Ниже мы хотим предложить дорогому читателю официальную точку зрения, на саму теоретическую возможность существования жизни, как на Марсе, так и на других планетах. Изучению этого вопроса посвящено целое научное направление, называемое астробиология.
Слово «астробиология» состоит из трех греческих слов: астрой - светило, биос - жизнь и логос - учение...

Основные свойства главных планет Солнечной системы

Есть молодая новая советская наука — астробиология. Слово «астробиология» состоит из трех греческих слов: астрой — светило, биос — жизнь и логос — учение. Следовательно, астробиология — это наука о жизни на светилах. (Подразумевается — на небесных светилах). Составной частью астробиологии является наука астроботаника, то есть наука о растениях на других планетах.

- Позвольте! - скажет дорогой читатель. - О каких планетах вы собираетесь говорить? Сначала познакомьте с ними

Да, читатель прав. Мы будем говорить о планетах нашей солнечной системы, познакомим читателя с их основными свойствами.


В центре нашей солнечной системы находится Солнце. Вокруг него движутся планеты Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. Первые пять планет, не считая, конечно, Земли, были известны уже в далекие времена. Древние римляне назвали их по именам своих богов.
Планета Меркурий обращается вокруг Солнца всего в 88 суток. Поэтому римляне и назвали ее в честь бога Меркурия; как посланец других богов, он должен «быстро выполнять даваемые ему поручения». Вторая планета получила имя богини красоты — Венеры. Эта планета ярче и красивее всех других планет и звезд. Она бывает видна на востоке перед восходом Солнца и на западе после заката. Люди называют ее поэтому утренней или вечерней звездой. За оранжевый цвет, несколько напоминающий цвет пожаров и крови, планета Марс получила имя римского бога войны. Следующая планета названа римлянами в честь главного бога — Юпитера. Она уступает по яркости лишь Венере и совершает свой путь вокруг Солнца за 12 лет. Последняя из известных, в древности планет — Сатурн — за свой мертвенно-зеленоватый цвет названа по имени бога смерти. В XVIII, XIX и XX столетиях стали известны еще три планеты, названные тоже именами богов римлян: Уран (бог неба), Нептун (бог моря) и Плутон (бог подземного царства).
Все планеты (кроме Плутона, о котором мы знаем еще очень мало) по диаметру, массе и плотности резко разделяются на две группы. Меркурий, Венера и Марс мало отличаются от Земли. Их называют “земноподобными”. Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун — планеты-гиганты. Они очень велики, имеют большие массы и малую плотность, их называют “газовые гиганты”. Время вращения вокруг оси у планет-гигантов значительно короче, чем у земноподобных планет. К тому же Юпитер и Сатурн вращаются не как твердое тело, а по поясам: чем дальше от экватора, тем вращение медленнее. Следовательно, мы с Земли наблюдаем не твердую поверхность Юпитера и Сатурна, а их атмосферы.
Массы планет-гигантов во много раз больше массы Земли: масса Урана — почти в 15 раз, Нептуна — в 17, Сатурна — в 95, Юпитера — в 318 раз. Юпитер обладает мощной силой притяжения и может удерживать вокруг себя даже очень легкие газы. Плотность же планет-гигантов лишь немного больше, чем плотность воды, а у Сатурна даже меньше. Внешние слои планет-гигантов газообразны или же состоят из очень легких веществ. Атмосферы их достигают громадной толщины, в десятки тысяч километров.
Дорогой читатель наверняка спросит, а как же изучают физические и химические свойства атмосфер? Пользуясь методом спектрального анализа, можно узнать эти свойства. Что собою представляет спектральный анализ? Возьмите стеклянную призму и пропустите через нее свет Солнца. Свет разложится на составные части в виде цветной полосы, называемой спектром. По своему строению спектр похож на радугу с более отчетливо разделенными цветами.


