Меркурий невелик и очень горяч, он уступает Земле в поперечнике почти в 3 раза, а по объему - в 14 раз (среди планет Солнечной системы меньше него только далекий Плутон). Диаметр Меркурия - 4880 км, а масса составляет 5,5 % массы Земли. Атмосфера есть, но очень разреженная, создаваемая солнечным ветром и в основном состоящая из гелия. Ее давление у поверхности планеты в 500 млрд раз меньше давления воздуха на Земле на уровне моря. Сила тяжести на поверхности Меркурия втрое меньше земной, и мужчина среднего роста весил бы там примерно 25 кг.
Если посмотреть на Солнце с Меркурия, оно покажется в 2,5 раза больше.
На протяжении длительного времени астрономы полагали, что Меркурий всегда обращен к Солнцу одним полушарием, как и Луна к Земле. Однако в середине 60-х годов прошлого века было установлено, что период вращения самой горячей планеты Солнечной системы составляет около 59 суток, следовательно, Меркурий совершает полный оборот вокруг своей оси за две трети своего года. По логике вещей, солнечная гравитация должна была давным-давно затормозить его осевое вращение, но коль скоро этого не произошло, возникла интересная гипотеза, что Меркурий некогда вращался вокруг Венеры и только сравнительно недавно был отторгнут более массивным небесным телом. Во всяком случае, математическое моделирование его орбиты не исключает такого варианта.
Венера
Названная в честь древнеримской богини любви и красоты, Венера - ближайшая наша соседка среди больших планет: наименьшее расстояние от Земли - всего 39 млн км. Эта планета - самое яркое светило на нашем ночном небе после Луны. Она сияет в 13 раз ярче Сириуса, которому принадлежит почетное первое место ярчайшей звезды. Блеск Венеры настолько велик, что при известном навыке ее можно иногда видеть даже днем, на фоне голубого неба. Это объясняется тем, что вторая от Солнца планета укутана толстенной атмосферной шубой, в 100 раз более мощной, чем атмосфера Земли. Газовый покров Венеры, пронизанный несколькими слоями облачности, замечательно отражает солнечный свет.
Честь открытия венерианской атмосферы принадлежит нашему соотечественнику Михаилу Васильевичу Ломоносову. Наблюдая в 1761 году прохождение Венеры по солнечному диску, он записал:
"Появился на краю Солнца пупырь, который тем явственнее учинялся, чем ближе Венера к выступлению проходила. Вскоре оный пупырь потерялся, и Венера оказалась вдруг без края…" Ломоносов сделал вывод, что "планета Венера окружена знатною воздушною атмосферою… Какова обливается около нашего шара земного".
Венера находится в полтора раза ближе к Солнцу, чем Земля (108 и 149 млн км соответственно), а потому получает от щедрот нашего светила в два с половиной раза больше тепла. По своим размерам Венера и Земля - почти близнецы-сестры: поперечник Венеры лишь немногим уступает диаметру Земли и составляет 12 104 км (0,95 земного диаметра, который равен 12 756 км), а ее масса равняется 81 % массы Земли. Полный оборот вокруг Солнца Венера совершает за 225 земных суток, а вот период ее вращения вокруг своей оси несколько больше - 243 дня. Ни одна другая планета Солнечной системы не крутится вокруг своей оси столь неторопливо, Венера - бесспорный рекордсмен по части самого медленного суточного вращения. Вдобавок оно совершается шиворот-навыворот, в сторону, противоположную ее орбитальному движению. Это вообще-то не уникальное свойство Венеры: скажем, Уран и Плутон тоже вертятся в обратную сторону, но они проделывают это, лежа практически на боку, в то время как ось Венеры почти перпендикулярна плоскости орбиты. Таким образом, она единственная из планет, которая "действительно" вращается наоборот. Разобраться как следует в особенностях суточного вращения Венеры удалось сравнительно недавно - в начале 60-х годов XX века, когда стали широко применяться методы радиолокации, позволившие заглянуть под ее плотный облачный покров.
