Венера: несбывшиеся ожидания

 

Венера очень продолжительное время оставалась для астрономов своеобразной «неизвестной землей». И связано это было с тем, что из‑за высокой облачности телескопические наблюдения планеты всегда давали очень расплывчатые изображения ее поверхности. Поэтому с помощью оптических приборов даже не удалось определить продолжительность суток на Венере.

А сделать это пытались почти все астрономы, которые в той или иной мере интересовались этой планетой.

Первым попробовал это сделать известный французский астроном итальянского происхождения Джованни Кассини: в 1667 году он заявил, что сутки на Венере почти не отличаются от земных и соответственно равны 23 часам 21 минуте.

В 80‑е годы XIX века итальянский астроном Джованни Скиапарелли установил, что Венера вращается намного медленнее. Согласно его расчетам, период обращения Венеры вокруг Солнца равен 225 суткам. Но и этот вывод оказался неправильным.

 

 

Французский астроном Джованни Кассини, пытавшийся разгадать загадку венерианских суток

 

Вслед за Кассини и Скиапарелли астрономы еще неоднократно пытались разгадать секрет венерианских суток. Но безуспешно.

И вот, наконец, в мае 1961 года группа советских ученых, используя межпланетный радар, установила, что Венере, для того чтобы сделать один оборот вокруг своей оси, требуется около 11 суток. Впрочем, как вскоре выяснилось, эта оценка оказалась весьма и весьма заниженной.

И только через год американские радиофизики Голдстайн и Карпентер смогли получить более‑менее реальную величину: согласно их расчетам, сутки на Венере должны быть равны 240 земным.

Однако и эта цифра оказалась не совсем верной. Последующие расчеты показали, что сутки на Венере чуть‑чуть длиннее. В настоящее же время продолжительность венерианских суток считается равной 243 земным, то есть сутки на Венере длиннее ее года!

В эти же годы было показано, что Венера обращается вокруг своей оси не с запада на восток, как Земля и остальные планеты, а с востока на запад. Это значит, что ее собственное вращение противоположно направлению ее обращения вокруг Солнца.

С чем это связано? Возможно, одна из причин этого аномального вращения скрыта в ранней истории планеты. Не исключено, что на ранних стадиях формирования Венера столкнулась с крупным небесным телом. Катастрофа такого масштаба вполне могла привести к изменению ориентации оси вращения планеты.

Венера – наиболее яркое (после Солнца и Луны) небесное светило. Максимальный ее блеск достигает –4,8 звездной величины.

Поэтому при безоблачном небе она хорошо просматривается с Земли. Правда, лишь в течение непродолжительного времени после захода Солнца (вечерняя звезда) и незадолго до его восхода (утренняя звезда).

Орбита Венеры лежит внутри земной орбиты. Поэтому и смена фаз у нее такая же, как у Луны. Когда Венера максимально приближается к Земле и приобретает в это время максимальную яркость, даже в небольшой телескоп можно увидеть, что формой она походит на серп.

Не совсем точные сведения, полученные путем телескопических наблюдений и математических расчетов, до середины XX века заставляли исследователей связывать с Венерой очень большие ожидания. И сводились они в первую очередь к надежде, что природные условия на планете аналогичны тем, которые существовали на Земле в процессе развития на ней жизни. И для этой точки зрения у астрономов имелись достаточно веские основания, связанные с тем, что обе планеты по своим характеристикам во многом схожи.

Так, у них практически одинаковые размеры: у Венеры экваториальный радиус 6051,8 километра, а у Земли – 6378,1; полярные радиусы соответственно – 6051,8 и 6356,8 километра. Так что разница и впрямь незначительная.

И средняя плотность у обеих планет тоже почти одинаковая: у Венеры она 5234, а у Земли – 5515 килограммов в метре кубическом.

Незначительная разница у обеих планет и в ускорении свободного падения: на поверхности Венеры оно на 10 % меньше земного. Кроме того, и Венера, и Земля перемещаются вокруг Солнца практически по круговым траекториям, лежащим почти в одной плоскости.

Более того, эти две планеты, в отличие от остальных соседей по Солнечной системе, имеют плотную атмосферу. И к тому же находится Венера почти рядом, конечно по космическим масштабам, с Землей.

А учитывая все эти аналогии, можно думать, что и по своему возрасту эти две планеты достаточно близки, а значит, в их развитии участвовали одинаковые механизмы.

Поэтому в научно‑популярных журналах того времени появилось немало статей, в которых авторы, описывая Венеру, ничуть не сомневались, что она находится в своем развитии на стадии своеобразного каменноугольного периода, и на ее поверхности плещутся океаны, а суша покрыта пышной экзотической растительностью.

