Търсене на живот във вселената увод

Венера – почти двойник на Земята по размери и маса и най-близката съседка – олицетворявала в древните народи, възхищаващи се на нейната светлина на сутрешното и вечерното небе, богинята на любовта и красотата. Тъй като тази планета крие своята повърхност под вечно облачно покритие, ранните хипотези за живот на други светове населявали Венера с тайнствени същества, завинаги скрити от нашите погледи. Съвременната астрономия отхвърли тези фантазии, след като узнахме, че Венера се „задъхва” под плътна задушлива атмосфера от въглероден диоксид и че температурата на повърхността й надвишава температурата на кипене на водата на Земята с над 350°С! В резултат на това откритие възниква следния въпрос, имащ решаващо значение за нашите търсения на живот: защо Венера толкова силно се отличава от Земята? Как може две планети, отначало почти еднакви, да станат толкова различни в процеса на еволюцията?

За да разберем това, трябва да изучим Венера възможно по-добре с радиофизични методи и космически апарати, изпратени в нейната атмосфера, а също и чрез спектрален анализ на съставящите я газове. Тези съвременни методи позволиха през втората половина на миналия век да се състави достатъчно пълна представа за нашата космическа съседка.

Температура на Венера

Венерианските облаци, значително по-обширни от земните, постоянно скриват повърхността на планетата от външния налюдател. Така, като измерваме температурата на отразената от Венера слънчева светлина с помощта на спектрални методи, ни се отдава възможност да определим нейната стойност само на ниво, близо до горната граница на облаците, т.е. примерно на височина 55 км от повърхността. Тази температура е равна на — 33°С, т.е. напомня земната и не трябва да предизвиква опасения. Но радиовълните са способни да проникват през облаците. Радиоизлъчването от повърхността на Венера говори за температура на нейната повърхност 475°С, достатъчна за топене на олово.

Чрез радиолокационни методи е установено, че Венера се върти значително по-бавно от другите планети, извършвайки един оборот около оста си за 243 денонощия, при това посоката на въртене е противоположна на посоката на орбитално движение на планетата около Слънцето. Радиолокацията показва също, че повърхността на Венера, както и лунната, е осеяна с кратери.

Атмосфера на Венера

Как на повърхността на Венера се поддържа толкова висока температура? За сметка на атмосферата на планетата. От изпращаните космически апарати се знае, че в повърхностните скали на Венера не се съдържат големи количества радиоактивни изотопи, разпада на които би послужил като източник на топлина. Решаващите свойства на атмосферата, обуславящи много високата температура, са нейният химичен състав и броя на различните компоненти в нея, което може да се изрази чрез налягането на повърхността.

Автоматичните космически апарати, изпращани до Венера, установиха, че атмосферата на планетата се състои от 96% въглероден диоксид. Останалите компоненти основно са молекули азот (около 3,5%), малка част аргон и следи от водна пара, солна киселина НСl, флуоводородна киселина HF, въглероден оксид и серен диоксид. Атмосферата на Венера рязко се отличава по химичен състав от земната атмосфера, състояща се основно от азот, кислород, водна пара, аргон и само следи от въглероден диоксид. Но особено важно е, че пълното атмосферно налягане на повърхността на Венера се оказало 90 пъти по-голямо отколкото на Земята.

Атмосферата на Венера е почти 100 пъти по-мощна от земната, а температурата на повърхността й е достатъчна за топене на някои минерали. Венера притежава най-горещата повърхност от всички планети, тя е по-гореща даже от Меркурий. Нейната повърхност е отлично място за снимане на филм за ада. Трудно е да си представим друго място, толкова враждебно към живота.

Как Венера е станала такава? Тъй като разстоянието от Венера до Слънцето е само 0,72 астрономични единици, нормално е да очакваме тя да е по-топла от Земята, но не с 400 градуса! Марс, който е 1,5 пъти по-далеч от Слънцето, отколкото Земята, има средна температура на повърхността само с 50°С по-ниска от средната температура на Земята. Но ако проследим, какно става със слънчевата светлина в дебелата атмосфера на Венера, лесно ще разберем как тази планета е придобила повърхностна температура почти 500^е С.