До полетов к Венере первых космических зондов многие писатели-фантасты представляли себе нашу ближайшую соседку таким себе тропическим раем, знойным и душным миром, покрытым непролазными джунглями. Во влажном сумраке бескрайней сельвы прятались мерзкие твари, занятые непрерывным пожиранием себе подобных. В отличие от дряхлого умирающего Марса, Венера рисовалась некоторым ученым кандидатом в "будущие Земли" - потенциальным новым домом землян. Правда, другие ученые предполагали, что никакой суши на Венере нет, и всю поверхность планеты занимает сплошной огромный океан.
Но исследования развернули перед нами совершенно иную картину. Выяснилось, что атмосфера Венеры на 96,5 % состоит из углекислого газа и почти на 3,5 % - из азота. А на долю всех прочих газов - кислорода, водяного пара, окиси и двуокиси серы, аргона, неона, гелия и криптона - приходится не более 0,1 %. Правда, атмосфера у Венеры очень плотная - примерно в 100 раз плотнее земной. Поэтому, например, азота там содержится примерно впятеро больше, чем в атмосфере Земли.
На поверхности планеты, под чудовищными облаками, царит небывалая, оглушительная жара: 460–470 °C. При такой температуре плавятся некоторые металлы. Даже на освещенной стороне Меркурия немного прохладней. И хотя мощный облачный слой толщиной в несколько десятков километров отражает 77 % падающего на него солнечного света, перенасыщенная двуокисью углерода атмосфера создает на поверхности Венеры сильнейший парниковый эффект, за счет чего температура и достигает столь высоких значений. По той же причине она удивительно стабильна и не зависит от широты местности. Только в высокогорных районах прохладнее - но всего на несколько десятков градусов.
Облачный слой, содержащий капельки концентрированной серной кислоты, простирается до высоты 70 км, а в самых верхних слоях атмосферы присутствуют также соляная и плавиковая кислоты. В общем, для жизни, мягко говоря, не очень. Облачный слой вращается как единое целое, но гораздо быстрее самой планеты, делая полный оборот за 4–5 суток. Поэтому на высотах около 60 км постоянно дуют ураганные ветры со скоростью 100 м/с (360 км/ч).
Вблизи поверхности планеты скорость ветра падает до нескольких метров в секунду, но поскольку атмосфера Венеры в 50 раз плотнее земной и всего лишь в 14 раз уступает в плотности воде, то даже ветер силой 1 м/с ощущается примерно так, как если бы вы были боксерской грушей. Давление атмосферы на поверхности Венеры превосходит земное в 90 раз, а на дне каньона Дианы зарегистрировано давление в 119 раз больше обычного нашего атмосферного давления. Плохо бы там пришлось гипертоникам! Даже на высочайших горных пиках второй планеты, достигающих 11 км в высоту, давление составляет 45 бар, то есть в 45 раз больше, чем на Земле на уровне моря. Одним словом, на Венере очень знойно, очень ветрено и очень "кисло" (поскольку атмосфера там плотная и кислотная). Разумеется, никакая жизнь в привычных нам формах на Венере невозможна.
Рельеф второй планеты сложен и представляет собой обширные холмистые равнины, пересеченные многочисленными грядами, напоминающими срединно-океанические хребты на Земле, а также высокогорные плато вулканического происхождения. Вулканическая активность Венеры сомнений не вызывает. На ее поверхности обнаружены десятки тысяч вулканов, причем некоторые из них достигают 100 км в поперечнике. Не исключено, что отдельные вулканы продолжают извергаться до сих пор, но их количество сравнительно невелико. Выявлены и совершенно уникальные формы рельефа в виде очень толстых и медленно растекающихся лавовых потоков - так называемые вулканы-блины.
