Эволюция Вселенной и происхождение жизни - Теерикор Пекка (читать книги полностью TXT) 📗
Более удивительным было заявление о наличии формальдегида в атмосфере Марса. Дело в том, что в марсианской атмосфере формальдегид живет всего 7,5 часа, так что он должен был бы образоваться в этот же день! В принципе, он может получаться из метана, поэтому его обнаружение не столь уж удивительно. Слабые признаки формальдегида, о которых заявили в 2005 году, нашли в тех же областях, где ранее заметили метан, но количество формальдегида составило 130 частиц на миллиард, а это значительно больше того, что можно было бы ожидать от наблюдаемого метана. Витторио Формизано (Итальянский институт физики и межпланетного пространства) предложил различные сценарии для объяснения происхождения формальдегида, например химические процессы на поверхности под действием солнечных лучей, химические реакции в результате гидро- или геотермальной активности или же процессы жизнедеятельности. И все же трудно объяснить происхождение метана в количестве, необходимом для образования формальдегида.
Несмотря на нынешние суровые условия на Марсе, по-видимому, были времена, когда там существовал океан или большие озера, толстая атмосфера, высокая вулканическая активность, большее содержание воды, метана и двуокиси углерода в атмосфере и более сильный парниковый эффект, обеспечивающий более теплый климат. В таких условиях на Марсе могла развиваться жизнь. За последние миллиарды лет условия становились суровее, атмосфера тоньше, что привело к замерзанию воды. Куда же делась жизнь, если в это время она была?
Возможны два варианта. Некоторые марсиане могли превратиться в очень стойких микробов, способных выжить совсем близко от поверхности (обычные бактерии Bacillus subtilis на поверхности Марса могут жить всего лишь 20 минут, так что это должны быть микробы типа Deinococcus radiodurans). Более вероятный вариант, что жизнь нашла убежище под почвой или во льду. Хотя жидкая подпочвенная вода пока на Марсе не обнаружена, весьма возможно, что где-то под почвой в сыром месте процветает жизнь. Там нет солнечного света, поэтому первичные производители должны быть хемотрофными. Такие виды земной жизни известны в доменах бактерий и архей. Вторичные производители и хищники могли бы уже питаться этими организмами. Но если жизнь нашла убежище в карманах соленой воды или открытом водяном льду, то могли существовать и фототрофные первичные производители, но вряд ли что-то более сложное.
Рис. 31.5 Дыры на Марсе, обнаруженные орбитальным аппаратом «Марс Одиссей», расположены по бокам горы Арсия. С разрешения NASA/JPL–Caltech/ASU/USGS.
Недавно инфракрасная камера зонда «Марс Одиссей» сфотографировала 7 дыр в поверхности Марса (рис. 31.5). Диаметры этих дыр от 100 до 250 м; стены и дно не видны. Судя по темноте провала при известной высоте Солнца, глубина некоторых из них не менее 80 м; но они могут быть и глубже. Условия в таких пещерах могут быть весьма привлекательными для жизни. Если это мелкие колодцы, то давление воздуха в них не должно отличатся от давления на поверхности. Если же это входы в более глубокие подпочвенные системы, то давление может возрастать с глубиной, а состав газа — меняться. Вода из стен может сочиться вниз. Освещение на разной глубине пещеры должно быть разным, так что должно существовать место с походящим количеством рассеянного света, но со сниженным ультрафиолетовым фоном; при этом фотосинтезирующие организмы могли бы жить рядом с хемотрофными, что позволило бы развиться полной экосистеме. Именно эти темные пещеры могут быть такими местами на Марсе.