Видимата светлина, на която се отдаде да проникне през венерианските облаци, достига повърхността на планетата, поглъща се от нея и я нагрява. Нагрятата повърхност на планетата изпуска инфрачервено излъчване. То по-трудно прониква през атмосферата от видимото. Молекулите на атмосферата, особено на основната компонента – въглеродния диоксид, са способни силно да поглъщат инфрачервеното излъчване. При това самите молекули се нагряват и също изпускат инфрачервено излъчване във всички посоки. Насоченото надолу излъчване внася допълнителен принос в нагряването на повърхността на планетата, а насоченото нагоре се поглъща от по-горе лежащите слоеве на атмосферата, добавяйки се към излъчването от повърхността и по такъв начин ги нагрява още по-силно. В края на краищата излъчването от най-горните слоеве заминава в космоса. Но тъй като част от преизлъчената енергия е насочена надолу, температурата на горните слоеве се оказва по-ниска от слоевете, разположени по-близо до повърхността.

Тези процеси на поглъщане на видимата светлина, преизлъчването й в инфрачервената област и частичното поглъщане на инфрачервеното излъчване от атмосферата обезпечават силното нагряване на повърхността на планетата и долната атмосфера. Астрономите наричат ефекта на поглъщане на инфрачервеното лъчение от атмосферата парников ефект, тъй като парниците или оранжериите изпълняват същата функция; видимата светлина преминава през стъклените покриви, нагрява почвата и растенията, а изпусканото от тях инфрачервено излъчване се задържа от стъклените панели. Затова в парника става и по-топло, отколкото в случай, ако махнем стъклото, което играе същата роля, както атмосферата на планетата.

На Земята парниковият ефект играе решаваща роля за обезпечаване на условията за съществуване на живота. Нашата атмосфера поглъща част от инфрачервеното излъчване на почвата и поддържа по-висока температура на повърхността на Земята и долната атмосфера, отколкото в отсъствие на поглъщане. Лишена от атмосфера, Земята би имала средна температура на повърхността около -20°С. В действителност средната температура е по-висока с около 35°С, защото молекулите на водната пара и въглеродния диоксид в атмосферата улавят част от инфрачервеното излъчване. Тези два вида молекули особено ефективно поглъщат инфрачервеното излъчване за разлика от азота и кислорода, основни компоненти в нашата атмосфера. Човечеството забележимо увеличи съдържанието на въглероден диоксид в атмосферата (чрез изгаряне на различни горива), което води до затопляне на нашата планета. Ако се запазят сегашните темпове на потребление на изкопаеми горива, това може да създаде сериозни проблеми през следващите десетилетия.

Парниковият ефект в пълна степен се проявява на Венера, атмосферата на която е 100 пъти по-мощна от нашата и се състои преимуществено от въглероден диоксид. Въпреки че само малка част от падащата слънчева светлина прониква през облаците, масивната атмосфера на планетата, състояща се от ефективни поглътители на инфрачервено излъчване, повишава температурата на повърхността с 400°С в сравнение с температурата, която би била при липса на атмосфера.

Сега, когато разбрахме как атмосферата на Венера поддържа такава висока температура на повърхността, искаме да разберем, защо планетата има толкова мощна атмосфера, почти изцяло състояща се от въглероден диоксид, а Земята няма. Очевидно, различията между атмосферите на Венера и Земята са следствие от наличието на живот на Земята и отсъствието на живот и течна вода на Венера.

В земната атмосфера въглеродния диоксид е малко, защото основната му част е химически свързана във варовиците, основно в калциевия карбонат СаСО_э. Типичният калциев карбонат представлява натрупване на милиони миниатюрни черупки, създадени от морските организми от въглероден диоксид, разтворен в морска вода. Тъй като малките организми консумират разтворения въглероден диоксид, все нови и нови негови порции се разтварят във водата, затова съдържанието му в атмосферата намалява. Ако добием от земната кора и нагреем всички въглеродсъдържащи скали, а продуктите от разлагането изпуснем в атмосферата, то атмосферата на Земята ще се окаже 70 пъти по-дебела от сегашната въздушна обвивка и бе се състояла преимуществено от въглероден диоксид – съвсем като на Венера. Специалните условия, които са предотвратили образуването на такава атмосфера на Земята -създаването на варовици от морските организми и разтварянето на въглеродния диоксид в морската вода – са съществували на нашата планита в течение на стотици милиони години. А на Венера, ако са съществували, е било само в началния етап на нейната история.

