Марс
Воды на Марсе, по-видимому, довольно много, но почти вся она сосредоточена в вечной мерзлоте.
Марс замёрз потому, что нарушился карбонатно-силикатный цикл. Из-за малых размеров планеты и недостатка внутреннего тепла отсутствовала тектоника плит [Кастинг и др., 1988]. Поэтому вся известь оказалась в составе горных пород, не разлагаясь на углекислый газ и не поставляя его в атмосферу во время извержений вулканов. Из-за малого количества углекислого газа слабым оказался парниковый эффект, и Марс замёрз. Эволюция Марса происходила в режиме плюмовой тектоники [Жарков, Мороз, 2000], что не обеспечивало его атмосферу достаточным количеством углекислого газа.
Впрочем, есть предположения, что Марс в далёком прошлом (3,8 млрд. лет назад) или недавно (но в краткие периоды) всё-таки был "живым", по крайней мере, в геологическом отношении. Это доказывается наличием древних речных долин, и наиболее знаменитая из них - Ниргал Валлис. У главного русла есть многочисленные притоки. И хотя высказано мнение, что Ниргал Валлис - это не речное, а ледниковое образование (видны ложбина, конечная морена) [На Марсе было мощное оледенение, 1993], наличие в прошлом текущей воды на Марсе признаётся большинством специалистов. Есть и долины другого типа - без притоков (см. ниже). Найдены овраги, и конус выноса одного из них перекрывает песчаные дюны возрастом не более нескольких миллионов лет, т.е. текучая вода бывала на Марсе не только на начальных этапах его развития [Вибе, 2001]. Российские учёные (Руслан Кузьмин, Елена Забалуева) предполагают, что марсианская вода очень солёная, а известно, что в этом случае температура замерзания может быть на 60 градусов ниже нуля; кроме того, выcказано предположение, что слоистость горных пород Марса обязана своим возникновением многочисленным озёрам [Вибе, 2001].
Марс, как и Земля, асимметричен. Южная половина планеты пониженная, но сюда вдаётся с юга плоскогорье Фарсида с высочайшими горами - Олимпом на западной окраине и ещё тремя в центре. На восток от Фарсиды тянется долина Маринеров - тектонический разлом длиной около 5000 км. Южная часть Марса повышенная, но здесь есть глубокий бассейн Эллада [Жарков, Мороз, 2000]. Антипод Фарсиды - возвышенность Аравия [Судьбу Марса решал вулкан? 2002].
Возвышенность Фарсида, которая находится в южной половине планеты, занимает часть западного полушария. Её высота - 10 км, площадь 30 млн. км2. Вокруг Фарсиды существует кольцо аномалий силы тяжести. Фарсиду окружает глубокая корытообразная долина - трог. С Фарсиды стекали основные реки Марса. Извержения вулканов Фарсиды в нойскую эпоху (3,8 - 3,5 млрд. лет назад) могли привести к выбросу воды и углекислого газа, из-за чего мог быть глобальный океан глубиной 120 м и атмосфера с давлением 1,5 бар [Судьбу Марса решал вулкан? 2002].
Вероятно, во время катастрофических наводнений влага с возвышенного Южного полушария переносилась в северные низины, и эти короткоживущие потоки в сотни раз превосходили Амазонку - самую мощную реку Земли [Вибе, 2001]. Марс мог быть "живым" в начале своего существования, а позднее оживать в результате отдельных мощных извержений (выделение сразу очень большого количества углекислого газа) или от удара метеоритов с тем же эффектом: углекислый газ - парниковый эффект - тепло - таянье мерзлоты - реки - океан Бореалис - жизнь [На Марсе были океаны, 1992]. Раз на Марсе в прошлом было много незамёрзшей воды (причём не только вблизи экватора), температура на планете должна была повышаться в некоторых местах до 25 градусов Цельсия за счёт парникового эффекта. Для этого с учётом удалённости от Солнца нужна довольно плотная атмосфера. Такая атмосфера почти совсем не выпускала бы тепло, но теоретически должна была задерживать не менее 95% света. Это означает, что на Марсе было тепло, но довольно темно. Тем не менее, жизнь на планете могла быть, причём не только в океане, но и на суше. Марс, таким образом, мог в те далёкие времена (4 миллиарда лет назад) даже более подходить для жизни, чем Земля, где живые существа должны были скрываться от жёсткого солнечного излучения под слоем океанской воды [Марс был гостеприимнее Земли, 1998].
На Марсе, как уже говорилось, имеется два типа долинных систем [Марченко, 1997]:
древние извилистые долины с густой сетью ветвящихся притоков, которые возникли 4 - 3,7 млрд. лет назад, когда на Марсе были океаны и дожди; пример - Ниргал Валлис;
более молодые долины - крупные, широкие и почти прямые, но без густой сетки притоков; они возникли 3 - 0,5 млрд. лет назад в условиях близких к современным при катастрофических и внезапных излияниях подземных вод; примеры - долина Ареса и долина Тиу.
