Пожалуй, нет другого такого небесного тела, которое послужило бы объектом стольких поразительных гипотез и научно-фантастических романов. Да и по сей день с Марсом связан целый ряд интереснейших вопросов, которые все еще ожидают своего решения. Загадочные каналы, таинственные «сигналы» с Марса, странные вспышки, — вот далеко не полный перечень сенсаций, связанных с красноватой планетой.
В наши дни астрономов прежде всего интересует вопрос о физических условиях на Марсе. Решение именно этой проблемы и должно послужить тем ключом, с помощью которого можно было бы, наконец, раскрыть волнующую тайну жизни на Марсе. Многочисленные данные, которыми располагает современная наука, свидетельствуют о том, что в общем и целом марсианские условия могли бы оказаться более или менее пригодными по крайней мере, для некоторых организмов земного типа. Это обстоятельство говорит о том, что поиск жизни на Марсе, который ведет современная наука, является достаточно перспективным.
Разумеется, наиболее эффективным средством решения проблемы была бы посылка к Марсу автоматических станций, оборудованных системой мягкой посадки, или, что еще лучше, высадка на поверхности таинственной планеты экспедиций. Однако многое могут дать и чисто астрономические методы исследования.
Дело в том, что живые организмы, обитающие на небесном теле, непрерывно взаимодействуют с окружающей средой. Это взаимодействие приводит к определенным изменениям планетарного масштаба, которые, в принципе, могут быть обнаружены даже на значительном расстоянии. Так, например, на поверхности Марса имеются темные пятна, получившие условное название «морей». Они меняют свою окраску в соответствии со сменой времен года. Это явление весьма напоминает по своему характеру сезонные изменения цвета земной растительности.
Однако нельзя не принимать во внимание, что различные изменения, происходящие на поверхности небесных тел, могут быть всего лишь следствием чисто неорганических процессов. Необходим метод, который позволял бы выделять результаты жизнедеятельности живых организмов, если они существуют на данном небесном теле.
Идея такого метода, оказавшегося весьма плодотворным, была выдвинута советским исследователем Г. А. Тиховым. Он предложил изучать оптические свойства марсианских морей и сравнить их с оптическими свойствами земной растительности. Когда первые наблюдения такого рода были проведены, обнаружилось существенное расхождение в свойствах между растениями нашей планеты и предполагаемыми марсианскими живыми организмами.
Именно тогда А. П. Кутыревой, ставшей впоследствии одной из ближайших сотрудниц Г. А. Тихова, была высказана интересная мысль, которая легла в основу новой науки — астроботаники. Основная сущность идеи Кутыревой заключается в том, что при сравнении оптических свойств земной и марсианской растительности необходимо учитывать разницу физических условий, существующих на поверхности этих небесных тел. Подобный путь не только создал возможность для объективной оценки природы наблюдаемых на Марсе или па любой другой планете изменений, но и открыл реальную возможность выявления специфических свойств инопланетного растительного мира. Ведь свойства любых живых организмов должны находиться в строгом соответствии с внешними условиями. Между тем физические условия на Марсе в целом, хотя и сходны с земными, все же во многом весьма существенно от них отличаются. Так, сила тяжести па Марсе в два с лишним раза меньше, чем на Земле. Атмосфера Марса значительно разреженнее, чем воздух пашей планеты. К тому же в «воздушной» оболочке Марса до сих пор не обнаружен свободный кислород, играющий такую важную роль в существовании жизни на Земле. В связи с этим можно предположить, что марсианские растения, если они существуют, выделяют кислород не в атмосферу, а в почву, или удерживают его в своей корневой системе, подобно некоторым земным болотным растениям.
Не исключена также возможность, что попытки найти кислород в атмосфере Марса закончилась неудачей просто потому, что марсианская растительность чрезвычайно скудна и выделяет слишком мало кислорода, чтобы его можно было обнаружить с Земли.
Особо следует остановиться на воде, которая является важной составной частью живого вещества. Еще раньше было известно, что на Марсе нет больших открытых водных поверхностей. Такие водоемы должны были бы давать в лучах Солнца яркие блики. Но никто никогда подобных бликов па Марсе не наблюдал. Кроме того, открытые водоемы на Марсе должны были бы промерзнуть до дна и никогда не отогрелись бы. И все же многие исследователи Марса считали, что жидкая вода на поверхности планеты есть: об этом, казалось, убедительно свидетельствовало уменьшение в весенне-летнее время («таяние») белых пятен, расположенных в полярных областях планеты, — полярных шапок.
