«Судьбы звезд»

Тогда нет причин сомневаться, что материал, из которого построены планеты, по существу один и тот же во всей Вселенной. Их недра должны, как и у нашей Земли, состоять из тяжелых металлов, главным образом железа — сильно преобладающего также на Солнце и в метеорах, — и это металлическое ядро должно быть одето силикатами, оксидами, карбонатами, сульфидами и гидратами всех металлов, особенно алюминия, и среди металлов мы можем также считать водород. Температуры плавления этих внешних и более легких веществ лежат выше 1000° C (1800° F). Никакая жизнь не могла существовать в такой расплавленной массе, так что не ранее, чем твердая кора была сформирована посредством охлаждения, возможность жизни была под рукой.

Жизнь, по крайней мере на Земле, привязана к определенным так называемым соединениям, в которых углерод является существенным общим элементом, в то время как водород, азот и кислород вместе с серой, фосфором, железом, магнием и несколькими другими менее важными элементами также входят в них. Никакое вещество, кроме углерода, не обладает этим качеством быть предпосылкой жизни. Кремнезем является близким родственником углерода и заменителем в определенных органических соединениях, но протоплазма, главный компонент живой клетки, не может быть построена без углерода. В неорганическом мире, однако, кремнезем в силу своего сродства, которое сродни углероду, играет роль, несколько похожую на последнюю в почти бесконечно вариабельных силикатах. Протоплазма не может выдержать температуру выше 60° C (140° F) или около того — некоторые водоросли, иногда утверждается, процветают в горячих источниках до 80–90° C (176–194° F), но, конечно, не выше 100° C (212° F). При этих температурах — строго говоря, при всех температурах между 0° C (32° F) и 365° C (689° F) — вода может существовать в жидком состоянии, и это тоже является предпосылкой жизни. Мы можем поэтому сказать, что жизнь ограничена малым температурным диапазоном между точками замерзания и кипения воды. Но где бы ни встречалась вода, за исключением сосуда, который она полностью заполняет, существует также в прилегающем пространстве, если оно не занято жидкостями или твердыми телами, водяной пар давлением по крайней мере 4,6 мм (0,18 дюйма). Существует, следовательно, всегда атмосфера водяного пара на любой планете, чья поверхность частично покрыта водой.

Палеонтологи согласились, что вся жизнь началась в воде. Многообразные живые существа, которые сейчас населяют твердую кору Земли, все происходят от предков, которые плавали в волнах океана, колыбели всех организмов. Не абсолютно точно, что кислород необходим всем живым существам, но многие биологи придерживаются этого мнения. Некоторые бактерии способны извлекать кислород, который им требуется для их развития, из соединений, в которых кислород связан иногда очень тесным образом, как в сульфатах. Но эти бактерии считаются дегенеративными растениями, и свободный кислород, конечно, незаменим для существования животных и, вероятно, также растений, за исключением только что упомянутого. Как мы увидим позже, свободный кислород не может присутствовать на планетах, пока не была сформирована твердая кора. Мы можем поэтому заявить, что условия для существования жизни на планете выполнены, когда истинная атмосфера, содержащая кислород и воду, окружает ее тело.

Если мы хотим понять эти условия, мы должны изучить процессы, посредством которых кислород поставляется в атмосферу. Так как планеты являются выделениями из Солнца, они должны изначально иметь состав Солнца, особенно его внешних слоев. Здесь металлы встречаются в наибольшем изобилии, но есть также несколько оксидов, особенно титана и магния (согласно Фаулеру), водород в больших количествах, кислород, углерод, циан и монооксид углерода. Может показаться странным, что свободный кислород существует бок о бок с избытком водорода и натрия, сильных так называемых восстанавливающих веществ, которые связывают кислород. Но при высоких температурах, преобладающих на Солнце, соединения кислорода и восстанавливающих веществ, например водорода, т. е. вода, в значительной степени диссоциированы на свои составляющие. Но если бы температура упала примерно до 1200° C (2200° F), при которой точка формирования коры еще не наступает, кислород был бы полностью поглощен в формировании упомянутых соединений. Соединения Земли, как и Солнца, также сильно восстанавливающие, так что мы должны сделать вывод, что свободный кислород не входил в газовую оболочку Земли в то время, когда была сформирована ее твердая кора. Мы можем получить концепцию газов, которые тогда существовали во внешних слоях Земли, изучая газы на Солнце и на других звездных телах, особенно кометах, а также исследуя газы, поглощенные расплавленными недрами Земли. До формирования коры вся масса Земли, за исключением газов в ее внешних слоях, была того же характера, каким обладают ее расплавленные недра сейчас. Эта расплавленная масса, или магма, при контакте с окружающими газами частично впитывала их посредством процесса, называемого абсорбцией. Исследование газов, присутствующих в магме, даст нам поэтому представление о тех, что существовали в исходных парах, окружающих Землю. Магма иногда появляется в поле зрения при вулканических извержениях, и заключенные газы тогда частично отдаются в воздух, но они также частично удерживаются в затвердевающей лаве, или вулканических породах, откуда они могут быть вытеснены высокой температурой и впоследствии проанализированы. Прямые газовые эманации из кратеров могут также быть собраны и проанализированы. Такие исследования были проведены в большом масштабе Альбертом Бруном, французом, Артуром Дэем, американцем, и его сотрудниками Шепердом и Перре. Брун пришел к удивительному выводу, что водяной пар, доселе считавшийся самым важным из вулканических газов, в действительности не был одним из них, а происходил из коры Земли. Эта теория, однако, была полностью опровергнута исследованиями Дэя и его соратников. В качестве примера мы приводим анализ (среднее из нескольких определений) вулканических газов из кратера Халемаумау на вулкане Килауэа на Гавайях:

May, 1912

Per cent. of Volume

Carbon dioxide 55.4

Carbon monoxide 4.3

Hydrogen 7.7

Nitrogen 29.6

Sulphurous acid 2.9

December, 1912

Per cent. of Weight

Carbon dioxide 42.9

Nitrogen 25.8

Water 27.5

Sulphurous acid 3.7

В последнем случае было показано, что воздух проник в вулканические газы, который мог принести количество воды. Но это количество не могло быть большим, судя по количеству присутствующего азота, что соответствует не совсем 3 процентам воды по весу. В первом случае вода не была включена в анализ. Во всяком случае, высокий процент воды часто наблюдался в вулканических газах.