Да допуснем, че съдържанието на въглероден диоксид в атмосферата на Земята се е повишило да кажем 10 пъти. Даже това неголямо изменение на химичния състав на атмосферата би предизвикало значителни промени на нашата планета, защото въглеродният диоксид силно поглъща инфрачервеното излъчване. Можем да продължим тези разсъждения като изчисляваме, какво би се случило, ако Земята внезапно се окаже на същото разстояние от Слънцето, както Венера. Поради повишаване на температурата с приближаване към Слънцето , океаните ще станат по-топли. Това ще ускори изпарението на водата, а значи и съдържанието на поглъщащата инфрачервеното лъчение водна пара в атмосферата. Повишеното поглъщане на излъчването ще предизвика допълнително нагряване на повърхността и съответно изпарение, а след това нов ръст на поглъщането и ново изпарение – и така дотогава, докато накрая всички океани не преминат в атмосферата. Този самоподдържащ се процес може да се нарече неконтролируем парников ефект, защото той продължава дотогава, докато не остане вода на повърхността на планетата. В този момент Земята ще стане извънредно гореща, а молекулите водна пара ще се издигнат високо в атмосферата и ще бъдат разрушени от ултравиолетовото излъчване на Слънцето в съответствие със следните реакции:

Н₂0 + Ултравиолетово излъчване -» Н + ОН, (1)

ОН + Ултравиолетово излъчване -» Н + О. (2)

Образуваните в този процес свободни атоми водород ще напуснат планетата, тъй като нейното гравитационно поле не може да ги задържи поради малката им маса, а по-тежките атоми кислород ще останат в атмосферата и ще се съединят с атоми на други елементи.

По такъв начин, задавайки си простия въпрос, какво би станало със Земята, ако тя се приближи към Слънцето на разстоянието на Венера, намерихме добро обяснение защо нашата космическа сестра се оказала толкова чужда за нас. Всяка планета, толкова близко до своята звезда, приличаща на нашето Слънце, не би могла да съхрани течна вода на повърхността си. Това е разочароващ извод, тъй като знаем, че течната вода е важна за непрекъснатото съществуване на живота. Течната вода заличава въглеродния диоксид от атмосферата, разтваряйки го, а след това той отива за образуване на карбонатни скали. Животът ускорява този процес чрез образуване на такива карбонатни структури като черупки на морски организми. Така, без течна вода и без живи организми въглеродният диоксид, попаднал в атмосферата на нашата хипотетична планета, ще остава там и ще създава на планетата същите адски условия, които наблюдаваме днес на Венера. Животът на Земята е направил нашата планета съвсем друга, различна от Венера; би било зла ирония на съдбата ако това се случи сега в резултат на човешката дейност, с която са свързани освобождаване и пренасяне в атмосферата на все по-големи количества въглероден диоксид при изгаряне на полезни изкопаеми за енергийни нужди на цивилизацията.

Макар общият химичен състав на атмосферата на Венера да е лесно разбираем при сравнение с нашата собствена атмосфера, едно тънко различие изисква по-нататъшно разглеждане. В 1978г. космическите апарати направиха поразително откритие: атмосферата на Венера съдържа 10 – 100 пъти повече първичен аргон, отколкото атмосферата на Земята. Той е останал от веществото на първичната Слънчева система за разлика от аргона, появил се по0късно при разпада на радиоактивен изотоп на калия в скалите. Как да се обясни излишният първичен аргон на Венера? Означава ли тази аномалия, че опитите ни да намерим общо обяснение за произхода и еволюцията на атмосферите на планетите от земната група са обречени на неуспех?

Разликата в съдържанието на първичен аргон на Венера и на Земята, така или иначе, показва за възможност планетите по някакъв начин да са имали отначало различни съдържания на химични елементи: въглерод, азот, кислород и благородни газове, които днес присъстват в атмосферите им. Но това може да се обясни и с някакво локално специфично явление, което е предизвикало увеличение на съдържанието именно на благородните тазове, в частност хелий и аргон, на Венера. Възможно е причината да се заключава в това, че Венера е по-близо до Слънцето. Но трябва ли тогава да очакваме постепенно намаляване на съдържанието на благородни газове от Венера към Земята и по-нататък към Марс? На този въпрос астрономите предстои да отговорят при следващи изследвания на планетите.

