Когда я здороваюсь с приятельницей, я вижу ее благодаря отраженному свету Солнца или, например, лампы накаливания. Лучи света рассеиваются на ней и попадают в мой глаз. Однако древние, даже такие великие мыслители, как Евклид, считали, что мы видим посредством особых, испускаемых глазами лучей, которые как бы ощупывают наблюдаемые объекты, активно взаимодействуют с ними. Это естественное представление, и оно продолжает бытовать, хотя и не согласуется с невидимостью объектов в темной комнате. Сегодня мы соединяем лазер с фотоэлементом или радиопередатчик с радиотелескопом и таким образом можем при помощи света активно взаимодействовать с удаленными объектами. В радарной астрономии радиоволны испускаются находящимся на Земле радиотелескопом и отражаются обратно. На многих длинах волн облака и атмосфера Венеры совершенно прозрачны для радиоизлучения. В тех местах, где поверхность изобилует неровностями, излучение поглощается или рассеивается в разные стороны. Такие участки выглядят для радиоволн темными. Слежение за перемещением деталей поверхности в ходе вращения Венеры позволило впервые надежно определить продолжительность суток на планете - время, в течение которого Венера совершает один оборот вокруг своей оси. Выяснилось, что на один оборот относительно звезд Венера затрачивает 243 земных дня, причем вращает-
154
ся она в направлении, обратном направлению вращения всех планет внутренней части Солнечной системы. В результате Солнце здесь встает на западе и садится на востоке, а между двумя восходами минует 118 земных суток. А еще в моменты максимального сближения с Землей Венера всегда поворачивается к нам почти в точности одной и той же стороной своей поверхности. Хотя к такому, синхронизированному с Землей режиму вращения Венеру привело тяготение нашей планеты, это произошло не вдруг. Да и не может возраст Венеры насчитывать каких-то несколько тысяч лет, он должен быть таким же, как и у всех остальных объектов во внутренней части Солнечной системы.
Радарные изображения Венеры были получены как наземными радиотелескопами, так и с космического аппарата "Пионер-Венера", находившегося на орбите вокруг планеты*. На них отчетливо видны признаки ударных кратеров. Кратеров - не слишком больших и не слишком мелких - на Венере как раз столько, сколько насчитывается на лунных возвышенностях, - еще одно подтверждение того, что планета очень стара. Но венерианские кратеры совсем неглубокие, как будто под влиянием высокой температуры скалы на протяжении длительных периодов времени растекаются, подобно маслу или пластилину, постепенно сглаживая рельеф. Здесь есть огромные плоскогорья, вдвое выше Тибетского плато, громадные рифтовые долины, возможно, гигантские вулканы и горы, сравнимые по высоте
* Радиокартирование большей части северного полушария Венеры выполнили в 1983 г. советские станции "Венера-15" и "Венера-16". Более подробные радиоизображения были получены американским космическим аппаратом "Магеллан", который работал на орбите Венеры с 1990 по 1994 г. Помимо радиокарты, покрывающей более 98 % поверхности планеты, "Магеллан" также составил гравитационную карту, охватывающую 95 % поверхности. - Пер.
155
с Эверестом*. Теперь мы можем видеть этот мир, прежде полностью скрытый от нас облаками, - его детали впервые исследованы посредством радара и космических аппаратов.
Температура на поверхности Венеры, согласно радиоастрономическим наблюдениям, подтвержденным прямыми измерениями с космических аппаратов, составляет около 480С - больше, чем в самой горячей кухонной печи. Атмосферное давление на поверхности достигает 90 атмосфер, то есть в 90 раз превосходит земное и соответствует давлению воды на глубине 1 километр. Чтобы достаточно долго продержаться на Венере, космический аппарат должен быть устроен по образцу глубоководного батискафа и при этом еще хорошо охлаждаться.
Более десятка космических аппаратов Советского Союза и Соединенных Штатов вошли в плотную атмосферу Венеры и проникли сквозь облака; некоторые из них смогли просуществовать на поверхности около часа**. Два советских аппарата "Венера" передали оттуда изо-
* Высота гор Максвелла на Венере достигает 10 800 м, что больше высоты Эвереста (8846,1 м). - Пер.
** В ходе успешного американского проекта "Пионер-Венера" 1978-1979 годов были задействованы орбитальный модуль и четыре атмосферных зонда, два из которых смогли короткое время проработать в суровых условиях на поверхности Венеры. При создании космических аппаратов для исследования планет было сделано множество неожиданных новых разработок. Вот одна из них. В числе инструментов, установленных на борту атмосферных зондов "Пионер-Венеры", был сетевой потоковый радиометр для одновременного измерения количества инфракрасной энергии, идущей вверх и вниз в каждом слое венерианской атмосферы. Для прибора потребовалось изготовить прочное окно, прозрачное в инфракрасном диапазоне. Специально с этой целью был импортирован алмаз в 13,5 карата. Подрядчику пришлось заплатить ввозную пошлину в размере 12 000 долларов. Но в конце концов американская таможня решила, что после запуска к Венере камень уже не может быть предметом купли-продажи на Земле, и деньги вернули изготовителю. - Авт.
