От сине-зеленых водорослей до человека

Выше мы уже говорили, что жизнь на Земле возникла еще тогда, когда ее возраст исчислялся всего лишь сотнями миллионов лет. Носителями жизни в ту отдаленную эпоху были одноклеточные, лишенные клеточных ядер организмы — бактерии и сине-зеленые водоросли. Первые клетки с ядрами появились около 3,5 миллиардов лет тому назад (ср. «Космический календарь» — см. с. 278, табл. 12). Потребовалась половина времени эволюции Земли, чтобы это произошло — хорошая иллюстрация медленности процесса эволюции жизни на Земле. Примерно к этому же времени относится и появление многоклеточных организмов, по-видимому, возникших из колоний одноклеточных с прогрессивно дифференцирующимися функциями клеток. С этого времени дальнейшая эволюция характеризовалась огромным многообразием форм.

Существующая периодизация развития жизни на Земле дана в табл. 7, где указаны также эпохи начала соответствующих периодов.

Таблица 7

Эра	Период	Возраст (начало периода) 10⁶ лет
Кайнозойская	Четвертичный	l
Третичный
Мезозойская	Меловой
Юрский
Триасовый
Палеозойская	Пермский
Каменноугольный
Девонский
Силурийский
Кембрийский
Протерозойская	Верхний протерозой
Нижний протерозой
Архейская

В протерозойскую эпоху жизнь на Земле начала становиться космическим фактором. К этому времени относится начало формирования биосферы Земли, полностью преобразившей наружные слои поверхности нашей планеты и ее атмосферу. Жизнедеятельность организмов привела к накоплению в атмосфере Земли свободного кислорода (фотосинтез!) и извлечению из нее углекислоты. До этого организмы развивались в лишенной кислорода среде. Фотосинтез начался около 3,5 миллиарда лет назад.

Первоначально жизнь на Земле развивалась только в ее гидросфере. Выход жизни на сушу — важнейший этап в ее развитии. Это произошло в Кембрийском периоде около 500 миллионов лет назад, когда возраст Земли был только на 10% меньше нынешнего! До чего же медленно шла эволюция жизни на Земле! Могучей движущей силой этой эволюции был дарвиновский естественный отбор, сочетающийся со способностью организмов к мутациям. В свою очередь отбор определялся ограниченностью ресурсов сформировавшейся и развивавшейся биосферы, противодействующей чудовищной потенциальной способности жизни к неограниченной экспансии. Жесткий естественный отбор невероятно развивал способность видов к адаптации в условиях изменяющейся окружающей среды. Например, обусловленное жизнедеятельностью организмов изменение состава атмосферы в сторону насыщения ее кислородом оказалось гибельным для большинства анаэробных форм. Ведь свободный кислород с его огромной химической активностью — смертельный яд для таких организмов. И только немногие формы смогли не только приспособиться к изменившимся атмосферным условиям, но и использовать их для своего дальнейшего развития. Так жизнь стала «аэробной».

Бурное развитие жизни началось в палеозойскую эру. Мы уже упоминали, что в Кембрийский период началась колонизация суши. По-видимому, это происходило в мелководных лагунах, где на окаймляющей их прибрежной кромке появились пленки водорослей. В этот период море кишело уже довольно высокоорганизованными животными — трилобитами, которых насчитывалось свыше тысячи видов. Это были предки нынешних членистоногих. У трилобитов уже развился орган зрения. Отдельные особи достигали размеров порядка метра. Наряду с трилобитами (ныне полностью вымершими) кембрийские моря кишели иглокожими, моллюсками и плеченогими. Появились первые раковины.

В силурийском периоде растения покоряют сушу. Этот процесс получил особенное развитие в Девоне. Растительный мир обогатился папоротниками, хвощами. В морях появились первые рыбы. Первые животные вышли на сушу. В следующем каменноугольном периоде произошел небывалый расцвет растительного царства, чему, возможно, способствовала увеличившаяся вулканическая активность Земли, сопровождающаяся значительным выделением углекислоты. Это было царство амфибий, уже освоивших размножение на суше. В это же время появились первые пресмыкающиеся. Воздух наполнился летающими насекомыми. После пермского периода, сопровождавшегося значительными климатическими изменениями и обусловленными ими значительными изменениями растительного и животного мира, наступила мезозойская эра. Это было царство рептилий, достигших небывалого разнообразия форм. Но уже в начале мезозоя появились первые млекопитающие. Катастрофически быстрое повсеместное вымирание динозавров уже давно привлекает к себе всеобщее внимание. Было выдвинуто много гипотез, объясняющих причину этой настоящей катастрофы, постигшей жизнь на Земле (см. с. 75, гл.5 и конец этой главы).

Наступившая новая кайнозойская эра ознаменовалась очередной перестройкой биосферы. Строение земной поверхности приблизилось к современному. Наступило царство млекопитающих. И вот пришла эра человека. Это случилось, по-видимому, около 15 миллионов лет назад, когда появился наш самый отдаленный предок — полуобезьяна-получеловек рамапитек, ископаемые остатки которого обнаружены в Индии. Время появления человека 2,7 млн. лет назад получается на основании расчетов скорости изменений в генной структуре человека.

Поражает чудовищное богатство процесса видообразования в течение эволюции жизни на Земле. Создается впечатление о какой-то фантастической расточительности и даже «избыточности» формообразования в живой природе. В самом деле, оценки палеонтологов приводят к значению ~ 500 миллионов видов, существовавших за все время эволюции жизни на Земле! Заметим, что в настоящее время насчитывается около 2 миллионов видов (из которых ~ 75% — насекомые). Любопытно, что число видов современных млекопитающих достигает 3500, из которых 2500 видов грызунов.

Как уже неоднократно подчеркивалось, развитие жизни на Земле привело к коренной перестройке поверхностных слоев земли и ее атмосферы. В этой связи любопытно привести данные о суммарной массе живого вещества на Земле. Соответствующие данные, полученные по оценке советских авторов, приведены в табл. 8 (с. 156).

Из этой таблицы видно, что основная масса живого вещества сосредоточена в зеленых растениях. Обращает на себя внимание относительная бедность мирового океана живым веществом. Любопытно еще отметить, что суммарная масса всего живущего человечества около 100 миллионов тонн — величина не такая уже малая!

Таблица 8

	Континенты	Океан
растения	животные + микроорганизмы	итого	растения	животные + микроорганизмы	итого
Миллиарды тонн				0,2		3,2
Проценты	99,2	0,8		6,3	93,7

В нашу задачу, конечно, не может входить сколько-нибудь подробное описание эволюции жизни на Земле и связанная с этим эволюция биосферы. Это отдельная и большая тема. (См., например, очень содержательную и интересную книгу Камшилов М. М. Эволюция биосферы. — М.: Наука, 1979.) Но мы должны обратить внимание на то, что эта эволюция представляет собой неразрывную последовательность процессов, причем каждый элемент этой последовательности реализовывался путем огромного количества случайных событий. В процессе этой эволюции природа как бы «пробовала» очень много вариантов, из которых большинство приводило к тупикам. Но подобно тому, как ручеек воды причудливо прокладывает свое русло через пересеченную местность, общее направление эволюции от примитивных сине-зеленых водорослей к человеку прослеживается вполне уверенно. В этом общем направлении ни одно из звеньев эволюционного процесса не может быть выброшено.