Когато учените отначало разбрали, че повърхността и долната атмосфера на Венера са извънредно горещи, те се замислили дали все пак няма да се намери място на Венера, подходящо за живот. Може би на полярните области? Не могат ли те да са достатъчно прохладни за съществуване на течна вода? За съжаление, мощната атмосфера, която повишава температурата на повърхността, не допуска това. Подобно на гигантска печка, атмосферата разпределя топлината по цялата планета, поддържайки на цялата й повърхност, както на дневната страна, така и на нощната, от полюс до полюс, температура около 475°С. Различията в температурите на планетата като цяло,, вероятно не превишават 10 или 20°С. Този извод, предсказан на основата на изчисляване на топлинния режим, е бил потвърден от наблюденията на радиоизлъчването на планетата.

Така, повърхността на Венера, изнемогваща от зной под дебела атмосфера, не съдържа безопасен подслон за живота. А може ли да има в нейната атмосфера? Може би не сме забелязали там екологична ниша? Като пример, какво можем да кажем за слоя на височина 55 км над повърхността, където налягането и температурата са благоприятни, близки до земните. Слънчевата светлина, преминаваща през лека мъгла, там е по-интензивна, отколкото на повърхността на планетата, тъй като слоя е разположен във високата част на облачната покривка. Тъй като Венера е лишена от слоя озон, слънчевата светлина ще съдържа смъртоносното (за нас) ултравиолетово лъчение, но можем да си представим организми с прости външни обвивки, защитаващи ги от това въздействие. Така, на пръв поглед горната атмосфера на Венера изглежда благоприятно място; космически екипаж би могъл да лети там на въздушен балон с прости кислородни маски и защитни очила и да търси местни роднини на птиците и пеперудите.

Но тук не са отчетени два важни момента: атмосферата на Венера е извънредно суха (относителната й влажност не превишава 0,01%), а облакът, в който се лети вероятно се състои от капки сярна киселина! Някои видове земен живот биха могли да съществуват в такава среда, но за ограничен период от време. На живите организми, както знаем, е необходима вода за обмен на веществата, а атмосферата на Венера не отговаря на това основно условие, необходимо за съществуване на земни форми на живот.

Може ли на Венера да възникне и се развие друг вид живот? Или по-рано условията там са били други, така че отначало видът живот е бил същият, както нашият, а след това е могъл да се приспособи към изменящите се условия? В състояние ли са хората да изменят сегашните условия на Венера, например, доставяйки там състоящи се от лед астероиди, за да направят планетата подходяща за преселници от Земята? На тези въпроси не може да се отговори, но всички данни свидетелстват за безжизненост на Венера, задъхваща се под своята атмосфера от въглероден диоксид. Що се отнася до преобразуване на климата, човечеството с времето сигурно ще придобие такава способност, а може би и желание да го направи, особено при този ръст на населението през последните години.

Венера, приличаща много на Земята по своите размери и маса, има съвършено друга атмосфера и повърхност. Тя постоянно е обвита от облаци, състоящи се основно от сярна киселина, затова повърхността й е скрита от външен наблюдател. Повърхността на Венера е нагрята до необичайно висока температура : 475°С. Това се обяснява с парниковия ефект, създаван от мощната атмосфера: видимото късовълново излъчване на Слънцето прониква през атмосферата и достига повърхността на планетата по-лесно, отколкото излъченото от повърхността дълговълново инфрачервено излъчване може да напусне Венера. Благодарение на подобен парников ефект на Земята температурата на нейната повърхност е с 35°С по-висока, отколкото би била при отсъствие на атмосфера. Но атмосферата на Венера е 90 пъти по-мощна от земната и се състои предимно от въглероден диоксид, който ефективно поглъща инфрачервеното излъчване, затова парниковия ефект там се проявява значително по-силно.

Радиолокационните сигнали, проникващи през венерианските облаци, позволили да се определи периода на въртене на планетата (243 денонощия) и да се индентифицира геологичната структура на нейната повърхност. Неконтролируем парников ефект, т.е. поглъщане на инфрачервено излъчване от водни пари, съпроводено с повишаване на температурата, а значи изпарение на още вода и по-нататъшно повишаване на температурата, попречил на образуване на варовици чрез свързване на въглеродния диоксид и направил Венера различна от Земята. И така, относително неголеми първоначални различия между планетите, например в разстоянията до Слънцето, са способни да доведат до огромни различия между тях милиарди години след тяхното образуване.

