Марсианин: как выжить на Красной планете - Антон Первушин

Поначалу углекислому газу отводилась довольно скромная роль «второстепенной компоненты» марсианской атмосферы. Жерар де Вокулер в 1954 году отводил ему лишь 2 % объема атмосферы; американец Лоуэлл Гесс в 1961 году – 1,3 %. В модели Тобайеса Оуэна и Джерарда Койпера 1964 года на долю СО2 приходилось уже 14 % объема атмосферы Марса. Неуверенность в этих оценках объясняется тем, что содержание того или иного газа в атмосфере планеты зависит не только от интенсивности его линий в спектре, но и от принимаемого в расчетах общего давления у поверхности. Если ученый принимает завышенное значение давления атмосферы, то наблюдаемую интенсивность спектральных линий может, согласно его представлению, создать меньшее количество углекислого газа. Только когда к Марсу добрались первые космические аппараты, стало ясно, что углекислый газ является основным наполнителем атмосферы – 95 %!

Примерно с той же динамикой развивался вопрос о количестве кислорода. Начиная с середины 1920-х годов поисками кислорода на красной планете занялись американские астрономы Уолтер Адамс и Теодор Денхем. Они использовали для этой цели эффект Доплера: при приближении космического объекта к нам все линии в его спектре сдвигаются к фиолетовому концу, при его удалении – к красному концу. Были выбраны моменты, когда Марс приближался к Земле со скоростью 14 км/с и когда он удалялся со скоростью 12,5 км/с. Детальная обработка спектрограмм не обнаружила даже небольшого изменения в линиях кислорода, которые можно было бы приписать марсианской компоненте. Отсюда Денхем сделал вывод, что количество кислорода в атмосфере Марса не может превышать 0,15 % от его содержания в атмосфере Земли – катастрофически малая величина! Примерно в то же самое время было высказано предположение, что весь кислород из атмосферы Марса ушел в окислы, придающие поверхности планеты неповторимый красно-коричневый цвет.

Двадцать лет оценка Теодора Денхема была единственной. Она вошла во все учебники и популярные книги по астрономии того времени. В 1956 году американские астрономы повторили попытку обнаружить кислород в спектре Марса и снова получили отрицательный результат. Лишь в 1968 году удалось найти признаки молекулярного кислорода в красной части спектра. Его содержание оказалось в 8000 раз (!!!) меньше, чем в земной атмосфере. В 1971 году количество молекулярного кислорода пришлось снизить еще вдвое. Для землянина, само существование которого невозможно без кислорода, его все равно что и нет совсем.

Так или иначе, но Марс становился в глазах научного сообщества все более неприветливой и непригодной для жизни планетой. Даже завышенное давление атмосферы давало аналогию с высотой в 18 км над поверхностью Земли (нижняя граница стратосферы), где выживание человека без специального оборудования весьма проблематично. Наличие углекислого газа и полное отсутствие кислорода тоже настраивало на пессимистический лад. И все же надежда умирает последней. Единого мнения по поводу приповерхностной температуры на Марсе не существовало, поэтому оставался последний аргумент: если там имеется вода в жидком состоянии, то существует основа для биохимической эволюции.

Леса на Марсе

Марсианскую «жизнь» попытался спасти вышеупомянутый советский астроном Гавриил Тихов.

Напомню, что еще в XIX веке французский астроном Эммануэль Лиэ, наблюдая сезонные изменения интенсивности и окраски «морей» Марса, высказал гипотезу, будто бы «моря» – это области, покрытые растительностью. В момент своего возникновения гипотеза не получила широкой известности, а позднее ее вытеснила «пустынная» теория Персиваля Лоуэлла.

В ХХ веке «растительная» гипотеза обрела новых сторонников, но требовала серьезного осмысления и проверки. Ученые предложили два способа такой проверки.

Первый путь – надо искать в спектре «морей» Марса темную полосу хлорофилла (красящего вещества земных растений), расположенную в красной части спектра. В начале ХХ века ее поиском занимался Весто Слайфер, но безрезультатно.

Второй путь предполагал использование «эффекта Вуда». В начале ХХ века американский физик Роберт Вуд изготовил пластинки, чувствительные к инфракрасным лучам. Растения на его снимках получались белыми, как бы осыпанными снегом. Причина «эффекта Вуда» состояла в том, что растения хорошо отражают инфракрасные лучи.

Мы помним, что еще в 1924 году Уильям Райт получил снимки Марса в инфракрасных лучах. Если бы темные области Марса были покрыты растительностью, на этих снимках они бы выглядели белыми или хотя бы светлыми. Но как на снимках Райта, так и на всех последующих, «моря» выглядели даже более темными, чем в зеленых лучах, то есть «эффект Вуда» не наблюдался.