Рассмотрим в виде примера пресмыкающихся, которые стали бурно размножаться на суше в середине каменноугольного периода. Это им принадлежит великое «изобретение» — откладывание заключенных в плотную скорлупу яиц, из которых вылуплялось потомство. Один знаток рептилий в этой связи очень точно заметил: «... уже в первом яйце, отложенном первой рептилией на суше, заключалось и пение птиц, и человеческая мысль». (См. Карр А. Рептилии. — М.: Мир, 1975.) И мы имеем все основания сказать, что отдаленными предками человека являются рептилии. Ну, а что было бы, если бы не случилось великое вымирание динозавров в конце мелового периода, вымирание, обусловленное какой-то случайной, скорее всего, — космической причиной? Совершенно очевидно, что эволюция жизни на Земле пошла бы как-то иначе. Во всяком случае млекопитающие не получили бы такого фантастического развития, как это случилось после освобождения ниш биосферы, до этого занятых рептилиями. И очень могло быть, что их эволюция зашла бы в тупик.

Мы неоднократно подчеркивали, что движущей силой эволюции жизни на Земле является дарвиновский естественный отбор в комбинации с непрерывно происходящими мутациями. Но является ли это единственным фактором эволюции? До сих пор этот вопрос служит предметом оживленных и даже ожесточенных дискуссий в эволюционной биологии. Среди накопившегося огромного количества фактов о развитии жизни на Земле есть и такие, которые явно противоречат концепции естественного отбора, во всяком случае, в его упрощенной форме, к сожалению, весьма распространенной у биологов. Известны, например, опыты, когда группе крыс предоставляли неограниченные возможности питания. Сперва они быстро размножались, но потом без всякой видимой причины размножение прекратилось и крысы стали вырождаться. Похоже на то, что им как-то вдруг стало «скучно жить». А всем известные эпидемии массовых самоубийств мелких грызунов леммингов — как их уложить в простую схему естественного отбора?

Не все благополучно и во взаимоотношениях эмбриологии с эволюционной теорией. Почему, например, у некоторых зародышей на какой-то стадии их развития появляются признаки, соответствующие эволюционно более поздним стадиям развития? Этот список недоразумений можно было бы приумножить. Создается впечатление, что наряду с естественным отбором в эволюции жизни на Земле действуют еще какие-то факторы, роль которых пока еще окончательно не выяснена. Или, во всяком случае, естественный отбор есть процесс неизмеримо более сложный, чем это обычно полагают.

Все это еще более усложняет и без того невероятно сложный процесс эволюции жизни и делает его еще более неповторимым, и, если можно так выразиться, «капризным». Если даже где-то на какой-нибудь подходящей планете и возникла когда-то жизнь, ее развитие, обусловленное чудовищно длинной цепью других случайных обстоятельств, практически никогда не повторит развитие жизни на Земле. Не может быть и речи о «тиражировании» эволюции жизни во Вселенной. (Очень удачный термин «тиражирование» предложен Я. И. Фурманом.) Вероятность такого «тиражирования» неизмеримо меньше, чем выигрыш автомобиля в спортлото. Ситуацию совершенно не меняет то обстоятельство, что очагов жизни во Вселенной может быть очень много. Например, в Галактике число таких очагов может быть ~ 10⁸, если сделать «сверх-оптимистическое» предположение, что почти на каждой планете обязательно возникает жизнь. Дело в том, что вероятность реализации той же самой последовательности случайных событий, которая на Земле привела к появлению человека, невообразимо меньше, чем 10^-8.

Единственное, что мы можем сказать, — это то, что однажды возникшая жизнь будет эволюционировать в сторону усложнения и повышения ее адаптации к меняющимся условиям внешней среды. Однако никаких более конкретных соображений о характере, этапах и конечных результатах такой эволюции сказать нельзя.

Остановимся, наконец, на некоторых моментах, связанных с заключительным этапом эволюции жизни на Земле, который привел к появлению человека — носителя разумной жизни. Несомненно, что возникновение разумной жизни ознаменовало собой новый важный этап в развитии материи во Вселенной (неживая материя — жизнь — разумная жизнь). Современная палеонтология прослеживает отдаленных предков человека до полуобезьян рамапитека и кениатека (15 миллионов лет). Заметим, что по мере развития палеонтологии эпоха существования предков человека все более отодвигается назад. Давно ли было время, когда древнейшим предком человека считали питекантропа, возраст которого всего лишь порядка сотни тысяч лет? Как же произошло выделение человека как ветви от ствола приматов? Когда и при каких обстоятельствах?

Конечно, огромную и даже решающую роль в этом процессе сыграл труд. Но все же — почему был выделен один (а может быть, и не один) вид приматов? По какому признаку и по каким причинам? На этой самой ранней заре развития труд, рассматриваемый как сознательная коллективная деятельность, еще не мог играть своей решающей роли. Имеется множество гипотез, пытающихся объяснить, чем же отличались эти первые обезьяны, через миллионы лет превратившиеся в людей, от своих четвероруких сородичей. Автор этой книги, например, несколько лет назад с удивлением узнал, что причиной могли быть... паразиты, одолевавшие некий вид обезьян. Последние вынуждены были много чесаться, что сперва освободило, а потом и развило их передние конечности. И пусть читатель не подумает, что это какая-то шутка или мистификация — речь идет об оригинальной гипотезе, во всяком случае не худшей, чем другие. Очень может быть, что в становлении человека не малую, а может быть, и решающую роль сыграл его величество случай.

Думать, что возникновение мыслящих существ есть фатально неизбежный заключительный этап эволюции жизни на Земле — значит, стоять на чисто идеалистических позициях. Ибо это означало бы веру, что вся Вселенная имела конечной целью своего развития появление мыслящих существ. Но Вселенная существует объективно, вне сознания и воли человека. Вспомним пушкинское: «... и равнодушная природа...». Александр Сергеевич хорошо понимал то, что не могут или не желают понять некоторые не в меру оптимистически настроенные адепты повсеместной распространенности разумной жизни во Вселенной. Вывод из приведенных выше рассуждений прост, хотя, может быть, и печален: совершенно необязательно, чтобы однажды возникшая на какой-нибудь планете жизнь на некотором этапе своей эволюции стала разумной. На Земле это случилось по каким-то пока неясным, скорее всего, случайным (как и все в конкретном процессе эволюции жизни) причинам после четырех миллиардов лет развития. И мы не можем сделать оценку вероятности того, что однажды возникшая на какой-то планете жизнь когда-нибудь станет разумной. Очень может быть, что эта вероятность исчезающе мала.

Не следует забывать, что разум человека обладает огромной избыточностью. Это означает, что для сохранения вида и для обеспечения своего существования в конкретной борьбе с другими животными более чем достаточно разума неандертальца, не говоря уже о кроманьонце. И невольно вспоминается чудовищно гипертрофированные защитные средства хищных гигантских рептилий мезозоя. Эти средства были неправдоподобно избыточны. Природа эволюционного процесса приводит иногда к большой расточительности. И все же может статься, что мозг человека, рога трицератопса и резцы саблезубого тигра имеют одинаковую эволюционную природу...