Глава 14
Марс

В много древни цивилизации Марс, вероятно заради червения му цвят, се асоциирал с кръвопролитие и олицетворявал бога на войната. По-късно повишеният интерес към червената планета довел до откриване на облаци, прашни бури, сезонни изменения на повърхността и към дискусия за „каналите”. Разпространеното сред много учени през миналия век убеждение, че може да се открие живот на следващата след Земята планета, достигнало своята кулминация през 1976г., когато на повърхността й кацат два космически апарата „Викинг”.

Въпреки неголемите размери на Марс и по-голямото разстояние до Слънцето, лесно се забелязва поразителното сходство между Марс и Земята в продължителността на денонощието, добре изразените сезонни изменения (в резултат на близки наклони на осите на въртене на двете планети), а главното е във възможността добре да се види как възникват тези изменения на твърдата повърхност. Тъй като 71% от земната повърхност е покрита с морета, пълните площи на сушата на Марс и Земята са почти еднакви.

Най-добри доказателства в полза на живот на Марс, получени от наблюдения в началото на миналия век, се смятали сезонните изменения на контраста на детайли от повърхността на планетата. В частност, ежегодно се наблюдава вълна на потъмняване, която започва през късна пролет в полярната шапка, а с идването на лятото се разпространява към екватора. Такава посока е противоположна на посоката на промените, свързани с настъпването на пролетта на Земята, но астрономите предположили, че вълната на потъмняване може да бъде обусловена от появата на растителност. Ако наличието на вода е по-важно от локалната температура на повърхността, и ако водата постъпва само в резултат на топене на полярните шапки, то растенията биха могли да се развиват както пренасяните от вятъра водни пари или потоци вода се разпространяват от полюса към екватора. Развиващите се растения трябва да отразяват светлината по-слабо от нагрятата почва, затова областите, покрити с растителност се виждат по-тъмни.

С усъвършенстване на телескопите и прилагане на по-сложна апаратура този образ на Марс започнал да се променя. Първите съмнения възникнали в резултат на редица измервания на температурата. Марс се оказала студена планета. Температурата на най-топлото място в най-топлия момент от деня, когато Марс е най-близо до Слънцето, се вдига до 27°С, както у нас в средните ширини. Но средната температура на Марс е значително по-ниска от точката на замръзване на водата. Даже на мястото, където температурата през деня достига 27°С, през нощта пада до — 90°С! В такива условия каквито и да са канали с течна вода, естествени или построени от марсианци, изглеждат неправдоподобни.

Спектроскопичните наблюдения на Марс потвърдили подозрението, че на червената планета не трябва да се очакват потоци вода. Установило се, че марсианската атмосфера се състои главно от въглероден диоксид със следи от водна пара. Пълното количество газ в марсианската атмосфера и налягането на повърхността на планетата са по-малко от 1% от стойностите в нашата атмосфера. Налягането на повърхността играе важна роля в разсъжденията за възможност за живот на Марс, защото ако атмосферата не осигурява налягане по-голямо от 0,6% от атмосферното налягане на Земята, водата не може да съществува в течно състояние независимо от температурата на повърхността. Ако атмосферното налягане падне по-ниско от тази прагова стойност (6 мбар), ледът при топене ще преминава направо във водна пара (сублимация). Без течна вода животът, доколкото ни е известно, е невъзможен, затова пълното атмосферно налягане на повърхността на Марс има решаващо значение за съществуването на живот.

Резултати от космическите полети

През 60-те и 70-те години на миналия век към Марс са изпратени редица космически апарати „Маринер” с подходяща апаратура, което позволило да се погледне на планетата от близко разстояние. Оказало се, че някои участъци на Марс много приличат на лунната повърхност. Средното налягане на повърхността е близко до критичната стойност от 6 мбар, което изключва съществуване на течна вода. Подробното разглеждане на хиляди снимки, предадени на Земята от „Маринер-9” не потвърдило съществуването на прословутите „канали”. Очевидно, тези непрекъснати линии са били оптична илюзия в резултат на случайното подреждане на тъмните петна на повърхността на планетата.