Когда газы оставляли в контакте с водой, значительная часть поглощалась ею, особенно соединения хлора и фтора, а также аммиак и сернистая кислота. Анализ такой воды показал на 10 процентов больше фтора, чем сернистой кислоты, и две пятых столько хлора, сколько фтора. Аммиак составлял только половину одного процента хлора. Ни один из редких газов воздуха не присутствовал, что указывает на то, что азот происходил полностью из магмы, а не из воздуха.

Брун проанализировал лавы из разных вулканов. Газы, извлеченные из них, естественно, не дают такой надежной информации об исходной атмосфере Земли, как газы, непосредственно исходящие из вулканов. В качестве примеров мы цитируем состав паров в лавах, выброшенных 4 марта 1901 года из Стромболи, и из Везувия в известном извержении 1906 года. Они показывают в процентах по объему:

Stromboli Vesuvius

Free chlorine 12.8 0

Hydrate of chlorine 2.0 6.6

Sulphurous acid 4.5 12.0

Carbon dioxide 60.2 73.8

Carbon monoxide 11.5 traces

Hydrogen 0.5 7.6

Nitrogen 6.9 traces

Marsh-gas 1.6 0

100.0 100.0

Будет замечено, что состав значительно варьируется. Свободный хлор не может очень хорошо быть примигениальным, так как он, подобно кислороду, соединяется с восстанавливающими веществами. Хлор может быть произведен нагреванием хлорида кальция с кремнеземом и ферросиликатами, которые присутствуют в магме. Во всяком случае, углекислый газ составляет основную массу. Следующими по важности являются сернистая кислота и гидрат хлора. Монооксид углерода, водород и азот могут встречаться в довольно значительных количествах, но иногда почти полностью отсутствуют.

Дэй и Шеперд пришли к выводу, что газы, испускаемые горячей лавой в кратере Халемаумау, — это азот, вода, углекислый газ, монооксид углерода, сернистая кислота, водород, пары серы, также малые количества хлоридов, фторидов и, возможно, аммиака. Таким, по крайней мере приблизительно, должен был быть и исходный состав атмосферы Земли, когда кора была только что сформирована. Азот, вода и углекислый газ были самыми важными ингредиентами; в высоких слоях присутствовал водород. Кислород полностью отсутствовал, и восстанавливающие газы, такие как водород, сернистая кислота и монооксид углерода, изобиловали вместо него. Если мы далее отметим состав комет и метеоритов, мы обнаружим, что циан, углеводы и монооксид углерода также присутствуют в первых, аргон и гелий — во вторых. Поэтому вероятно, что эти вещества, хотя и отсутствуют в эманациях из Килауэа, все же принадлежали к первичным атмосферам планет. Редкие газы воздуха, особенно, должны были изначально прийти из внешних частей Солнца, как и азот.

Атмосфера такого состава была бы совершенно непригодна для живых существ. Если организмы должны там процветать, она должна быть очищена от таких ядов, как углекислый газ, газообразная сера, циан и сернистая кислота. Мы знаем, что такой процесс имел место и что солнечный свет был тем великим химиком, который производил кислород и углерод из углекислого газа. Упомянутые ядовитые газы впоследствии окислялись под воздействием электрических разрядов. Мы все знаем, что растения строят свой каркас под влиянием солнечного света, потребляя при этом углекислый газ, воду и немного аммиака. В этом процессе образуется кислород, а также крахмал, целлюлоза, сахара и белковые вещества с помощью зеленого красящего вещества растений — хлорофилла, который значительно ускоряет это действие. Впоследствии эти новые вещества, которые все (за исключением белковых) принадлежат к группе углеводов, превращаются главным образом в углерод и воду. Конечный результат заключается в том, что углекислый газ под воздействием солнечного света расщепляется на две свои составляющие: углерод и кислород. Этот процесс, сравнительно быстрый в присутствии хлорофилла, должен также, хотя и медленнее, происходить и без этой среды; и в недавних опытах химики — в частности, Даниэль Бертело — действительно преуспели в имитации этой важной функции растений без хлорофилла путем применения света с короткой длиной волны. В течение многих миллионов лет, которые, как доказала геология, были необходимы для эволюции нашей планеты, углекислый газ в воздухе постепенно превращался в кислород и углерод. До тех пор, пока в атмосфере оставались восстановительные газы, такие как упомянутые ядовитые, или значительные количества углеводов и водорода, кислород расходовался на их горение. Если бы не существовало твердой коры, препятствующей проникновению кислорода во внутреннюю расплавленную массу, он нашел бы туда путь и окислил бы восстановительные вещества в магме. Отделение внутренней части от окружающей газовой оболочки является, следовательно, необходимым условием существования свободного кислорода в воздухе. Другое условие заключается в том, что горючие газы, выходящие из вулканов, должны добавляться в воздух с достаточно медленной скоростью, чтобы не поглотить весь одновременно образующийся кислород. Третье требование состоит в том, чтобы высвобожденный углерод не связывал только что восстановленный кислород в процессе повторного окисления. Пока воздух оставался восстановительным, это последнее условие, несомненно, выполнялось именно по этой причине. Во всяком случае, как только кора сформировалась, а первоначальная бурная вулканическая деятельность несколько утихла, наконец наступило время, когда в воздухе появился свободный кислород. Ранее присутствовавшие восстановительные газы, за исключением небольших долей, сгорели, превратившись в воду, углекислый газ и серную кислоту, а соединения азота, несомненно, добавили свободный азот к запасам этого газа, уже составлявшего часть атмосферы. Теперь пришло время для первых растений, вероятно, низших форм водорослей, которые в океанах положили начало жизни на нашей планете. Углекислый газ и соляная кислота воздуха, а также вновь образовавшаяся серная кислота поглощались проточной водой и вызывали быстрое разрушение, производя кремнезем и кислые силикаты. По мере развития и распространения растительной жизни образование кислорода увеличивалось. Падающее растительное вещество внедрялось в ил, который препятствовал доступу кислорода во время гниения, и таким образом отлагались ископаемые виды топлива. Кён из Брюсселя первым указал, что углерода и серных соединений, накопленных в Земле, было бы достаточно, чтобы связать кислород воздуха. Более поздние исследования привели к выводу, что одного углерода достаточно для этой цели. Таким образом, по-видимому, весь кислород воздуха происходит из углекислого газа, принадлежавшего к первоначальной атмосфере или привнесенного в нее вулканами.

