По-видимому, Венера покрыта твердыми породами. Под ними циркулирует раскаленная лава, вызывающая напряжение тонкого поверхностного слоя. Лава постоянно извергается из отверстий и разрывов в твердых породах. Кроме того, вулканы все время выбрасывают струи мелких капелек серной кислоты. В некоторых местах густая лава, постепенно сочась, скапливается в виде огромных луж шириной до 25 км. В других местах громадные пузыри лавы образуют на поверхности купола, которые затем опадают.
На Земле геологам не просто выяснить историю нашей планеты, поскольку под действием ветра и дождя горы и долины постоянно подвергаются эрозии. Венера очень интересует ученых по той причине, что ее поверхность подобна древним ископаемым пластам. Детали ее ландшафта, обнаруженные «Магелланом», имеют возраст в сотни миллионов лет.
Вулканы и потоки лавы сохраняются в неизменном виде на этой сухой планете, мир которой – ближайший к нашему.
Марс
Поверхность Марса, подобно поверхности Земли, изменялась под действием погодных факторов, воды и льда. В этом ныне сухом мире когда-то, возможно, текли реки. Над пустынным ландшафтом громоздятся колоссальные вулканы, самые большие во всей Солнечной системе. В тех местах, где поверхность дала трещины, расстилаются широкие долины. Как и на Луне, на Марсе имеется множество кратеров. Эти очертания поверхности сформировались в древние времена, около 3,8 млрд лет назад, когда поверхность лун и планет подвергалась бомбардировке метеоритами.
Марс – это следующая за Землей планета, если считать от Солнца, и единственный, кроме Луны, космический мир, которого уже можно достичь при помощи современных ракет. Для космонавтов это путешествие длинной в 4 г. могло бы явиться следующим рубежом в исследовании космического пространства.
Сила тяжести на Марсе составляет две пятых земной. Красная планета имеет тонкий слой разреженной атмосферы, состоящей в основном из углекислого газа с чуть заметной примесью кислорода и воды. Марс проходит по своей орбите вокруг Солнца за два наших года. Времена года на Марсе очень похожи на земные. В зимние периоды астрономы наблюдают ледяные шапки, образующиеся в северном и южном полушариях. А летом пыльные бури поднимают сильнейшие пыльные бури по всей планете.
Отчасти Марс похож на Землю, но на нем значительно холоднее. Возможность жизни на Марсе давно уже пленяла воображение людей. В 1897 г. английский писатель Г. Дж. Уэллс написал роман «Война миров», где высказывалось предположение о существовании марсиан и о возможности захвата ими Земли. Уэллс написал свою книгу под впечатлением созданных несколькими астрономами схематических карт Марса, на которых четко прослеживались прямые линии, пересекающие всю планету. В 1980-х во Флагстафе, Аризона (США), Персиваль Лоуэлл создал целую серию рисунков Марса, на которых были видны многочисленные тонкие прямые линии. В то время высказывалось предположение, что эти линии являются каналами, которые используются для транспортировки воды из полярных областей в засушливые пустыни!
Некоторые из наиболее простых растительных и животных организмов Земли могли бы выдерживать колебания температуры на Марсе. Летом в полдень на экваторе температура поверхности может подниматься немного выше точки замерзания воды. Однако большую часть времени температура поверхности значительно ниже нуля, и тем не менее климат там не намного более суров, чем на Аляске или в Антарктиде. В тонком слое атмосферы Марса содержится много углекислого газа, немного азота и совсем незначительное количество кислорода и воды. Сходство состава атмосфер Марса и Земли дало некоторым ученым основание полагать, что на Марсе могут существовать примитивные формы жизни.
Научно-фантастические описания Марса как планеты, населенную высокоразвитыми организмами, в 1960-х гг. утратили всякую правдоподобность. Американский космический зонд «Маринер-4» сделал первые четкие снимки поверхности крупным планом. На них мы видим безжизненный мир, испещренный кратерами. В 1975 г. ученые США запустили два космических корабля «Викинг». Каждый из них нес и орбитальный, и посадочный комплексы, которые сфотографировали Марс во всех деталях. Почти все, что мы теперь знаем о Марсе, получено во время этих исследований, продолжавшихся более четырех лет. Камеры посадочных комплексов «Викингов» не обнаружили никаких признаков растений или животных, а в ходе химических экспериментов не удалось найти тех видов молекул, которые имеют отношение к жизни. Однако, хотя в настоящее время Марс считается почти наверняка безжизненным миром, без дальнейших исследований мы не можем с уверенностью утверждать, что там и прежде никогда не существовало примитивных форм жизни.