Солнечные лучи, идущие от наблюдаемой планеты, например Меркурия, прежде чем попасть в глаз наблюдателя, дважды проходят через ее атмосферу: падая на планету и затем отражаясь от поверхности. Атмосфера частично поглощает некоторые солнечные лучи. Каждый из газов, которые составляют атмосферу планеты, поглощает только определенные лучи. Это выражается темными линиями в соответствующих местах спектра. По темным линиям и судят о природе газа. Значит, по спектру можно узнать, через какие газы прошел свет Солнца и планет, выяснить, из каких газов состоит их атмосфера.
Для фотографирования спектра применяют особый прибор — спектограф. Он дает возможность определить, какие лучи поглотила атмосфера. Фотография позволяет фиксировать свет более слабый, чем тот, который улавливается глазом, и не видимые глазом инфракрасные и ультрафиолетовые лучи. Мы наблюдаем планеты сквозь земную атмосферу, а не за пределами ее. Свет Солнца, проходя через атмосферу Земли, теряет в ней те участки спектра, которые поглощены газами земной атмосферы.
Представьте себе, что вам удалось наблюдать планеты, находясь за пределами земной атмосферы. Тогда в спектре планеты, имеющей в своей атмосфере кислород, вы увидели бы линии поглощения этого газа. Но при наблюдении сквозь земную атмосферу, в которой очень много своего кислорода, дающего темные линии в спектре, планетные линии кислорода тонут в линиях земного кислорода, и их очень трудно выделить.
Еще один пример. Не подлежит сомнению, что на Марсе есть вода. Между тем спектральный анализ не обнаруживает паров воды в атмосфере Марса. Почему? Потому что марсианские линии паров воды тонут в линиях паров воды, находящихся в земной атмосфере.
Меркурий находится в два с половиной раза ближе к Солнцу, чем Земля. Поэтому температура на нем значительно выше, чем на нашей планете. К тому же Меркурий обращен к Солнцу всегда одной стороной. На этой солнечной стороне Меркурия температура достигает 340 градусов выше нуля, то есть почти точки плавления свинца. А на противоположной стороне Меркурия царят вечный мрак и холод. При высокой температуре солнечной стороны и малой силе тяжести на Меркурии не могла удержаться в сколько-нибудь значительном количестве атмосфера. Наблюдения обнаруживают едва заметные следы атмосферы на Меркурии.
А вот планета Венера окружена плотной атмосферой, открытой еще М.В. Ломоносовым в 1761 году. Твердая поверхность этой планеты пока что недоступна наблюдениям, и мы знаем немногое об атмосфере Венеры. В основном ее атмосфера состоит из огромного количества углекислого газа. Его там в 500 раз больше, чем в атмосфере Земли. При большом сходстве Венеры с Землей (по величине, массе и плотности) в ее атмосфере не обнаружено паров воды и кислорода. Отсутствие паров воды в атмосфере Венеры объяснить нетрудно. В атмосфере Земли на уровне океана содержится 1,2 процента паров воды, а на высоте 11 километров— всего 0,01 процента. Предположим, что высота облаков над поверхностью Венеры равна 11 километрам. Тогда содержание паров воды над ними должно быть слишком ничтожно, чтобы их можно было обнаружить при помощи спектрального анализа. Почему не обнаружено кислорода в атмосфере Венеры — расскажем дальше, а пока перейдем к Марсу.
В атмосфере Марса обнаружен углекислый газ и притом в количестве, вдвое большем, чем в атмосфере Земли. Что касается паров воды и кислорода, то они находятся за пределами, доступными наблюдению с Земли. Между тем наука установила, что на Марсе есть вода. Следовательно, должны быть и ее пары в атмосфере Марса. Почему же спектральный анализ не обнаруживает их? Вероятно, потому, что спектральный анализ в данном случае не может преодолеть маскирующего влияния паров воды и кислорода земной атмосферы. Можно думать, что в атмосфере Марса находится в значительном количестве азот. Но обнаружить его тоже пока не удалось, так как в доступных наблюдению участках спектра у азота нет линий поглощения. Советские астрономы получили точные данные о давлении атмосферы на Марсе. Плотность ее такая, как на высоте 10–15 километров над поверхностью Земли.
В атмосферах планет-гигантов (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун) найден в большом количестве газ метан (химическое соединение углерода с водородом). При нормальном давлении и нормальной температуре толща метана в атмосфере Юпитера — 150 метров, Сатурна — 350, Урана — 1500, Нептуна — 2500 метров. Количество метана от Юпитера к Нептуну сильно увеличивается. Но это увеличение в значительной степени кажущееся. Объясняется оно присутствием аммиака. В атмосферах Юпитера и Сатурна аммиак находится в газообразном, капельно-жидком и твердом состоянии. Вероятно, облака, плавающие в их атмосферах, состоят из капелек и кристаллов аммиака, а также других неизвестных нам пока веществ. Облака, закрывая от нас нижележащие слои атмосферы, уменьшают влияние метана на спектр Юпитера и Сатурна. Иное дело на Уране и Нептуне. Температура в верхних слоях атмосфер этих планет уже настолько низка, что весь аммиак превратился в кристаллы, которые осели в глубокие, более плотные слои. Метановая атмосфера просматривается здесь во всю ее толщу, свет Солнца проникает далеко вглубь, проходит обратно такой же путь и попадает на Землю в приборы астронома.
Увеличение содержания метана в атмосферах планет-гигантов от Юпитера к Нептуну, таким образом, может быть явлением не действительным, а только кажущимся. Эта мысль понадобится нам при рассмотрении вопроса о возможности жизни на планетах-гигантах. Напомним историю вопроса о жизни на других планетах.

Жизнь широко распространена во Вселенной

Многие люди полагают, что Земля — единственная носительница жизни. Между прочим, так и религия утверждает. В самом деле: возможна ли жизнь на других планетах? Мысль о жизни на других планетах, кроме Земли, имеет очень большую давность. Еще за тысячелетия до того, как люди узнали об истинном месте Земли в солнечной системе, об истинном строении Вселенной, мысль о наличии жизни на других планетах интересовала философов и ученых. Можно насчитать 110 имен философов, ученых, писателей, начиная с древнейших времен и почти до нашего времени, которые высказывались за то, что жизнь не ограничивается нашей планетой, а широко распространена во Вселенной.
Самые древнейшие книги, известные человечеству, — это индусские Веды. В них выражена мысль о том, что, кроме Земли, есть и другие небесные тела и что там «души человеческие перевоплощаются». Индусские Веды, таким образом, допускали возможные условия для жизни на других планетах. Древнегреческие и древнеримские ученые считали, что Земля — не единственное тело во Вселенной, на котором есть жизнь. Так, Митродор из Лапсака писал, что считать Землю единственным населенным миром в бесконечном пространстве было бы столь же неразумно, как и верить, что на громадном поле растет всего один пшеничный колос. Римский философ Лукреций писал, что весь видимый мир не может быть единственным в природе и мы должны верить, что есть в других местах Вселенной другие земли, другие существа и другие люди.
Уверенность в том, что Земля не является единственным телом во Вселенной, на котором существует жизнь, особенно укрепилась после того, как великий польский астроном Николай Коперник доказал, что Земля не находится в центре солнечной системы, а движется, как и другие планеты, вокруг Солнца. Знаменитая книга с изложением этого открытия вышла в свет в 1543 году (в год смерти Коперника). А вот имена некоторых великих средневековых ученых, живших после Коперника и считавших, что Земля не является единственной носительницей жизни во Вселенной. Во Франции — Декарт и Паскаль, в Италии — Джордано Бруно и Галилей, в Германии — Кеплер и Лейбниц, в Англии — Ньютон. В XVIII веке мысль о множестве обитаемых миров высказывали такие ученые, как Ламберт и Лаплас — во Франции, Бодэ — в Германии и первый русский ученый М. В. Ломоносов. В своем стихотворении «Вечерние размышления» М.В. Ломоносов писал в 1743 году:

Открылась бездна, звезд полна;
Звездам числа нет, бездне дна…
Уста премудрых нам гласят:
Там разных множество светов,
Несчетны солнца там горят,
Народы там и круг веков:
Для общей славы божества
Там равна сила естества.

