Солнечная система (Астрономия и астрофизика) - Сурдин Владимир Георгиевич - Страница 42

Целый ряд явлений на Марсе, по-видимому, можно объяснить этими гипотезами. Например, долины, оставшияся от древних марсианских рек, которые ныне находятся вблизи полюса, передвинулись туда из экваториального района. Мерзлотные отложения возникли в полярном районе, а у экватора оказались много позднее. Холмы слоистых отложений на днищах некоторых кратеров вблизи экватора — также остатки древних полярных отложений, из-под которых теперь появился еще более древний рельеф. Наконец, находит объяснение молодость нынешних полярных районов.

Путь полюсов Земли ученые находят методами палеомагнитного анализа: породы, которые образовались в зонах срединноокеанических рифтов (и вообще в извержениях), несут как бы «застывшее» направление магнитного поля. В 1990-х гг. обнаружили нечто подобное и на Марсе, где палеомагнитные поля образуют узкие длинные полосы. Современное магнитное поле Марса представляет собой суммарный эффект этих полос; оно очень слабое и составляет на экваторе от 0,07 до 0,8 мкТл (на Земле около 30 мкТл).

Автоматические станции на поверхности Марса

20 июля 1976 г. в северо-западной части равнины Хриса (22,4°с.ш. и 47,5°з.д.) совершил успешную посадку «Викинг-1», впервые на поверхности Марса стала работать автоматическая станция. Два зонда «Викинг» были первыми в США для посадки на другую планету (не считая Луны). Главной их задачей был поиск жизни на Марсе. В это же время орбитальные блоки «Викингов» изучали планету сверху.

При посадке опоры «Викинга-1» углубились в рыхлый грунт. Сразу же аппарат передал изображение грунта под опорами и вблизи них. Это была предосторожность: если бы аппарат начал понемногу тонуть в зыбучих песках, об этом узнали бы на Земле. Но все обошлось благополучно. В тот же день «Викинг-1» передал панорамное изображение окружающей местности. Поверхность Марса оказалась примерно такой, как ожидалось: пыльная пустынная местность, обильно усеянная камнями. Ландшафт напоминает некоторые пустыни на Земле. Песчаные дюны и барханы вытянуты примерно по диагонали из левого верхнего угла панорамы и указывают направление сильных ветров (перпендикулярное гребням дюн). Правая сторона панорамы — юго-восток. В центре находится штанга метеокомплекса. Большой валун в левой, северо-западной части панорамы имеет длину 2 м. и высоту над песком 1 м. Сверху валун покрыт песчаной шапкой, нанесенной ветром.

Линия горизонта на панораме рис. неровная. Ее неправильность, а также некоторые особенности рельефа, например, широкое углубление на первом плане в правой части панорамы, позволили предположить, что «Викинг-1» сел в небольшой кратер, а линия горизонта — это вал кратера. Размер наибольшей каменной глыбы на горизонте составляет 140 м.

Через полтора месяца после посадки «Викинга-1», 6 сентября 1976 г. на равнину Утопия в точке 47,9°с.ш. и 225,9°з.д. опустился «Викинг-2». Расстояние между станциями составило 6500 км. Они опустились в диаметрально противоположных часовых поясах, но местность в обоих случаях похожа: пустыня, покрытая ржаво-красным песком и обильно усеянная камнями с крупными порами, характерными для вулканических изверженных пород. Размер камней вблизи аппарата 5—20 см, а вдали достигает нескольких метров. Каменистая равнина в месте посадки «Викинга-2» уходит до самого горизонта, образующего, в отличие от «Викинга-1», ровную линию.

После посадки «Викинга-1» предстояло выяснить, насколько велика реальная опасность песчаных заносов. Ряд повторных изображений, переданных в последующие дни, показал, что перемещение песка под действием ветра незаметно. Пылевой бури не было; скорость ветра не превышала 7 м/с. Примерно одинаковые скорости ветра в обоих местах указывали на спокойное состояние атмосферы. Направление ветра в районах посадки «Викингов» имело суточную зависимость. В Утопии ветер дул утром с юго-востока, в полдень с северо-запада и в полночь с северо-востока.

