С наступлением весны полярная шапка начинает съёживаться, оставляя за собой постепенно исчезающие островки льда. По-видимому, ни одна из шапок не исчезает полностью. До начала исследований Марса при помощи межпланетных зондов предполагалось, что его полярные области покрыты застывшей водой. Более точные исследования обнаружили в составе марсианского льда также замерзший углекислый газ. Летом он испаряется и поступает в атмосферу. Ветры переносят его к противоположной полярной шапке, где он снова замерзает. Этим круговоротом углекислого газа и разными размерами полярных шапок объясняется непостоянство давления марсианской атмосферы. В целом у поверхности оно составляет приблизительно 0,006 давления земной атмосферы, но может подниматься и до 0,01.
"Страх" и "Ужас" на орбите
"…Кроме того, они открыли две маленькие звезды, или два спутника, обращающиеся около Марса. Ближайший из них удален от центра этой планеты на расстояние, равное трем ее диаметрам, второй находится от нее на расстоянии пяти таких же диаметров". Это строки из романа Джонатана Свифта о приключениях Гулливера, написаны они были в 1726 году, когда никто спутников Марса не видел даже в телескопы, не говоря уже о том, чтобы довольно точно предсказать параметры этих небесных тел. Так, период обращения одного из спутников Марса Свифт угадал с точностью до одной четверти, а другого — до 40 процентов.
Между прочим, Свифт не был единственным великим писателем XVIII столетия, кто "открыл" спутники Марса. Франсуа Мари Вольтер — властитель дум блистательного века Просвещения, сочиняя в 1752 г. фантастическую повесть "Микромегас", тоже упомянул "две луны Марса". Но мельком, без тех подробностей, которые перечислил Свифт, единственным "доказательством" служит такое соображение: одной луны было бы недостаточно, чтобы освещать по ночам столь далекую от Солнца планету!
Однако до подлинного, а не "научно-фантастического", открытия спутников Марса человечеству пришлось ждать еще полтораста лет, до 1877 г., который стал поистине "марсианским". Джованни Скиапарелли в это время буквально поставил на ноги весь астрономический мир, сообщив о существовании на Красной планете "каналов" и "морей". Эта "марсианская горячка" имела под собой и объективную основу: 1877-й год был годом великого противостояния, при котором Марс и Земля очень близко подходят друг к другу. Такими благоприятными условиями не мог пренебречь опытный астроном Эсаф Холл (1829 – 1907), уже заслуживший себе немалый авторитет как один из лучших наблюдателей и вычислителей в Гарвардской обсерватории и профессор математики в Морской обсерватории (Вашингтон), которому и принадлежит открытие двух марсианских лун.
Узнав об открытии из газет, одна английская школьница предложила Холлу названия для новых небесных тел: богу войны в античных мифах вечно сопутствуют его детища — Страх и Ужас, так пусть внутренний из спутников именуется Фобосом, а внешний Деймосом, ибо так эти слова звучат в древнегреческом языке. Названия оказались удачными и закрепились навсегда.
В 1969 г., том самом, когда люди высадились на Луне, американская автоматическая межпланетная станция "Маринер-7" передала на Землю фотографию, на которой случайно оказался Фобос, причем он был четко различим на фоне диска Марса. Более того, на фотографии была заметна тень Фобоса на поверхности Марса, и эта тень была не округлой, а вытянутой! Через два с лишним года Фобос и Деймос были специально сфотографированы станцией "Маринер-9". Были получены не только телеснимки с хорошим разрешением, но еще и первые результаты наблюдений при помощи инфракрасного радиометра и ультрафиолетового спектрометра.
"Маринер-9" подошел к спутникам на расстояние 5000 км, поэтому на снимках различались объекты с поперечником в несколько сотен метров. Действительно, оказалось, что формы Фобоса и Деймоса чрезвычайно далеки от правильной сферы. Их форма напоминает вытянутую картофелину. Телеметрическая космотехника позволила уточнить размеры этих небесных тел, которые теперь уже существенным изменениям не подвергнутся. По новейшим данным большая полуось Фобоса составляет 13,5 км, а Деймоса — 7,5 км, малая же — соответственно 9,4 и 5,5 км. Поверхность спутников Марса оказалась крайне пересеченной: они практически все испещрены гребнями и кратерами, имеющими, очевидно, ударное происхождение. Вероятно, падение метеоритов на незащищенную атмосферой поверхность, продолжавшееся чрезвычайно долгое время, могло привести к такой её изборожденности. Представляет интерес еще одна черта топографии Фобоса. Речь идет о каких-то загадочных бороздах, как бы нанесенных пахарем, неведомым, но очень аккуратным. При этом, хотя они и покрывают собой более половины поверхности спутника, все такие "гряды" сосредоточены только в одном районе Фобоса — в северной его части.
Борозды тянутся на десятки километров, ширина их на разных участках колеблется от 100 до 200 м, глубина тоже неодинакова в различных местах. Как эти борозды образовались? Одни ученые во всем винили притяжение Марса, которое могло исказить лицо спутника такими морщинами. Но известно, что в начальную эпоху своего существования Фобос находился дальше от своего центрального тела, чем ныне. Лишь примерно один миллиард лет назад, постепенно сближаясь с Марсом, он стал реально ощущать его приливную силу, Следовательно, борозды могли возникнуть не раньше, а это противоречит данным, согласно которым возраст борозд много больше и, может быть, составляет 3 миллиарда лет. Кроме того, гравитационное воздействие Марса на Фобос продолжается и сегодня, значит, на его поверхности должны бы существовать совсем свежие борозды, однако их там нет.