Но в начале второй половины XX века представления о Венере, на которой присутствует жизнь, стали меняться.

И связано это было в первую очередь с тем, что в 1950‑х годах с помощью радиотелескопов были получены более точные сведения об атмосфере Венеры. Например, выяснилось, что она имеет огромную плотность: в 50 раз больше, чем на поверхности Земли. А это в свою очередь значит, что давление газа на самой Венере больше такового на поверхности Земли в 90 раз!

Раньше считалось, что плотные облака задерживают солнечные лучи, поэтому на Венере всегда стоит ночь. Однако когда были получены данные с автоматической станции «Венера‑8», выяснилось, что для солнечного света облака Венеры не являются серьезным препятствием, и освещенность на ее поверхности примерно такая же, как в пасмурный день на Земле.

Впрочем, этой энергии Солнца вполне хватает, чтобы в результате парникового эффекта температура на поверхности Венеры установилась на уровне +470 °С. При такой жаре свинец, олово и цинк могут находиться лишь в расплавленном состоянии. Но вот с чем связана столь высокая температура Венеры, ученые пока не знают.

В связи с тем, что плотная атмосфера является хорошим теплоизолятором, суточные и годичные перепады температур на планете даже в условиях очень долгих венерианских суток практически отсутствуют.

Безусловно, надеяться на то, что в таком пекле может существовать жизнь, было по меньшей мере наивно.

 

«Кожа», «сердце» и «венцы» Венеры

 

Отсутствие воды самым непосредственным образом сказывается и на венерианском ландшафте, который практически ничем не отличается от бескрайней, выжженной солнцем пустыни.

Площадь поверхности Венеры – около 460 миллионов квадратных километров. Из них 80 % – плоские и холмистые равнины вулканического происхождения. Остальные 20 % планеты занимают четыре огромных горных массива: Земля Афродиты, Земля Иштар и области Альфа и Бета.

Очень много любопытного об особенностях венерианского рельефа астрономы узнали после изучения снимков, полученных в 1989–1994 годах с американской межпланетной автоматической станции «Магеллан».

Сотрудник НАСА Элен Стофан вспоминает: «Нашему взору предстали дугообразные разломы протяженностью 250–300 километров. Их опоясывали высокие хребты, чем‑то напоминающие наши горы. К тому же на их вершинах располагались вулканы. Мы сразу задались вопросом: как они сформировались? Мы такого никогда не видели!.. Гигантские вулканы, напоминающие пузыри, когда‑то извергали лаву из каждой расщелины. Казалось, что вся планета покрыта бороздами. По форме они напоминали реки, растекающиеся по всей поверхности планеты, но при такой высокой температуре, как здесь, воде неоткуда было бы взяться, поэтому это, скорее всего была лава. Там были и другие вулканы: их приплюснутые верхушки по форме напоминали блины. Создавалось впечатление, что кто‑то их раскидал по всей поверхности. Некоторые вулканы были похожи на раздавленных насекомых. Куда бы вы ни посмотрели – всюду вулканы и все разные. Такое ощущение, что на планете правят одни вулканы. Но как такое могло получиться? Это для нас оставалось загадкой».

 

 

Советская автоматическая межпланетная станция «Венера‑15»

 

Кроме вулканических кратеров, на Венере обнаружено порядка тысячи метеоритных кратеров: в среднем по 2 кратера на 1 миллион квадратных километров. Многие из них достигают диаметра 150–270 километров.

А вот кратеры, диаметр которых менее 6 километров, на Венере практически отсутствуют. Связано это скорее всего с тем, что небольшие метеориты сгорают в плотной атмосфере Венеры, так и не долетев до ее поверхности.

Внутренняя структура Венеры тоже имеет свои особенности. Так, плавающие на вязкой мантии литосферные плиты, свойственные Земле, на Венере отсутствуют. Однако это вовсе не значит, что венерианская кора все время остается в неподвижном состоянии. Дело в том, что из центра планеты к ее верхним слоям постоянно поступают потоки тепла, которые постепенно нагревают кору, делая ее мягкой и подвижной. В результате этих процессов она начинает деформироваться, в значительной степени изменяя поверхностный рельеф. Длятся такие циклы, предположительно, около полумиллиарда лет.

Что же касается центральной части Венеры – ее ядра, то каково оно – жидкое или твердое – ученые пока сказать не могут. Во всяком случае, отсутствие стабильного магнитного поля земного типа говорит о том, что в нем нет кругового потока электропроводящих веществ. А такие явления происходят только тогда, когда ядро выделяет тепловую энергию, потоки которой несут электрические заряды, образующие магнитное поле планеты.