Максимальные дневные температуры воздуха в районе посадки «Викинга-1» оказались ниже того, что ожидалось для летнего солнцестояния и в самом разгаре лета не превышали — —20°С. Наибольшая температура грунта оказалась градусов на 15 выше. Ночью температура падала до —86°С. Атмосферное давление было 7,5—7,7 мбар. По-видимому, «Викинг-1» опустился в пониженном районе. Метеорологическая обстановка оставалась спокойной довольно долго.

Станции работали долго и собрали много научных данных. Орбитальные аппараты функционировали до июля 1978 г. («Викинг-2») и августа 1980 г. («Викинг-1»), передав тысячи детальных изображений Марса. А на поверхности «Викинг-2» функционировал до апреля 1980 г., а «Викинг-1» проработал аж до 13 ноября 1982 г. Источниками электроэнергии у них служили термоэлементы, нагреваемые радиоактивными изотопами. Их мощность с годами упала. Таким образом, марсианская экспедиция «Викингов» продолжалась 6,4 земного года или 3,4 марсианского года.

Изображения местности вокруг аппарата «Викинг-2», переданные осенью 1977 г., когда по марсианскому календарю на равнине Утопия начиналась зима, показали, что в тени камней видны небольшие горки снега. Но метеоприборы сообщали о температурах хотя и низких, но все же явно недостаточных для образования снега из углекислого газа. Вместе с тем, ничтожное количество водяного пара вблизи осенней полярной шапки заставляет сомневаться в том, что это обычный иней или снег. Окончательного ответа нет.

Измерения показали, что в грунте Марса очень много железа, 12—14%. Много также кремния (до 20%). Присутствуют кальций (около 4%), алюминий (2—4%), магний (около 5%), титан. Необычно много в грунте серы, 3%. Высокое содержание железа в грунте — это наиболее серьезное свидетельство того, что гравитационная дифференциация (опускание тяжелых элементов и пород к ядру планеты) у Марса затянулась и выражена значительно слабее, чем у Земли. Этот процесс отражается на безразмерном моменте инерции. Если у Земли он равен 0,33, что соответствует радиусу ядра 0,57 радиуса планеты, то для Марса отличие от 0,4 (однородность) значительно меньше: 0,37. Это указывает, что ядро Марса совсем маленькое. В нем сосредоточено не более 5—9% массы планеты. К тому же, у Марса не только малое по сравнению с земным ядро, но и очень толстая литосфера.

Вновь на Марсе

Спустя 21 год после «Викингов», 4 июля 1997 г., в северо-восточной части земли Ксанфа, в районе долины Ареса, в точке 19,33°с.ш., 33,55°з.д. опустился аппарат «Пасфайндер». Аппарат состоял из посадочного модуля и небольшого автономного шестиколесного марсохода «Соджорнер» массой всего 10,6 кг. Его связь с Землей происходила через посадочный модуль.

На рис. представлен один из снимков поверхности Марса, сделанный аппаратом «Пасфайндер». Цвет неба — розовый; это цвет мельчайшей пыли, выносимой в атмосферу пылевыми бурями и остающейся там подолгу. Например, силикатная частица радиусом 1 мкм. при условии движения в совершенно спокойной атмосфере будет падать с высоты 10 км. в течение нескольких сотен марсианских суток. Красный цвет песка планеты — это следствие высокого содержания гидроокисей железа в грунте.

Изображение окрестностей района посадки «Пасфайндера» очень похоже на снимки «Викингов». Поверхность — все тот же ржаво-красный песок с многочисленными камнями и полосами наметенного песка. Станция села в долине, которая когда-то, возможно, была обширным водным резервуаром. Марсоход «Соджорнер» был оснащен специальным прибором, который можно было направлять на камни и другие образования на поверхности, чтобы определять их химический и, косвенно, минеральный состав. Исследование первого же камня показало, что по своей геологической истории он гораздо ближе к породам Земли, чем Луны. По-видимому, почти на 1/3 он состоит из кварца (которого на Луне нет); его история, возможно, включает многократные расплавления при излияниях лавы и затвердевания. По составу он отнесен к андезитам, второй по распространенности на Земле вулканической породе.