Файл: Кесарев, В. В. Эволюция вещества Вселенной.pdf

Как показывают проведенные космические ис*

следования, вода на Марсе находится в небольших

Однако при рассмотрении данного вопроса не сле­ дует упускать из вида, что на Марсе 0,025 Миро­ вого океана воды подверглось фотолизу в атмос­ фере. Возникавший свободный кислород окислял компоненты первичной атмосферы. Именно в этой связи в атмосфере Марса фиксируются не метан и аммиак, а углекислота как продукт окисления ме­ тана. Не исключено, что вода на Марсе скапли­ вается в глубоких впадинах и предохраняется там от замерзания внутренним теплом планеты и ле­ дяным покровом. Ледяные пространства водоемов не наблюдаются, может быть, потому, что они при­ крыты особым слоем кристаллического вещества, о составе которого речь пойдет впереди. Поэтому обращают на себя внимание марсианские ровные и гладкие пустыни, свободные от кратеров. Так, например, пустыня Хеллас поперечником 1600 км свободна от каких-либо структурных деталей. На Луне таких пространств не наблюдается.

Согласно проведенным космическим исследова­ ниям, марсианская атмосфера по массе в 100 раз меньше земной — 5-Ю19 г. В ее составе 90% угле­ кислоты и 10% неизвестного компонента, который не является ни азотом, ни аргоном. Располагая такими данными о марсианской атмосфере, можно сказать, что это вторичная атмосфера. Для нее должно быть характерным содержание двуокиси углерода и двуокиси азота в соотношении 2,6: 1,0. Отсутствие в атмосфере двуокиси азота легко по-

79

нять, если ВСПОМНИТЬ о свойстве этого вещества. Двуокись азота существует в двух формах: в виде мономера (молекулярная масса 46, цвет краснобурый, температура плавления ■—11,2° С) и в виде димера, получающегося из мономера при охлаж­ дении (молекулярная масса 92, цвет желтый, тем­ пература плавления —9,3° С, • спектр поглощения

при длине волны около 3000 А). При температур­ ных условиях марсианской атмосферы димер дву­ окиси азота выпадает (вымерзает, выкристаллизо­ вывается) из атмосферы на поверхность планеты.

можно сделать заключение, что в условиях атмос­ феры Марса вымерзает не только двуокись азота, но частично и двуокись углерода. В зависимости от температуры атмосферы существует равновес­ ное распределение углекислоты между атмосферой и поверхностью планеты.

Итак, можно сделать вывод что, по расчету, марсианскац атмосфера должна была бы иметь массу ІО23 г такого состава: 7,2-ІО22 г двуокиси углерода и 2,8-ІО22 г двуокиси азота. В действи­ тельности же из этих двух компонентов проявляет частичную устойчивость при температурных усло­ виях марсианской атмосферы только углекислота. Примерно 0,01 углекислоты остается в атмосфере, остальное количество и полностью двуокись азота выпадают из атмосферы на поверхность планеты.

Теперь необходимо сделать заключение в отно­ шении 10%-ного неизвестного компонента марси­ анской атмосферы. По мнению автора, этим ком­ понентом является окись азота. Окись азота су­ ществует в двух формах: в виде бесцветного моно-

80

мера с температурой плавления — 163,7® С и спект­

ром поглощения около 2000 Айв виде димера, получающегося из мономера при охлаждении, с молекулярной массой 60 и окраской синего цвета.

Присутствие окиси азота в марсианской атмос­ фере предположительно обнаруживается в виде белых облаков (мономер окиси азота), в более вы­ соких зонах атмосферы — в виде синих облаков (димер окиси азота), а также в виде синей дымки (димер окиси азота в силыюразреженном прост­ ранстве на больших высотах атмосферы). В атмос­ фере Марса наблюдается взаимный переход белых облаков в синие и обратно. Белые и синие облака фиксируются высоко над планетой; это объясняет­ ся тем, что окись азота является газом с темпе­ ратурой плавления —163,7° С. Не случайно и то, что синие облака фиксируются при восходе Солн­ ца, затем они исчезают — это значит, что темпера­ тура воздуха за ночь понижается настолько, что мономер окиси азота димеризуется с появлением синей окраски. С прогревом атмосферы синий ди­ мер диссоциирует до мономера, при этом меняется его окраска. Устойчивость синей дымки привлекает внимание исследователей — это явление связано с тем, что синяя дымка возникает на больших высо­ тах, где постоянно поддерживается низкая темпе­ ратура, при которой существует синий димер оки­ си азота.