Очевидно, что у Венеры конвекции тепловых потоков не происходит, а значит, и не образуется магнитное поле. Почему, пока неясно.

Скорее всего венерианское ядро еще не начало отвердевать, и поэтому там отсутствуют конвективные струи, которые благодаря вращению планеты, закручиваются и генерируют магнитное поле. Что ж, наверное, когда‑нибудь такое случится, и у Венеры тоже появится свое собственное магнитное поле.

Кстати, кроме кратеров на поверхности Венеры имеются еще две, свойственные только ей, структуры рельефа – тессеры и венцы. Взору астрономов они предстали при анализе фотоснимков, которые были переданы на Землю в 1983–1984 годах с советских искусственных спутников «Венера‑15» и «Венера‑16».

Слово «тессера» в переводе с греческого означает «черепица». Они и впрямь на нее весьма похожи, только размеры у них очень и очень большие. Тессеры – это очень древние по происхождению возвышенности и нагорья, или гряды, длиной от сотен до тысяч километров. Поверхность тессер в разных направлениях пересекают хребты и разделяющие их долины. Сами эти хребты имеют ступенчатое строение, обусловленное многочисленными перепадами высот.

Хребты располагаются параллельно друг другу; нередко они изгибаются, образуя петли. Порой они похожи на сморщенную пленку на застывшем киселе, или же шевронные складки коленообразной формы. Что же касается размеров гряд, то они не впечатляют: высота нагорий от 1,0–1,5 до 2 километров, а уступов – до 1 километра.

Совокупность этих хребтов и создает сложную мозаичную структуру, напоминающую покрытую черепицей крышу.

Причину же образования тессер ученые видят в многократных тектонических движениях верхних слоев венерианской коры, в результате которых происходят ее деформации, ведущие к появлению трещин, а также к возникновению холмов и углублений на поверхности планеты.

Тессер на Венере не так уж и много, они занимают около 8 %, или 36 миллионов квадратных километров всей территории, поэтому они названы именами легендарных богинь из мифологических сказаний разных народов мира, которые олицетворяют судьбу и время.

Так, одно из крупных нагорий планеты, длина которого превышает 3000 километров, названо тессерой Фортуны. А тессере, находящейся южнее, присвоено имя латышской богини счастья и судьбы Лаймы.

Кроме тессер, рельеф Венеры представлен еще одним не менее, а может, даже более любопытным образованием – венцами. Это – округлые или овальные возвышенности вулканического происхождения, достигающие диаметра от 100 до 600 километров. Состоят они из кольца горных гряд и центрального плато, которое обычно находится ниже кольца гряд, но выше равнинной местности вокруг него. Многие венцы находятся в обрамлении застывших потоков лавы.

Венцов на поверхности Венеры насчитывается несколько сотен. Предполагается, что их сформировали потоки разогретого вещества, которые поднялись к поверхности планеты из частично расплавленной мантии.

Можно предположить, что венцы являлись главными «коридорами», через которые из недр планеты на ее поверхность изливалась раскаленная лава. Остывая, она образовала обширные равнины, которые ныне занимают почти 80 % территории Венеры.

 

Загадочная Венера

 

И хотя Венера уже открыла астрономам немало удивительных особенностей, тем не менее она, несмотря на то, что находится по соседству с Землей, хранит еще немало загадочного и таинственного.

Одна из тайн связана с проблемой жизни на Венере. Но поскольку об этом разговор уже шел, касаться этой проблемы мы не станем, а сразу перейдем к следующей венерианской загадке – вращению планеты вокруг собственной оси. Оно, как нам известно, происходит не так, как у других планет Солнечной системы, в том числе, и у Земли, а в противоположную сторону.

 

 

Венера продолжает оставаться загадкой для исследователей

 

Это значит, что космонавт будущего, который окажется на Венере, увидит непривычную для землянина картину: Солнце здесь всходит на западе, а садится – на востоке.

Одно время считали, что такая особенность характерна только для Венеры. Однако со временем выяснилось, что Уран тоже вращается не так, как остальные соседи по Солнечной системе.

Но вот почему эти две планеты наперекор остальным демонстрируют столь разительное своеобразие, астрономы ответить не могут, хотя для объяснения этого феномена и выдвинуто несколько предположений. Две основные версии предполагают или столкновение с гигантским метеоритом, или какие‑то неизвестные процессы в ядрах этих планет.