Совсем недавно "Mars-Global-Surveyer" сфотографировал удивительное "Чёрное озеро". Оно расположено на дне метеоритного кратера. Видимо, это место когда-то заливалось водой, и отложился тёмный осадок. Видны чёткая береговая линия и следы водной эрозии на стенках кратера ["Чёрное озеро" на Марсе, 1998]. Естественно предположить, что при ударе астероида вечная мерзлота растаяла и на какое-то время заполнила дно кратера. Ледяным мог быть и сам астероид.
Марсианская стратиграфия базируется на разделении поверхности на 3 системы [Марченко, 1997]:
древнюю - ноахидскую (как лунные материки),
среднюю - гемперийскую,
молодую - амазонийскую.
Можно рассмотреть эти системы на примере предполагаемой эволюции устья долины Арес, так как именно туда недавно села американская геолого-разведывательная станция "Mars Pathfinder". Долина Арес при ширине от 25 до 225 км вытянута на 2000 км, то есть по длине близка к Днепру, а по ширине и предполагаемой мощности потока соответствует Амазонке. Начинается она на южных равнинах в так называемых хаосах, где, вероятно, при выносе подземного материала просели блоки поверхности, и тянется на север к низменности [Марченко, 1997].
Предполагается, что:
в ноахидское время на месте будущего устья Арес был сильно кратерированный материк (из ударной брекчии и очень древней лавы);
ближе к концу ноахидского времени вещество подверглось интенсивной водной эрозии: севернее возникла низменность, появился перепад высот, началось разрушение уступа водой, склоновыми процессами и, возможно, мерзлотными процессами; в результате этого древняя возвышенность у края плато распалась на отдельные плато, холмы и их кольца на месте древних ударных кратеров; тогда были извилистые долины с сетью притоков, но они не сохранились;
в самом конце ноахидского и (или?) в начале гесперийского времени пространство между останцами древнего плато заполнилось материалом соседних приподнятых равнин, лавовыми трещинными излияниями и т.п.;
в середине гесперийского времени южнее произошёл катастрофический сброс воды, в результате которого возникла долина Арес; сначала первые потоки блуждали по древним возвышенностям, а затем соединились и сосредоточились в долине Арес;
во второй половине гесперийского времени при следующем катастрофическом паводке долина углубилась, дельтовые осадки прорезались новыми протоками;
в позднегесперийское и (или?) раннеамазонийское время при последнем паводке все предыдущие долинные образования были прорезаны мощным потоком;
в остальное время возникали только эоловые (ветровые) отложения и новые ударные кратеры [Марченко, 1997].
Ниже приводятся первые результаты работы "Марсианского следопыта", в основном, подтвердившие эту картину:
химический состав грунта (пыли) в устье долины Арес такой же, как в местах посадки "Викингов", так как ветер перемешивает пыль в пределах всей планеты;
химический состав камней отличается от марсианских метеоритов, найденных на Земле; это застывшая лава, которая походит на состав земных базальтовых андезитов (базальты есть на многих телах Солнечной системы, а андезиты были известны только на Земле, где они возникают в зонах столкновения литосферных плит; значит, и на Марсе в прошлом была такая субдукция, или андезиты могут возникать и как-то иначе);
камни темнее пыли; если ветер сдувает пыль, то с Земли или с марсианской орбиты будет видно тёмное пятно;
распределение камней по размеру такое же, как в земных отложениях, связанных с катастрофическими паводками;
есть конгломераты, а также окатанные водой валуны и гальки, которые возникли задолго до катастрофического паводка, когда вода текла постоянно;
на некоторых снимках видны дюны, и это означает, что есть не только пыль, но и песок (более крупные частицы);
марсианская пыль содержит магнитные частицы со средним размером в один микрон (они налипли на магнит, который был виден в поле зрения телекамеры);
уточнённый момент инерции Марса говорит о ядре радиусом от 1300 до 2000 м (но это и так знали);
в атмосфере очень много пыли; наблюдался смерч, поднимающий пыль в атмосферу (конечно, при такой разреженной атмосфере мощность смерча не велика);
погода (температура, ветер, облачность) такая же, как в местах посадки "Викингов";
утренняя непрозрачность атмосферы связаны не с туманом, а с облаками;
эта непрозрачность больше, чем считалось;
высотный температурный профиль атмосферы иной, чем думали [по данным НАСА - Базилевский, 1998].
Вблизи места посадки "Марсианского следопыта" началась пыльная буря, замеченная в космический телескоп "Хаббл", но она не пошла в устье долины Арес [Кузьмин, 1998].
Небо на Марсе розовато-красноватое, так как пыль поглощает голубую составляющую спектра. Землю с Марса не удалось сфотографировать из-за розоватых ночных облаков на высоте 16 км. Облака образуются из-за того, что лёд намерзает на пылинки. В первых лучах Солнца облака тают [Кузьмин, 1998].