С гениальной научной прозорливостью М.В. Ломоносов еще более двух столетий назад писал о том, что на других мирах «Там равна сила естества». Мы, материалисты, считаем, что жизнь является высшей стадией развития материи и должна возникать везде, где есть для этого условия. Следовательно, жизнь существует не только на Земле, но и на бесчисленном множестве других тел Вселенной. Это доказывает наука. Ученые исходят из того, что свойства жизни во Вселенной едины по существу, но различны по форме и проявлению, и что приспособляемость жизни к условиям среды очень велика. Мысль о том, что законы жизни во Вселенной едины по существу, М.В. Ломоносов выразил словами — «Там равна сила естества».
Основными элементами, из которых состоит живое вещество, являются повсюду углерод, азот, кислород и водород. Однако форма, в которую облекаются химические соединения этих элементов, может и должна быть чрезвычайно разнообразной в зависимости от физических и химических свойств окружающей среды. Одновременно с этим чрезвычайно разнообразны проявления жизненных процессов как отдельного организма, так и целого вида и рода и т. п.
В последние десятилетия изучение вопроса о жизни во Вселенной намного продвинуто вперед. Изучение жизни в глубинах океана, казавшихся ранее недоступными, а также советские исследования в Арктике расширили наши представления о предельных свойствах среды, при которых возможна жизнь растений и животных. Исследования С.Н. Виноградского, В.И. Вернадского, Л.С. Берга и других русских и советских ученых показали удивительную приспособляемость живых организмов к самым исключительным условиям окружающей среды. В настоящее время наука располагает некоторыми важными сведениями о физических и химических условиях на планетах нашей солнечной системы. На основании современных достижений науки можно делать определенные заключения о существовании жизни и на других планетах. Всякий человек, обладающий знаниями о строении Вселенной, не может быть противником мысли о наличии жизни на других планетах.
Однако и в наши дни встречаются люди, отрицающие возможность жизни на тех планетах, которые находятся от Земли очень близко в астрономических масштабах. Эти планеты, обращающиеся вокруг Солнца, по некоторым свойствам более или менее сходны с Землей. К скептикам относятся и некоторые ученые.

«Если мы выбьем почву под ногами у тех, кто ищет жизнь на планетах солнечной системы, — вероятно, рассуждают эти ученые, — то о жизни в большой Вселенной и говорить не придется. Едва ли, мол, в сколько-нибудь обозримом времени удастся добраться до наблюдения таких явлений в большой Вселенной, которые давали бы указания на жизнь»

Эти ученые придумали маскировку и пытаются, как и во времена М.В. Ломоносова, опровергнуть жизнь вне Земли. А ведь тогда ярым противником мысли о жизни вне Земли выступала главным образом религия. Вот, например, английский астроном Джине в своей книге «Движение миров» пишет:

«Жизнь, существующая на нашей земле, является единственной жизнью в солнечной системе… Мы должны смотреть на жизнь, как на болезнь, которой начинает страдать материя на старости своих лет. Вселенная активно враждебна жизни…»

Мы держимся противоположной точки зрения. Мы убеждены, что если будет доказано существование жизни хотя бы на одной планете солнечной системы, кроме Земли, то этим будет подтверждена правильность диалектического взгляда на широкую распространенность жизни во Вселенной.
Ниже мы расскажем, почему советская наука обращала пристальное внимание на Марс. А теперь мы лишь кратко выразим мысль: если на Марсе есть растительность и это практически доказано, то ведь такое открытие свидетельствует о многом. Вопрос о растительности на Марсе является составной частью общей проблемы существования жизни во Вселенной.
Марс находится от Солнца в полтора раза дальше, чем Земля, и делает полный оборот вокруг Солнца в 687 земных суток. Окружен Марс довольно прозрачной атмосферой. На его поверхности видны в астрономическую трубу более или менее темные пятна, по которым определили, что Марс вращается вокруг своей оси в 24 часа 37 минут. Ось вращения Марса наклонена в плоскости его пути вокруг Солнца под углом в 65 градусов, то есть почти как у Земли, у которой соответствующий угол равен 66,5 градуса. Как известно, от наклона земной оси к плоскости ее орбиты происходит смена времен года. Поэтому и на Марсе, в каждом его полушарии, происходит смена времен года. Так как год Марса почти вдвое длиннее земного, то и времена года на нем почти вдвое длиннее земных. Как и на Земле, времена года на Марсе в двух полушариях противоположны. Если, например, в северном полушарии весна, то в южном — осень и т. д. Давно замечено, что когда в том или другом полушарии Марса кончается осень и наступает зима, то вокруг соответствующего полюса образуется яркая белая шапка. С наступлением весны эта шапка постепенно исчезает со стороны экватора, и к середине лета от неё остается только небольшое пятно, цвет которого переходит в зелено-голубой.
Меня заинтересовал вопрос о растительной жизни на планете Марс в 1909 году, когда было так называемое великое противостояние Марса, во время которого он подходит особенно близко к Земле. Правда, эта близость чисто астрономическая. Расстояние от Марса до Земли равно тогда еще 56 миллионам километров. Такое противостояние Марса бывает один раз в 15 или 17 лет. При наименее благоприятном противостоянии, наступающем приблизительно через 81/2 лет (после великого противостояния), расстояние между Марсом и Землей равно 99 миллионам километров. Обратите внимание на схему, где представлена орбита Земли и орбита Марса с указанием противостояний Марса в период с 1939 по 1956 год:


Великое противостояние бывает тогда, когда Марс пересекает линию, на которой написано «Перигелий», что значит ближайшее расстояние от Солнца. В последние десятилетия ближайшее к перигелию противостояние Марса было в 1939 году, а следующее произошло в 1956 году. Именно во время великих противостояний Марса астрономы могут с наибольшим успехом изучать его природу.
В 1909 году, когда было одно из великих противостояний Марса, я работал в Пулковской обсерватории, изучая главным образом оптические свойства межзвездного пространства. Однако такое сравнительно редкое астрономическое явление, как великое противостояние Марса, вызвало у меня желание сфотографировать Марс при помощи громадного пулковского рефрактора, объектив которого имел 75 сантиметров в диаметре и фокальную длину в 14 метров. Несмотря на это, он давал диаметр Марса на фотопластинке всего в 1,5 миллиметра.
В наблюдениях Марса мне помогал студент Петербургского университета Н.Н. Калитин, ставший впоследствии выдающимся исследователем солнечного излучения. У нас была цель — изучить физические свойства Марса и, в частности, возможность существования на нем растительности. А как этого достигнуть? Надо было начинать с исследования окраски разных мест Марса. Значит, надо было фотографировать планету в лучах разного цвета. Мы изготовили светофильтры — тёмнокрасный, светлокрасный, желтый и зеленый. Наблюдения производились в августе, когда в южном полушарии Марса был конец лета. Вылавливали Марс через малейший просвет в облаках, через всякое просветление в тумане, который довольно часто закрывал небо. Наиболее спокойные изображения Марса бывали в туманные ночи. Каждая выдержка снимка Марса продолжалась всего несколько секунд.
Удалось получить около тысячи двухцветных изображений. Некоторые из них позволили сделать ряд совершенно новых научных выводов. Оказалось, что на Марсе полярная шапка под конец таяния приобрела зеленоватый цвет, а до этого была белого цвета. Обнаружив это, мы сфотографировали таким же способом большую глыбу льда и снега на Земле. Удостоверились, что цвет полярной шапки Марса под конец ее таяния такой же, как у льда на Земле. Значит, на Марсе полярные шапки состоят из такого же снега и льда, как и на Земле. При таянии этих шапок на Марсе получаются вода и водяной пар. Но ведь вода является одним из основных веществ, необходимых для жизни. Присутствие воды на Марсе укрепляет мысль, что на нем возможна жизнь.
Между прочим, в 1948 году один астроном в Соединенных Штатах Америки подтвердил совершенно иным наблюдением, что полярные шапки Марса состоят из снега. Наблюдения опровергли неправильные представления, будто полярные шапки Марса состоят из замерзшей углекислоты или даже из соляных выцветов. По своим физическим свойствам Марс больше всех других планет похож на Землю. Наши наблюдения в 1909 году установили, что знаменитые «каналы» Марса имеют такой же цвет, как и «моря» Марса, которые считаются участками растительных покровов. Обнаружили мы сходство оптических свойств атмосферы Марса с оптическими свойствами атмосферы Земли.



Исследуя вопрос о возможности растительного мира на Марсе, мы, можно сказать, спустились с Марса на Землю для изучения оптических свойств земной растительности, чтобы потом снова перенестись на Марс и сделать выводы, к какому виду зеленых растений подходит более всего растительный покров того или иного участка «морей» Марса.


Нас интересовал в 1909 году участок солнечного спектра в красных лучах, который сильно поглощается зеленым веществом растения — хлорофиллом. Ведь хлорофилл имеет огромное значение в жизни растений. С его помощью они образуют из углекислого газа, поглощаемого из воздуха, и воды, первые органические вещества (сахар, крахмал, клетчатку), а освободившийся при этом кислород выделяют в атмосферу. Благодаря этому воздух на Земле содержит кислород, нужный для дыхания животных и самих растений.


Но в 1909 году мы еще не открыли на Марсе поглощение хлорофиллом падающих на растение красных лучей. Ведь исследования только начинались. Однако то, что мы обнаружили в 1909 году, свидетельствовало о возможных условиях жизни на Марсе.
В 1918 и 1920 годах я опять наблюдал Марс в Пулковской обсерватории. Тогда на марсианских площадях, где можно предполагать существование растительности, я искал особые свойства в их свете, присущие земной растительности. Но поиски в то время не дали результата. Загадка оставалась нерешенной в течение ряда лет.
В 1939 году на Ташкентской астрономической обсерватории экспедиция Ленинградского университета, возглавляемая профессором В.В. Шароновым, установила, что в инфракрасных лучах «моря» Марса, считающиеся растительными покровами, выходят, в отличие от земной растительности, не светлыми, а темными. Опять была загадка. А когда люди стоят перед загадкой, то некоторые не прочь сделать неправильные выводы. На Марсе, мол, очень суровый климат, мало воды, кислорода, и в атмосфере нет озона, поглощающего гибельные для жизни коротковолновые лучи, а тут еще в инфракрасных лучах «моря» Марса получаются очень темными, — значит, нет растительности на Марсе! Эта мысль находила себе опору и в том, что марсианские растительные покровы, в отличие от земных, имеют не зеленый, а голубой, синий и даже фиолетовый цвет.


Вот вы, читатель, привыкли видеть на Земле зеленые растения. А вам говорят, что на Марсе тоже есть растения, но они голубого, синего или фиолетового цвета. Может быть, вы даже скажете:

«Как это так, чтобы растения были голубыми или фиолетовыми?»