В условиях Марса компоненты вторичной ат­ мосферы— двуокись углерода и двуокись азота — представляют особый интерес не в связи с атмос­ ферой, а в связи с так называемым покровным сло­ ем на поверхности планеты. По мнению автора, данный слой с общей массой не менее ІО23 г — это кристаллические продукты двуокиси азота, двуоки­ си углерода, снега и воды, соотношение которых

находится в соответствии с температурой на раз*

личных широтах. Разумеется, в покровном слое на полюсах (полярные шапки) содержание твердой углекислоты больше, тогда как на малых широтах твердой углекислоты нет совсем и покровный слой состоит только из двуокиси азота. На континентах дневного южного полушария, где температура не достигает —15° С, покровный слой сохраняет жел­ тый цвет, который определяется окраской димера двуокиси азота. Для последнего характерен спектр

поглощения при длине волны в области 3000 А. Этот показатель случайно близок к показателю спектра поглощения минерала лимонита, по суще­ ству не имеющего никакого отношения к окраске континентов Марса.

Иначе обстоит дело, когда покровный слой ло­ жится на дно моря, где температура на 10° С вы­ ше, чем на континенте. При этой несколько повы­ шенной температуре желтый димер двуокиси азо­ та не существует, он диссоциирует на мономеры, которые сообщают поверхности морского дна тем­ ную окраску. Таким образом, получается, что свой­ ство покровного слоя менять окраску в зависимости от температуры поверхности позволяет понять, по­ чему континенты и моря Марса имеют различную окр аску.

Именно так же меняется окраска при таянии полярных шапок, когда визуально наблюдается пе­ реход белого края полярной шапки в непрерывную очень темную кайму. Температура, при которой отмечается этот переход окрасок, — ниже нуля, т. е. находится в согласии с тем, что температура плавления желтой двуокиси азота —9,3° С. Иссле­ дователи, придерживающиеся той точки зрения, согласно которой полярная шапка состоит из снега и воды, вынуждены объяснять исчезновение белого

82

цвета полярной шапки при температуре ниже ну­ ля не таянием снега, а его возгонкой. На этом уровне температур говорить о наличии в шапках белой твердой углекислоты не приходится.

Покровный слой морей, состоящий из темного мономера двуокиси азота, естественно, должен про­ являть тенденцию к испарению в атмосферу, осо­ бенно при некотором вінешнем обогреве. Такое ис­ парение со дна моря в атмосферу в действитель­ ности наблюдается, когда возникают низкие обла­ ка желтого цвета, явно связанные со своим источ­ ником— дном моря. Если бы температура воздуха была равна температуре дна моря, то возогнанный темный мономер двуокиси азота формировал бы облака этого же цвета. Но благодаря тому, что температура воздуха на 20—30°С ниже, чем тем­ пература грунта, возникающие низко расположен­ ные облака сразу же приобретают желтую окраску димера двуокиси азота. Таким образом, на Марсе существует своеобразный круговорот двуокиси азо­ та: мономер при понижении температуры перехо­ дит в димер, последний из атмосферы выпадает на поверхность планеты, и если он оказывается на дне моря, то при нагревании диссоциирует на мо­ номеры, которые, испаряясь, оказываются вновь в атмосфере. Ярким проявлением круговорота дву­ окиси азота на Марсе являются «пылевые» бури, носящие глобальный характер при резких пере­ падах температур. По существу в атмосферу под­ нимается не пыль, а хлопьевидные частицы двуоки­ си азота.

Есть ли жизнь на Марсе? До проведения косми­ ческих исследований существовало мнение, что в атмосфере Марса преобладает азот. Если бы это было так, то можно было бы допустить и наличие кислорода, так как в третичной атмосфере азот

83

неизбежно сочетается с кислородом. Такой состав

азота нет, следовательно, отпадает вопрос о кис­ лороде и об обитаемости планеты.

Большие надежды возлагались на возможность обитаемости Марса в связи с весенними изменения­ ми окраски планетной поверхности. Однако вполне вероятно, что игра цветов на марсианской поверх­ ности связана с окраской окислов азота, не имею­ щей отношения к обитаемости.