Однако советский ученый проф. А. И. Лебединский пришел к выводу, что при тех физических условиях, которые существуют на поверхности Марса, вода в жидком состоянии находиться там не может. Жидкая вода должна немедленно испаряться, а водяной пар быстро замерзать и оседать на поверхности в виде тонкого слоя инея. Это предположение находит себе подтверждение я астрономических наблюдениях. В 1956 г. на Марсе несколько раз появлялись большие белые пятна, которые, по-видимому, и представляли собой снегоподобные или инееподобные осадки, осевшие на значительной части поверхности планеты. По мнению Лебединского, и полярные шапки также представляют собой топкий слой инея толщиной всего лишь в несколько миллиметров. Изменение размеров полярных шапок весной он объясняет их испарением, происходящим в результате повышения температуры.
Марсианская почва, вероятно, представляет собой слой льда или вечной мерзлоты. Жидкая же вода может существовать только на значительной глубине. Однако, по мнению Лебединского, марсианские растения, если они действительно существуют, могут доставать ее оттуда с помощью развитой корневой системы.
Что же касается общих запасов воды на Марсе в виде вечной мерзлоты и подпочвенных вод, то они, по-видимому, сравнимы с земными, поскольку обе эти планеты формировались в сходных условиях. В связи с этими выводами была, между прочим, высказана оригинальная идея, связывающая марсианские каналы с трещинами, образующимися в толще льда или вечной мерзлоты.
На Марсе достаточно тепло. В сравнительно близкой к экватору части планеты температура днем в летнее время достигает 20°, а в зонах полярного дня она в течение полугода держится на уровне выше нуля. Но даже в районе экватора летом суточные колебания температуры достигают 80—90 градусов.
Столь значительное отличие в физических условиях Земли и Марса свидетельствует о том, что жизнь на этой планете, если она действительно существует, должна во многом отличаться от земной.
В частности, академик А. И. Опарин считает, что на первых порах Марс мог быть богаче водой, чем в настоящее время, и в тех водных пространствах, которые покрывали поверхность планеты, эволюция органических веществ могла идти «земным путем» и привести к образованию живых организмов. Однако с течением времени физические условия на Марсе менялись по другим законам, чем па Земле и это привело к значительному расхождению между этими планетами. Дальнейшая эволюция жизни на Марсе должна была пойти иным путем.
Скорее всего, современные обитатели Марса — это низкоорганизованные микробы, способные обходиться без свободного кислорода. Разумеется, земным живым организмам было бы трудно приспособиться к условиям Марса. Но жизнь, возникшая непосредственно на Марсе, вполне могла развиваться и дальше, применительно к весьма суровым с нашей, земной, точки зрения условиям.
Что же касается самого доказательства растительной природы марсианских морей, то наряду с результатами спектральных исследований были получены и другие данные, свидетельствующие в пользу подобной точки зрения. Так, например, все наблюдатели Марса единодушно отмечали, что во время великого противостояния 1956 г. атмосфера планеты была очень сильно затемнена, из-за чего часто нарушалась видимость отдельных деталей. В частности, в сентябре южная полярная шапка Марса на протяжении нескольких дней подряд была совершенно затянута какой-то желтоватой мглой.
Советскому астроному проф. Н. Н. Сытинской удалось показать, что эта мгла состояла из тех самых частиц, из которых состоит и поверхность планеты.
Если предположить, что поверхность Марса покрыта песком или глиной, то мгла является весьма важным аргументом в пользу того, что «моря» действительно представляют собой зоны растительности. В самом деле, очертания «морей» в течение многих лет остаются почти неизменными. Между тем всякие иные образования, кроме растительных, были бы неизбежно засыпаны песком. Опыт Земли свидетельствует о том, что только растительность может столь успешно сопротивляться наступлению пустыни.
Однако в дальнейшем советские ученые и одновременно с ними французский астроном О. Дольфюс пришли к выводу, что красновато-желтая мгла, наблюдаемая по временам на Марсе, вероятно, представляет собой не пылевые бури, а сухие туманы. Скорее всего, они состоят из мельчайших частиц одной из разновидностей железной руды — лимонита, или охры, которые даже при небольшом ветре могут подниматься в воздух.
Интересная попытка выяснения специфических свойств предполагаемых марсианских растений была предпринята недавно советским астрономом К. А, Любарским, Он подверг тщательному исследованию вопрос о жизни на Марсе как с точки зрения астрономических данных, •гак и с точки зрения биологии и физиологии растений, В результате Любарский пришел к выводу, что у марсианских растений отсутствует хлорофилл. Как известно, хлорофилл — это особый пигмент, который имеется у всех земных растений и который придает им зеленый цвет. Хлорофилл играет важную роль в процессе фотосинтеза, т. е. построения растением органических веществ из неорганических исходных продуктов под действием солнечных лучей.