Еще одна загадка Венеры – слишком медленное ее вращение вокруг своей оси и слишком быстрое – вокруг Солнца. Действительно, сутки на Венере в 244 раза длиннее земных. В то же время венерианский год длится всего 224,7 земных суток. То есть год на Венере короче суток!

Ученые предполагают, что на ранних этапах эволюции день на Венере был намного короче. Однако в силу каких‑то процессов вращение планеты замедлилось, что и привело к нынешнему положению вещей.

Зонд «Венера‑экспресс» на подлете к планете обнаружил еще один загадочный феномен. На полученных из космоса фотографиях хорошо заметно, что в атмосфере планеты над Южным ее полюсом находится черная гигантская воронка. Кажется, что атмосферные облака закручиваются в гигантскую спираль, которая через огромное отверстие уходит внутрь планеты. То есть Венера – полый шар.

Конечно, о существовании входа, ведущего в подземное царство Венеры, ученые всерьез не задумываются, но загадочные спиралевидные вихри над полюсом планеты пока ждут своего объяснения.

К тому же это странное атмосферное образование имеет два центра, которые сложным образом связаны друг с другом. А ведь известно, что практически любой атмосферный вихрь формируется вокруг некоего центра, в котором вращение отсутствует.

Не могут пока ученые разрешить еще одну загадку Венеры: отчего ее атмосфера вращается в 60 раз быстрее, чем сама планета?

Как, впрочем, и природу странного светлого пятна, появившегося в 2009 году на ее поверхности. Что способствовало появлению этой гигантской «веснушки»: вулканическая деятельность или турбулентные вихри в атмосфере, пока неизвестно.

А, возможно, причина совсем другая? Например, появление пятна мог вызвать солнечный ветер: поток заряженных частиц, выброшенных Солнцем, при взаимодействии с верхними слоями венерианской атмосферы мог вполне способствовать его появлению.

Но, по крайней мере судя по тому, что пятно особенно хорошо заметно в ультрафиолете, оно не появилось в результате падения метеорита.

Следует сказать, что пятна на Венере наблюдаются не первый раз и не первое десятилетие, и тем не менее однозначно объяснить их природу пока не удалось.

Еще одно загадочное явление наша «соседка» продемонстрировала ученым в 2008 году. Именно в это время исследователи Вселенной в атмосфере Венеры обнаружили странный светящийся туман, который, просуществовав всего несколько суток, так же неожиданно, как и появился, исчез. Астрономы считают, что на других планетах, в том числе и на Земле, это явление скорее всего отсутствует. Вероятнее всего, оно является некой особенностью, характерной только для атмосферы Венеры.

Перед этим, в июле 2007 года, в южном полушарии планеты также было отмечено несколько случаев яркого свечения. А спустя всего несколько дней похожие, но более яркие свечения были обнаружены в экваториальных районах Венеры.

С чем связано это непонятное явление, ученые пока не знают. Правда, на сегодняшний день все же известно, что все эти феномены появлялись в верхних слоях атмосферы в прилежащих к экватору районах, а также, что у них нет четкого периода.

Кроме того, на сей счет существуют и гипотезы. Скорее всего считают ученые, странное свечение возникает в связи с высокой плотностью венерианской атмосферы, в которой находится немало растворенной серной кислоты. Особенно много ее в облаках, которые находятся на 70‑километровой высоте над поверхностью Венеры. Атмосферные процессы, происходящие в этих слоях венерианской атмосферы, приводят к появлению паров серной кислоты, которые поднимаются еще выше. Именно там под воздействием солнечных лучей они и начинают светиться.

Вот только неясно, какие механизмы заставляют оксид серы и воду подниматься на такие огромные высоты и там взаимодействовать. Астрономы предполагают, что этому могут способствовать неизвестные процессы, происходящие на поверхности Венеры.

Итак, самая близкая к нам планета хранит тайны, разгадка которых человеку пока не подвластна.

 

Марс: почему он красный?

 

Помимо своего основного названия, Марс еще именуют и Красной планетой. И в этом ничего удивительного нет. Кроваво‑красный диск на черном ночном небе в годы, когда эта планета находилась на минимальном расстоянии от Земли, то есть во время Великих противостояний, всегда казался людям предвестником катастроф, войн, эпидемий и других страшных бед.

И, что удивительно, иногда эта мрачная примета сбывалась, причем даже в новейшее время. Особенно ужасное совпадение связано со Второй мировой войной, которая началась как раз во время Великого противостояния Марса в 1940–1941 годах.