Так или иначе, но развив свой мозг, человек скачком вышел из равновесия с окружающей средой-биосферой, которая сформировалась за несколько миллиардов лет и частью которой он являлся. Этому процессу особенно способствовало наступление технологической эры, происшедшее всего каких-то 350 лет назад. За этот ничтожный срок развитие человечества приняло подлинно взрывной характер. Об этом речь будет идти в следующей части нашей книги. Сейчас мы только подчеркнем, что в итоге этого взрывного процесса человек стал реальной угрозой самому существованию биосферы. Его неконтролируемая деятельность уже привела к ряду необратимых последствий в экологии. Например, практически исчезли крупные хищники, радикально изменились условия взаимосвязи между различными экологическими нишами, наконец, человечество стоит перед реальной угрозой ядерного самоуничтожения. Под угрозу поставлены атмосфера и гидросфера Земли. И только вера в то, что человек есть действительно разумное существо, позволяет нам надеяться, что при лучшей организации общества человечество придет в уже новое состояние равновесия с окружающей средой.

Мы невольно отвлеклись от нашей темы, но, как говорится, «у кого что болит». Заметим только в заключение, что возникновение современной технологической эры вряд ли было фатально неизбежным. Ведь существовали же тысячелетия высококультурные народы (например, майя) без современной технологии. Все дело, по-видимому, в идеологии и философии, которые исповедует данное общество. Но это уже другой вопрос.

# Вернемся еще раз к проблеме катастрофического вымирания видов. Оказалось, что эпоха гибели динозавров была не единственной катастрофой такого типа. Работы по статистическому анализу палеонтологических данных, относящихся к морским животным, показали, что в течение последних 250 млн. лет подобные события повторялись многократно и, что самое любопытное, периодически, с интервалом около 26 млн. лет. Последнее такое событие произошло около 13,5 млн. лет назад. Эпоха вымирания динозавров (65 млн. лет назад) четко совпадает с одним из пиков, причем с наиболее мощным.

Геологические отложения, относящиеся к этой эпохе, замечательны тем, что они сильно обогащены иридием. Его содержание в тысячу раз больше нормы. При этом обогащенный слой очень тонкий — всего около 1 см. Было выдвинуто предположение, что иридий попал на Землю в результате падения астероида диаметром в несколько километров. Мощность взрыва, имевшего место при падении, оценивается в 10⁷ мегатонн. Он должен был сопровождаться сильным запылением атмосферы, понижением средней температуры на несколько десятков кельвинов, ураганными ветрами, всем, что предсказывается в хорошо известных прогнозах последствий глобальной ядерной войны. Однако столкновение с астероидом — дело случайное, откуда же периодичность? Остроумная гипотеза была выдвинута американскими учеными Мюллером, Дэвисом и Хатом. Они предположили, что Солнце является двойной звездой. Его компаньон — холодная невидимая звезда с массой примерно в десять раз меньше солнечной, движется по эллиптической орбите, причем наибольшее удаление от Солнца составляет 150 000 а. е., а наименьшее — около 30 000 а. е. Период обращения этой гипотетической звезды-спутника, получившей звучное имя «Немезида» (древнегреческая богиня возмездия), составляет 26 млн. лет. В эпоху максимального сближения с Солнцем Немезида вторгается в облако Оорта — самую внешнюю часть Солнечной системы, в которой медленно (со скоростями всего лишь около 1 см/с) ползут по круговым орбитам миллионы комет. В спокойное время, когда Немезида находится далеко, лишь редкие случайные возмущения вырывают из облака Оорта отдельные кометы, посылают их в сторону Солнца, и они становятся наблюдаемыми. Однако, когда возвращается Немезида, облако Оорта приходит в состояние, можно сказать, дикого бешенства. Кометы его покидают в огромном числе, и тысячи их устремляются к Солнцу. Некоторое количество кометных ядер (а это тело размером в несколько километров, отличающееся от астероидов главным образом присутствием большого количества льда) падает на Землю в эти эпохи и вызывает катастрофические изменения климата, вымирание обширных групп живых организмов.

Серьезным аргументом в пользу гипотезы о Немезиде могла бы быть статистика времен образования астроблем — геологических форм, представляющих собой остатки древних кратеров, возникших при падении крупных космических тел, таких как астероиды или кометные ядра. Однако количество известных образований такого рода мало — менее 100, и хотя период получается близкий (около 28 млн. лет), нет убедительного совпадения по фазе. Мощный иридиевый слой найден только один, хотя имеются указания и на существование других.

Ясно, что периодичность в вымирании видов исключает гипотезу о вспышках сверхновых как о главной причине явления, хотя они тем не менее могли играть роль в биологической эволюции. Гипотеза о Немезиде является не единственно возможным объяснением периодического характера вымирания. Рампино и Слотерс (США) обратили внимание на то, что Солнце совершает осцилляции относительно плоскости Галактики с периодом около 30 млн. лет. При прохождении через галактическую плоскость возможна в принципе встреча с мощными облаками межзвездной пыли, достаточно плотными, чтобы заметно уменьшить солнечную энергию, достигающую земной поверхности.

Очевидно, что самым лучшим аргументом в пользу гипотезы о Немезиде было бы прямое наблюдение. Надо искать холодную звезду с малой светимостью и необычно большим собственным движением. Дело это грудное, но не безнадежное, и в случае успеха оно приведет к одному из величайших открытий за всю историю науки, сравнимому разве что с созданием системы Коперника. #

15. «Есть ли жизнь на Земле?»

Волнующий вопрос о жизни на других планетах занимает умы астрономов (и не только астрономов) вот уже несколько столетий. Возможность самого существования планетных систем у других звезд только сейчас, как мы видели в гл. 9, становится предметом серьезных научных исследований. Раньше же вопрос о жизни на других планетах был областью чисто умозрительных заключений. Между тем Марс, Венера и другие планеты Солнечной системы уже давно были известны как несамосветящиеся твердые небесные тела, окруженные атмосферами. Давно стало ясно, что в общих чертах они напоминают Землю, а если так, почему бы на них не быть жизни, даже высокоорганизованной и, кто знает, разумной?

Однако существует большая дистанция между догадками и реальным знанием. Нет сейчас смысла останавливаться на огромном количестве гипотез и литературных произведений, посвященных этой увлекательной проблеме. Наша задача — попытаться кратко изложить ее современное состояние.

Вполне естественно считать, что физические условия, господствовавшие на «только что» образовавшихся из первоначальной газопылевой среды планетах земной группы (в эту группу, как известно, входят Меркурий, Венера, Земля и Марс), были очень сходными, в частности их первоначальные атмосферы были одинаковы. Поэтому, вообще говоря, можно ожидать, что условия для возникновения живой материи на этих планетах были если не одинаковыми, то похожими.

В предыдущей главе мы определили живую материю как сложный молекулярный агрегат, способный к «печатанию» себе подобных систем и подверженный мутациям. Безусловно, такой агрегат мог возникнуть на основе определенных химических реакций, протекающих в определенных условиях. Поэтому проблема возникновения жизни есть в значительной степени проблема химическая.

Основными атомами, входящими в состав тех молекулярных комплексов, из которых образовалось живое вещество, являются водород, кислород, азот и углерод. Роль последнего особенно важна. Углерод — четырехвалентный элемент, способный образовывать с другими атомами кратные связи и соединяться одинаково легко с водородом и кислородом. Поэтому только углеродистые соединения приводят к образованию длинных молекулярных цепей с богатыми и изменчивыми боковыми ответвлениями. Именно к такому типу принадлежат различные белковые молекулы.

