэтому первичного, нерадиогенного азота в атмосфере Марса меньше, чем в атмосферах Земли и Венеры.

Вообще говоря, определение концентраций благородных газов в атмосферах планет исключительно важно именно для изучения эволюции планеты, так как сравнение содержания благородных газов в метеоритах и планетах дает возможность судить о термической истории планет и эволюции их атмосфер.

Температуры поверхности Марса весьма низки и составляют на полюсах величину порядка - 140 градусов Цельсия, а на экваторе в дневное время достигают 28 градусов. Поверхность Марса имеет красноватый оттенок, что связано с наличием на ней окислов железа. Нельзя исключить, что здесь могут идти процессы фотохимического синтеза простых органических молекул, поскольку поверхности Марса достигает ультрафиолетовое излучение Солнца.

Для проверки этого предположения были проведены некоторые эксперименты. Они продемонстрировали образование альдегидов в условиях, моделирующих марсианский климат. Однако если альдегиды и присутствуют на поверхности Марса, концентрация их очень мала, не более 0,0000001 грамма на квадратном сантиметре.

В результате полетов к Марсу автоматических станций выяснились чрезвычайно интересные особенности рельефа этой планеты. На фотографии, полученной с автоматической станции "Маринер-9", отчетливо видно образование, напоминающее русло высохшей реки.

Позже автоматические станции "Викинг" подтвердили это другими снимками. Эти фотографии вызывают недоумение в первую очередь потому, что, с одной стороны, атмосферное давление слишком низко, чтобы могли существовать открытые водоемы, а с другой стороны, на Марсе очень часты пыльные бури, и поэтому за геологические времена русла бывших рек должны были бы просто исчезнуть под слоем пыли.

Именно с этой точки зрения большой интерес представляют гипотезы периодических изменений климата Марса. Остановимся на них несколько подробнее, поскольку именно они оставляют еще некоторые надежды для поиска жизни на Марсе. Действительно, в нынешних условиях трудно ожидать, что Марс - зеленая планета. На ее поверхность падает гибельный для земных форм жизни поток ультрафиолета, а низкие средние температуры и малые количества воды делают очень и очень сомнительной возможность зарождения и существования даже примитивных форм жизни на этой планете.

Возможны, правда, локальные изменения подобных условий. Смягчение экологии можно ожидать, например, в районах активного вулканизма на Марсе. Но существуют другие модели - модели временных изменений климата планеты.

Если наблюдать Марс в телескоп, легко можно заметить, как каждый год летом испаряется южная полярная шапка. В то же время северная полярная шапка площадью около 100 тысяч квадратных километров никогда не тает до конца.

При таянии южной полярной шапки частично обнажаются кратеры, и поэтому можно провести приблизительную оценку ее толщины. Эта оценка дает значение многих десятков метров, причем можно думать, что на южном полюсе есть районы с еще большей глубиной снежного покрова. Толщину северной полярной шапки трудно оценить на основании наблюдательных данных. И тем не менее некоторые ученые считают, что толщина ледяного покрова для весеннего остатка северной шапки достигает одного километра.

Если предположить, что средняя плотность ледяного покрова составляет 1 грамм в кубическом сантиметре, то при испарении остатка северной полярной шапки можно получить очень плотную атмосферу, как на Земле. Тогда-то, естественно, и появляется возможность существования открытых водоемов на планете. Вода в атмосферу и на поверхность Марса может поставляться и из слоя вечной марсианской мерзлоты во время периодических потеплений. Расчеты показывают, что марсианская весна должна наступать каждые 20 - 50 тысяч лет.