156
бражения*. Давайте пройдем по следам пионерских миссий и посетим иной мир.
В обычном видимом свете можно наблюдать бледно-желтые облака Венеры, но, как впервые отметил Галилей, в них практически не на чем задержаться взгляду. Однако камера, работающая в ультрафиолетовом диапазоне, позволяет рассмотреть в верхних слоях атмосферы изящную, сложную систему вихревых ветров, дующих со скоростью около 100 метров в секунду. На 96 процентов атмосфера Венеры состоит из углекислоты. Имеются незначительные следы азота, водяного пара, аргона, угарного и других газов, но содержание углеводородов и углеводов не превышает 0,1 части на миллион. Облака Венеры, как выяснилось, представляют собой в основном концентрированный раствор серной кислоты. Присутствуют также небольшие количества соляной и плавиковой кислот. Даже верхние, холодные облака Венеры оказались совершенно отвратительным местом.
Над видимым облачным слоем, на высоте около 70 километров от поверхности, всегда висит дымка из мельчайших частиц. На уровне 60 километров мы ныряем в облака, чтобы очутиться в окружении капелек концентрированной серной кислоты. По мере погружения они становятся крупнее. В нижних слоях атмосферы имеются следы едкого газа - диоксида серы (SO2). Поднимаясь выше облаков, он испытывает на себе разлагающее действие ультрафиолетового излучения Солнца и вступает в реакцию с водой, образуя серную кислоту, которая конденсируется в мельчайшие капли, оседает и на небольших высотах благодаря нагреванию вновь распа-
* "Венера-9 и -10" передали первые черно-белые снимки поверхности Венеры. Первые цветные снимки были получены аппаратами "Венера-13 и -14" в 1982 г. - Пер.
157
дается на SO2 и воду, завершая круговорот. По всей Венере постоянно идут сернокислые дожди, но ни одна капля никогда не достигает поверхности планеты.
Желтый серный туман продолжается до высоты 45 километров над поверхностью, достигнув которой, мы оказываемся в плотной, но кристально прозрачной среде. Однако атмосферное давление настолько велико, что разглядеть поверхность невозможно. Солнечный свет, рассеиваемый молекулами атмосферы, полностью скрывает ее из виду. Здесь нет пыли, нет облаков, просто газовая оболочка планеты становится осязаемо плотной. Сквозь лежащие выше облака проникает довольно много солнечного света, не меньше, чем на Земле в пасмурный день.
Обжигающая жара, разрушительное давление, ядовитые газы и жуткий красноватый свет делают Венеру больше похожей не на богиню любви, а на воплощение преисподней. Насколько мы можем судить, в некоторых местах поверхность покрыта беспорядочно разбросанными, немного размягченными каменными обломками - враждебный, пустынный ландшафт, который изредка разнообразят разъеденные останки брошенных космических кораблей с далекой планеты, совершенно неразличимые сквозь толстую, облачную, ядовитую атмосферу*.
* Очень маловероятно, чтобы в такой ужасной местности водилось что-то живое, даже создания, очень сильно отличающиеся от нас. Органические и любые мыслимые биологические молекулы просто распались бы здесь на куски. Но проявим снисходительность и вообразим, что разумная жизнь все же возникла на такой планете. Сможет ли эта жизнь создать науку? В основе развития науки на Земле лежали наблюдения закономерностей движения звезд и планет. Но Венера полностью укрыта облаками. Ночь продолжительна - около 59 земных суток, - однако с поверхности Венеры вы не увидите на небе объектов астрономической Вселенной. Даже Солнца не видно в дневное время; его свет рассеивается по всему небу - так аквалангист под водой видит только однородное разлитое свечение. Если на Венере построить радиотелескоп, он сможет обнаружить Солнце, Землю и другие далекие объекты. Существование звезд можно, в конце концов, вывести из общих принципов физики, но это будут исключительно теоретические построения. Иногда я задаюсь вопросом, какова была бы реакция разумных существ с Венеры, когда однажды, научившись летать в плотной атмосфере, они проникли бы сквозь загадочную вуаль облаков на высоте 45 километров, поднялись над ними и впервые увидели бы восхитительную Вселенную - Солнце, планеты и звезды. - Авт.