Спектрометрите показали, че полярните шапки на Марс се състоят предимно от твърд въглероден диоксид, а не от замръзнала вода. Това за пореден път потвърждава, че там трябва да бъде студено – за превръщането на С0₂ в лед на Марс температурата на повърхността трябва да е — 125°С. Измерванията на инфрачервеното излъчване показали, че в продължение на цялата година даже на екватора температурата на Марс се понижава призори средно до — 90°С. Ежедневните температурни колебания превишават 100°С, т.е. значително по-големи от най-силните колебания на температурата в земните пустини. Такива колебания потвърждават разредеността на марсианската атмосфера, плътността на която е 150 пъти по-ниска от земната, а парниковият ефект в нея повишава температурата с 5°С.

Низкото съдържание на озон в марсианската атмосфера (0,0001%) не осигурява ефективна защита от ултравиолетовото излъчване на Слънцето. Когато някои учени съпоставили този факт с вероятното отсъствие на течна вода и жестокия студ, стигнали до извода, че перспективите за откриване на живот на Марс са пренебрежимо малки. Но други учени подчертавали, че някои земни микроорганизми биха могли да съществуват в суровите марсиански условия, ако са защитени от ултравиолетовото лъчение, например намирайки се под камъни, и са снабдени с неголямо количество течна вода, за да се навлажнят почвените частици, макар и за неголяма част от денонощието. Освен това, тези учени показват съществуването на криволичещи долини с разклонени притоци като доказателство, че някога потоци вода са текли по повърхността на Марс. Огромните марсиански вулкани, например планината Олимп, плосък връх, издигащ се на 25 км над обкръжаващата равнина, показват, че кората на планетата до неотдавна е била подложена на въздействието на вулканична активност. Може би нашите космически апарати са пребивавали на червената планета в разгара на най-голямото вледеняване? Може би, в миналото на Марс са съществували по-благоприятни условия за живот? И могат ли те отново да станат благоприятни?

Ние знаем, че в миналото ъгълът на наклона на оста на въртене на Марс към равнината на неговата орбита се е изменял в течение на милиони години. Той периодически ту се е увеличавал, ту е намалявал. Тези изменения са обусловени от съвместното гравитационно въздействие на Юпитер и Слънцето и оказват сериозно влияние на марсианския климат.

Да разгледаме какво би станало, когато наклонът на оста на въртене превиши сегашната стойност. Тогава разликите между зимата и лятото на Марс ще бъдат по-рязко изразени, отколкото сега, и не е изключено полярната шапка в съответното полукълбо напълно да изчезва през лятото. Когато този ефект е бил открит, най-напред астрономите предположили, че в резултат на сублимацията в атмосферата на Марс ще постъпи достатъчно количество газ (главно въглероден диоксид), за да се вдигне налягането до ниво, осигуряващо съществуването на течна вода. Това би могло да послужи за обяснение на мрежата от долини, силно напомнящи пресъхнали корита на реки, на снимките, изпратени от „Маринер-9”. При такова циклично появяване и изчезване на течната вода животът на Марс е могъл да си изработи способност да чака стотици хилядолетия, когато липсва течна вода, и да се намира в състояние на анабиоза дотогава, докато сублимацията на полярните шапки отново не осигури течна вода на повърхността на планетата и не върне към живот дехидратираните организми. За съжаление, голямата част от предполагаемите корита имат възраст, измервана не с милиони, а с милиарди години. Това означава, че описаните цикли на поява на течна вода са могли да имат място само на значително по-ранен етап от марсианската история.

След стотици години противоречиви наблюдения от повърхността на Земята и 8 години също противоречиви наблюдения от космически апарати се подготвил проектът „Викинг”. Той предвиждал изстрелване на два космически апарата, всеки от които се състои от орбитален и спускаем модул, които да пристигнат на Марс през лятото на 1976г. Орбиталните модули били предназначени за избор на подходящо място за кацане и ретранслация на данни от спускаемите апарати, събрани на повърхността, а също и за дистанционно изследване на цялата планета.