Действительно, спектральные наблюдения Марса не обнаруживают признаков присутствия хлорофилла в золах предполагаемого расположения растительности. Как же у марсианских растений происходит в таком случае процесс фотосинтеза? По мнению молодого исследователя, роль хлорофилла у растений Марса играют так называемые каратиноиды, пигменты красноватого цвета, которые есть и у земных растений, но играющие у них второстепенную роль. Этот вывод хорошо согласуется с наблюдениями И. П. Барабашова, согласно которым марсианские моря всегда имеют красноватый оттенок.
Весьма интересны результаты фотографирования Марса американской космической станцией «Мари-нер 4». Анализ этих фотографий показывает, что по своему характеру марсианская поверхность скорее напоминает поверхность Луны, нежели поверхность Земли. Кроме того, изучение данных, полученных с помощью бортовой аппаратуры «Маринера 4», показывает, что физические условия на Марсе еше более суровы, чем предполагалось раньше.
Интересно, что когда на фотографиях Марса, полуденных с помощью «Маринера 4», обнаружились кратеры, похожие на лунные, многие астрономы были в буквальном смысле слова ошеломлены. Однако по зрелом размышлении они пришли к выводу, что все обстоит именно так, как и должно быть. Поскольку разреженная атмосфера Марса не в состоянии препятствовать движению метеоритных тел, они могут свободно
проникать к поверхности планеты и при ударах образовывать кратеры.
Если принять во внимание, что на Земле, защищенной атмосферной оболочкой, подобных кольцевых образований практически нет, то станет ясно, что кратеры на снимках «Марннера 4» являются серьезным аргументом в пользу метеоритной гипотезы происхождения лунных цирков, хотя нельзя полностью исключить и возможность того, что марсианские кратеры имеют вулканическое происхождение.
Следует отметить, что современные исследования Марса требуют весьма тщательных точных наблюдений в инфракрасной области спектра, а это в свою очередь связано с применением весьма сложной аппаратуры.
Дело в том, что при наблюдениях в инфракрасной области в пределах от 8 до 12 микрон начинает играть существенную роль собственное тепловое излучение аппаратуры. Чтобы избежать ошибок, приборы приходится охлаждать с помощью жидкого гелия. Л его перевозка — дело довольно сложное.
Любопытно, что когда американские астрономы решили однажды применить инфракрасную методику для изучения Луны, они вынуждены были перебросить в обсерваторию, где предстояло проводить наблюдения, около 5000 кг груза.
Результаты «инфракрасных» наблюдений Марса, проведенных советским астрономом В. И. Морозом, оказались, весьма интересными. Выяснилось, что давление атмосферы у поверхности Марса составляет всего около 7—14 мм ртутного столба. Очень сильную разреженность марсианской атмосферы подтвердили и наблюдения, произведенные станцией «Марннер 4».
Этот вывод имеет важное практическое значение для космонавтики. Очевидно, в разреженной газовой оболочке Марса торможение космических аппаратов парашютными системами невозможно. Посадку здесь придется осуществлять с помощью ракетных двигателей, как и посадку на Луну.
Астробиологические исследования на наших глазах постепенно приобретают новый характер. Можно ожидать, что дальнейшее изучение Марса не только пополнит наши знания об этой планете, но и значительно расширит научные представления о закономерностях развития живой материи.
Между прочим, исследование Марса представляет не только биологический, но и геофизический интерес. В частности, изучая Марс со стороны, мы имеем возможность охватить одновременными наблюдениями сразу половину планеты. Некоторые метеорологи, например, уже высказывали идею изучения законов общего движения воздушных масс над Землей, так называемой атмосферной циркуляции, путем наблюдения за атмосферой Марса. В этой связи интересно вспомнить, что в период великого противостояния Марса в 1956 г., когда солнечная активность достигала весьма высокого уровня, на красноватой планете наблюдались сильные ветры, пыльные бури, неожиданные заморозки и другие проявления атмосферной неустойчивости. Но значительная неустойчивость наблюдалась в тот же период и в земной атмосфере.
Особый интерес вызывают знаменитые марсианские каналы. Впервые они были замечены итальянским астрономом Скиапарелли в 1887 г., как густая сетка правильных геометрических линий, покрывающих поверхность планеты.
В дальнейшем американский астроном, энтузиаст изучения Марса П. Ловслл, в результате многолетних наблюдений составил подробное описание марсианских каналов и происходящих с ними сезонных изменений. Ловелл считал, что таинственные темные линии — не что иное, как сеть ирригационных сооружений, построенная разумными обитателями красноватой планеты. Однако впоследствии другие астрономы, наблюдая Марс, каналов не обнаруживали. Тогда у некоторых ученых сложилось мнение, что каналов вообще не существует, что это обман зрения, оптическая иллюзия, возникающая при наблюдении Марса в слабые телескопы.