В популярной литературе часто приходится читать, что на других планетах жизнь может возникнуть не обязательно на углеродной основе. «Заменителем» углерода обычно называют кремний. Кремний довольно обилен в космосе. В атмосферах звезд и туманностях его содержание (по числу атомов) всего лишь в 5—6 раз меньше, чем углерода, т. е. достаточно велико. Вряд ли, однако, кремний может играть роль «краеугольного камня» жизни. По некоторым причинам его соединения не могут обеспечить такой богатый «ассортимент» боковых ответвлений в сложных молекулярных цепочках, как у углеродных соединений. Между тем богатство и сложность таких боковых ответвлений именно и обеспечивают огромное разнообразие свойств белковых соединений, а также исключительную «информативность» ДНК, что совершенно необходимо для возникновения и развития жизни.

Как мы видели в предыдущей главе, важнейшим условием для возникновения и развития жизни на планете является наличие на ее поверхности достаточно большого количества жидкой среды. В такой среде находятся в растворенном состоянии органические соединения и могут создаваться благоприятные условия для синтеза на их основе сложных молекулярных комплексов. Кроме того, жидкая среда необходима только что возникшим примитивным живым организмам для защиты от губительных ультрафиолетовых лучей, которые в те времена могли свободно проникать до поверхности недавно сформировавшейся планеты.

Из самых общих соображений следует ожидать, что такой жидкой оболочкой может быть только вода и жидкий аммиак. Образование последнего требует сравнительно низкой температуры поверхности планеты. Вообще значение температуры первоначальной планеты для возникновения на ней жизни весьма велико. Если температура достаточно высока, например выше 100 °С, а давление атмосферы не очень велико, на ее поверхности не может образоваться водная оболочка, не говоря уже об аммиачной. В таких условиях говорить о возможности возникновения жизни на планете, конечно, не приходится.

Исходя из сказанного, мы можем ожидать, что условия для возникновения в отдаленном прошлом жизни на Марсе и Венере могли быть, вообще говоря, благоприятными. Вряд ли они были благоприятными на Меркурии, так как его температура относительно высока, а масса мала, что способствует быстрой диссипации газов, и прежде всего водорода, необходимых для возникновения на его поверхности водной оболочки. На рис. 56 (не сканировался) приведена фотография Меркурия, полученная с расстояния 200 000 км с борта американской автоматической межпланетной станции «Маринер-10». Поражает сходство рельефа поверхности Меркурия и Луны. Жидкой оболочкой на Венере и Марсе могла быть только вода, а не аммиак, что следует из анализа физических условий на этих планетах в эпоху их формирования. Но возможность еще не означает действительность. Вопрос о том, есть ли (или была) жизнь на Марсе и Венере, должен быть, прежде всего, решен астрономическими наблюдениями и исследованиями при помощи космических аппаратов.

Очень трудно получить путем астрономических наблюдений явные указания на наличие жизни на той или другой планете. Не следует забывать, что даже в самые хорошие телескопы при наиболее благоприятных условиях минимальные размеры деталей, еще различимых на поверхности Марса, равны 100 км.

Земная атмосфера, вернее ее неспокойствие, является основной помехой, не позволяющей наблюдать на поверхностях планет детали меньших размеров. Коренное изменение этой ситуации произошло только после того, как американская автоматическая станция «Маринер-4» получила первые фотографии поверхности Марса с близкого расстояния (см. гл. 16).

Чтобы положение, в котором находятся астрономы, стало более понятным, вообразим себе оснащенную самыми лучшими современными астрономическими инструментами большую обсерваторию, расположенную на Марсе. Могут ли воображаемые марсианские астрономы, работающие на этой первоклассной обсерватории, доказать наличие жизни на Земле? С марсианского небосклона Земля казалась бы им очень яркой звездой, лишь немного уступающей по блеску Венере, наблюдаемой с Земли. Подобно Венере, она наблюдалась бы в разных фазах. Так как Земля более удалена от Солнца, чем Венера, условия ее наблюдений с Марса были бы более благоприятны, чем условия наблюдений Венеры с Земли. И все же воображаемым марсианским астрономам было бы очень трудно установить факт наличия на Земле жизни.

Несомненно, они наблюдали бы сезонные изменения цветов отдельных больших пространств на Земле, например массивов наших пахотных земель и лесистых стран умеренного пояса. Марсианские теоретики, однако, наверняка, придумали бы ряд гипотез, объясняющих такие изменения, и среди них была бы гипотеза о возможности жизни на Земле... Вряд ли они пришли бы на основе только таких наблюдений к выводу о наличии жизни на нашей планете, тем более — разумной жизни.

Регулярно наблюдая Землю в течение нескольких десятилетий, они несомненно заметили бы большие изменения на ее поверхности. Например, систематическое истребление лесов вряд ли осталось бы незамеченным. Однако определенных выводов они не смогли бы сделать. Ведь и на Марсе мы наблюдаем систематические и довольно большие изменения. Например, с поверхности этой планеты почти совсем исчезло известное образование, называемое Озером Солнца. Знаменитый Скиапарелли, открывший пресловутые «каналы Марса», наблюдал Озеро Солнца как резкое пятно почти круглой формы, однако через 3—4 десятилетия вместо резкого пятна можно было наблюдать довольно вытянутую группу темных пятен. Имеются и многочисленные свидетельства других изменений на поверхности красной планеты. Сами по себе такие изменения весьма интересны, но служить неопровержимыми доказательствами наличия жизни на планете они, конечно, не могут. Заметим, кстати, что на поверхности Луны, почти наверняка лишенной жизни, наблюдался ряд изменений, впрочем, значительно меньшего масштаба.

Можно ли с нашей воображаемой марсианской обсерватории наблюдать следы человеческой деятельности, например всякого рода искусственные сооружения — города, водоемы, плотины? Вряд ли, если учесть, что разрешающая способность телескопов такова, что деталей размерами меньше 100 км обнаружить нельзя. Ведь размеры искусственных сооружений меньше. Ночное освещение земных городов-гигантов: Нью-Йорка, Москвы, Токио, Парижа, Лондона, Чикаго — на пределе чувствительности аппаратуры, по-видимому, можно было бы обнаружить. Представим себе, что городская освещенность в 10 раз больше, чем от полной Луны, причем такая освещенность имеет место в области размером в 10 км. Тогда марсианские астрономы на темной стороне Земли (напомним еще раз, что Земля с Марса, подобно Луне с Земли, наблюдалась бы в разных фазах) могли бы наблюдать звездочку 16-й величины. Однако вследствие рассеяния света от освещенной Солнцем части Земли вряд ли они смогли бы ее обнаружить.

Карл Саган подверг более подробному рассмотрению вопрос о возможности наблюдать из космоса следы человеческой деятельности на Земле. Земля многократно фотографировалась из ближнего космического пространства с помощью фотографических камер, установленных на американских и советских спутниках. Например, специальная программа такого рода была выполнена на серии американских метеорологических спутников «Тирос» и «Нимбус». Для своего анализа американский ученый использовал результаты этих исследований. Иногда на таких фотографиях причудливые сочетания облаков (которыми покрыта большая часть Земли) создают иллюзию искусственных сооружений (рис. 57, не сканировался). Через разрывы облаков иногда удается наблюдать значительные участки суши. Например, на рис. 58 (не сканировался) через такой большой разрыв виден восточный угол США, а на рис. 59 (не сканировался) — южная оконечность Индостана и остров Цейлон. Куски суши, полученные на этих фотографиях, принадлежат к числу наиболее густо населенных областей земного шара, а на рис. 58 видна одна из наиболее развитых в технологическом отношении стран. И все же никаких следов деятельности человека, даже при самом тщательном анализе таких фотографий, обнаружить не удается. Заметим, что на этих фотографиях разрешаются детали в несколько километров.