Причина, по которой углекислый газ и вода постоянно высвобождаются из магмы, несомненно, заключается в том, что кислые силикаты легче основных и поэтому накапливаются во внешних частях магмы. Там существует большой избыток кремнезема. Соединения, содержащие воду и углекислый газ, т. е. гидраты и карбонаты, также легки и поэтому должны скапливаться в тех же слоях, где в изобилии присутствует кремнезем, где они частично растворяются свободным кремнеземом, тем самым высвобождая воду и угольную кислоту. Последние, в отличие от кремнезема, летучи и поэтому испаряются в воздух, оставляя кремнезем позади. Этот процесс все еще проявляется везде, где магма выходит наружу, например, через вулканы. Но и некоторые другие кислоты в магме весьма летучи, как, например, сернистая, тиосерная и соляная кислоты. Они также относятся к вулканическим газам, растворяются водой и участвуют в процессах разрушения. Углекислый газ и соляная кислота образуют карбонаты и хлориды. Первые извлекаются из морской воды ракообразными, иногда также растениями, и составляют часть наших осадочных пластов; последние растворимы и остаются в воде, главным образом в виде хлорида натрия, или поваренной соли. Тиосерная кислота, вероятно, продукт сульфида железа и кислот в магме, вошла в состав многочисленных нерастворимых металлических сульфидов, найденных в Земле. Частично она также была окислена, подобно сернистой кислоте, в серную кислоту и затем способствовала процессам разрушения, образуя гипс, который отложился в осадочных породах.

Геологи ранее полагали, что Земля постепенно и непрерывно остывала. Эта теория, однако, столкнулась с трудностью, заключающейся в том, что определенные холодные временные интервалы, ледниковые периоды, сменялись более теплыми эпохами. Сначала предпринимались попытки преодолеть это препятствие, предполагая, что ледниковый период в северном полушарии компенсировался теплым периодом в южном полушарии и наоборот. Таким образом, средняя температура для всей поверхности земного шара могла, возможно, непрерывно снижаться, хотя на двух полушариях и происходили колебания. Но этот взгляд оказался несостоятельным, поскольку ледниковый период оставил следы также в тропиках, вблизи экватора, как, например, на Килиманджаро, в Новой Гвинее и так далее. В настоящее время практически достигнуто согласие в том, что последний великий ледниковый период характеризовался температурой от 4° до 5° C (от 7° до 9° F) ниже современной по всей поверхности Земли. Это определение было достигнуто путем измерения разницы в высоте между конечными точками ледников в настоящее время и самыми низкими точками, где их шлифующее действие оставило очевидные следы. Ледяные покровы Северной Европы, Северо-Восточной Америки, Южной Америки, вдоль побережья Чили и в Аргентине, а также на южном острове Новой Зеландии, по-видимому, существовали одновременно. Также в более ранние эры, например, в алгонкскую и пермскую эпохи, происходили ледниковые периоды. Последний, который ощущался в Австралии, Индии и Южной Африке, называется гондванским временем. Ранее предполагалось, что этот период не вызывал никакого падения температуры, кроме как в упомянутых регионах. Более поздние исследования заставляют нас полагать, как утверждал Холланд в своем президентском обращении к геологической секции Британской ассоциации на ее заседании 1914 года, что этот ледниковый период также одновременно охватывал весь земной шар.

Поскольку алгонкское время относится к древнейшим эпохам геологической истории, представляется, что температура на Земле, пока на нашей планете существовала жизнь, в целом была почти постоянной, однако с важными чередованиями теплых и холодных периодов. Для объяснения этих колебаний нашим почти единственным средством является предположение, что теплосберегающее качество атмосферы изменилось в силу варьирующегося состава. Теплые периоды наступали, когда углекислый газ был в изобилии в атмосфере из-за вулканической деятельности, холодные периоды, напротив, сопровождались недостатком углекислого газа. С повышением температуры процентное содержание водяного пара в воздухе также увеличивалось, обеспечивая дополнительную защиту от радиационной потери тепла.

Таким образом, казалось бы, что средняя температура поверхности Земли вряд ли изменилась в какой-либо степени, заслуживающей упоминания, в течение огромных промежутков времени, оцениваемых примерно в 500 миллионов лет. Тем не менее, вероятно, происходит медленный процесс охлаждения, направленный к центру планеты. Все возрастающие количества вещества переносятся из недр земли посредством вулканической деятельности. Осадочные отложения постоянно увеличиваются, в то время как внутренняя часть становится полой. В результате кора должна постепенно оседать, вызывая при этом большие трещины. К этим ослабленным местам вулканические продукты проявляют особую склонность, и кратеры выстраиваются в линии вдоль таких трещин. В других местах, где вулканическая деятельность менее выражена, вместо этого появляются горячие источники, обычно выбрасывающие углекислый газ в изобилии, иногда также сернистую кислоту и сероводород. Смещения в коре также происходят вдоль этих трещин, сопровождаясь землетрясениями. Изучение этих различных явлений позволило нам нанести на карту трещины, которые обычно расходятся почти прямыми линиями из одной точки, так называемого центра обрушения, подобно тому как трещины на оконном стекле исходят из точки излома, вызванного сильным ударом. Позже мы увидим, что такие линии излома и центры обрушения обычны для всех звездных тел, которые обладают твердой корой и наблюдаемы с Земли.