На Северном и Южных полюсах Марса лежат ледяные шапки. Зимой планета становится настолько холодной (-100°С), что углекислый газ, находящийся в его атмосфере, замерзает до твердого состояния, образуя, так называемый сухой лед. Некоторое количество обычного водяного льда там тоже, возможно, имеется. В течение Марсианского года, ледяные шапки на полюсах то растут, то уменьшаются. При замерзании и оттаивании грунта возникли кольцевые образования, похожие на дюны. Разреженная атмосфера Марса содержит кристаллы водяного льда, и «Вояджер» заметил в ней редкие облака. Однако даже если бы вся атмосферная вода выпала на планету в виде дождя, она покрыла бы ее поверхность слоем всего в 0,01 мм толщиной. Облака над Землей содержат воду, которая могла бы образовать слой толщиной в несколько сантиметров.
Сегодня на Марсе нет ни рек, ни морей, но в прошлом, вероятно, их было очень много. На снимках, сделанных «Викингом», хорошо видны старые русла. Посреди широких рек, ныне сухих, имеются острова. Глубокие ущелья долины Маринер и тонкие очертания сухих долин были некогда прорезаны текущей водой. Ученые считают, что поверхностные воды хранятся в виде захороненных в грунте ледяных глыб, особенно в полярных областях. Климатические условия, подобные тем, которые на Земле имеются в зоне тундры, на Марсе, вероятно, широко распространены.
Марс претерпел значительные климатические изменения. Атмосфера Марса богата углекислым газом, который должен был удерживать тепло, идущее от Солнца. Мощные извержения вулканов тоже могли вносить свою лепту в глобальное разогревание Марса. Многочисленные свидетельства говорят о том, что в далеком прошлом Марс был более теплой и влажной планетой, на которой, возможно, имелись условия для возникновения жизни. Однако сегодня на Марсе температура повсюду ниже точки замерзания воды.
Человечество всегда волновал вопрос о том, есть ли жизнь на Марсе. И поэтому кульминационным шагом в изучении Марса был проект «Викинг», готовившийся более 10 лет.
По словам руководителей проекта, задачей номер один был поиск жизни. Вообще говоря, информация, которая была собрана о Марсе еще до «Викингов», не противоречила возможности существования здесь простейших форм жизни. Однако уточнение природных условий планеты, которое входило в состав экспедиции, имело огромное значение не только для решения поставленной «сверхзадачи».
«Викинги» выполнили множество экспериментов, среди которых одним из главных было фотографирование марсианской поверхности. Снимки, сделанные с орбитальных аппаратов и непосредственно с посадочного модуля, содержат очень ценную информацию. Например, перед выбором места посадки «Викингов» были тщательно исследованы участки планеты площадью около 4,5 миллиона квадратных километров. Это позволило получить новые сведения о поверхности Марса.
С помощью масс-спектрометрического анализа удалось определить химический и изотопный состав атмосферы Марса. Главный ее компонент – углекислый газ. Аргона около 1,5 процента, азота около 2 процентов, обнаружены следы кислорода, озона и окиси углерода.
Эксперименты «Викингов» по поиску жизни на Марсе делятся на две группы.
Первая – анализ проб грунта на присутствие в нем органических молекул. Эти опыты проводили при помощи бортового хроматомасс-спектрометра весьма высокой чувствительности: многие соединения выявляются этим прибором даже в том случае, если присутствуют в пробе в количестве, меньше, чем одна часть на миллиард.
Он представляет собой хроматографическую разделительную колонку, соединенную со входом в ионный источник миниатюрного масс-спектрометра. Начальный участок колонки связан с печкой, в которой сжигаются пробы марсианского грунта. При сжигании сложных органических соединений обычно образуются летучие вещества – нитрилы, альдегиды, бензол и другие достаточно простые продукты. Попадая все вместе в хроматографичекую колонку, они разделяются по времени выхода из этой колонки, и поэтому масс-спектрометр анализирует не сложную смесь веществ, а индивидуальные простые соединения, спектры которых хорошо известны.
Руководители программы «Викинг» исходили из естественного предположения, что, если жизнь на поверхности марса существует, ей должны сопутствовать достаточно сложные органические соединения. Действительно, на Земле мы всегда встречаем продукты деградации и метаболизма микрофлоры, и поэтому органические остатки на поверхности нашей планеты встречаются практически повсеместно. Но очень чувствительный прибор на «Викингах» не обнаружил в грунте никаких органических молекул. Была зафиксирована лишь вода в совсем малых дозах, 0,1-1 процент.
Казалось, вопрос решен: Марс – биологически мертвая планета. Но тут на Землю стала поступать информация, получаемая в результате других экспериментов, чисто биологических. Этих экспериментов было три.
Первый состоял в изучении фотосинтетического усвоения предполагаемой марсианской микрофлорой меченых молекул углекислоты и окиси углерода (14СО2 и 14СО). Пробы грунта поместили в небольшую камеру. В камере смонтировали миниатюрный осветитель, имитирующий солнечный свет, а внутрь вместо марсианского воздуха вводили 14СО2 и 14СО. Авторы этого эксперимента предполагали, что, если в пробе грунта содержатся микроорганизмы, под действием солнечного света они могут усваивать 14СО2 и 14СО, включая в молекулы клеточного вещества радиоуглерод из газовой фазы.