Может быть, вы сочтете это за шутку или сказку. Посмотрим, как наука решила эту загадку. В 1945 году в Алма-Ате во время лекции на тему о возможности жизни на других планетах я сказал, что одним из главных возражений против существования растительности на Марсе, является отсутствие отражения инфракрасных лучей его растительными покровами. После лекции агрометеоролог А.П. Кутырева спросила меня:

Не является ли такая особенность следствием сурового климата Марса, так как инфракрасные лучи несут почти половину солнечного тепла, и марсианские растения должны поглощать эти лучи для согревания?

Агрометеоролог А.П. Кутырева пояснила свой вопрос очень важными соображениями. Марсианские растения могли изменить свои свойства по отношению к земным в процессе приспособления к суровому марсианскому климату. Следовательно, и оптические свойства марсианской растительности должны сильно отличаться от оптических свойств растительности Земли. Меня заинтересовали эти выводы.
Еще в начале 30-х годов мы с Е.Л. Криновым работали в Институте аэрофотосъемки в Ленинграде. Он собрал богатый материал, относящийся к изучению яркости в разных лучах растений разных климатических зон. Материалы Е.Л. Кринова позволили сравнить оптические свойства растений полярных и среднерусских, а также растений летне-зеленых и хвойных. Оказалось, что растения полярные и зимне-зеленые по своим оптическим свойствам подходят к марсианским растениям ближе, чем растения листопадные.
Может быть, вы, читатель, не изучали ботанику и физику. Поэтому постараемся объяснить подробнее, в чем тут дело. О спектре мы уже говорили. При помощи призмы из стекла или другого прозрачного вещества, а также при помощи особых приборов, можно разложить свет любого источника, например Солнца, на составные части, дающие вместе так называемый спектр. Наш глаз видит в спектре красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый цвета. Но перед красными лучами находятся невидимые нашему глазу инфракрасные, или закрасные, лучи, а за фиолетовыми лучами лежат также не видимые глазу ультрафиолетовые лучи. Инфракрасные лучи Солнца несут почти половину тепла, лучи красные, оранжевые, желтые и зеленые — одну треть, а лучи голубые, синие, фиолетовые и ультрафиолетовые — одну шестую. Поэтому лучи красные, оранжевые, желтые и зеленые называют иногда теплыми лучами, а лучи голубые, синие и фиолетовые — холодными.
Как же ведут себя обычные растения по отношению к особенно теплым инфракрасным лучам? Сфотографируйте зеленое растение на обыкновенной фотопластинке, которая, как известно, всего чувствительнее к синим лучам. Если дерево проектируется на небо, то на позитиве небо выйдет белым, а дерево — темным. Сфотографируйте затем дерево в инфракрасных лучах. Тогда на позитиве небо выйдет темным, а дерево совершенно белым, как бы покрытым густым слоем снега. Между тем на Марсе такого явления нет. Наоборот, растительные покровы Марса при фотографировании в инфракрасных лучах выходят особенно темными.
Чтобы решить загадку, мы решили фотографировать спектр солнечного света, рассеянного листвою летне-зеленых и хвойных растений, живущих в суровом климате высоких гор и субарктики. Организовали экспедиции для изучения спектральных свойств растений в суровых климатических условиях.


Было найдено, что многие из этих растений ведут себя в инфракрасных лучах именно так, как марсианские растения. Между прочим, хвойные растения при фотографировании их в инфракрасных лучах, летом выходят вдвое ярче, чем зимою. Это значит, что летом эти растения отбрасывают теплые инфракрасные лучи вдвое сильнее, чем зимой. Следовательно, летом инфракрасные лучи дают растению слишком много тепла, и растение от них в значительной мере избавляется.


Возьмем две пары растений: первая — зеленый овес и полярный можжевельник, вторая — береза и ель. Отражение инфракрасных лучей у хвойных растений — ели и можжевельника — в 3 раза меньше, чем у березы и зеленого овса. Значит, летне-зеленым растениям инфракрасные лучи не нужны, поэтому они отражаются. Полярному можжевельнику, живущему в суровом климате, и ели, не теряющей своей зелени и зимою, инфракрасные лучи необходимы для согревания, а потому они отражаются слабо.


Тянь-шаньская ель тем меньше отражает инфракрасные лучи, чем выше она растет в горах. Для нас стало ясно, что в очень суровом марсианском климате растения должны относиться к инфракрасным лучам чрезвычайно бережно и впитывать их в себя, а не отражать. Вот этот вывод и был первым достижением науки, родившейся в Алма-Ате 10 лет назад и получившей название астроботаники, из сочетания слов «астрономия» и «ботаника». Развитие астроботаники шло так быстро, что уже в конце 1947 года, при президиуме Академии наук Казахской ССР, был утвержден первый на земном шаре сектор астроботаники, имеющий научных сотрудников и аспирантов.
Перейдем теперь к другим загадкам, с которыми встретился вопрос о растительной жизни на Марсе. При изучении спектра солнечного света, отраженного зеленым растением, в крайних красных лучах заметна темная полоса, происходящая от поглощения этих лучей зеленым веществом, которое дает свою окраску растению и называется «хлорофиллом», что по-русски значит «листозелень». Русский ученый К.А. Тимирязев показал своими многолетними исследованиями, что жизнь растения в смысле использования солнечного света в основном зависит именно от поглощения того участка спектра, где находится полоса поглощения хлорофилла.


Казалось естественным ожидать, что и у марсианских растений должна быть полоса поглощения хлорофилла. Об этом думал и К.А. Тимирязев. Он спрашивал американского астронома Ловелла, не наблюдал ли он на Марсе полосы хлорофилла? Ответ был такой, что уже 14 лет Ловелл со своими сотрудниками ищет эту полосу на Марсе, но ее не нашел. Ловелл объяснил это техническими трудностями, происходящими от того, что изображение Марса в фокусе трубы очень мало, а места, где можно предполагать растительность, занимают небольшую часть поверхности планеты, потому решить столь трудный вопрос пока что не удалось.
Мы искали эту же полосу на Марсе в 1918 и 1920 годах и никаких технических трудностей не встретили. Но полосы все-таки не обнаружили. Пришлось принять как факт, что полоса поглощения хлорофилла на Марсе отсутствует.