В последнее время стала весьма популярной гипотеза так называемого "внезапного вулканизма", призванная объяснить уникальные климатические особенности Венеры. Согласно этой гипотезе, отсутствие континентального дрейфа привело к тому, что медленно накапливавшееся подземное тепло около полумиллиарда лет назад в одночасье выплеснулось наружу через десятки тысяч одновременно возникших вулканов. В атмосферу планеты поступило чудовищное количество углекислоты, вызвав невероятной силы парниковый эффект. Результатом этих процессов стало исчезновение воды и стремительное повышение температуры.
Венера - это единственная планета Солнечной системы, которая обращается вокруг своей оси против часовой стрелки.
Марс
Марс расположен от Солнца в полтора раза дальше, чем Земля, и марсианский год вдвое дольше нашего: его продолжительность составляет 687 земных суток. Кроме того, орбита Марса обладает довольно существенным эксцентриситетом (0,09), то есть орбита довольно вытянутая, так что расстояние до четвертой планеты от Солнца меняется в ощутимых пределах - от 250 млн км в афелии до 207 млн км в перигелии (у Земли соответствующие величины равны 152 и 147 млн км).
Особенности марсианской орбиты приводят к тому, что каждые два года (если точнее, то через каждые 780 дней) Земля и Марс оказываются на минимальном расстоянии друг от друга, которое колеблется от 56 до 101 млн км. Подобные сближения планет принято называть противостояниями. Если же расстояние между ними становится меньше 60 млн км, то говорят о великом противостоянии. Такое событие повторяется через каждые 15–17 лет.
Поперечник Марса составляет 6800 км, то есть он почти вдвое меньше Земли. По массе он уступает нашей планете в 10 раз, а по площади поверхности - в три с половиной раза. Марсианские сутки чуть-чуть длиннее земных (24 ч 39 мин и 23 ч 56 мин соответственно), а угол наклона экватора к плоскости орбиты равняется 25°, что всего на два градуса больше, чем у Земли. Однако в отличие от нашей планеты, сезоны в северном и южном полушариях Марса имеют разную продолжительность, что объясняется заметной вытянутостью его орбиты.
Одним словом, Марс по многим параметрам очень похож на Землю - значительно больше, чем любая другая планета Солнечной системы, и поэтому он всегда вызывал повышенный интерес у землян. Отсюда и сакраментальный вопрос: есть ли жизнь на Марсе? Тем более что эта планета старше Земли. Может быть, там живут технически высокоразвитые марсиане? Когда в конце XIX века итальянский астроном Джованни Скиапарелли сообщил, что неоднократно видел на поверхности Марса сеть длинных темных линий, связывающих полярные и умеренные зоны планеты, ученые немедленно предположили их искусственное происхождение. Вслед за ними в дело включились писатели, от души принявшись эксплуатировать эту тему в литературе. Мода на Марс росла не по дням, а по часам.
А что же в действительности? Как ни странно, до недавнего времени на эти вопросы не было ответа. Одни ученые утверждали, что Марс - мертвая планета: если там и была жизнь, то она погибла сотни миллионов лет назад. А каналы? - возражали другие. На Марсе ведь есть разветвленная сеть каналов, до 50 км шириной, соединяющая полюса с умеренными широтами. А что если это сложные ирригационные сооружения, перераспределяющие драгоценную марсианскую влагу?
Но наконец началась эра космонавтики. Первые же зонды, добравшиеся до Марса, зарегистрировали чрезвычайно разреженную атмосферу, полное отсутствие сколько-нибудь крупных водоемов и многочисленные следы интенсивной метеоритной бомбардировки. Сегодня, когда в окрестностях Марса (и на его поверхности в том числе) побывало множество автоматических станций, мы имеем право подвести первые итоги.