Научната апаратура, установена на „Викинг-1 и 2” съдържа голямо разнообразие от прибори, за да може да се отговори на най-неотложните въпроси за Марс. Какъв е съставът на марсианската почва? Достатъчно ли са активни недрата на планетата, за да се предизвикат „марсотресения”? Какъв е съставът на марсианската атмосфера? Какви са климатичните условия на Марс? Голямо внимание се отделило на получаване на снимки с добра разделителна способност, както и цветни изображения на различни детайли. Има ли живот на Марс? Много от приборите са можели да помогнат на отговора на този въпрос, но три анализатора са били специално конструирани само за тази цел – за метаболизъм, дишане на почвата и фотосинтеза.

Новият Марс

За опитните очи на учените, участващи в програмата „Викинг”, марсианските пейзажи се сторили познати. Разнообразни скали с остри краища, с неравности по повърхността и дюни близо до хоризонта – всичко това напомня земни пейзажи, където се срещат области с червеникава почва, богата на железни съединения. Както Земята, така и Марс рязко се различават от Луната, където пълното отсъствие на атмосфера обрекло почвата на безжалостна бомбардировка от микрометеорити и обезцветяване от интензивното ултравиолетово излъчване на Слънцето. Изследването на марсианската почва показало и други сходни черти със Земята и което е по-важно, фактическа идентичност на химичния състав на почвата на местата на двете кацания.

Ако се погледне съставът на почвата по съдържанието в него на химични елементи, като се изключи необикновено многото сяра на Марс, останалото съотношение на химичните елементи на Марс е подобно на това, което се среща на Земята в богатите на желязо глинести минерали. Малки частици от тези минерали могат да образуват дюни, а също да бъдат причина за червения отенък на марсианското небе. Важният извод в крайна сметка е, че повърхността на Марс се състои от химични елементи, отношението на съдържанията на които като цяло е такова, каквото на Земята.

Аналогичен извод е верен и за марсианската атмосфера. 95% (по обем) от марсианската атмосфера се състои от въглероден диоксид, 2,7% азот, 1,6% аргон, около 0,1% кислород незначителни следи от водна пара въглероден оксид. Преобладаването на въглероден диоксид ни кара да си спомним за Венера. Отново се сблъскваме с планета, атмосферата на която очевидно се е развивала в отсъствие на течна вода и живот.

На Венера вода просто липсва, тъй като орбитата й е толкова близо до Слънцето, че тя се е образувала без вода, или водата се е изпарила скоро след образуването на планетата. На Марс се сблъскваме с противоположната ситуация: основната част от водата вероятно е останала на планетата, но основно под повърхността във вид на вечна замръзналост, както в арктическите райони на Земята. Изглежда се срещаме с класическа ситуация – на Венера е прекалено горещо, на Марс е прекалено студено, а на Земята е точно!

На основата на измервания на съдържанието на различни газове в атмосферата на Марс и нашите представи за това, как избледняват газове от планети, подобни на Марс, можем да реконструираме неговата ранна атмосфера. Оказава се, че е възможно някога Марс да е имал по-плътна атмосфера от сега. Макар съвременната марсианска атмосфера да съдържа 95% въглероден диоксид, основната част от него близо до повърхността на планетата, очевидно, е съсредоточена в полярните шапки и карбонатните скали. Лесно се пресмята, че ако целият този въглероден диоксид премине в газообразна форма, атмосферното налягане ще се покачи до стойност, съставляваща от 50 до 100% от атмосферното налягане на повърхността на Земята.

Този интересен факт позволява да се обяснят тайнствените корита, вероятно образувани от течаща вода. При повърхностно налягане 500 мбар течна вода би могла да тече по повърхността, макар че такава атмосфера вероятно не е в състояние да осигури достатъчно топлина за пълно развитие на цикъла дъжд – реки – водоеми – дъжд. Действително, на Марс не са открити следи от пресъхнали езера, брегови линии или някакви големи резервоари за вода. Разклонената система от корита (русла) не съдържа големи извивки, характерни за развитите речни системи с бавно течение на Земята. Вместо това виждаме следи от бързи потоци вода, подобни на следи от много кратки наводнения в нашите пустини, но със значително по-голям мащаб. Понякога източникът на вода на Марс прилича на „провал” в почвата и можем само да гадаем, не се ли разтопява внезапно вечната замръзналост под повърхността в резултат на термична активност или удар на метеорит и не изригва ли поток вода от ледения плен, за да се разтече по марсианските равнини.