Из сотен тысяч таких фотографий, полученных на спутниках серии «Тирос» с разрешением около 1 км, только одна выдает присутствие жизни на Земле (рис. 60, не сканировался). На этой фотографии виден кусок Канадской территории в штате Онтарио. В нижнем левом углу снимка отчетливо видна система широких параллельных полос. Это следы лесозаготовок, запорошенные снегом, что увеличило контраст фотографии. Но разве эта совершенно уникальная (одна из сотен тысяч!) фотография могла дать повод для радикального вывода о жизни на Земле! Ведь марсианские астрономы легко могли бы придумать куда более естественные причины для объяснения регулярных деталей, видимых на этой фотографии (например, геологические причины).

Анализируя фотографии, полученные на этих спутниках, с еще более высоким разрешением (например, несколько сотен метров). Саган смог обнаружить несколько деталей, имеющих вид прямых линий. Хорошо, что он заранее знал, что одна такая деталь — это автострада в штате Теннесси. Ведь точно такая же деталь на другом снимке была получена от вполне естественного образования — узкой, прямой песчаной косы в Марокко... Итак, даже такое разрешение недостаточно для бесспорного обнаружения следов разумной деятельности человека на Земле.

Саган обращает также внимание на важный фактор, делающий наши гигантские города невидимыми из космоса: это грязная, непрозрачная атмосфера над такими городами — увы, продукт высокоразвитой цивилизации... Например, американские космонавты ни разу не могли наблюдать из космоса город-гигант Лос-Анджелес! Как говорится, тут комментарии излишни...

Заметим, однако, что существуют спутники специального назначения, позволяющие различать на поверхности Земли детали в несколько метров! Конечно, от таких спутников скрыть следы разумной жизни на Земле уже невозможно.

Такие явления, как ядерные взрывы в нижней атмосфере, которые — увы! — иногда происходят на Земле, безусловно были бы видны с Марса, как кратковременные очень яркие вспышки света. Все же, учитывая относительную редкость ядерных испытаний и быстроту протекания процесса взрыва, вероятность их обнаружения была бы крайне малой. Впрочем, создание специальной весьма оперативной «службы Земли» (подобно существующей у нас «службы Солнца») могло бы привести к успеху. Однако и в этом случае цивилизованные марсианские астрономы вряд ли сочли бы эти кратковременные вспышки света признаками жизни, тем более разумной. Даже мы, живя на Земле, никак не можем такие варварские эксперименты, имеющие конечной целью уничтожение всего живого на нашей прекрасной планете, считать проявлением какого бы то ни было разума...

Итак, очень непросто обнаружить прямые и явные признаки жизни даже на самой ближайшей планете. Впрочем, мы сейчас укажем на один способ такого обнаружения, логически бесспорный. Представим, что наша воображаемая марсианская обсерватория оснащена современными радиотелескопами — устройствами, позволяющими обнаружить и измерить радиоизлучение различных небесных тел.

Марсианские астрономы, подобно земным, исследовали бы радиоизлучение планет. И тут они сделали бы одно потрясающее открытие: на метровом диапазоне волн наша скромная планета Земля посылает в пространство почти такой же мощности поток радиоизлучения, как и Солнце, в периоды, когда на нем нет пятен! Земля на этом диапазоне излучает в миллионы раз больше, чем Венера или Меркурий. Открытие это можно было бы сделать, применяя довольно «скромные» радиотелескопы. Дальнейшие исследования несомненно показали бы, что различные участки поверхности нашей планеты излучают неодинаково, так как была бы найдена периодическая зависимость радиоизлучения Земли от времени, вызванная ее вращением вокруг своей оси. Например, когда к Марсу были бы обращены Африка, Южная и Центральная Азия, уровень радиоизлучения падал бы, а когда Европа и Северная Америка — сильно возрастал. Однако, по-видимому, больше всего марсианских радиоастрономов удивило бы то обстоятельство, что несколько десятков лет назад Земля на метровых волнах излучала в миллион раз слабее. Анализируя все эти факты, умные марсиане поняли бы, правда далеко не сразу, что это радиоизлучение нельзя объяснить действием естественных сил природы, что оно может иметь только искусственный характер. Значит, на Земле есть разумная жизнь! Что и говорить, это было бы замечательным открытием!

В чем же дело? В чем причина столь мощного радиоизлучения Земли? И не мистификация ли это вообще? Нет, мы далеки от попыток шутить на столь серьезную тему. Все описанное вполне соответствует действительности. На Земле имеется несколько тысяч телевизионных передатчиков. Если учесть среднюю мощность каждого такого передатчика (около 20 кВт), ширину полосы частот, в которых происходит излучение, среднюю длительность работы каждого такого передатчика (скажем, 6 часов в сутки), а главное, что все волны телевизионного диапазона (1,5—6 м) совершенно беспрепятственно проходят через земную (так же, как и марсианскую) атмосферу, то мы получим именно ту картину, которую должны были бы наблюдать воображаемые марсианские астрономы.

Автор этой книги произвел соответствующий количественный расчет, на основе которого и была нарисована описанная выше картина марсианских радиоастрономических наблюдений. (Усредненная мощность земного радиоизлучения в метровом диапазоне, как можно подсчитать, близка к 1 Вт/Гц.) Для специалистов, может быть, небезынтересно будет знать, что так называемая «яркостная температура» Земли на метровых волнах, обусловленная работой телевидения, близка к нескольким сотням миллионов градусов, что в сотни раз выше «радиояркости» Солнца на этих волнах в периоды, когда на его поверхности нет или почти нет пятен. Заметим еще, что, кроме телепередатчиков, на Земле есть огромное число радиостанций и прочих устройств, мощно излучающих в ультракоротковолновом диапазоне.

На этом примере мы впервые столкнулись с «космическим» характером жизнедеятельности разумных существ. Эта деятельность привела к тому, что по такой важной характеристике, как мощность и характер радиоизлучения, Земля стала разительно отличаться от всех остальных планет Солнечной системы. Несомненно, что космический характер деятельности есть существенный атрибут развития разумной жизни. В следующих главах этой книги мы уделим этому очень важному и интересному вопросу достаточно много места.

Но означает ли само по себе отсутствие мощного радиоизлучения на метровых волнах от Марса отсутствие там высокоразвитой разумной жизни? Вообще говоря, нет, потому что, несомненно, потери энергии, связанные с телевидением, рано или поздно будут сокращены. Ведь это же варварство, что подавляющая часть энергии, излученной телепередатчиками, бесполезно уходит в мировое пространство! Несомненно, что прогресс науки и техники приведет к тому, что электромагнитные волны будут идти по определенным каналам без ненужного рассеяния. Некоторые шаги в этом направлении уже делаются. Естественно предположить, что высокоразвитые разумные существа будут расходовать электромагнитную энергию не так расточительно, как мы сейчас.

Таким образом, непосредственно обнаружить с достоверностью следы жизни на Земле наблюдениями с Марса весьма непросто. Можно, однако, для этого применить косвенные методы. Дело в том, что развитая жизнь на какой-нибудь планете является могучим фактором, преобразующим ее атмосферу и кору. Не случайно наружные слои нашей планеты, включающие также мировой океан и атмосферу, получили название «биосфера». Согласно исследованиям академика В. И. Вернадского (который ввел в науку само понятие «биосфера»), последняя начинается с глубины 3 км под поверхностью Земли и охватывает почти всю гидросферу и атмосферу. Он пришел к выводу, что все наружные слои земной коры переработаны жизнедеятельностью различных организмов на 99%. Как мы видели в предыдущей главе, практически весь кислород в земной атмосфере есть продукт фотосинтеза растений. Благодаря своей огромной химической активности атмосферный кислород непрерывно вступает в соединения с различными элементами земной коры. Если бы не непрерывное возобновление кислорода, обусловленное жизнедеятельностью растений, он исчез бы из атмосферы всего лишь за несколько тысяч лет. Можно сделать вывод, что наличие свободного кислорода в атмосфере планеты является признаком того, что на ней имеется жизнь, создавшая биосферу.