Теперь мы можем легко составить представление об общей тенденции в развитии атмосферы. Газы, первоначально присутствовавшие, были все, за исключением водорода, азота и редких газов, сильно поглощающими свет и, в частности, тепло. Поэтому естественно, что планеты, которые не сформировали твердую кору, обладают сильно поглощающей паровой оболочкой, как это действительно имеет место с большими планетами (сравните рис. 13). Как только кора сформировалась, а воздух постепенно очистился от этих газов благодаря солнечному свету, так что остались главным образом азот и кислород, небольшие количества редких газов и углекислый газ, помимо воды, температура упала довольно быстро. Углекислый газ составлял последний эффективный теплосберегающий ингредиент. По мере того как кора становилась толще, запас этого газа уменьшался и далее расходовался в процессах разрушения. Вследствие этого температура медленно снижалась, хотя и происходили решительные колебания при меняющейся вулканической деятельности в разные периоды. Поставка и потребление углекислого газа довольно хорошо балансировали, поскольку разрушение шло параллельно с долей этого газа в воздухе. Но эволюция в целом может протекать только в одном направлении — к окончательному остыванию Земли. Это должно произойти хотя бы по той причине, что запас энергии в Солнце и, следовательно, его излучение должны медленно уменьшаться. С углублением коры и исчезновением углекислого газа растительность должна убывать, а вместе с ней и производство кислорода. Этот газ также участвует в общем разрушении путем окисления протоксидов железа в минеральных породах. Кислородная часть воздуха должна поэтому в конечном итоге достичь своего максимума и начать снижение. Расчеты указывают на вывод, что углекислый газ воздуха был бы израсходован за несколько десятков тысяч лет, если бы новые запасы не поступали из недр. Вода также поглощается в процессах распада по мере образования гидратированных соединений, количество которых увеличивается с падением температуры. Поскольку количество воды в океане неизмеримо больше (примерно в 50 000 раз), чем запасы углекислого газа в воздухе и в морях, нехватка последнего, несомненно, станет серьезной в первую очередь. Но впоследствии должно произойти медленное высыхание планеты, которое будет протекать с ускоренной скоростью по мере продолжающегося охлаждения Земли. Тогда пар в воздухе и, следовательно, осадки пойдут на убыль. Тогда, как и во время ледниковых периодов, мощные ледяные шапки покроют полюса и задержат большую часть воды в океане. Наконец, вся планета, возможно, после того как она была обитаема в течение триллионов лет, превращается в ледяную пустыню с несколькими трещинами в своей твердой коре, через которые поднимаются теплые и кислые пары и создают небольшие растаявшие области, характеризующиеся более темным цветом, чем пустынный и ледяной ландшафт в целом. Органическая жизнь лишена условий для существования и поэтому перестает радовать планету своими интересными вариациями. Планета мертва, но продолжает, подчиняясь гравитации, описывать свою орбиту в пространстве.

ГЛАВА VI ПЛАНЕТА МАРС

Благодаря работам Скиапарелли, Фламмариона и Лоуэлла живой интерес широкой публики был направлен на нашу соседнюю планету Марс. Некоторые исследователи, среди них Фламмарион и Лоуэлл, с полной уверенностью утверждают, что на Марсе есть разумные обитатели, которые построили и поддерживают любопытные «каналы», которые, как утверждается, не могли быть созданы никем, кроме разумных существ, далеко превосходящих человека.

Воздух, вода и солнечный свет существуют там, говорит Фламмарион в своем известном великом труде «Планета Марс» (1902, стр. 515). «Нам кажется нелепым обрекать такой мир, как Марс, где существуют все условия для жизни, на такую судьбу» (быть сухой пустыней). Несомненно, чувства и желаемый результат играют роль во всех подобных дедукциях, как, собственно, и указывают слова, выбранные Фламмарионом.

В отличие от Земли, Марс, с другой стороны, находится значительно дальше от Солнца, чье излучение поэтому на Марсе обладает лишь 43 процентами своей интенсивности на Земле. Судя по этому факту, средняя температура Марса должна падать далеко ниже температуры Земли и значительно ниже точки замерзания воды, и в таких условиях трудно представить растительность вблизи полюсов Марса, как это делает Лоуэлл в своем томе «Марс как обитель жизни» (1909), или даже в окрестностях каналов где-либо на поверхности планеты, как предполагает Фламмарион.

При таких господствующих идеях мы вполне можем понять, что астрономы направили свои недавно чрезвычайно отточенные инструменты на нашего рубиново-красного соседа в небе, когда в 1909 году он прошел очень близко к Земле в условиях, особенно благоприятных для точных наблюдений, даже более, чем они были в течение семнадцати предшествующих лет.

Многочисленные астрофизики, среди них ведущие мировые представители своей дисциплины, неоднократно направляли свои спектроскопы на Марс, чтобы установить, присутствует ли там водяной пар или нет. В спектре Солнца мы находим несколько так называемых «дождевых полос», обусловленных тем, что свет, прежде чем достичь аппарата, прошел через влагу воздуха. Чем влажнее воздух, тем сильнее развиты эти дождевые полосы. Если мы направим инструмент сначала на Луну, у которой отсутствует атмосфера, а следовательно, и влага, а затем на Марс, который для простоты мы предположим стоящим близко к диску Луны, в спектрах этих двух тел должна появиться разница, при условии, что влага присутствует в атмосфере Марса. Дождевые полосы должны быть более выражены в солнечном свете, который прошел через атмосферу Марса (прошел ее дважды, так как свет отражается поверхностью планеты), чем в свете, отраженном от голой Луны. Полосы, конечно, появляются в обоих спектрах, так как свет на своей финальной стадии к спектроскопу проходит через атмосферу Земли, которая никогда не бывает свободна от влаги. Таким образом, Хаггинс и Янсен, ученые с мировым именем, полагали, что они продемонстрировали присутствие водяного пара на Марсе. Кэмпбелл, с другой стороны, выдающийся директор Ликской обсерватории, проводил подобные исследования планеты в 1894 году, как и французский астроном Маршан в 1896 и 1898 годах, оба в необычайно благоприятных обстоятельствах, поскольку первый установил свой инструмент на высоте 1283 м (5200 футов), а второй — 2860 м (9370 футов) над уровнем моря, но ни один из них не нашел никаких признаков влаги в атмосфере Марса.

Очевидно, что наблюдения были бы гораздо точнее, если бы мы могли устранить влагу из атмосферы Земли, в каковой ситуации в спектре Луны не появилось бы никаких дождевых полос. Тогда было бы излишним сравнивать два спектра; нам нужно было бы только определить, присутствуют ли дождевые полосы в спектре Марса или нет. Мы никогда не сможем полностью избежать водяного пара в воздухе, но его влияние может быть значительно уменьшено путем проведения наших наблюдений с высоких гор или в пустынном климате, где воздух сравнительно сух, то есть свободен от водяного пара. Исследования, предпринятые там, где воздух сух, заслуживают поэтому большего доверия, чем те, что затруднены большей влажностью. Наблюдения Кэмпбелла и Маршана попадают в первую категорию, и поэтому представляется, что присутствие водяного пара на Марсе в какой-либо степени, заслуживающей упоминания, весьма сомнительно.

В более поздних испытаниях Кэмпбелл и Килер использовали улучшенный метод, применяя фотографии спектров на чувствительных пластинках, но ни одному из них не удалось обнаружить какой-либо водяной пар в атмосфере Марса.