Фотографические исследования каналов, предпринятые в 40-х годах, а затем во время великого противостояния 1956 г., все же подтвердили их существование. По мнению американского ученого Э. Слайфера, недавно опубликовавшего материалы своих многолетних фотографических наблюдений Марса и весьма совершенную фотокарту загадочной планеты, реальность марсианских каналов в настоящее время не вызывает сомнений.
Правда, все эти образования имеют мало общего с «оросительной системой» Ловелла. Они выглядят темными жилками неправильной формы и цепочками отдельных пятнышек. В то же время общая картина
расположения «каналов» на поверхности планеты хорошо согласуется с результатами наблюдений Ловелла.
На протяжении последних десятилетий относительно природы марсианских каналов был высказан целый ряд всевозможных догадок и предположений. Одни исследователи считают каналы зонами растительности, другие — образованиями тектонического характера или своеобразными трещинами в вечной мерзлоте, третьи —результатами ударов о марсианскую поверхность гигантских метеоритов. Наконец, четвертые высказывают предположение о возвышенностях, которые в зимнее время заносятся песком, а под действием весенних ветров вновь обнажаются. В защиту каждой из этих гипотез приводятся определенные аргументы, но каждая из них встречает и серьезные возражения. Видимо, для окончательного выяснения конкретной природы марсианских каналов астрономическими методами в настоящее время недостает фактических данных.
Однако в последние годы в связи с развитием некоторых разделов современной математики появилась возможность подойти к проблеме каналов с иной, несколько неожиданной стороны.
Что, если попробовать отвлечься от физической природы загадочных линий и попытаться получить ответ на другой вопрос: похожа ли вся сеть каналов в целом на образования, свойственные неживой природе, или она обладает особенностями, более характерными для сооружений, создаваемых руками человека.
С этой целью некоторые исследователи сделали попытку воспользоваться аппаратом так называемой «теории графов» — математической дисциплины, основанной знаменитым математиком, действительным членом Российской Академии наук Леонардом Эйлером. Эта теория изучает свойства геометрических «сетей», т. е. фигур, представляющих собой совокупности точек (узлов) и соединяющих их линий. Графами являются, например, любые многоугольники, сети шоссейных и железных дорог, системы оросительных каналов и т. п.
Один из важных результатов теории графов заключается в следующем: тщательный статистический анализ различных образований типа сетей, встречающихся в ты условиях, привел ученых к выводу, что искусственные сети, т. е. сети, возникшие в результате деятельности живых существ, определенным образом отличаются от естественных. Характерным признаком сетей, образующихся в неживой природе, является преобладание узлов третьего порядка, т. е. таких узлов, в которых сходятся по три линии, в то время как в сетях искусственного происхождения преобладают узлы с четырьмя сходящимися линиями. Исходя из этого, научный сотрудник Пулковской обсерватории Ю. Филиппов проанализировал фотокарту Э. Слайфера и сопоставил ее
с сетью железных дорог Советского Союза. Аналогичные исследования были проведены также американским ученым А. Уэббом, который сопоставлял «каналы» как с сетями природного характера (лавовыми трещинами, трещинами на глазури), так и с сетями, созданными живой природой (паутиной, сетью железных дорог США в штатах Огайо и Айова). Оба ученых пришли к поразительному выводу: сеть каналов Марса обладает преимущественно узлами четвертого порядка и относится к так «называемым сетям коммуникационного типа, т. е. весьма похожа на сети, создаваемые живой природой.
Мало того, статистический анализ показывает, что сети, создаваемые разумными существами, характеризуются не только обилием узлов с четырьмя лучами. Они отличаются также значительным количеством узлов более высоких порядков, и чем совершеннее сеть, тем более высокий процент таких узлов она содержит. Например, по подсчетам Уэбба сеть железных дорог сельскохозяйственного штата Айова имеет 3,2% узлов от 8-го порядка и выше. В то же время железнодорожная сеть развитого в промышленном отношении штата Огайо имеет 12% подобных узлов.
Интересно, что сеть марсианских каналов также отличается значительным процентом узлов высоких порядков.
Разумеется, на основании только этих результатов делать вывод о том, что создание сети марсианских каналов связано с деятельностью разумных существ, было бы по меньшей мере, преждевременным.
Но бесспорно, что весьма любопытные выводы, к которым приводит теория графов, делают выяснение природы загадочных марсианских образований еще более увлекательной проблемой.