Тем не менее с середины с 1940-х годов в защиту и сбор доказательств в пользу «растительной» гипотезы включился Гавриил Тихов, имевший в то время статус члена-корреспондента Академии наук СССР. Он организовал в Алма-Ате специальное учреждение – Сектор астроботаники Академии наук Казахской ССР, которое занялось исследованием и сравнением спектральных свойств «морей» Марса и земных растений.

Ход рассуждений Тихова и его сторонников выглядел следующим образом. Прежде всего они указывали, что и на Земле в крайне суровых условиях для существования можно встретить самые разнообразные растения. В своих работах Тихов, в частности, цитирует «Географию растений» (1944) Василия Алехина:

«Обращает на себя внимание еще одна очень интересная черта высокогорных растений: это крайняя устойчивость против замерзания. Даже и летней ночью вследствие сильного излучения температура опускается ниже 0 градусов; венчики некоторых цветков замерзают и становятся хрупкими, как стекло, но под действием лучей Солнца быстро оттаивают, и цветки продолжают цвести.

Даже на скалах и на снежных полях внутренней Гренландии все же встречаются некоторые растения: так, на скалах можно встретить довольно значительное число высших растений, а на льдах – некоторые водоросли. Так, водоросль Anabaena Nordenskioeldi окрашивает в пурпурно-бурый цвет значительные пространства ледниковых полей внутренней Гренландии.

Вообще можно думать, что низкие температурные условия нигде на земной поверхности не ставят препятствий для существования растений…»

Итак, делает промежуточное умозаключение Гавриил Тихов, в условиях самых сильных морозов на Земле живут растения. Из этого можно сделать вывод, что температурные условия на Марсе вовсе не исключают возможность развития растительности. Пусть на этой планете климат суше и холоднее. Но разве растения не умеют приспосабливаться? И если земные растения, попав в марсианский климат, неизбежно погибли бы, то это вовсе не означает, что марсианские растения, которые миллионы лет приспосабливались к окружающей среде, не могут существовать.

Основываясь на предположении, высказанном в 1945 году алма-атинским агрометеорологом Анастасией Кутыревой о том, что, приспособляясь к суровому климату Марса, растения на нем постепенно могли уменьшить и совсем потерять отражательную способность в инфракрасных лучах, Тихов формулирует свою гипотезу: бесполезно искать «эффект Вуда» на соседней планете, потому что тамошние растения полностью поглощают скудное тепло, поступающее от Солнца. Чтобы не быть голословным, ученый собрал доказательства подобной эволюции на Земле.

«Можно было ожидать, – говорил он на публичной лекции „Новейшие исследования по вопросу о растительности на планете Марс“ в 1948 году, – что отражательная способность в инфракрасных лучах значительно меньше у хвойных растений, чем у лиственных. Это ожидание полностью подтвердилось.

Так, при одинаковых значениях для березы и ели в синих лучах отражательная способность березы в инфракрасных лучах в три с лишним раза превосходит отражательную способность ели.

При одинаковых значениях для овса и тундрового можжевельника в зеленых лучах отражательная способность овса в крайних красных лучах в три с лишним раза превосходит отражательную способность можжевельника. <…>

Другое отличие марсианской растительности от земной состоит в следующем. Земная растительность в основном имеет зеленый цвет. Иначе обстоит дело с теми местами на Марсе, которые считаются растительным покровом. Многие наблюдатели видят их то зелеными, то голубыми, то синими.

Далее, земная зелень сильно поглощает крайние красные лучи, давая в спектре знаменитую красную полосу поглощения хлорофилла. У марсианских растений этого не обнаружено: там найдено сильное поглощение во всей длинноволновой части видимого спектра, то есть в лучах красных, оранжевых, желтых и зеленых. По всей вероятности, это происходит от эволюционного приспособления марсианской растительности к суровому климату. В самом деле, если для разложения углекислоты на углерод и кислород и образования органических соединений, так называемого фотосинтеза, земным растениям достаточно поглощать сравнительно мало солнечных лучей, то для марсианских растений, живущих в суровом климате, нужно поглощать больше длинноволновых лучей, в которых сосредоточено в основном солнечное тепло. Вот это и придает марсианской растительности голубой и синий цвета. Голубой оттенок виден и на некоторых земных растениях, живущих в северных странах и на высоких горах. Таковы, например, пихта и канадская сосна. На высоких алма-атинских горах, например на морене Туюк-Су (высота 3400 метров), живет в виде подушечек растение остролодка (Oxytropis chionobia), листочки которой, будучи в основном зелеными, имеют ясно выраженный голубой налет…»