Очевидно, что фотография предлагает большое преимущество перед прямым окулярным наблюдением. Две картины могут быть помещены бок о бок, и очень точные измерения могут быть сделаны на досуге. Мы можем также выбрать моменты для экспозиции, когда два звездных тела стоят одинаково высоко над горизонтом, так что солнечный свет, отраженный от них, проходит равные расстояния во влажной атмосфере Земли.

Теперь Лоуэллу предстояло проверить свои теории с помощью великолепных ресурсов, имевшихся в его распоряжении в обсерватории Флагстафф в пустыне Аризоны на высоте 2200 м (7200 футов) над уровнем моря. В январе и феврале точка росы там составляет около -7° C (+19,4° F), т. е. каждый кубический метр (1,3 куб. ярда) воздуха содержит 2,8 грамма (43,25 грана) водяного пара, в то время как насыщенный воздух при нулевой температуре (32° F) удерживает почти вдвое больше, или 4,8 грамма (74 грана) на кубический метр (1,3 куб. ярда). Слайфер, работая в этой обсерватории, довел чувствительность своих пластинок до предела, достижимого в то время, и сфотографировал спектр Марса в январе и феврале 1908 года. Он обнаружил, что самая важная дождевая полоса всегда была более заметной в спектре Марса, чем в спектре Луны, сфотографированном позже в ту же ночь. Как ни странно, только дождевая полоса, обозначенная «А» и расположенная в красном спектральном поле, имела заметное различие в двух спектрах. Другие полосы не дали никаких указаний на присутствие водяного пара на Марсе. Этот результат не противоречил напрямую выводам, сделанным Кэмпбеллом и Килером, также с помощью фотографии; они исследовали другие полосы, а не «А». Линия «А» могла, следовательно, возможно, быть более чувствительной к водяному пару, чем остальные.

Открытие Слайфера считалось настолько ценным, что его необходимо было использовать до предела. Поэтому был приглашен для консультации известный физик Вери; он произвел тщательные измерения интенсивности линий «А» на различных пластинках и вычислил, что атмосфера Марса содержит в 1,75 раза больше водяного пара, чем атмосфера Земли в точке наблюдения. Если мы желаем определить долю водяного пара в воздухе у поверхности Марса из этого утверждения, мы можем произвести расчет следующим образом. Количество водяного пара в вертикальном столбе воздуха сечением в один квадратный метр (1,2 кв. ярда) составляет, согласно Ханну, в 2500 раз больше количества в кубическом метре (1,3 куб. ярда) у поверхности земли. Во время наблюдения последнее количество составляло 2,29 грамма (35,4 грана); на каждом квадратном метре (1,2 кв. ярда) земли покоилось, следовательно, 5725 граммов (12 фунтов 11 унций) водяного пара. То, что количество воды не больше, хотя глубина атмосферы намного превышает 2500 м (1,5 мили), объясняется тем, что температура быстро падает с расстоянием от земли. На Марсе температура не должна падать так быстро с изменением высоты, потому что интенсивность гравитации там в 2,68 раза меньше, чем на Земле. Температура там падает в 2,68 раза медленнее при подъеме в атмосфере, и столб воздуха на Марсе сечением в один квадратный метр (1,2 кв. ярда) должен поэтому содержать в 6680 раз больше водяного пара, чем кубический метр (1,3 куб. ярда) у его поверхности. Поскольку Марс не стоял в зените, расстояние, пройденное световым лучом в атмосфере, было больше — фактически в 1,43 раза больше, чем если бы это было так. Столб воздуха в направлении светового луча сечением в один квадратный метр (1,2 кв. ярда) содержал, следовательно, 8175 граммов (18 фунтов 3 унции) водяного пара. В атмосфере Марса, которую свет прошел в вертикальном направлении, было, если верить Вери, в 1,75 раза больше, или 14 300 граммов (31 фунт 8 унций), а в кубическом метре (1,3 куб. ярда) у поверхности планеты, следовательно, в 6680 раз меньше, или 2,14 грамма (33,1 грана). Соответствующая точка росы тогда, согласно этому определению, составляет -10,3° C (+13,5° F). Признано, что на Марсе преобладает пустынный климат. Он мог во время наблюдения соответствовать чрезвычайно сухому климату в Солт-Лейк-Сити в разгар лета, когда влажность там составляет лишь 31 процент от насыщения. В таких условиях насыщенный воздух в полдень в экваториальном поясе на Марсе должен содержать 7 граммов (108 гран) на кубический метр (1,3 куб. ярда), что соответствует температуре 5,3° C (41,5° F).

Нужно признать, что это было не очень обнадеживающе для Лоуэлла. Если температура в середине дня, когда солнечный свет падает перпендикулярно на поверхность планеты, поднимается только до примерно 5° C (41° F), средняя температура за двадцать четыре часа, даже в разгар лета, должна в этом совершенно чистом, легком воздухе быть далеко ниже точки замерзания, и растительность на Марсе, следовательно, не очень хорошо мыслима. Несмотря на это, Лоуэлл увидел в измерениях Слайфера подтверждение своей теории о том, что Марс является обителью разумной расы, которая использует в своей борьбе за существование зеленую растительность, продвинутую даже в полярные регионы.

Кэмпбелл, однако, пошел на один шаг дальше Слайфера. В августе и сентябре 1909 года Марс занимал положение в небе, особенно благоприятное для наблюдений. Кэмпбелл решил воспользоваться этим. При поддержке богатого покровителя науки, некоего мистера Крокера, который неоднократно делал великолепные вклады в астрономические исследования, Кэмпбелл снарядил экспедицию на гору Уитни в Калифорнии, высотой 4425 м (14 502 фута), самую высокую вершину в Соединенных Штатах. Его сопровождал способный научный персонал, наиболее выдающимися из которых были доктор Эббот, глава обсерватории, принадлежащей Смитсоновскому институту, и известный немецкий астроном Альбрехт. Члены экспедиции страдали от горной болезни и перенесли много суровых испытаний, когда ветер был сильным, достигая около 25 м в сек. (56 миль в час), и в то же время холодным, падая ниже нуля (замерзания) в течение ночи. Барометрическое давление составляло всего 447 мм (17,6 дюйма). В течение ночей, когда проводились наблюдения, содержание воды в воздухе падало до значений между 0,5 и 0,9 грамма (от 7,7 до 13,9 грана) на кубический метр (1,3 куб. ярда), или в 2,5–4 раза меньше, чем то, с чем приходилось иметь дело Слайферу. Спектры Луны и Марса были сфотографированы в быстрой последовательности, в каждом случае было сделано по две экспозиции. Полоса «А» была отчетливо видна на нескольких пластинках. Никаких признаков большей выраженности этой полосы в спектре Марса обнаружить не удалось. Другие дождевые полосы также были исследованы с тем же результатом. Также характерные полосы кислорода не были сильнее в спектре Марса, чем в спектре Луны. Слайфер полагал, что он различил разницу, хотя бы на волосок, что указывало бы на присутствие кислорода в атмосфере Марса. Сам вывод не является невероятным, но количество кислорода там в любом случае значительно меньше, чем в атмосфере Земли.