«Но если нет полосы поглощения хлорофилла, значит, нет и растительности на Марсе?» - спросит читатель

Не торопитесь с таким выводом. Вспомните, что на Марсе чрезвычайно суровый климат. Мы еще в 1946 году пришли к мысли, что причиной отсутствия на Марсе полосы поглощения хлорофилла опять-таки является суровый климат этой планеты. В самом деле: если в мягком климате умеренных зон Земли для жизненных нужд растения достаточно поглощения сравнительно узкого участка солнечного спектра в теплых лучах, то для растений сурового климата этого мало. Растение должно поглощать и другие теплые лучи, то есть лучи, соседние с полосой хлорофилла, — оранжевые, желтые и зеленые. Вследствие этого полоса хлорофилла становится малозаметной или вовсе незаметной. Это теоретическое заключение также было проверено на растениях сурового климата и подтвердилось. Оказалось, что многие растения высоких гор и субарктики не имеют заметной полосы хлорофилла.
Что же здесь происходит? Возможно, что сам хлорофилл не меняет своих оптических свойств, но он окружен другими красящими веществами — пигментами, которые помогают растению поглощать лучи, соседние с полосой хлорофилла. Это явление позволило также объяснить и еще одно затруднение в допущении растительности на Марсе. Наблюдатели Марса единогласно говорят и пишут, что марсианская растительность не зеленая, а голубая, синяя и даже фиолетовая. Если растение заметно поглощает теплые, то есть красные, оранжевые, желтые и зеленые лучи, то в отраженном растением свете получают перевес лучи холодные — голубые, синие и фиолетовые. Следовательно, растение приобретает соответствующую окраску.
Этот вывод также проверен на земных растениях, живущих в суровых климатических условиях. Из хвойных растений особенно характерна канадская ель, родина которой — суровая Канада. На морене Туюк-Су, близ Алма-Аты, на высоте 3400 метров, растут приземистые подушки остролодки, листочки которой имеют явно выраженный голубоватый налет. Но особенно интересные результаты привезла с Памира агрометеоролог А.П. Кутырева, бывшая там летом в 1950 и 1951 годах.
Перед подъемом на Алтайский хребет Памира в речных долинах большие пространства пойменных лугов, а также высоких и сухих мест речной долины имеют коричневато-лиловый или же сплошь синевато-лиловый оттенок. Это невольно вызывает сравнение с окраской тех частей поверхности Марса, где есть участки растительности.


На высоте около 4 километров на Памире живет растение черноголовник, по-местному — карабаш. Его колоски похожи на колоски ячменя, но имеют определенно фиолетовый цвет. Еще интереснее то, что если посеять там семена некоторых сортов ячменя, привезенные из более низких мест, то первое лето выходят колосья обыкновенного зеленого цвета. Если же собрать семена этого ячменя и посеять их на следующее лето, то выходят уже колоски фиолетового цвета. Вот как быстро приспосабливается растение к условиям окружающей среды.
Итак, астроботаника совершенно естественно объяснила три казавшиеся непреодолимыми затруднения в оптических свойствах растений Марса. До основания астроботаники ученые сравнивали оптические свойства марсианских растений со свойствами земных растений, живущих в умеренном и жарком климате. Потому и встречались громадные различия. Эти различия исчезли, когда мы исследовали оптические свойства растений, живущих в климате, приближающемся к суровому климату Марса как по низкой температуре, так и по сухости.
Вода на Марсе есть. Однако ее там очень мало. Сколько-нибудь больших открытых водоемов нет. Темные пятна представляют собой, как мы считаем, влажные места, покрытые растительностью. Эти пятна занимают приблизительно 1/6 поверхности Марса. Остальная поверхность имеет розовато-желтый цвет, напоминающий цвет некоторых земных пустынь, а потому всеми исследователями она считается пустыней.
На марсианских пустынях все же наблюдаются небольшие темные пятна, и некоторые из них располагаются как бы цепочками. Это при наблюдении в астрономическую трубу средней силы или при неспокойных изображениях, происходящих от волнения нашей атмосферы, производит впечатление непрерывных линий, как бы широких протоков. Можно думать, что вдоль этих цепочек условия для растительности более благоприятны и что на них существует растительность. Во всяком случае, наши наблюдения показали, что цвет этих протоков, или, как их называют, «каналов», одинаков с цветом больших темных пятен, которые уже давно были названы «морями». Однако на Марсе воды мало, и морей в земном смысле там нет. И «моря» марсианские, и «каналы» представляют собой почти наверное места, покрытые растительностью.
Что же позволяет нам делать такое заключение? Первым поводом к такому заключению было то, что цвет этих образований изменяется с марсианскими временами года весьма сходно с сезонными изменениями цвета земных листопадных растений. Что же касается «каналов», то они должны иметь в ширину несколько десятков километров, чтобы быть видимыми с Земли в астрономические трубы. Возможно, что в середине этих «каналов» на почве или под почвой распространяется вода, которая и способствует проявлению растительной жизни. Малое количество влаги объясняет, почему «каналы» при очень хороших условиях наблюдения распадаются на отдельные участки, и «канал» получает вид цепочки.
Было еще одно затруднение для гипотезы о растительной жизни на Марсе. Дело в следующем. Из находящейся в листьях воды образуются при облучении солнечным светом (при воздействии хлорофилла) первые органические вещества — сахар и крахмал. При этом процессе, называемом фотосинтезом, выделяется в атмосферу кислород, которым дышат животные, а по ночам и сами растения. Однако для дыхания растение потребляет значительно меньше кислорода, чем выделяет его днем. Между тем в атмосфере Марса углекислого газа приблизительно вдвое больше, чем в атмосфере Земли. Присутствие же кислорода на Марсе до настоящего времени с уверенностью еще не обнаружено. Возникает вопрос: куда же уходит кислород из атмосферы Марса, если на нем есть растительность? На это можно ответить следующим образом.
Марсианские растения выделяют кислород не в воздух, а через корни в почву. Поэтому почва Марса имеет розовато-желтый цвет, Несколько напоминающий цвет окисленных веществ (например, ржавчины). Для дыхания же растения получают кислород из почвы через корни. Другое объяснение состоит в том, что тело марсианских растений пронизано воздухоносными камерами наподобие земных растений, живущих частично в воде, например водяные лилии, камыш и др. Наверняка есть и другие возможные особенности приспособления марсианских растений к условиям среды.