Венера, третий по яркости объект на нашем небе, встречается уже в вавилонских текстах. О ней знали майя и другие коренные народы Центральной Америки. Их сложная календарная система могла сложиться под влиянием наблюдений Венеры. Годичный солнечный цикл смены сезонов был представлен у них 365-дневным годом «Хааб». Был также и 260-дневный год «Цолькин». После «календарного круга» из 52 Хаабов эти два календаря синхронизировались. Из текстов майя известно, что Венера, которую они связывали с войной, играла важную роль. Через каждый синодический период Венеры (584 сут) ее конфигурации на небе повторяются: скажем, она видна высоко над горизонтом, на максимальном удалении от Солнца в 47°. Пять синодических периодов Венеры равны 8 Хаабам, или около 2920 суток. Это облегчает предсказания событий, связанных с Венерой. Особенно важным считалось первое появление Венеры на утреннем небе после нескольких недель ее отсутствия в период прохождения по орбите между Землей и Солнцем. Загадочные 260 дней могли быть связаны с длительностью видимости Венеры в качестве «утренней» или «вечерней звезды». Народы Центральной Америки могли знать, что в обоих случаях это одна и та же звезда. В средиземноморских культурах открытие этого факта приписывают Пифагору.
Когда Галилей рассматривал Венеру в свой телескоп, он заметил, что из-за обращения вокруг Солнца у нее видны те же фазы, что и у Луны, но нет никаких деталей на поверхности. Даже в современный телескоп на Венере не видно четких деталей из-за плотного облачного покрова. Атмосферу Венеры открыл русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов (1711–1765). Наблюдая в 1761 году прохождение Венеры по диску Солнца, он заметил преломление солнечного света в воздушной оболочке планеты и правильно заключил, что Венера окружена атмосферой, похожей на земную или даже более плотной (см. рис. 9.3). В 1932 году Уолтер Адамс и Теодор Данхем, используя в спектрографе новые фотопластинки фирмы «Кодак», чувствительные к красному свету, определили, что основным компонентом атмосферы Венеры является двуокись углерода, а кислорода и воды там нет. Близость Венеры к Солнцу, ее толстые облака и ошибочная идея о том, что она моложе Земли, заставили многих изображать Венеру как планету, покрытую жаркими джунглями, в которых, возможно, бродят динозавры. Те же, кто правильно интерпретировал спектр, понял, что атмосфера создает на Венере сильный парниковый эффект и что воды там нет. Так что ближе к реальности горячая сухая пустыня, а не жаркие джунгли.
Тепловое радиоизлучение с большой длиной волны может пройти от горячей поверхности Венеры сквозь ее толстую атмосферу. Зарегистрировав эти волны, К. X. Майер с коллегами в 1956 году определил температуру поверхности Венеры. Два измерения яркостной температуры Венеры на волне 3,15 см дали значения около 320 °C (620 ± 110 К и 560 ± 73 К). Столь высокие значения были восприняты скептически, но позже измерения космических зондов показали, что температура еще выше.
Плотный облачный покров затрудняет измерения вращения поверхности Венеры. В учебниках астрономии 1950-х годов было приведено несколько возможных периодов вращения: 225 сут (синхронно с орбитальным периодом), или 37 сут, или немного меньше 24 часов (по аналогии с Землей и Марсом). В 1962 году Ричард Гольдштейн и Р. Л. Карпентер из Лаборатории реактивного движения определили, что Венера медленно вращается в обратном направлении с периодом около 240 суток. Это было сделано методом радиолокации — посылкой радиоволн в сторону Венеры и приемом небольшой их части, отразившейся от ее поверхности. Край планеты, движущийся к нам, при отражении укорачивает длину волны, а противоположный край — удлиняет (эффект Доплера). Разность длин волн дает скорость вращения экватора, на которую нужно разделить длину окружности Венеры, чтобы получить период ее вращения.
Для получения карты поверхности Венеры тоже применяют радар, волны которого проникают сквозь облака. При этом использу-ются два радиотелескопа, эффект Доплера (вызванный вращением планеты) и разница в задержке сигнала, отраженного от ближних и далеких частей полушария планеты. Первые радарные карты Венеры составил в 1962 и 1964 годах Р. Карпентер. Он выявил некоторые области на поверхности с различными радиосвойствами. Первые радарные карты высокого разрешения, около 20 км, были получены в 1972 году с помощью 300-метрового радиотелескопа в Аресибо. Это сделали Д. Б. Кэмпбелл и Р. Б. Дис из Аресибо и Гордон X. Петтенгилл из Массачусетского технологического института.