Несколько утверждений Кэмпбелла, а также наблюдения Слайфера указывают на то, что разница должна была появиться между спектром Марса и спектром Луны, если бы содержание воды в атмосфере Марса было таким же, как в атмосфере Земли во время наблюдения. Это содержание, как было сказано ранее, было примерно в 3 раза меньше на горе Уитни, чем во Флагстаффе. В последнем месте измерения дали 1,75 как отношение водяного пара на Марсе к таковому на Земле. Количество водяного пара при Солнце в зените на Марсе должно поэтому, согласно наблюдениям Кэмпбелла, достигать лишь 0,4 грамма (6,1 грана) на кубический метр (1,3 куб. ярда), что соответствует точке росы -28° C (-18,4° F) или фактической температуре -17° C (+1,4° F), учитывая также пустынный климат с насыщением только 31 процент. Эта температура, вероятно, выше, чем средняя для летнего дня, так как наблюдения проводились в полдень на Марсе.

Теперь должно быть очевидно, что мы должны рассматривать Марс как непригодный для обитания живых существ. Возможно, в разреженном воздухе есть небольшое количество кислорода, но чрезвычайно низкая температура и скудный запас водяного пара создают непреодолимые препятствия для существования даже простейших форм жизни в экваториальных регионах Марса. Разница температур между днем и ночью должна быть огромной из-за пустынного климата. Даже если бы жизнь могла развиваться в течение дня, который имеет почти такую же продолжительность, как у нас — Лоуэлл установил ее в 24 часа 37 минут 22,6 секунды — и в течение которого температура, возможно, могла бы подняться выше точки замерзания, она, тем не менее, была бы безжалостно уничтожена лютым морозом ночью.

Кэмпбелл предложил объяснение признаков водяного пара на Марсе, заметных на фотографиях Слайфера. Анализ наблюдений последнего показывает, что Луна была сфотографирована примерно на четыре часа позже ночью, чем Марс. Во всех случаях, кроме одного, в небе появлялись облака. Это указывает на присутствие влаги в воздухе, так что влажность должна меняться с температурой, которая быстро падает в течение ночи. Кэмпбелл сам обнаружил в ясные ночи, когда он проводил свои наблюдения, что влажность в ночные часы до полуночи падает до доли — половины или трети — своего первоначального значения через час или около того после заката. Это быстрое падение температуры, вероятно, ограничено слоями непосредственно над точкой наблюдения, но влага сильно сконцентрирована внизу, так что это изменение влажности, несомненно, следовало принять во внимание. Или, что еще лучше, следует избегать наблюдений в начале ночи и фотографировать Луну и Марс как можно ближе друг к другу, меры предосторожности, принятые Кэмпбеллом, но не Слайфером. То, что последний нашел меньше следов воды на лунных фотографиях, чем на марсианских, вероятно, объясняется тем фактом, что первые были сделаны около полуночи, а вторые — вскоре после заката, когда атмосфера содержала гораздо больше водяного пара. Таким образом, мы узнаем, как небольшая оплошность, более очевидная для метеоролога, чем для астронома, может испортить работу, в остальном выполненную с необычайной тщательностью.

На критику Кэмпбелла Вери ответил предположением, что метеорологические условия во время наблюдений на горе Уитни должны были быть исключительно неблагоприятными. Весь юго-запад Соединенных Штатов и север Мексики посещались в то время облачной погодой и сильными ливнями. Вери утверждает, что эта влажность должна была частично распространиться на высокие слои над горой Уитни и поэтому сделала расчет содержания влаги в воздухе совершенно ненадежным.

Одновременно (август 1910 г.) были опубликованы новые измерения фотопластинок Слайфера от февраля 1908 года, которые исследовал Вери. Результат теперь заключался в том, что дождевая полоса «А» была в 2,5 раза более выражена в спектре Марса, чем в спектре Луны. Более того, полоса поглощения кислорода «В» была в 1,5 раза сильнее для Марса, чем для Луны. Большие количества водяного пара и кислорода должны, следовательно, несомненно существовать в атмосфере Марса.

Тем временем Кэмпбелл не бездельничал. Трудность со старыми измерениями заключалась в том факте, что линия поглощения водяного пара в атмосфере Марса занимает идентичное место линии, обусловленной паром в атмосфере Земли. Существует, однако, метод, как уже указывал Кэмпбелл в 1896 году, разделения этих двух, который доступен, когда Марс либо приближается к Земле, либо удаляется от нее с достаточной скоростью. Последнее можно было определить как из известных движений двух планет, так и из смещения определенных спектральных линий Солнца. Эти два определения были в почти идеальном согласии; например, 26–27 января 1910 года астрономические расчеты дали относительную скорость 19,1 км (11,86 мили) в секунду, а спектроскопические измерения — 19,2 км (11,93 мили) в секунду, в то время как 3–4 февраля относительная скорость составляла 18,1 км (11,24 мили), разница в 1 км (0,62 мили) в секунду. Это испытание показывает точность метода. Среди линий поглощения водяного пара и кислорода, однако, не было ни одной, обусловленной атмосферой Марса. Кэмпбелл предполагает, что такие линии, безусловно, были бы видны, если бы они были хотя бы в одну пятую силы так называемых теллурических линий. Преимущество этого метода очевидно в том, что «марсианские» и «теллурические» линии лежат близко друг к другу на одной пластинке, так что различия в чувствительности, экспозиции и атмосферных условиях полностью исключаются.