Растения в суровых условиях существования

Марс находится в полтора раза дальше от Солнца, чем Земля, и получает тепла в два с половиной раза меньше. Климат Марса намного суровее земного. В полярных областях Марса зимой морозы доходят до 70–80 градусов. На экваторе в полдень температура иногда поднимается до +10 и +15 градусов, но уже к закату Солнца падает до нуля и продолжает снижаться в течение ночи, доходя к рассвету до —45 градусов. Огромные суточные колебания температуры даже на экваторе объясняются также разреженностью атмосферы Марса. Среднегодовая температура Марса значительно ниже нуля, тогда как на Земле она равна +15 градусов по Цельсию.


Однако суровый климат Марса не страшен для растений. На Земле в Якутской АССР, в районе Верхоянска и Оймякона, климат тоже не менее суров. Между тем там живет около 200 видов растений. Приспособляемость растений к низким температурам очень велика. Так, например, растение морозник белоцветный – цветет зимою, нередко под снегом. Нераспустившиеся бутоны ложечной травы на сибирских берегах Ледовитого океана переносят зимние морозы до —46 градусов, иногда без снега, и распускаются с наступлением следующего лета.
Резкие колебания температуры на Марсе от восхода Солнца к полудню сравнимы с колебаниями на Памире. Здесь суточные колебания на поверхности почвы доходят до 60 градусов. Средняя годовая температура в долинах Памира отрицательная и равняется для Мургаба —0,9 градуса. Тем не менее памирская растительность весьма разнообразна. Резкая смена температуры дня и ночи, больше всего сказывающаяся на биологии растения, является основной причиной сильного повышения морозоустойчивости растения в условиях высокогорья. Происходит постоянная закалка растений. Примеров приспособляемости растений к низким температурам можно было бы привести множество.
Незначительное количество воды и, следовательно, малая влажность атмосферы Марса также напоминают климатические условия Памира — высокогорной пустыни. Переваливая через высочайшие хребты, окружающие высокогорную пустыню со всех сторон, воздушные течения иссушаются, оставляя влагу в виде грандиозных ледников и снежников. В долины Памира воздушные течения приходят уже с ничтожным содержанием влаги. В летние полуденные часы, когда температура бывает наиболее высокой, относительная влажность не превышает 9—45 процентов. Чтобы понять значение этих цифр, достаточно указать, что падение относительной влажности ниже 50 процентов уже неблагоприятно отзывается на человеке.
Дикие растения на Памире прошли длительный путь развития и приспособились к суровым условиям высокогорья. Культурное же растение попадает на Памире в совершенно новую обстановку, какой оно не встречает нигде в земледельческих зонах земного шара. Однако и для развития культурного растения все крайности климата не являются непреодолимыми препятствиями. Памирская закалка дает растению широкие возможности для перенесения заморозков. Она делает даже совершенно нестойкий к заморозкам картофель способным переносить отрицательные температуры в 7–8 градусов. Яровые двурядные ячмени с низкой морозоустойчивостью также становятся устойчивыми к заморозкам. Своеобразная обстановка Памира преобразует растения, обладающие в обычных условиях высокими показателями испарения влаги, в растения, мало испаряющие влагу. Значит, и чрезвычайная сухость марсианской атмосферы не может препятствовать существованию растений.
Кислородный голод на Марсе тоже не может препятствовать развитию растений. Подводные и болотные растения на Земле приспособились к уменьшенному количеству кислорода; они имеют значительные запасы воздуха внутри своего тела в виде широких межклетников, дыхательных корней и других приспособлений. То же может быть и на Марсе. Для фотосинтеза растение использует углекислый газ, а его в атмосфере Марса вдвое больше, чем в земной. При фотосинтезе растение выделяет кислород, образующийся разложением воды. Так как кислород необходим растению для дыхания, то при фотосинтезе оно может не только выделять его в атмосферу, но и сохранять в различных частях, например в корнях.
В земной атмосфере роль фильтра, поглощающего гибельные для жизни коротковолновые ультрафиолетовые лучи, играет озон. В атмосфере Марса озона нет. Но отсутствие озона не может служить причиной отрицания жизни на Марсе. За многие сотни миллионов лет растения могли приспособиться к условиям существования, в частности, к действию коротковолновых ультрафиолетовых лучей. Зарождение и развитие жизни на других планетах может идти своими путями, отличными от земных. Ведь жизнь есть явление закономерное. Это результат эволюции материи. Если бы в земной атмосфере не появился озон, то жизнь все равно существовала бы, приспособившись к коротковолновым ультрафиолетовым лучам.
Можно говорить о гибельном действии коротковолновых ультрафиолетовых лучей на бактерии, но лишь современные, а не древнейших геологических периодов. Пионерами жизни на земле были микроорганизмы. Значительно позже появились растения, а в результате их жизнедеятельности — кислород. Из кислорода образовался тот слой озона в 3 миллиметра толщиною (при нормальном давлении), который поглощает ультрафиолетовые лучи, гибельные для современных земных бактерий и других организмов. Нам не известны пока другие поглотители ультрафиолетовых лучей в древнейшей земной атмосфере. Были они или нет — не в этом суть. Факт тот, что пионеры жизни на Земле не боялись ультрафиолетовых лучей.
В Нальчике в 1950 году профессором С.М. Токмачевым проведены очень интересные исследования. Сделаны два опыта. Взяты по шесть семян кукурузы на влажной пропускной бумаге и помещены под колокол воздушного насоса объемом 5,5 литра и, для контроля, около колокола. Температура во время опытов в колоколе держалась в пределах 20–22,5 градуса днем и ночью. Это соответствует летней марсианской температуре в зоне незаходящего Солнца. Давление воздуха поддерживалось, как на поверхности Марса. В первом опыте воздух в колоколе менялся два раза в сутки и растения находились в течение трех суток под давлением от 20 до 70 миллиметров ртутного столба. Ростки в начале развития листьев имели определенно лучшее развитие, чем в контрольных семенах.
Во втором опыте те же проросшие семена были перенесены в условия неменяющегося разрежения воздуха в пределах 18–22 миллиметров давления и выдержаны без обмена воздуха в течение пяти суток. Развитие листьев замедлилось в сравнении с развитием листьев контрольных семян, но ростки сохранили свежий вид. Никаких признаков увядания не было.
Из опытов можно сделать два вывода. Первый — семена кукурузы хорошо проросли бы до развития листьев, если бы были высажены на Марсе. Второй — в обстановке обычного парника семена кукурузы могли бы прорастать до развития листьев на высотах до 25 километров в условиях Земли. Итак, жизнь на Марсе возможна. Растительность на Марсе существует. Какие же у нее свойства?
Растительность на Марсе вообще очень редкая, за исключением тех мест, где сравнительно больше влаги. Растительность на Марсе низкая, прижимающаяся к почве, растущая подушками. Цвет растительности «холодный» — голубой, синий и даже фиолетовый. В местах особенно холодных, как, например, на Ацидалийском «море», находящемся на северных марсианских широтах от 40 до 60 градусов, цвет растительности очень темный, почти черный, как цвет лишайников на высоких горах и в Антарктике. Растительность на Марсе хлорофильная, но полосы поглощения не имеет, а поглощает всю «теплую» часть солнечного спектра. На Марсе есть растительность как листопадная, так и хвойная. Листопадная растительность меняет свой цвет с временами марсианского года, подобно земным листопадным растениям умеренной зоны.