158
Венера дает нам пример всепланетной катастрофы. Теперь уже понятно, что высокая температура поверхности является следствием мощного парникового эффекта. Солнечный свет проходит сквозь атмосферу и облака Венеры, которые полупрозрачны для видимого света, и достигает поверхности. Нагретая поверхность пытается посредством излучения отдать теплоту космосу. Поскольку Венера намного холоднее Солнца, она испускает излучение преимущественно в инфракрасном, а не в видимом диапазоне спектра. Однако углекислый газ и водяной пар* в атмосфере Венеры почти
* На настоящий момент остается некоторая неопределенность в оценке содержания водяного пара на Венере. Газовый хроматограф на зондах "Пионер-Венера" оценил содержание воды в нижних слоях атмосферы в несколько десятых долей процента С другой стороны, инфракрасные измерения советских аппаратов "Венера-11 и -12" дают величину около сотой доли процента. Если принять за истину первое значение, то углекислого газа и водяного пара совершенно достаточно, чтобы удержать почти все тепловое излучение с поверхности и обеспечить температуру около 480°С. Коль скоро справедлива вторая оценка, - а я полагаю, что она более надежна, - углекислый газ с водяным паром могут поддерживать на поверхности температуру лишь 380°С, а для закрытия остающихся инфракрасных окон в атмосферной теплице понадобится участие других составляющих атмосферы. На эту роль вполне подходят небольшие количества SO2, СО и НСl. Все они обнаружены в атмосфере Венеры. Таким образом, последние запуски американских и советских космических аппаратов к Венере смогли подтвердить, что парниковый эффект действительно является причиной высокой температуры поверхности. - Авт.
159
идеально поглощают инфракрасное излучение, солнечное тепло оказывается в ловушке, и температура поверхности растет - пока та небольшая доля инфракрасного излучения, которой удается просочиться сквозь мощную атмосферу, не уравновесит солнечный свет, поглощаемый нижними слоями атмосферы и поверхностью.
Соседний мир явился нам угнетающе неприглядным. Но мы вновь вернемся на Венеру. Она все же по-своему притягательна. В конце концов, герои греческих и скандинавских мифов не чурались визитов в преисподнюю. Нам многое предстоит узнать о нашей планете, которая по сравнению с этой геенной огненной может считаться раем.
Египетский сфинкс, получеловек-полулев, был сооружен более 5500 лет назад*. Его лик когда-то был четким, теперь же черты сглажены ветром, который тысячелетиями несет песок из пустыни, и редкими дождями. В Нью-Йорке есть привезенный из Египта обелиск под названием "игла Клеопатры"**. Всего за сто лет пребывания в Центральном парке надписи на нем почти исчезли из-за смога и промышленных выбросов - из-за химической эрозии, подобной той, что действует в атмосфере Венеры. На Земле эрозия мало-помалу стирает информацию, но поскольку она действует постепенно - капля за каплей, песчинка за песчинкой, - этот процесс трудно заметить. Крупные образования, такие как горные массивы, сохраняются десятки миллио-
* Археологи относят сооружение Большого Сфинкса в Гизе к XXVIII в. до н. э., т. е. его возраст оценивается в 4800 лет. - Пер.
** Второй такой же обелиск находится в Лондоне, на набережной Темзы. Оба построены фараоном Тутмосом III в 1500 г. до н. э. и никакого отношения к Клеопатре не имеют, за исключением того, что стояли в столице ее царства, Александрии. - Ред.
160
нов лет; меньшие по размерам ударные кратеры - сотни тысяч*, а крупные искусственные сооружения - только несколько тысяч. Вдобавок к медленной и равномерной эрозии разрушению способствуют катастрофы большего или меньшего масштаба. У Сфинкса нет носа. Какие-то вандалы отбили его снарядом (одни говорят, это были турки-мамелюки, другие - наполеоновские солдаты).
На Венере, на Земле и везде в Солнечной системе есть следы катастрофических разрушений, полустертые или скрытые медленными, более равномерными процессами: на Земле, например, атмосферные осадки, собираясь в ручьи и реки, создают громадные аллювиальные бассейны; на Марсе есть русла древних рек, возможно, выходящих из-под поверхности; на Ио, спутнике Юпитера, существует что-то вроде широких каналов, проложенных потоками жидкой серы. На Земле, в верхних слоях венерианской атмосферы, на Юпитере развиваются мощные атмосферные процессы. Песчаные бури бушуют и на Земле, и на Марсе; молнии бывают на Юпитере, на Венере** и на нашей планете. Вул-
* Более точно: ударный кратер поперечником 10 км образуется на Земле примерно раз в 500 000 лет; в геологически стабильном районе, таком как Европа и Северная Америка, он просуществует около 300 млн. лет. Кратеры меньшего размера образуются чаще и разрушаются быстрее, особенно в геологически активных регионах. - Авт.