Остается предположить, что необитаемыми яв­ ляются только континенты Марса, а моря обитае­ мы. Против этого предположения может быть вы­ двинут сильнейший аргумент — у Марса давно угасла внутренняя активность, а затем исчезли био­ сфера и магнитосфера.

Сопоставляя общие массы Марса и Луны, мож­ но предполагать, что внутренняя активность Марса угасла 1,5 млрд, лет назад. Серединное положение Марса между Луной и Венерой по массе находит свое отражение и во времени угасания внутренней

Ответ. В такой форме поставлен вопрос в заго­ ловке одной журнальной статьи. В другой жур­ нальной статье заголовок сформулирован иначе: «Моря и каналы Марса могут оказаться возвышен­ ностями». Существо вопроса сводится к тому, что первооткрыватели морей и континентов на Марсе представляли себе моря темными, а континенты светлыми. К. Саган и др. усомнились в правоте данного положения на основании того, что отра­ женный сигнал бывает наибольшим тогда, когда

«4

через центр видимого диска проходят края темной области, а не ее середина. Следовательно, по мне­ нию авторов, темные области представляют собой возвышенности, которые плавно понижаются к светлым областям. Наибольшее отражение проис­ ходит от склонов краев темной области, которые занимают перпендикулярное положение к падаю­ щему лучу.

Наиболее точно наблюдаемые явления можно объяснить следующим образом. Покровный слой Марса состоит из окислов азота, которые в зави­ симости от температуры придают поверхности светлую или темную окраску. Светлая окраска при­ надлежит димеру двуокиси азота, существующему при температуре ниже —11° С, темная окраска — мономеру двуокиси азота, существующему при температуре выше —9° С*. Следовательно, окислы азота покровного слоя Марса являются не инди­ каторами высоты поверхности, а индикаторами температуры поверхности. Окраска поверхности в темные тона может свидетельствовать о более вы­ сокой температуре, чем окраска поверхности в светлые тона. С наступлением весны на Марсе бе­ лые полярные шапки получают темную окантовку на той же высоте поверхности и не случайно не при нулевой температуре, а ниже, так как темный мономер двуокиси азота возникает при —9° С. То, что окислы азота являются индикаторами не вы­ соты поверхности, а температуры поверхности, подтверждается тем, что они сохраняют и проявля­ ют свою природу индикатора температуры в атмос­ ферных облаках Марса и Юпитера.

* Снытон в спектре темных морей Марса обнаружил по­ лосу в области 3,4—3,7 мкм. Она отсутствует в пустынях. Очень вероятно, что этот показатель относится к мономеру двуокиси азота.

85

Вопрос. Что же такое марсианские каналы в свете 90-летних телескопических наблюдений и 16 фотографических снимков межпланетной станцией?

Ответ. В такой плоскости был поставлен во­ прос У. Корлиссом в связи с изменчивостью кана­ лов (темных окантовок полярных шапок) по струк­ туре и по степени почернения. Канал Нефеса—То­ та приобрел печальную известность тем, что был слабым и узким в 1939 г., позднее, в 1941 г., каза­ лось, его ширина удвоилась, а в 1958 г. он пред­ стал как широкая темная полоса. Канал Эринис был нанесен на карту Скиапарелли, заново открыт Де Вокулером, а затем исчез на 60 лет.

Приведенный ранее пример белой полярной шапки с темной окантовкой показал, что возникно­ вение границы между светлой и темной окраской возможно при температуре поверхности —9° С. На этом же примере обнаруживается, что граница между светлой и темной поверхностями имеет на данной широте временный характер. Переход от весны к лету связан с повышением температуры, и этот процесс находит свое отражение в продвиже­ нии границы между светлой и темной окраской по направлению к полюсу.

Формирование марсианских каналов связано с климатическими условиями на поверхности Марса. Границы между светлыми и темными поверхно­ стями возникают тогда и там, когда и где возни­

же —9°С при любом перепаде температур границ не возникает и все поверхности имеют светлую окраску. Между поверхностями с температурой вы­ ше —9° С при любом перепаде температур окрас­ ка поверхностей темная. Игра красок па поверхно­ сти Марса связана с климатическими условиями и

86