Из этих и следующих данных мы можем заново рассчитать содержание воды и температуру атмосферы на Марсе: водяной пар в точке наблюдения составлял 1,9 грамма (29,3 грана) на кубический метр (1,3 куб. ярда), зенитное расстояние Марса 55°, и падающие, а также отраженные солнечные лучи образовывали угол 70° с поверхностью Марса; следовательно, количество влаги у поверхности составляло лишь 0,12 грамма (1,85 грана) на кубический метр (1,3 куб. ярда), что соответствует -38° C (-36,4° F) для насыщенного воздуха и -27° C (-16,6° F) для воздуха с 31-процентным насыщением. Содержание кислорода на кубический метр (1,3 куб. ярда) у поверхности Марса составило бы лишь шестнадцатую часть соответствующего численного значения на Земле. Это определение более точное, чем любое из предыдущих, и снижает температуру еще на 10° C (18° F) ниже самого низкого значения, полученного ранее в этой главе. Мы должны помнить, однако, что во время испытания в сентябре 1909 года Солнце стояло практически в зените на Марсе, в то время как в январе и феврале 1910 года мы имеем дело с точкой, где восход Солнца произошел около четырех с половиной часов назад. Последнее наблюдение должно дать значение, близкое к средней суточной температуре на Марсе, но немного выше ее.

Никакого определения, сравнимого по точности с этим, сделанным Кэмпбеллом, по-видимому, не было. Мы должны поэтому признать его окончательным.

Мы можем легко рассчитать температуру поверхности планеты по интенсивности полученного солнечного излучения, или инсоляции, при условии, что окружающая паровая оболочка не содержит газа, задерживающего тепло. Наиболее важными газами этого рода являются водяной пар, которого, как мы только что видели, очень мало в атмосфере Марса, и углекислый газ, которого, вероятно, также, по причинам, изложенным ниже, лишь скудный запас в марсианской газовой оболочке. Такие расчеты были впервые выполнены Кристиансеном из Копенгагена, который принял 2,5 калории за солнечную постоянную на Земле, т. е. количество энергии, получаемой посредством инсоляции в минуту каждым квадратным сантиметром (0,15 кв. дюйма) поверхности Земли, когда она находится под прямым углом к излучению и на среднем расстоянии от Солнца. На Марсе излучаемая энергия, получаемая в подобных условиях, составляет лишь около 1,1 калории. Поверхность планеты нагревается до тех пор, пока она не излучает в пространство столько же энергии, сколько получает от Солнца. Таким образом, мы получаем среднюю температуру -37° C (-34,6° F) для всей поверхности Марса. Регионы, подверженные воздействию Солнца в зените в полдень, могли бы, если бы тепло не отводилось оттуда, возможно, достичь средней суточной температуры +8° C (46,4° F) и, возможно, немного больше в полдень. Вероятно, даже точка замерзания не достигается, так как тепло быстро уносится свободно циркулирующим воздухом. Вышеупомянутая средняя температура -37° C (-34,6° F) в целом, по-видимому, хорошо согласуется с наблюдениями Кэмпбелла на горе Уитни.

Недавние точные определения интенсивности солнечного излучения Эбботом, К. Ангстремом и другими указывают на то, что она была оценена примерно на 20 процентов слишком высоко. Если мы примем солнечную постоянную за ровные 2,0 калории, что немного высоковато, мы придем к выводу, что средняя температура на Марсе упала бы примерно на 50 градусов ниже точки замерзания. Экваториальные регионы могли бы тогда достичь среднего значения -8° C (+17,6° F), а в полдень температура могла бы, возможно, подняться немного выше нуля (32° F). Еще более высокая температура могла бы быть достигнута на полюсе, где Солнце в течение лета остается месяцами над горизонтом, или высокая отметка +8° C (46,4° F), при условии, что тепло не уносилось бы воздушными потоками. Такие потери, естественно, должны происходить, и температура, вероятно, колеблется около точки замерзания. На марсианских полюсах мы могли бы, возможно, представить существование некоторых низших форм растительности (снежные водоросли и т. д.) в разгар короткого лета.

Когда мы до сих пор, опираясь на авторитет Лоуэлла, Вери и других, предполагали среднюю температуру +10° C (50° F) на Марсе, мы делали это в предположении, что атмосфера планеты содержит большие количества теплосберегающих газов. Это предположение представляется уже не более состоятельным, чем вера в высокую температуру на Марсе. В конце концов, температура, вероятно, примерно на 10° C (18° F) выше, чем указывал бы наш последний расчет — или около -40° C (-40° F) — потому что воздух на Марсе очень чист и допускает, следовательно, все солнечные лучи, удерживая также часть благодаря тому небольшому количеству водяного пара, углекислого газа и других теплосберегающих газов, которые могут присутствовать в атмосфере. Средняя летняя температура на марсианском экваторе (-27° C или -16,6° F согласно данным Кэмпбелла) была бы тогда примерно на 13° C (23,4° F) выше средней для планеты. Это близко согласуется с условиями на Земле, где самый высокий средний показатель в июле на экваторе составляет 27° C (80,6° F), а средний для земли — 16° C (60,8° F).

Мы, следовательно, обязаны пересмотреть в полном объеме наши идеи о Марсе. Вера в то, что органическая жизнь (зеленая растительность) вызывает цвет так называемых морей на Марсе, как предполагал Лоуэлл, или что красные оттенки принадлежат великолепному наряду, в который осень одевает растения перед тем, как их листья опадают под атаками мороза, как намекал Фламмарион, должна в наши дни занять свое место в призрачном царстве снов.