Поскольку Марс получает от Солнца в два с лишним раза меньше тепла, чем Земля, среднегодовая температура на его поверхности составляет –60 °C. И хотя летом на экваторе столбик термометра иногда поднимается на несколько градусов выше нуля, суточные перепады температуры достигают нескольких десятков градусов. Например, в южном полушарии на пятидесятой параллели температура в разгар осени не поднимается выше –18° в полдень и падает ночью до –63°. Столь значительный размах температурных колебаний на протяжении суток объясняется крайней разреженностью марсианской атмосферы, состоящей на 95 % из углекислого газа (а содержание кислорода не превышает 0,4 %). На северном полюсе Марса зарегистрированы исключительно низкие температуры порядка –138 °C. Атмосферное давление на поверхности Марса в 160 раз ниже, чем на Земле на уровне моря. Только на дне самых глубоких впадин оно несколько больше - раза в два. Марсианская атмосфера чрезвычайно суха и почти полностью лишена водяных паров. Вдобавок на Марсе периодически вспыхивают сильнейшие бури, поднимающие в воздух миллиарды тонн пыли. Их продолжительность доходит до 100 суток, а скорость ветра достигает 70 км/ч. Таким образом, современный Марс - это очень суровый мир, и говорить о существовании сколько-нибудь сложных форм жизни в таких экстремальных условиях, по всей вероятности, не приходится.
Но с другой стороны, не следует забывать, что жизнь отличается необыкновенной пластичностью и высоким адаптивным потенциалом. Некоторые организмы комфортно существуют при температурах 250–300 °C. Некоторые земные бактерии могут обходиться без кислорода и выживать в кислотах и щелочах. Твердая поверхность Земли и мировой океан - лишь небольшая часть обжитого мира, а глубоко в недрах нашей планеты процветает сложная экосистема микроорганизмов, почти не сообщающаяся с внешним миром. Есть основания считать, что количество организмов, обосновавшихся под землей, заметно превышает численность наземных обитателей. Споры многих бактерий могут в течение длительного времени выживать в космосе, что было не раз доказано экспериментально. Поэтому совершенно не исключено, что в марсианском грунте могут обнаружиться примитивные формы жизни, особенно если учесть тот факт, что вода на Марсе имеется. Нижний слой полярных шапок планеты толщиной в несколько километров сложен из обычного водяного льда, перемешанного с пылью. Это так называемый "сухой лед". Кроме того, в некоторых областях под поверхностью Марса должна располагаться многокилометровая толща вечной мерзлоты. О наличии криолитосферы свидетельствуют, в частности, некоторые особенности геологических структур на поверхности Марса.
А сравнительно недавно теоретические выкладки получили надежное экспериментальное подтверждение. Американский космический зонд "Марс Одиссей", запущенный в апреле 2001 года, обнаружил на шестидесятом градусе южной широты огромный океан водяного льда. Более того, по мнению некоторых ученых, в марсианском грунте на глубинах от 100 до 400 м вода может находиться даже в жидком состоянии: в противном случае трудно объяснить происхождение специфических борозд на стенках каньонов и кратеров. Как при жутких марсианских холодах, промораживающих грунт на пару километров вглубь, может сохраниться жидкая вода? Очень просто: вблизи магматических очагов лед может плавиться, переходя в жидкую фазу, а таких "вулканов" на Марсе достаточно.
Таким образом, вопрос о жизни на Марсе имеет три варианта ответа:
1) на Марсе никогда не было жизни;
2) на поверхности Марса нет жизни, но она может существовать в недрах планеты;
3) сегодня на Марсе жизни нет, но она существовала в прошлом, поэтому можно отыскать ее следы.
Первый вариант не слишком интересен. Относительно второго возможны разные мнения, но необходимы дополнительные исследования. А вот третий вариант представляет бесспорный интерес, поскольку многие ученые убеждены, что в далеком прошлом воды на Марсе было в избытке. По некоторым расчетам, 4 млрд лет назад ее было даже больше, чем на Земле.