Есть предположение, что в прошлом полюса Марса бывали на современном экваторе. Этим можно объяснить некоторые особенности поверхности [Шульц, 1986].
Недавно при помощи аппарата "Марс-Глобал-Сервейор" достоверно доказано, что марсианские дюны активны, перемещаются, хотя, конечно, это предполагали и раньше [Активные дюны..., 1999].
Кроме того, на Марсе недавно открыты тёмные полосы шириной до 15 м и длиной до 17 км. Считается, что это следы небольших смерчей, которые сдули светлый песок. На Земле такие вихри в некоторых местностях называются "колдунчиками" ["Колдунчики" на Марсе? 1999].
Приложение: Список аппаратов, посланных к Марсу:
пролётные
Маринер-4 (1965),
Маринер-6 (1969),
Маринер-7 (1969),
Марс-4 (1974) [Жарков, Мороз, 2000];
спутники
Маринер-9 (1971),
Марс-2 (1971),
Марс-3 (1971),
Марс-5 (1974),
Фобос-2 (1989),
Марс-Глобал-Сервейер (1997) [Жарков, Мороз, 2000];
посадочные
Марс-6 (1974),
Викинг-1 (1976),
Викинг-2 (1976),
Марс-Патфайндер с марсоходом Соджорнер (1997) [Жарков, Мороз, 2000].
В 2003 г. на равнину Исида должна сесть европейская станция "Бигль-2" [Осадочные породы Марса, 2001].
Фобос и Деймос - спутники Марса
Сначала Свифт, потом Вольтер,
Уже познав законы сфер,
Нашли у Марса-старины
Его две малые луны.
Свифт услыхал о них рассказ,
Скорей всего, от Гуливера,
О них же знал Микромегас,
Гостивший как-то у Вольтера.
И только позже некий Холл
На небе их в трубу нашёл.
Ю.Н.
Существование у Марса двух спутников было предсказано Тициусом в 1766 г. задолго до их открытия. Это сделано на основании представлений о планетной гармонии: у Земли имеется один спутник, а у Юпитера - четыре, как тогда думали; а Марс между ними - должно быть два спутника. Это предсказание было популяризовано Боде и стало широко известным, так как упоминается в свифтовских "Путешествиях Гуливера" и вольтеровском "Микромегасе".
По-гречески Фобос - "страх", а Деймос - "ужас".
Фобос кружится всего в 9500 км от Марса (по недавним уточнённым данным - 9380 км), причём каждый год из-за приливного трения снижается на 4 см и сравнительно скоро (через 30 - 70 млн. лет) должен упасть на Марс [Жарков, Козенко, 1987]. Сейчас он "обегает" Марс за 7 часов 39 минут и движется с запада на восток, так как крутится быстрее Марса. Так движутся искусственные спутники Земли. Диаметр Фобоса - 28 - 20 км.
От Марса до Деймоса 23460 км. Он обращается вокруг Марса за 30 часов. Его диаметр - 8 - 6 км.
Новые сведения
Спутникам Марса посвящён ряд статей в журнале "Природа" [Жарков, Козенко, 1987; Белов, 1987]. Фотографии, полученные советской станцией Фобос, публиковались в газете "Правда" [Фобос, 1989].
В конце 1970-х годов американский зонд "Викинг-1" пролетел в 500 км от Фобоса и сфотографировал его поверхность. В 1989 г. советская станция "Фобос" должна была сфотографировать Фобос с 50 м, но смогла передать только 40 снимков с высоты 200 - 400 км, и потом связь прервалась.
Фобос имеет неправильную форму в виде картофелины и густо покрыт метеоритными кратерами. Его длина - 28 км. Плотность кратеров, как на Луне. Поверхность однородная. Кратеры не присыпаны пылью.
Самый большой кратер - Стикни - имеет диаметр 10 км. Другие крупные кратеры - Холл (6 км), Рош (5 км). Стикни - жена Холла, открывшего спутники Марса. Если бы удар Стикни был ещё в два с половиной раза мощнее, Фобос бы раскололся. Из-за этого удара Фобос не присыпан пылью (пыль стряхнуло).
Через весь Фобос везде тянутся ровные параллельные борозды длиной до 30 км (больше диаметра Фобоса). По гипотезе В.П.Белова [Белов, 1987], во время удара Стикни Фобос сдвинулся, и в противоположном направлении покатились "катыши" (камни), которые оставили след на пыльной поверхности.
Возможно, вдоль орбиты Фобоса вытянуто пылевое облако [Жарков, Мороз, 2000].
Деймос - тоже "картофелина", причём не "сортовая" - сильно вытянутая и загнутая в виде запятой. Длина - 16 км. Кратеров видно меньше, так как поверхность присыпана пылью. Борозд и очень крупных кратеров нет.
Оба спутника повёрнуты к Марсу одной и той же стороной. Спутники Марса - это типичные астероиды (малые планеты), захваченные притяжением большой планеты. Они углистые, тёмные (см. текст об астероидах).