О предках растений на Марсе

Некоторые говорят, что, поскольку климат на Марсе очень суров, там не может зародиться жизнь. Это верно только в том смысле, что в настоящее время на Марсе жизнь зародиться не может. Да и на Земле в настоящее время жизнь едва ли зарождается. По общепринятому мнению, для зарождения жизни необходима очень высокая температура. Может быть, жизнь теперь зарождается только в горячих источниках с температурой градусов в 60. Однако в вопросе о зарождении жизни на Земле и на Марсе нельзя исходить из их современного состояния, а надо заглянуть вглубь веков.
В древнейшие времена климат на Земле был гораздо теплее и влажнее современного. Обратите внимание на окраску первых листочков дуба, клена, яблони и других деревьев. Эта окраска не зеленая, а «теплая» буровато-красная. Затем, по мере роста листочков, эта окраска, «загар» постепенно сходит, и лист приобретает свой обычный зеленый цвет. Ранней весной (в апреле и начале мая) 1951 года в окрестностях Минска, вблизи биостанции университета, С.Н. Срединским наблюдалось преобладание красноватого цвета растительности. Травы еще не было, а очень широко представлены были мхи печеночники и другие растения. Все они имели красноватую, красно-желтую и красно-бурую окраску. Зеленым был только плаун — вечнозеленое растение лесов вблизи торфяников. Позже обращал на себя внимание общий красноватый оттенок кустарниковых зарослей. Ветки, почки, нераспустившиеся листья имели красную, розовую, красно-бурую окраску. По мере дальнейшего развития все приняло зеленый цвет. Что это значит?
Есть очень важный биологический, жизненный закон. Состоит он в следующем. Молодые особи животных и растений воспроизводят некоторые свойства своих древних взрослых предков. В применении к этим растениям мы можем, следовательно, сказать, что их древнейшие взрослые предки (порядка 100 миллионов лет до нашего времени) имели листья не зеленые, а «теплого» буро-красного цвета. С другой стороны, как теоретические рассуждения, так и практика показывают, что «теплый» буро-красный цвет листья растений имеют в очень жарком климате. Отсюда следует, что в древнейшие времена климат на Земле был очень жарким. Тогда и могла зародиться жизнь, в частности, растительная. Перейдем теперь к Марсу.
В древние (в геологическом смысле) времена, растительность на Марсе была «теплых» цветов, то есть с преобладанием красных и желтых лучей, и климат на Марсе был мягкий. На нем находилось больше воды, чем теперь, атмосфера была плотнее, с большим количеством водяных паров и углекислого газа и значительной облачностью. Вот тогда и могла зародиться растительная жизнь на Марсе.
Здесь интересно отметить следующее. Иван Владимирович Мичурин установил влияние теплых и влажных условий на выращивание роз с желтыми цветами. Данными биологии неоспоримо доказано, что в древнейшие времена (каменноугольный период), климат на Земле был сумеречный, влажный и теплый. Можно поэтому предположить, что органы размножения растений имели тогда желтоватый цвет. Между прочим, в настоящее время цвет органов размножения тропических растений преимущественно желтый. Эти растения являются наследниками растительности третичной эры Земли. На основании изложенного можно представить себе растительность в наиболее влажных полярных областях Марса, покрывающихся зимой снегом и льдом.