Вселенная, жизнь, разум - Иосиф Шкловский

Научные организации многих стран (СССР, Австралии, НРБ, ВНР, ГДР, ПНР, Франции, ФРГ) участвовали в разработке научных приборов для «Вега», а также систем обеспечения научных экспериментов на борту и на Земле. Впервые в наших космических проектах возможности международной кооперации были использованы столь широко.

По каждому из трех направлений, о которых говорилось, выше, были получены интереснейшие результаты. Самое любопытное среди них — это физические характеристики ядра кометы Галлея. Ядра комет — их центральные тела — наблюдались до сих пор с Земли только как звездообразные объекты на большом расстоянии от Солнца (~ 10 а. е.), когда активность кометы отсутствовала, да и таких наблюдений было очень мало. Во время пролета аппаратов «Вега-1» и «Вега-2» впервые ядро кометы исследовалось как пространственно-разрешенный объект; были определены его структура, размеры, инфракрасная температура. С помощью этих аппаратов были произведены оценки состава ядра и характеристики поверхностного слоя. Ядро кометы Галлея — это монолитное тело неправильной формы: его большая ось равна 14 км, а малая — около 7 км (рис. 69, не сканировался). Ядро покидает около 1030 молекул воды в секунду; Это означает, что испарение идет по всей поверхности, следовательно, состоит оно изо льда. Вместе с тем поверхность черная (альбедо около 5 %) и горячая (яркостная температура более 375 К). Эта, казалось бы, противоречивая картина укладывается в простую модель — так называемую модель «мартовского сугроба»: лед отделен от внешнего пространства слоем черного пористого вещества с низкой теплопроводностью. Этот слой принимает солнечное излучение, часть его переизлучает в инфракрасном диапазоне, часть передает еще и ледяному конгломерату. Молекулы H2O, образующиеся в результате испарения последнего, диффундируют вверх и покидают комету. При этом они отрывают отдельные частицы от поверхностного слоя, и к потоку газа добавляется поток пыли. Поверхностный слой в отдельных местах поверхности время от времени взламывается (если слой становится слишком толстым и поры закупориваются); тогда образуется активная область с мощным истечением вещества. Толщина пористого слоя невелика (~ 1 см), он очень быстро обновляется — верхний слой «сдирается», а снизу налипают новые частицы. Характерное время полного обновления слоя — около суток.

Исследование кометы Галлея, проведенное на аппаратах «Вега», позволило сделать выбор среди нескольких обсуждавшихся ранее моделей кометного, ядра — монолит, группа нескольких крупных тел, рой частиц — в пользу первой из них и существенно ее уточнить. Грубая схема приобрела черты живого природного явления. Оказалось, например, что в состав кометного ядра входят органические соединения. В принципе это не так уж удивительно, если вспомнить, что радиоастрономы нашли множество органических молекул в межзвездной среде. #

Большой вклад в изучение ближайших к Солнцу планет — Венеры и Меркурия — был сделан запущенной в 1973 г, американской автоматической станцией «Маринер-10». Очень интересна орбита этого объекта. Аппарат был выведен на орбиту полета к Венере и пролетел от нее на расстоянии около 6000 км. При этом притяжение Венеры снизило орбитальную скорость «Маринера-10», в результате чего он попал на орбиту Меркурия (рис. 70). С тех пор он три раза проходил вблизи Меркурия, причем зимой 1974–1975 гг. на рекордно малом расстоянии около 200 км. Впервые были получены и переданы на Землю сотни изображений поверхности планеты исключительно высокого качества (см. рис. 70).

Первое впечатление от этих фотографий такое, будто на них изображена Луна. Поверхность Меркурия испещрена кратерами. Изучение кратеров Луны, Марса и Меркурия позволяет сделать вывод, что все они образовались примерно в одну эпоху, удаленную от нас на 4,5 миллиарда лет. Отсюда вытекают важные для планетной космогонии следствия. Например, можно сделать вывод, что на Меркурии никогда не было достаточно плотной атмосферы, способной сгладить рельеф его поверхности. Не было и мощных тектонических процессов, действующих в том же направлении. Поражают перепады температуры Меркурия: на ночной стороне она составляет –175 °C, на дневной +275 °C. Впрочем, этот факт астрономам был известен уже давно по наблюдениям с поверхности Земли.