Тази активна нестабилна фаза в историята на планетата, очевидно, е имала място преди милиарди години и един от основните въпроси, на който предстои да се отговори е: колко дълго тя е продължила? Наличието на метеоритни кратери на дъното на големи долини свидетелства, че последните обширни наводнения на Марс са станали преди повече от 3 млрд. години. Но във всеки случай, имало е период, когато на повърхността на Марс е съществувала течна вода, а оттук може да се заключи, че може би живот се е зародил на Марс, за да загине през следващите милиарди години. Несъмнено е, че на Марс са налични основните химични елементи, които определихме като необходими за живота. Знаменитите полярни шапки, състоящи се от сух лед, включват също значително количество воден лед. В това може да не се съмняваме, защото през лятото слънчевото излъчване повишава температурата на северната полярна шапка до стойност, при която целия сух лед се изпарява и остава само неголяма шапка от воден лед. Преди този лед да успее напълно да се изпари, замръзващият въглероден диоксид през есента отново го покрива, опазвайки част от водния лед година след година. Границите на полярните шапки могат да станат в бъдеще първите кандидати за търсене на живот на Марс.

Марс има два малки спътника, Фобос и Деймос, наречени така в чест на синовете на бога на войната. За разлика от нашата Луна и четирите големи (галилееви) спътници на Юпитер, двата спътника на Марс имат средни диаметри по-малки от 20 км, т.е. по-малки от големите астероиди.

От орбиталните модули на „Викингите” са направени висококачествени снимки на Фобос и Деймос, които отрекли предположението за техния изкуствен произход. Спътниците са прекалено малки, за да може собствената им гравитационна сила да им предаде форма, близка до сферична, както при всички големи обекти, подобни на Земята и Луната. Изранени от удари на многобройни метеорити, Фобос и Деймос дават добра представа за това, как изглежда типичен астероид. Тези спътници са по-скоро захванати астероиди, отколкото обекти, формирали се на своите сегашни орбити чрез натрупване (акреция) едновременно с Марс. Спектроскопски изследвания показват, че химичния състав на Фобос и Деймос е близък до състава на метеоритите от вида карбонатни хондрити.

На експериментите, непосредствено свързани с търсене на живот на Марс, ще бъде посветена отделна глава, тъй като те представляват единствения пример за пряко търсене на извънземен живот.

Марс, диаметърът на който е 2 пъти, а масата 10 пъти по-малки от земните, прилича на Земята по периода на въртене, характера на сезонните изменения и наличието на атмосфера. Но неговото голямо разстояние до Слънцето и което е по-важно, низкото атмосферно налягане, представляващо по-малко от 1% от налягането на Земята, препятстват съществуването на течна вода. Основната част от водата се намира или в слой на вечна замръзналост под повърхността, или в полярните шапки, които се състоят главно от замръзнал въглероден диоксид; нищожна част водна пара се съдържа и в марсианската атмосфера, която също се състои основно от въглероден диоксид.

Макар в днешно време да не може да съществува течна вода на Марс, фотографиите на Марс от космическите апарати показват съществуване на течна вода на планетата в миналото. Като свидетелство се явяват криволичещи древни корита (русла), които по мнението на геолозите трябва да са следи от течаща вода.

Повърхността на Марс, силно осеяна с кратери, показва, че за 4 млрд. години, изминали след образуването на повечето кратери, ерозията и климатичните влияния са били незначителни. Гигантските вулкани (някои от тях превъзхождат три пъти най-високите планини на Земята) свидетелстват за геологична активност на Марс, която може би не е затихнала и до днес.

Марсианските „канали”, които някога широко са се обсъждали от астрономите, очевидно въобще не съществуват и са били само оптическа измама, но от най-вълнуващите илюзии. Сезонните изменения на цвета на обширни области от марсианската повърхност се обясняват с пренасяне от вятъра на прах и не са свързани с растеж или изсъхване на растения. Спътниците на Марс, Деймос и Фобос, са толкова малки, че запазили неправилна форма. Тяхната повърхност пази следи от интензивна метеоритна бомбардировка. Тези спътници приличат по външен вид и даже по химичен състав на неголеми астероиди.