Биосфера не только создает кислород в атмосфере планеты. Живые организмы, особенно бактерии, за сотни миллионов лет своей «кипучей деятельности» преобразили лицо нашей Земли. Они могут разлагать даже самые стойкие химические соединения, входящие в состав алюмосиликатов и гранитов, составляющих большую часть земной коры. Так постепенно образовалась почва. Причина деятельности живых организмов, преобразующей лицо планеты, кроется в процессах обмена веществ, являющихся неотъемлемым атрибутом жизни. Эти процессы представляют собой химические реакции весьма большого количества типов. Все это приводит к потенциально огромной способности живых существ к размножению. Основная тенденция развивающейся жизни — переработать как можно больше «неживого» вещества, чтобы этот «строительный» материал использовать для построения новых особей.

Если бы этот процесс не сталкивался с суровыми ограничениями, накладываемыми самой природой, прежде всего ограниченностью «строительных ресурсов», за какие-нибудь сутки масса живого вещества превзошла бы массу планеты. Количество живого вещества в земной коре согласно подсчетам В. И. Вернадского, составляет примерно 10¹⁴— 10¹⁵ т. Это в несколько миллионов раз меньше массы земного шара и только в несколько тысяч раз меньше массы земной коры.

Коль скоро наши воображаемые марсианские наблюдатели обнаружили бы вокруг Земли мощную кислородную атмосферу, они должны были бы с необходимостью сделать вывод о наличии на Земле жизни. Если бы количество свободного кислорода в атмосфере было ничтожно мало, так что его можно было обнаружить только на пределе чувствительности приборов, еще можно было бы выдвигать различные гипотезы о «небиогенном» происхождении земного кислорода. Впрочем, эти гипотезы были бы довольно сомнительны. Но такое огромное количество кислорода, которое наблюдается на Земле, можно объяснить только жизнедеятельностью организмов. Итак, химический состав земной атмосферы позволил бы наблюдателям марсианской обсерватории сделать со всей определенностью вывод, что жизнь на Земле существует. Означает ли, однако, отсутствие в спектре планеты линий и полос, указывающих на наличие в ее атмосфере кислорода, что планета безжизненна? Строго говоря, нет. Именно с таким случаем мы встречаемся при исследовании вопроса о возможности жизни на Марсе.

16. «Есть ли жизнь на Марсе, нет ли жизни на Марсе...»

После того как мы в предыдущей главе имели возможность убедиться, что обнаружить признаки жизни на какой-нибудь планете с расстояния, исчисляемого десятками миллионов километров, — задача далеко не простая, можно проанализировать существующие наблюдательные данные о планетах Солнечной системы для выяснения вопроса о возможной их обитаемости. В первую очередь мы остановимся на самой «перспективной» в этом отношении планете — Марсе.

Нет нужды приводить основные астрономические сведения о Марсе — они достаточно часто приводились в научно-популярной литературе. Интересующихся большими подробностями мы отсылаем к монографии В. И. Мороза «Физика планеты Марс» (М.: Наука, 1978).

Прежде всего рассмотрим, что представляет собой марсианская атмосфера. Прямые спектроскопические наблюдения указывают, что в атмосфере присутствует углекислота CO₂ в количестве, примерно в 30 раз большем, чем в земной атмосфере, хотя марсианская атмосфера в 150 раз более разрежена, чем земная на уровне моря.

Каков же химический состав марсианской атмосферы?

Углекислый газ является основной составляющей марсианской атмосферы — примерно 95%. Измерения, проведенные на американских космических аппаратах «Викинг-1» и «Викинг-2» показали, что остальные 5 % — это аргон и азот. Аргон, или, точнее, его изотоп с атомным весом 40, составляет, как известно, около 1 % земной атмосферы. Он, образуется непрерывно в результате радиоактивного распада изотопа ⁴⁰K, находящегося в земной коре. Так как Марс и Земля по своим основным планетарным характеристикам (размеры, состав коры, плотность и т. д.) являются «родственниками», следует ожидать, что этот же процесс должен приводить к появлению аргона и на Марсе. Поскольку кислорода в марсианской атмосфере очень мало, то аргон наряду с азотом оказывается одной из главных компонент марсианской атмосферы.

До последнего времени не существовало сколько-нибудь надежных спектроскопических данных, указывающих на наличие в атмосфере Марса водяных паров. Однако в 1963 г. американские ученые Спинрад, Мюнх и Каплан уверенно обнаружили в спектре Марса очень слабые полосы водяного пара. Из этих наблюдений следует, что количество водяных паров в атмосфере Марса составляет около одной тысячной от CO₂. Отсюда можно сделать вывод, что его атмосфера отличается исключительной сухостью. В незначительных количествах в ней содержится CO (0,06%) и озон O₃ (10^-3 %).

Еще недавно большинство астрономов считали, что так называемые «полярные шапки» Марса суть не что иное, как иней, покрывающий большие области около полюсов планеты. Однако в настоящее время вся совокупность данных наблюдений говорит о том, что сезонные «полярные шапки» — это, главным образом, сухой лед, т. е. затвердевшая углекислота CO₂. Так как ось вращения Марса наклонена к плоскости его орбиты почти на такой же угол, что и Земля, там наблюдается смена времен года. Вообще говоря, климат Марса отличается большой суровостью. Средняя температура поверхности этой планеты приблизительно на 40 К ниже, чем на Земле. В течение суток температура почвы колеблется на 60 — 80 К. Амплитуда годичных колебаний в полярных областях достигает 100 — 120 К, в то время как в экваториальных она равна 30 К. Температура полярных областей достигает зимой -120 °С.

Следует иметь в виду, что в отдельных областях поверхности Марса микроклимат может существенно отличаться в лучшую сторону от описанных выше весьма суровых «средних» условий. Например, благодаря вулканической активности там могут быть области с более высокой температурой и сравнительно большим содержанием водяных паров. В таких областях условия для развития жизни могут быть, конечно, более благоприятными.

В 1964 г. Синтон и Стронг опубликовали результаты наблюдений Марса в инфракрасных лучах (длины волн 7—13 мкм). На этих волнах наблюдается в основном тепловое излучение поверхности планеты, в то время как на более коротких волнах Маре светит преимущественно отраженным солнечным излучением.

Наблюдения Синтона и Стронга производились при помощи большого телескопа обсерватории Маунт Паломар с зеркалом диаметром в 5 м. Это дало возможность исследовать инфракрасное излучение от отдельных участков поверхности планеты. По интенсивности инфракрасного излучения можно было вычислить температуру соответствующих областей в разное время марсианских суток. Температуры поверхности Марса (°C) для разных широт и моментов марсианских суток приведены в табл. 9, из которой видна огромная разница между утренней и дневной температурами. Интересно, что около местного марсианского полдня температура поверхности планеты достигает +28 °С. В то же время температура воздуха на Марсе, даже у самой его поверхности, очень низка и всегда ниже нуля. Уже на высоте около 15 км температура падает даже в экваториальных областях до -100 °С.