Весьма интересные фотографии облачного слоя Венеры в ультрафиолетовых лучах были получены «Маринером-10» во время его сближения с Венерой. Кроме подтверждения периода движения этих облаков в 4 суток (см. выше), был обнаружен совершенно новый феномен, получивший название «Око Венеры». Эта деталь всегда находится вокруг точки поверхности планеты, лежащей на прямой, соединяющей ее центр и Солнце. На фотографии это «око» видно как темное пятно. «Око» состоит из мощных потоков атмосферы, которые создают огромную зону высокого давления. Можно полагать, что энергия потоков атмосферы (берущаяся, в конечном итоге, из солнечной энергии) через «око» распределяется путем циркуляции по всей планете. Если это так, то причиной высокой температуры поверхности планеты может быть не «парниковый эффект», а «венерианская метеорология», неизмеримо более мощная, чем земная. Интересно, что в самых глубоких слоях атмосферы Венеры скорость движения воздушных масс очень мала. Именно по этой причине гористый рельеф Венеры (установленный методами радиолокации) до сих пор не «сглажен». Таким образом, причина высокой температуры поверхности Венеры пока еще не совсем ясна.

Похоже, что описанные только что природные условия на поверхности нашей космической соседки исключают возможность существования там каких бы то ни было форм жизни. Например, никакие белковые соединения при таких условиях существовать не могут. Наконец, отсутствие гидросферы даже на самой ранней стадии формирования планеты должно было чрезвычайно затруднить само образование первых примитивных живых существ.

Как это ни может показаться парадоксальным, в настоящее время большие планеты и особенно их спутники можно считать значительно более подходящими для жизни, чем Венера. В частности, такого мнения придерживается американский планетолог К. Саган.

Простые органические соединения могли синтезироваться в атмосферах больших планет, во многих отношениях напоминающих первичную атмосферу Земли. В качестве внешнего «стимулятора» для такого синтеза можно предположить либо электрические разряды, либо ультрафиолетовое излучение Солнца. Радиоастрономические наблюдения дают некоторые указания на наличие мощных электрических разрядов в атмосфере Юпитера.

Довольно часто на сравнительно длинных волнах (15–20 м) гигантская планета дает мощные «вспышки» радиоизлучения длительностью в несколько секунд. Возможно (хотя это и не доказано), что такое излучение связано с грозовыми разрядами огромной мощности. Атмосфера Юпитера охвачена бурными конвективными движениями. Образующиеся органические молекулы могут опускаться поэтому на довольно значительную глубину. Возможно, что температурные условия там более подходящие для синтеза сложных органических соединений, чем на более высоких уровнях атмосферы, в частности над плотным облачным слоем, образующим видимую поверхность Юпитера. Очевидно, что на некоторой глубине температура атмосферы должна лежать в пределах 0 — +50 °C, т. е. быть примерно такой же, как на Земле.

До недавнего времени Марс и его система спутников являлись самыми удаленными от Солнца объектами, которые исследовались «прямыми» методами при помощи космической техники. Но вот в начале марта 1972 г. с американского космодрома имени Кеннеди была запущена автоматическая межпланетная станция «Пионер-10». Пролетев за 21 месяц свыше миллиарда километров, эта станция 4 декабря 1973 г. прошла на минимальном расстоянии 130000 км от поверхности Юпитера (вернее, от густого слоя облаков, закрывающих поверхность этой гигантской планеты). При осуществлении этого полета пришлось преодолевать значительные трудности. Например, из-за того, что Юпитер удален от Солнца в 5,2 раза больше чем Земля, поток солнечного излучения там в 27 раз меньше. Это заставило организаторов полета отказаться от солнечных батарей — основного источника энергии на борту «марсианских» и «венерианских» автоматических межпланетных станций. Вместо этих батарей на борту «Пионера-10» были установлены два радиоизотопных термоэлектрических генератора мощностью 140 Вт, которые непрерывно и безотказно работали.

Одним из важнейших результатов полета «Пионера-10» было преодоление разного рода опасностей, связанных с некоторыми неприятными областями околосолнечного космоса. Прежде всего определенное беспокойство вызывало прохождение этого аппарата через пояс астероидов, где частота метеорных ударов могла быть угрожающе высока. Но все обошлось благополучно, и космонавты будущего это, конечно, учтут. Ученые также выражали сомнения, смогут ли приборы «Пионера-10» выдержать ожидаемую огромную интенсивность радиационных поясов гигантской планеты. Эти опасения были не напрасны. Уже на расстоянии 700 000 км от планеты установленные на борту «Пионера-10» приборы стали указывать на весьма быстрый рост уровня радиации, который удваивался через каждые десять часов. Уровень жесткой радиации почти достиг предельно допустимого значения, но все же приборы не вышли из строя.