Другие ученые считали, что борозды нанесены на поверхность спутника обломками породы, выброшенными из какого-то еще неизвестного крупного кратера.
Но далеко не все ученые с этим согласились. Часть специалистов считает более правдоподобной другую гипотезу, согласно которой вначале была единая большая протолуна Марса. Потом этот "родитель" обоих "братьев" — Фобоса и Деймоса — раскололся на два нынешних спутника, и борозды — следы такого катаклизма.
Анализ фотографий, присланных на Землю орбитальным отсеком "Викинга-2", на которых поверхности спутников Марса окрашены в темные цвета, показал, что такая окраска чаще всего бывает свойственна породам, содержащим много углеродистых веществ. Но в тех относительно близких областях Солнечной системы, где пролегает орбита Марса с его спутниками, углеродистые вещества в обильных количествах не образуются. Значит, Фобос и Деймос, скорее всего "пришельцы", а не "туземцы".
Если они, действительно, сформировались где-то в сравнительно далеком уголке Солнечной системы, то к моменту, когда их захватило поле тяготения Красной планеты, они, по всей видимости, представляли собой единое тело, которое потом раскололось на несколько обломков. Часть этих обломков упала на поверхность Марса, часть ушла в космос, а два обломка стали спутниками планеты.
Однако следует прислушаться и к оппонентам, отвергающим возникновение спутников Марса путем захвата ранее самостоятельного тела и разлома его.
Крупнейший космогонист, академик О. Ю. Шмидт, разработал в свое время гипотезу образования Солнечной системы, согласно которой планеты возникли путем аккреции (слипания) твердых и газообразных частиц, первоначально составляющих протопланетное облако. Советские последователи О. Ю. Шмидта считают, что и спутники планет образовывались аналогичным путем. Весомым подтверждением их правоты служит подробная математическая модель, показывающая, как именно могут происходить такие процессы. Захват же планетами особенно крупных небесных тел эти исследователи считают весьма маловероятным событием.
Кратеры на Фобосе и Деймосе по размерам чуть ли не равны самим спутникам. Значит, столкновения были для них катастрофическими событиями. Форма спутников очень неправильная: иначе как обломочной, ее не назовешь. Следовательно, Фобос и Деймос, в принципе, могут быть фрагментами некогда существовавшего более крупного тела.
Удалось даже прикинуть приблизительные размеры этого тела. Если бы его радиус достигал примерно 400 км, то "бомбардировка" метеоритов не привела бы к его разрушению, и вокруг Марса сегодня обращались бы тела размером не в десять – пятнадцать, а в сотни километров.
Есть и еще одна гипотеза, связанная с поясом астероидов. Не исключено, что в далекие времена какой-то астероид залетел в атмосферу Марса, затормозился ею и превратился в его спутник. Однако очень уж плотна должна была бы быть для этого марсианская атмосфера.
Сторонники противоречащих друг другу гипотез возникновения спутников Марса обладают весомыми аргументами, и дело времени решать, кто же из них прав.
Одним из важнейших открытий космической эры является подтверждение существования солнечного ветра. Это могучие потоки заряженных частиц, извергаемые Солнцем. Со сверхзвуковой скоростью несутся они в космическом пространстве, обрушиваясь на все, что встретится на их пути. И только те небесные тела, которые, подобно нашей Земле, обладают достаточно сильным магнитным полем, служащим прочным щитом от такого магнитного потока, не подвергаются в полной мере воздействию солнечного ветра.
Советские межпланетные станции "Марс-2" и "Марс-3" запущенные в 1971 – 1972 гг., проводили наблюдение за тем, как солнечный ветер взаимодействует с "Красной планетой". Станции прислали на Землю сведения, согласно которым солнечный ветер не доходит до поверхности Марса, а натыкается на преграду и начинает обтекать планету со всех сторон. Это обтекание начиналось то ближе к Марсу, то дальше от него (в зависимости от силы "нападающих" частиц и сопротивления "обороняющегося" магнитного поля планеты), но в среднем расстояние от центра планеты составляло около 4800 км. Дальнейшие исследования показали, что в определенной области околомарсианского космического пространства скопление ионов в десять с лишним раз меньше, чем в других. Да и энергетический спектр этих заряженных частиц совсем иной. Странная область не оставалась на одном месте. Когда ее перемещения были исследованы, оказалось, что она движется вместе с Деймосом, все время прячась за его спиной на расстоянии около 20 000 км. Советский астрофизик А. В. Богданов высказал предположение, что очевидно, с поверхности Марса идет сильное выделение газов, которые взаимодействуют с окружающим его пространством. Когда Деймос проходит непосредственно между Марсом и Солнцем, область столкновения солнечного ветра с магнитосферой Марса удаляется от планеты, как будто "обороняющаяся" сторона, получив подкрепление, может отогнать "наступающих", и размер марсианской магнитосферы становится значительно больше. А ведь до сих пор считалось, что малые тела нашей Солнечной системы, такие, как, например, астероиды или небольшие спутники планет, подобные Деймосу, на мощный поток солнечного ветра воздействовать бессильны.