Таблица 9

Часы марсианского времени

Широта, градусы

+14

- 78

- 91

+10

+16

+14

- 2

- 64

-16

+16

+22

+10

- 64

- 19

+13

+26

+28

+15

- 8

- 55

-10

+19

+22

+20

+14

- 54

- 11

+18

+26

+23

+20

- 12

- 42

- 6

+18

Новую эру в исследованиях Марса открыли американские и советские автоматические межпланетные станции «Маринер» и «Марс» (рис. 61, не сканировался), которые, начиная с 1962 г., планомерно посылались к Марсу. Впервые автоматическая станция «Маринер-4» передала на Землю фотографии поверхности этой планеты, полученные со сравнительно близкого расстояния (~ 10000 км). Эти фотографии выявили на поверхности Марса огромное количество кратеров самых различных размеров. Любопытно отметить, что только один астроном на Земле довольно давно предсказал, что поверхность Марса должна быть покрыта кратерами. Это был выдающийся эстонский астроном Эпик, работавший в Ирландии. Однако на это предсказание не было обращено должного внимания. Для всего «астрономического мира» открытие кратеров на поверхности Марса было полной неожиданностью...

Важные результаты в съемках поверхности Марса были достигнуты в конце 1971 г. американской автоматической станцией «Маринер-9». Поначалу съемкам сильно мешала огромной силы пылевая буря, на много недель закрывшая непроницаемой мглой поверхность планеты. Это дало повод организаторам полета «Маринер-9» для веселых шуток (рис. 62).

Когда буря утихла, «Маринер-9» выполнил высококачественную «космофотосъемку» поверхности Марса, охватывающую всю его поверхность. Некоторые из переданных на Землю фотографий поверхности Марса приведены на рис. 63 а-в (не сканировались).

# Практически одновременно с «Маринером-9» работал «Марс-3» — советский искусственный спутник планеты Марс. На нем проводились фотометрические исследования поверхности и атмосферы в разных диапазонах. #

В 1974 г. четыре советские автоматические межпланетные станции — «Марс-4», «Марс-5», «Марс-6» и «Марс-7» — продолжили программу изучения Марса. В результате этих исследований природа марсианской атмосферы значительно прояснилась. Приводим основные результаты этих измерений, не останавливаясь на технических подробностях. Мы сюда включили также результаты наземных наблюдений, выполненные самыми совершенными методами на крупнейших телескопах.

Установленные на советских автоматических станциях «Марс-3» и «Марс-5» «индикаторы влажности» — особая аппаратура, чувствительная к инфракрасным лучам, поглощаемым водяными парами, — позволили надежно найти распределение паров H₂O над поверхностью Марса. Выяснилось, что это распределение весьма неравномерно, колеблясь от неизмеримо малого значения до 100 мкм осажденной воды.

Среднее значение полного давления марсианской атмосферы близко к 0,006 земного атмосферного давления (около 5 мм рт. ст.). Эта величина оказалась значительно ниже принимавшегося раньше значения. Вообще следует заметить, что на протяжении последних двух десятилетий наблюдалась тенденция к непрерывному снижению давления марсианской атмосферы. Так, например, известный исследователь Марса де Вокулер около 30 лет назад вывел значение для давления атмосферы Марса 65 мм рт. ст. По наблюдениям, выполненным во время противостояния Марса в 1963 г., было найдено, что давление на Марсе составляет только 20 мм рт. ст. И вот сейчас оно принимается еще в 4 раза меньшим! Такое низкое давление достигается на Земле только на высоте 30 км над уровнем моря.

Следует, однако, заметить, что на поверхности Марса наблюдаются огромные перепады высот, до 25 км. По этой причине атмосферное давление на поверхности Марса сильно зависит от высоты того или иного участка. Есть места (впадины), где атмосферное давление почти вдвое больше среднего, есть и такие высокогорные области, где давление вдвое меньше среднего. Конечно, удивительного в этом нет ничего. Вообразим себе, что у нас на Земле исчез мировой океан. Тогда разность высот между океанскими впадинами и высокогорными плато была бы 7—10 км. Конечно, разница в высоте между вершинами Гималаев и отдельными узкими провалами в океане типа Филиппинской или Марианской впадин составляет около 20 км. Но это, так сказать, «экстремальные» значения перепадов высот. Очень возможно, что на Марсе будут найдены разные малые области с еще большей разностью высот. Но в целом степень «изрытости» поверхности Марса (в смысле отклонения от идеальной сфероидальной формы) значительно больше, чем на Земле, что, по-видимому, объясняется меньшим значением силы тяжести на этой планете.

Специальный интерес представляет строение верхней атмосферы Марса. На высоте около 300 км основной составляющей атмосферы является атомарный кислород. Несомненно, это объясняется фотодиссоциацией углекислого газа (плотность второго и более тяжелого ее продукта, CO, падает быстрее с высотой, чем плотность O). Начиная с высоты около 400 км преобладающей компонентой марсианской атмосферы становится атомарный водород H. На этой высоте в каждом кубическом сантиметре содержится около 10000 атомов водорода. Следует ожидать, что здесь содержится примерно такое же количество гелия, однако на расстояниях в несколько тысяч километров атмосфера должна уже состоять практически из чистого водорода. Чисто водородная внешняя атмосфера Марса прослеживается вплоть до огромных расстояний в 20000 км, образуя своего рода «корону». Аналогичная водородная «корона» окружает Землю, а также Венеру. Водородная корона Марса была исследована на американских и советских автоматических станциях с помощью специальных приемников, чувствительных к излучению в резонансной линии водорода «Лайман альфа». Это излучение возникает при рассеянии солнечных ультрафиолетовых квантов атомами водорода, находящимися в верхней атмосфере Марса. По той же причине эту линию излучают атомы водорода в верхней атмосфере Земли и Венеры.

Так же, как и в случае верхней атмосферы Земли, атомы водорода в верхней атмосфере Марса должны «улетучиваться» (или, как говорят, «диссипировать») в межпланетное пространство. Поэтому должен быть непрерывно действующий источник их пополнений.

Таким источником может быть только диссоциация водяных паров в более глубоких слоях марсианской атмосферы. Оказывается, что даже того скромного количества паров H₂O, которое там имеется, вполне достаточно для этой цели.

Таким образом, климат Марса и его атмосфера не очень-то благоприятствуют развитию жизни на нем, хотя, конечно, не исключают ее возможности. Уместно в этой связи напомнить, что в Антарктиде люди живут при температурах марсианских полярных областей. Там зарегистрирована самая низкая температура на Земле –82 °C. Конечно, человек в Антарктиде создает свою искусственную биосферу. Все же возможности приспособлений организмов к суровым природным условиям весьма велики. Следовательно, сама по себе суровость климатических условий на Марсе не исключает возможности наличия на нем жизни.

.Кроме того, в последние годы серьезно обсуждается возможность резких колебаний климатических условий на Марсе в течение его «геологической» (лучше сказать, «ареологической») истории.

Когда протяженная «сезонная» полярная шапка, состоящая из углекислоты, весной исчезает, в центре ее остается яркое пятно диаметром в несколько сотен километров, сохраняющееся в течение всего лета. Это скопление льда H₂O. В прошлом ледяные шапки могли таять, существенно меняя условия на поверхности «красной планеты». Оценочные расчеты показывают, что атмосферное давление могло быть тогда в десятки раз больше. Эту эпоху связывают с периодом высокой вулканической активности. Высокая концентрация водяного пара могла способствовать образованию на поверхности Марса более или менее значительных открытых водоемов.