Об этом свидетельствуют грандиозные каньоны и высохшие речные русла, во множестве встречающиеся на поверхности Марса. Некоторые из них достигают в ширину 200 км при длине в несколько тысяч. Даже могучая Амазонка - самая полноводная река нашей планеты - выглядит на этом фоне довольно бледно. Куда могла подеваться вода, сформировавшая эти геологические структуры, возраст которых оценивается в 3 млрд лет и более? Между тем, планетологи не исключают, что в ту далекую эпоху обширные районы северного полушария Марса были покрыты океаном километровой глубины. Мертвых марсианских озер тоже найдено видимо-невидимо. Одно из них было сравнительно недавно идентифицировано американскими геологами. Его размеры могут поразить самое богатое воображение: по площади оно вполне сопоставимо с суммарной территорией Техаса и Мексики, а глубина этого монстра достигала 2 километров.
Что же, случилась какая-то планетарная катастрофа? Сценарии предлагались самые разные. Например, французский астроном Жак Ласкар полагает, что угол наклона оси вращения Марса к плоскости его орбиты есть величина переменная. Сегодня, как известно, марсианская ось наклонена к эклиптике под углом 25°, то есть всего на два градуса больше, чем угол наклона земной оси. По мнению Ласкара, 6 млн лет назад эта величина составляла 47° - Марс лежал практически на боку, и его полюса получали максимум солнечного тепла.
Полярные шапки растаяли полностью, и в атмосферу планеты поступили огромные количества углекислого газа и водяных паров. Углекислота обеспечила парниковый эффект, а водяные пары сконденсировались и выпали на поверхность, образовав океан глубиной в несколько километров. Ласкар считает, что на протяжении последних 10 млн лет угол наклона марсианской оси к плоскости эклиптики неоднократно менялся в очень широких пределах - от 13° до 47°. Причиной тому было мощное гравитационное поле ближайших соседей Марса, в первую очередь Юпитера. Четвертая планета Солнечной системы напоминает юлу в состоянии неустойчивого равновесия, на который оказывают воздействие извне. Марс все время "пляшет", и полюса планеты получают то избыток, то недостаток солнечного тепла. Сегодня на Марсе ледниковый период. Между прочим, по мнению французского астронома, земная ось тоже могла бы "прыгать" взад-вперед, если бы не стабилизирующее влияние Луны.
Другую версию катастрофы предложил Александр Портнов. Марс нередко называют Красной планетой, и в этом названии нет никакого преувеличения: его поверхность действительно имеет красноватый оттенок из-за высокого содержания в марсианском грунте так называемых красноцветных песков. Красный цвет марсианских песков (как и цвет человеческой крови) объясняется обилием оксида железа. В их состав входят и другие показательные минералы. Такой набор характерен для широко встречающихся на Земле красноцветных пород выветривания, возникающих в условиях теплого климата, обилия воды и свободного кислорода в атмосфере. Суммарная мощность земных красноцветов достигает нескольких километров, но то же самое можно видеть и на Марсе: их слой оценивается в 3–5 км. Между прочим, ни на одной планете Солнечной системы, кроме Земли и Марса, подобные породы не встречаются. При этом хорошо известно, что красноцветные породы на Земле могли образоваться только после того, как в атмосфере появился свободный кислород. Но дело в том, что практически весь кислород земной атмосферы (а его 21 %) имеет биогенное происхождение, то есть образовался в результате биосферных процессов. Другими словами, кислород - это продукт и порождение жизни. Если уничтожить всю растительность, свободный кислород улетучится почти мгновенно: вновь соединится с органическими веществами, войдет в состав углекислоты и окислит железо горных пород.
Тогда откуда на Марсе красные пески, если содержание кислорода в атмосфере четвертой планеты не более 0,4 %? Явно недостаточно для образования мощного слоя красноцветных пород. Значит, когда-то кислорода на Марсе было много. Очень много, судя по количеству красных песков, которых на Марсе гораздо больше, чем на Земле. А поскольку кислород в таких количествах биогенен, как было сказано, получается, что на Марсе некогда шумели исполинские леса.