Кирилл Кондратьев - «Викинги» на Марсе

Радиорефракционные наблюдения позволили определить радиус Марса и некоторые параметры атмосферы, а измерения на СА — свойства поверхности [79]. Ареоцентрические долготы, широты и радиусы Марса для точек посадки спускаемых аппаратов «Викинг-1, -2» оказались равными соответственно: 22,272°± ±0,006 с. ш., 47,94°±0,2° з. д. и 3389,38±0,8 км; 47,669°±0,006° с. ш., 225,7°±0,2° з. д. и 3381,88±0,22 км. Соответствующие ареографические широты равны 22,483° с. ш. и 47,968° с. ш. Сидерическая скорость вращения Марса равна 350,891986°±0,000012°/сут, что соответствует 24 ч 37 мин 22,663±0,004 с. Для эпохи 1950,0 значения прямого восхождения α0 и склонения σ0 оси вращения Марса, определенные относительно средного положения земного экватора и точек равноденствия, составляют: α0 = 317,340°± 0,006°; σ0 = 52,710°±0,004°. Столь высокая точность свидетельствует о возможности слежения за движениями оси вращения.

Доплеровские радиорефракционные измерения, относящиеся к району Vastitas Borealis (63–69° с. ш.; 80–121° з. д.), дали значения атмосферного давления и температуры у поверхности, варьирующие в пределах 6,5–7,5 мбар (±0,5 мбар); 210–180 К (±10 К), при планетоцентрическом расстоянии 3377–3376 км (±1 км). Анализ условий распространения сигналов передатчика спускаемого аппарата «Викинг-1» (частота 400 МГц) привел к выводу, что относительная диэлектрическая постоянная грунта вблизи СА равна 3,5±0,5, а электропроводность варьирует в пределах 10-3—10-5 мо/м. Это соответствует данным для пемзы или туфа.

Анализ изображений поверхности Марса с орбитального и спускаемого аппаратов указывает на многочисленные следы вулканизма, водной и ветровой эрозии и осаждения мелкодисперсного материала на поверхности. Число кратеров на различных равнинах примерно в 10 раз меньше, чем на Луне. Сохранение мелких кратеров свидетельствует о медленных процессах ветровой эрозии.

На рис. 2 приведен пример монтажа изображений поверхности, иллюстрирующий присутствие потоков лавы, разделенных разломами, которые образуют гребни. Обращает на себя внимание большое количество рассеянных по рассматриваемому участку поверхности метеоритных кратеров. Отчетливо выделяются изогнутые «русла рек».

Интересным ареологическим образованием является вулканическое плато (одно из предполагавшихся мест посадки АМС «Викинг-2» — В2), изображенное на рис. 3. Поверхность планеты изборождена здесь многими разломами. Заметны небольшие каналы, имеющие больший возраст, чем разломы. Различный вид метеоритных кратеров также указывает на разнообразие их возрастов.

Значительно моложе других ареологических образований оказалось дно каньона Vallis Marinaris, указывая на современность происходящих там процессов. Морфология продуктов вулканических извержений выявляет, что они возникли в результате растекания по поверхности, а не баллистического выброса как на Луне или Меркурии. Северные равнины представляют собой обширные районы многоугольных структур, напоминающих наблюдаемые в арктических районах Земли. Вблизи СА «Викинг-1» наблюдается большое количество камней разнообразных форм, цвета, текстуры и размеров. Все камни покрыты слоем мелкой красной пыли.

Выполненный ранее Мазурским [70] анализ телевизионных изображений поверхности Марса с АМС «Маринер» привел к выводу о существовании пяти типов каналов на Марсе: 1) широких каналов, 2) извилистых каналов среднего размера, 3) разветвленных сетей малых каналов, 4) совокупности пересекающихся прямолинейных желобов, 5) отчетливых каналов, возникающих в центрах вулканов. Каналы первых четырех типов обнаруживают признаки водной эрозии. Их извилистые русла и разветвляющиеся притоки, сглаженные профили и форма дна, указывающая на существование протоков, побуждают предположить, что эти каналы являются высохшими руслами рек.

Изображения, полученные при максимально высоком пространственном разрешении, свидетельствуют о большом сходстве структуры дна марсианских каналов и речных протоков и перекатов на Земле. Каналы пятого типа имеют, по-видимому, вулканическое происхождение. Некоторые из них выходят из кратеров вулканов, а другие располагаются вдоль каналов в форме валов, напоминающих потоки лавы, или возникают в полях лавы и образуют извилистые каналы без притоков или протоков.