На рис. 64 приведена фотография участка Марса, полученная советской АМС «Марс-5». На ней отчетливо видна извивающаяся линия, очень похожая на русло реки. Такие образования найдены на Марсе в значительном количестве. Характерная структура, форма, наличие «притоков», «наносов» и т. д., — все указывает на то, что мы имеем здесь дело с настоящими сухими руслами. Трудно оценить их возраст, скорее всего, он достигает многих сотен миллионов лет и даже миллиардов лет. Наличие «сухих русел» является аргументом в пользу того, что на Марсе в прошлые геологические эпохи была более плотная атмосфера и более мягкий климат, пригодный даже для земных форм жизни.

На поверхности Марса видны отдельные темные пятна — так называемые «моря», хотя ничего общего с земными морями они не имеют. В этом отношении эти образования вполне подобны лунным морям. Как показывают тщательные телескопические наблюдения, у марсианских морей имеются в большом количестве отдельные структурные детали и пятна различной окраски. Эти пятна отличаются большой изменчивостью. Преобладающие тона окраски марсианских морей — оливковые, зеленоватые и даже синеватые. Более обширные пространства на поверхности Марса, окружающие моря, имеют серовато-красноватый цвет. Они получили название «пустынь». Возможно, что это название в какой-то степени отражает их природу.

Когда в каком-нибудь из полушарий Марса наступает весна, полярная шапка начинает довольно быстро уменьшаться в размерах (рис. 65). На ее краях появляется темная кайма шириной в несколько сотен километров. Волна «потемнения» распространяется в сторону более низких марсианских широт. При этом отдельные детали морей заметно темнеют. С наступлением осени волна потемнения начинает перемещаться в обратном направлении. На первый взгляд естественно связать описанные только что сезонные изменения деталей на поверхности Марса с увлажнением его почвы.

Систематические сезонные изменения цвета морей Марса от сероватых к зеленоватым тонам раньше многие исследователи связывали с сезонными изменениями окраски марсианской растительности. С другой стороны, ряд авторов считает, что сезонные изменения окраски морей вызваны изменениями цветов заключенных в почве Марса солей при повышении влажности почвы. Таким образом, сами по себе сезонные изменения цвета отдельных деталей на поверхности Марса еще не говорят о наличии там растительного покрова. Точно так же отсутствие или наличие слабого провала в спектре около длины волны 0,5 мкм, которое может быть обусловлено хлорофиллом, решительно ничего не говорят о наличии или отсутствии жизни на Марсе. Такого провала в спектре Марса не обнаружено. Но еще Г. А. Тихов — большой энтузиаст идеи обитаемости Марса — показал, что под влиянием суровых природных условий полоса поглощения хлорофилла может сильно измениться. Даже небольших вариаций в структуре боковых ветвей молекулы хлорофилла (которые вполне возможны) достаточно, чтобы сильно изменить его спектрально-отраженные свойства.

Большинство астрономов вообще считают, что никакой жизни на Марсе в настоящее время нет. В частности, такой радикальной точки зрения держался американский астроном Мак Лофлин. Согласно его гипотезе темные моря Марса — результат вулканической активности этой планеты. Моря, по Мак Лофлину, — отложения вулканического пепла на больших участках поверхности планеты. Он нашел, что очертания этих морей хорошо согласуются с направлениями ветров в атмосфере Марса. Гипотеза Мак Лофлина довольно хорошо объясняет вековую (т. е. не сезонную) изменчивость деталей на поверхности планеты. Точно так же непринужденно объясняется темная окраска морей химическими процессами, происходящими в неокисленной, слабо увлажненной атмосфере Марса. Сезонные изменения окраски морей объясняются изменениями в направлении ветров, а также изменениями влажности и температуры. До недавнего времени серьезным возражением против гипотезы Мак Лофлина считалась предполагаемая им сильная вулканическая деятельность на Марсе. Однако само по себе возражение, конечно, нельзя считать решающим. Мы слишком мало еще знаем о природе тектонической активности планет, в частности Марса, чтобы только на этом основании оспаривать справедливость той или иной гипотезы.

Вулканическая деятельность на Марсе в активной форме пока не обнаружена, однако конические горы вулканического происхождения найдены. Одна из них так велика, что в виде яркой точки видна с Земли («Nix Olimpica» — «снега Олимпа»). Фотографии, полученные с орбиты «Маринера-9», показали, что эта скромная яркая точка представляет собой конус диаметром около 500 км и высотой 20 км, увенчанный огромным кратером. Это самый большой вулкан в Солнечной системе (рис. 66).

Имеется, однако, другой любопытный тип сезонных изменений на поверхности Марса, о котором мы еще пока не говорили. Согласно наблюдениям французского астронома Дольфюса, поляризация света, отраженного от темных марсианских морей, зависит характерным образом от времени года. Интересно, что у марсианских пустынь этого не наблюдается. Эти изменения поляризации можно попытаться объяснить, предположив, что имеет место рассеяние солнечного света частицами диаметром около 0,1 мм, причем эти частицы периодически меняют свои размеры или поглощательную способность.

Напрашивается объяснение поляризационных изменений марсианских морей, состоящее в том, что там имеются огромные колонии быстро размножающихся организмов (например, бактерий). К сожалению, это объяснение не единственно возможное. Пожалуй, более вероятно предположение, что поверхность Марса покрыта мелкими твердыми песчинками, увеличивающимися в своих размерах при повышении влажности атмосферы. Пока неясно, как можно объяснить поляризационные измерения Дольфюса в рамках гипотезы Мак Лофлина.

В свое время много шума произвел другой метод для решения вопроса о возможности существования жизни на Марсе. В инфракрасном спектре Марса Синтон как будто обнаружил полосу поглощения в области 3,4—3,7 мкм. Очень интересно, что эта полоса наблюдается только в спектре темных морей и совершенно отсутствует в спектрах пустынь. Известно, что такие полосы поглощения характерны для многих органических соединений. В дальнейшем, однако, выяснилось, что наблюдения Синтона были ошибочны. Но если даже считать, что обнаруженные в спектре Марса полосы в области длин волн 3,4—3,7 мкм действительно принадлежат некоторым органическим молекулам, то отсюда еще нельзя сделать вывод, что на Марсе обнаружена жизнь.

Как мы видели в гл. 13, органические молекулы, пусть даже сложные, — это еще не жизнь. Вполне возможно, что на поверхности Марса имеются органические соединения. Такие соединения могли образоваться, когда на Марсе еще была первобытная атмосфера. Если предположить, что жизнь на Марсе по каким-либо причинам не смогла возникнуть, то это будет означать, что в его атмосфере никогда не было достаточного количества кислорода. Следовательно, не было процессов окисления образовавшихся органических молекул и они могли оставаться как бы в «законсервированном состоянии» до настоящего времени. Правда, такая «консервация» вряд ли была бы возможна, если бы до поверхности Марса доходили губительные ультрафиолетовые лучи Солнца. Имеются все основания полагать, что для ультрафиолетовых лучей марсианская атмосфера значительно прозрачнее земной. Попутно заметим, что при беспрепятственном падении на поверхность Марса ультрафиолетовой радиации (в марсианской атмосфере практически отсутствует кислород, а следовательно и озон, который экранирует ультрафиолетовое излучение в области 2000-3000 А) становится довольно проблематичной сама возможность существования там жизни.

Таким образом, известная с