Но мы отвлеклись от темы. А действительно, почему эта планета окрашена в цвет крови? Теперь, когда ученые с помощью космических аппаратов смогли поближе познакомиться с Марсом, стала известной и причина его необычной окраски. Оказалось, что во всем виновато железо. Точнее, его оксиды. Дело в том, что и в крови человека, и на Марсе его довольно много. Правда, в крови – это просто оксид железа, а на Марсе – оксид трехвалентного железа в смеси с песком и пылью.

 

 

Марсоход «Патфайндер» готовится к работе

 

Советские и американские автоматические станции, в разные годы приземлявшиеся на Марсе, передали на Землю массу любопытной информации. В частности, о химическом составе грунта и коренных горных пород планеты. Оказалось, что в марсианских грунтах очень много серы и оксидов железа – около 20 процентов. А его поверхность покрыта толстым слоем оксидной пленки, или «ржавчины», разрушающей темные глубинные породы.

Появляется же эта ржавчина в результате следующих химических процессов: выделявшееся из марсианских скал железо окислялось на воздухе, в результате чего и образовалась ржаво‑красная пыль, которая немедленно распространялась по планете.

Явление это в Солнечной системе уникальное и характерно исключительно для Земли и Марса.

Остальные же планеты, как и их многочисленные спутники, такого соединения не имеют. Оно даже отсутствует на тех небесных телах, где, по предположениям ученых имеется вода.

Впрочем, по поводу особого цвета Марса выдвинута еще одна гипотеза. Ее автором является американский ученый Альберт Йен.

Поводом для новой гипотезы стали результаты, полученные в ходе исследований, проведенных в 1997 году марсоходом «Патфайндер». Так, было выяснено, что в марсианской пыли магния и железа содержится значительно больше, чем в материнской горной породе. И связано это может быть с тем, что эти минералы были занесены на Марс из космоса небольшими метеоритами, содержащими металлы.

Чтобы проверить свои предположения, ученый в специальной камере создал аналог атмосферы Марса, поместил в нее железо, а затем стал воздействовать на него ультрафиолетовыми лучами. Опыт длился в течение недели. Оказалось, что за это время металл начал ржаветь без непосредственного воздействия воды.

Впрочем, ученый заявляет, что его теория вовсе не опровергает предположение о существовании в далеком прошлом на Красной планете воды. Но при этом растекавшаяся по поверхности Марса вода, которая затем испарялась, сыграла незначительную роль в «покраснении» планеты.

Кстати, ряд американских исследователей Марса пришли к выводу, что пыль, покрывающая поверхность Красной планеты, может серьезным образом повлиять на здоровье астронавтов, которые высадятся когда‑нибудь на эту планету.

Причин для этого несколько. Главные же из них – две.

Во‑первых, вероятнее всего, что эта пыль представлена настолько мелкими частицами, что без труда преодолеет даже самую плотную изоляцию и попадет в жилые помещения станции. К тому же это заявление подкреплено фактами из истории освоения Луны. Действительно, американские астронавты, побывавшие на Луне, уже на следующий день после прилунения обнаруживали лунную пыль внутри спускаемого аппарата.

Во‑вторых, марсианская пыль содержит до 0,2 процента хрома. И хотя в большинстве своем соединения хрома относительно безвредны, однако в тех условиях, которые имеют место на Марсе, могли образоваться и хроматы – соли хромовой кислоты. А эти соединения шестивалентного хрома как раз и являются сильными канцерогенами…

Как показали последние исследования Марса, помимо красного песка есть на поверхности этой планеты еще одно удивительное и загадочное образование – сферические объекты, размеры которых не больше шарика подшипника. В среде специалистов они получили название «черничек». Впрочем, они вовсе не голубого или синего цвета, как можно было бы подумать, ориентируясь на название, а, скорее, серые. Они в беспорядке разбросаны среди пластов обнаженных горных пород.

Спектральные исследования, проведенные марсоходом «Спирит», показали, что спектры сферических частиц и окружающих скал, сильно отличаются. И при этом «чернички» богаты гематитом, который на Земле обычно образуется во влажной среде.

Что же касается механизмов, которые могли привести к образованию этих конкреций, ученые пока выдвигают лишь гипотезы, которые могли бы объяснить появление этих структур на Марсе. Скорее всего механизмов может быть несколько, так как форма и цвета «черничек» очень разнообразны. Например, возникнуть они могли и под действием влаги, и в результате вулканической деятельности, и в ходе бомбардировки поверхности Красной планеты метеоритами.

Выходит, что Марс можно называть не только Красной планетой, но и Черничной.