** Гипотеза о существовании на Венере грозовых разрядов, выдвинутая в 1978 г. на основе данных аппаратов "Венера", по всей видимости, не подтверждается. 26 апреля 1998 г. и 24 июня 1999 г. вблизи Венеры совершал пертурбационные маневры космический аппарат "Кассини", направляющийся сейчас к Сатурну. Ему не удалось обнаружить высокочастотных сигналов, характерных для молний на Земле. При сближении с Землей 8 августа 1999 г. аппаратура "Кассини" регистрировала до 70 молний ежесекундно. - Пер.
161
каны выбрасывают вещество в атмосферу на Земле и на Ио. Внутренние геологические процессы медленно деформируют поверхности Венеры, Марса, Ганимеда, Европы (последние два - спутники Юпитера. - Ред.) и, конечно, Земли. Ледники, известные своей неспешностью, производят масштабные преобразования ландшафтов на Земле и, возможно, на Марсе. Эти процессы не. обязательно протекают равномерно во времени. Когда-то большая часть европейского континента скрывалась подо льдом. Несколько миллионов лет назад то место, где сейчас находится город Чикаго, было погребено под трехкилометровой толщей льда. На Марсе и повсюду в Солнечной системе мы находим образования, которые не могут возникнуть в наши дни, рельефы, сформировавшиеся сотни миллионов, миллиарды лет назад, когда климат на планетах, вероятно, был совершенно иным.
Существует еще один фактор, способный менять ландшафт и климат Земли, - это разумная жизнь, которой под силу существенно преображать окружающую среду. Как и на Венере, на нашей планете работает парниковый эффект, создаваемый углекислым газом и водяным паром. Если бы не он, глобальная температура опустилась бы ниже точки замерзания воды. Благодаря ему океаны остаются жидкими и на Земле возможна жизнь. Небольшой парниковый эффект - хорошая штука. Углекислоты на Земле практически столько же, сколько на Венере, - ее хватило бы для создания давления 90 атмосфер; но эта углекислота связана в земной коре в форме известняка и других карбонатов, а не находится в атмосфере. Если Земля переместится немного ближе к Солнцу, температура слегка вырастет. Это вызовет выделение части СO2 из близких к поверхности пород и усилит пар-
162
никовый эффект, обусловив дальнейший нагрев поверхности. Карбонаты на горячей поверхности будут выделять все больше СO2, и не исключено, что парниковый эффект пойдет вразнос. Именно это, по-видимому, и произошло в ранний период истории Венеры из-за ее близости к Солнцу. Венера являет собой предупреждение о катастрофе, которая может случиться с планетой, довольно похожей на нашу.
Основными источниками энергии для современной индустриальной цивилизации служат так называемые ископаемые топлива. Мы сжигаем дерево и нефть, уголь и природный газ и при этом выбрасываем в воздух продукты сгорания, преимущественно СO2. В результате содержание углекислоты в земной атмосфере значительно увеличивается. Нам следует быть осторожными, чтобы не допустить неуправляемого парникового эффекта. Глобальный подъем температуры всего на один-два градуса может иметь катастрофические последствия. Сжигая уголь, нефть, бензин, мы также выбрасываем в атмосферу серную кислоту. И у нас уже сейчас, как и на Венере, в стратосферных слоях витает легкая дымка из капелек серной кислоты. Крупнейшие наши города загрязнены ядовитыми молекулами. Мы не понимаем, к каким долгосрочным последствиям приведет нынешний образ действий.
Между тем нам уже доводилось изменять климат в противоположном направлении. Сотни тысяч лет подряд люди выжигали и вырубали леса, а выпас домашних животных разрушал луга. Подсечно-огневое земледелие, промышленное уничтожение тропических лесов, вытаптывание пастбищ и сегодня идут полным ходом. Но леса темнее лугов, а луга темнее пустынь. Как следствие, количество солнечного света, поглощаемого поверхностью,
163
уменьшается, так что, изменяя характер землепользования, мы меняем поверхностную температуру нашей планеты. Может ли это похолодание увеличить размер ледяной полярной шапки, которая, будучи очень светлой, станет отражать еще больше солнечного излучения и тем самым вызовет дальнейшее охлаждение Земли, пустив вразнос эффект альбедо*?
Замечательная планета Земля - это единственный наш дом. Венера слишком горячая. Марс слишком холодный. А Земля в буквальном смысле рай для людей. В конце концов, именно здесь нас породила эволюция. Но благоприятный нам климат может оказаться неустойчивым. Мы ввергаем нашу бедную планету в серьезные испытания. Существует ли опасность превратить земную окружающую среду в венерианское пекло или ледяной ад Марса? Ответ простой: никто этого не знает. Мы только-только приступили к глобальным климатическим исследованиям и сравнению Земли с другими мирами. Изыскания эти финансируются скудно и с неохотой. В своем неведении мы продолжаем изменять и загрязнять атмосферу, делать поверхность Земли более светлой, забывая о том, что долгосрочные последствия по большому счету неизвестны.