Все исследованные каналы пятого типа, за исключением двух случаев, могут быть определенно интерпретированы как потоки лавы. Исключения составляют случаи структур, объединяющих в себе характерные черты каналов обеих групп и, по-видимому, имеющих комбинированное происхождение. По степени вырождения каналов в результате появления в их руслах небольших кратеров, оползней и других признаков «стирания» характерного рельефа каналов в работе [70] приближенно оценен их возраст. Очень старые каналы «вырождены» в такой мере, что их трудно различать.

Взвешенные в марсианской атмосфере частицы пыли придают небу розовый цвет и определяют большую оптическую толщину атмосферы. Атмосфера является хорошо перемешанной. Масс-спектрометрические измерения состава атмосферы обнаружили значения отношений концентрации изотопов азота и аргона, которые отличаются от наблюдаемых в земной атмосфере и свидетельствуют о специфичности эволюции атмосферы Марса. Измерения содержания водяного пара выявили наличие пространственно-временной изменчивости. Высокое содержание водяного пара характерно для северных полярных районов летом. Измерения температуры в южных полярных районах указывают на вероятность конденсации летучих компонентов атмосферы.

Элементный анализ образцов грунта показал, что грунт представляет собой гидратированные минералы с высоким содержанием железа, являющиеся по своей природе базальтовыми. Значительная часть материала поверхности (5–10%) является магнитной. Анализ двух образцов грунта не обнаружил органических соединений. Предел обнаружения составляет 10–100 частей на миллиард. Биологический эксперимент дал неопределенные результаты, но был очень полезен с точки зрения химии поверхности. Рассмотрим теперь результаты отдельных исследований более обстоятельно.

После трех месяцев функционирования АМС «Викинг» стало ясно [115], что оказались решенными три следующих вопроса, которые долгое время оставались открытыми: происхождение марсианских каналов, природа полярных шапок, состав атмосферы в геологическом прошлом. Анализ структуры рельефа в ряде районов на изображениях, полученных с орбитальных аппаратов (ОА) «Викинг» с полной определенностью свидетельствует об их флювиальном происхождении, причем нет никакой альтернативы для гипотезы о том, что жидкостью, ответственной за формирование каналов, была вода. Вероятнее всего, что вода появлялась на поверхности не в результате дождей, а вследствие просачивания из грунта или таяния подповерхностного льда.

По мнению Мазурского, существует три типа каналов различного происхождения: 1) каналы сложной структуры с притоками, появившиеся под влиянием дождя; 2) большие каналы, образовавшиеся в результате выхода на поверхность грунтовых вод из подземных озер геотермального происхождения; 3) небольшие каналы, являющиеся результатом медленного просачивания подпочвенных вод. Поскольку таяние подповерхностного льда естественно связать с вулканической активностью, предполагается, что в процессе эволюции Марса было несколько периодов формирования каналов, связанных с усилением вулканической активности.

Данные спектроскопических измерений с ОА указывают на возрастание содержания водяного пара в атмосфере с широтой до максимального значения над полюсом, что свидетельствует о наличии в области полярной шапки водного льда. Этот вывод подтверждается результатами ИК измерений, которые привели к столь высокой температуре поверхности (205 К), что должно происходить испарение углекислотного льда. Следует считать, что зимой (соответственно, южного и северного полушарий) на полюсах аккумулируется большое количество сухого льда и размеры полярной шапки возрастают, тогда как летом происходит таяние и уменьшение размеров полярных шапок за счет испарения сухого льда.

Остается пока неясным, как много водного льда аккумулировано полярными шапками. Возможно, что толщина льда составляет несколько сотен метров, что достаточно для образования глобального слоя воды толщиной около 0,5 м при полном таянии льда. Вода может существовать в форме вечной мерзлоты и вне полярных шапок.

Измерения состава марсианской атмосферы со спускаемых аппаратов «Викинг» привели к значениям концентрации азота и благородных газов, которые свидетельствуют о возможности существования в прошлом гораздо более плотной углекислотной атмосферы. Данные об аргоне свидетельствуют о том, что атмосферное давление у поверхности могло достигать 100 мбар, а данные об азоте допускают давление до 1000 мбар. По-видимому, первая оценка является более достоверной, чем вторая.