Астрономия. Популярные лекции

Карты марсианского рельефа на сегодня более детальны, чем карты земной поверхности. На нашей планете мешают облака, вечнозеленые тропические леса. Кроме того, две трети поверхности нашей планеты покрыты водой, сквозь которую не видно ничего на дне. А на Марсе воды нет, облаков мало, зелени нет, поэтому его внешний вид мы знаем идеально. И даже внутри кое-что прощупали. Физикам известно, что любая волна проникает внутрь тела на расстояние порядка длины этой волны. MRO имеет в распоряжении радиолокаторы, в том числе и длинноволновые (порядка километра). И его снимки Марса показывают много интересных деталей. Как правило, эти детали узнаваемы и имеют аналоги в земном рельефе. Например, вот следы таяния полярной шапки (рис. 5.8); на ледниках Эльбруса точно такие же слои, для геологов очень знакомые структуры.

Рис. 5.8. Марсианский ледник в процессе таяния (NASA).

Рис. 5.9. Удивительный марсианский рельеф. Размер изображения по диагонали — около 1 км.

Рис. 5.10. Дюны из черного базальтового песка в марсианском кратере Проктор (NASA).

Казалось бы, а что может быть на Марсе не такое, как на Земле? Но вот эта картина (рис. 5.9) — не очень знакомая: похоже на чешую или черепицу. Интересно, что скажут специалисты-геологи: есть ли такое у нас? Или вот (рис. 5.10) — песчаные дюны: ветер дует, песок переносится. Но тут светлый песок отделился от темного: дюны из черного песка, а подстилающая поверхность — из более светлого. На спутниковых снимках Земли такого сочетания мне видеть не приходилось, хотя черный песок есть на Канарских островах, это вулканическое вещество: лежишь на пляже — ты белый, а он черный. Еще пример космической съемки с орбиты (рис. 5.11): из красноватого песка вроде бы торчат кустики.

Рис. 5.11. Темные оползни на Марсе, сверху напоминающие живые растения.

Марс вдвое меньше Земли, но все равно площадь поверхности планеты огромна, а марсоходы излазили в сумме лишь около 10 км² и ничего подобного не обнаруживали.

Марсианская вода

В полярной шапке вода, конечно, есть, но по тому, как интенсивно шапка тает под солнцем, мы понимаем, что ее там очень мало, в основном вещество шапки — это двуокись углерода, которая при низком марсианском давлении испаряется при –120 °C. Однако мы видим следы водных потоков, явные речные русла, сеть притоков, размытые овраги (рис. 5.12): что-то там все же текло! Судя по всему, на Марсе было даже море, целый океан: в северном полушарии планеты поверхность очень ровная, вся выглажена, как у нас морское дно, и она ниже среднего уровня высоты метров на триста. Но куда вся эта вода делась? Наверное, часть замерзла, а часть испарилась. Но не вся же? Или вся?

Итак, следов течения много, но жидкой воды нигде не видно. А дело в том, что чистой жидкой воды на поверхности Марса быть не может. В прошлом давление марсианской атмосферы, по-видимому, было довольно высоким, но в нашу эпоху в среднем оно в 160 раз меньше земного — около 0,006 атм (на вершине горы Олимп 0,003 атм, а в долине Эллада 0,016 атм). А поскольку атмосфера Марса в основном состоит из углекислого газа, парциальное давление водяного пара в ней еще значительно меньше, т. е. существенно ниже давления, определяющего так 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.