Те, кто не верит, что так называемые каналы являются настоящими водными путями, предназначенными для перевозки грузов и орошения, или иллюзиями, чему противоречат фотографии (например, рис. 18), обычно считают, что они означают трещины или разломы. Как и в коре Земли, они обычно проходят почти прямыми линиями или регулярно изогнутыми кривыми (рис. 17 и 17а). Фламмарион упоминает, что известный физик Физо рассматривал «каналы» как трещины в ледяных покровах океанов на Марсе. Пенар в 1888 году выразил более вероятное мнение, что они соответствуют разломам в коре Земли. Фламмарион утверждает, что такие разломы не имеют прямолинейной конфигурации «каналов». Это совершенно ошибочно, как показано на воспроизведенной здесь карте (рис. 16). Также утверждается, что они необъяснимо длинны, например, канал Фисон имеет 2250 английских миль (Лоуэлл) или 3620 км в длину. Самая длинная известная трещина от землетрясения, вдоль всей длины которой произошло смещение в один момент, имеет 600 км (373 мили) в протяженности; сильное землетрясение в Калифорнии в 1906 году произошло из этой трещины. Более того, нет сомнений, что большой разлом в Земле следует вдоль побережья Тихого океана от Арики до Магелланова пролива в почти северном и южном направлении на расстояние около 32 параллелей или 3560 км (2210 миль). Этот разлом почти такой же длинный, как Фисон на Марсе. Такие трещины существуют вдоль всего побережья Тихого океана. Пока мы не знаем их положения в деталях, потому что длинные участки проходят под морем или через территории, еще не занятые цивилизованными людьми. В качестве примера небольшой трещины может служить фотография, сделанная Седерхольмом из Сегельскара, к востоку от Ханко в Балтийском море (см. рис. 15). Поскольку изучение землетрясений в последние годы ведется с возрастающим интересом, разломы всех размеров, несомненно, скоро будут обнаружены. Твердая кора на Марсе, кроме того, несколько толще, чем у Земли, так как охлаждение этой планеты продвинулось дальше. Секции, отколовшиеся при разрыве марсианской коры, должны поэтому быть намного больше как по ширине, так и по длине. Несомненно, факты, что интенсивность гравитации на Марсе составляет лишь три восьмых от ее интенсивности на Земле и что кривизна марсианской поверхности вдвое острее земной, способствуют этому результату. Представьте себе два свода, один построенный из более высоких и широких клиновидных камней, чем другой, и с половиной радиуса, и, кроме того, нагруженный только на одну треть так сильно, как другой, и станет очевидно, что мы можем позволить гораздо больший пролет в первом случае, чем во втором, без страха обрушения. Другими словами, требуется гораздо более обширное обрушение или усадка расплавленной массы под корой Марса, чтобы вызвать разрыв, чем под земной корой.

Рис. 15. Узкий залив на левой стороне Сегельскара, к востоку от Ханко в Финляндии. Залив обязан своим существованием тому факту, что лед обнажил территорию, прорезанную трещинами. Фото И. И. Седерхольма.

Рис. 16. Центры землетрясений в Калабрии и на Сицилии. На большой карте указаны поврежденные местности, на меньшей — наиболее заметные линии толчков. Нарисовано И. И. Седерхольмом.

Как следствие, трещины на Марсе должны быть длиннее соответствующих образований на Земле. Тщательное изучение большого разлома в Калабрии показывает, что он состоит из настоящей сети более мелких прямых трещин (как видно на рисунке 16, который взят из работы известного финского геолога Седерхольма). На этой карте также показаны радиальные трещины (см. «Миры в становлении», рис. 16), нанесенные Зюссом, и их направление под морем обозначено пунктирными линиями. Эскиз в верхнем левом углу рис. 16 поразительно похож на рисунок, сделанный Скиапарелли в проекции Меркатора планеты Марс (см. карту в конце книги). Мы замечаем на обоих многочисленные равноудаленные линии, соответствующие параллельным трещинам и дуплексным каналам. Не каждая трещина имеет свою параллель и не каждый канал — своего напарника — обычно виден только один из последних, а иногда оба исчезают.

Поскольку радиальные трещины на рисунке Зюсса, если их продолжить, сходятся на Липарских островах, так и несколько каналов на Марсе сходятся в так называемом озере (Лоуэлл называл их «рощами» или «оазисами»), которое, очевидно, является центром обрушения (многие появляются на рис. 17). Очевидно, что все пересечения «каналов» не обязательно являются такими центрами обрушения. (См. карты рис. 17 и 17а в конце книги).

Мы будем, следовательно, предполагать, что каналы на Марсе соответствуют геологическим разломам смещения на Земле. Вдоль этих разломов выходят газы, высвобождаемые в процессе охлаждения на обеих планетах; это те же газы, что выходят через вулканы. Эти пары — прежде всего вода, затем углекислый газ и, в значительно меньших количествах, сернистые газы и соляная кислота. Они выходят через трещины в регионах, которые, геологически говоря, не так давно были ареной вулканической деятельности. В бороздах смещения часто образуются озера и водотоки, как мы можем наблюдать во многих местах в Швеции, например, недалеко от Стокгольма.

Предположим теперь постепенное охлаждение нашей земли. Большинство территорий покрыто слоистыми, сравнительно легкими породами. К трещинам смещения вода собирается из окружающих пластов и иногда из недр, частично вымывает рыхлый материал и превращает трещины в борозды, обычно с плоским дном. Растворенные соли переносятся в море. По мере продолжения охлаждения океан начинает замерзать. Каждое лето поверхность тает до определенной степени, как это происходит сейчас в наших полярных регионах. Наконец, весь океан промерзает до дна, лед теперь следует рассматривать как своего рода породу, изгибы и смещения прекращаются, и лед принимает гладкую поверхность. В сильном солнечном свете летом эта поверхность оттаивает, как и водотоки на материке, и они продолжают нести свои соли к открытой поверхностной воде. С приближением зимы последняя затвердевает снова, но не как вода в наших внутренних озерах сверху, а снизу, так как обычная морская вода обладает своей наибольшей плотностью ниже точки замерзания, в то время как обратное верно для пресной воды. Следствие этого заключается в том, что ледяной фундамент растет вверх, и по мере того как поверхностная вода становится все более мелкой, она превращается в концентрированный солевой раствор. При дальнейшем падении температуры образование льда сопровождается кристаллизацией солей.

Нечто подобное происходит на марсианском материке в его плоских речных бассейнах, которые соответствуют соленым озерам в наших пустынях. Из-за лютого холода и потребления воды в процессе разрушения (углекислый газ был в значительной степени израсходован таким же образом), осадки на Марсе почти прекратились, и большая часть воды в циркуляции выходит из недр планеты вдоль трещин. Поскольку она содержит соляную кислоту и углекислый газ, она извлекает из почвы соли, такие как хлориды натрия (поваренная соль), кальция и магния, все присутствующие в обычной морской воде, куда она была принесена реками. Соединения кальция и магния не осаждаются как карбонатные соли через посредство ракообразных, как это имеет место на земле. Сильное солнечное излучение летом частично испаряет воду в разреженный воздух, оставляя соли позади. Из-за низкой температуры это испарение на Марсе, вероятно, медленнее, чем на Земле. Вдоль трещин в коре образуется своего рода сухие соленые озера, подобные обычно мелким и иногда сухим озерам, обычным в пустынях Центральной Азии, как описано Хедином. Мы знаем, что Марс обладает выраженным пустынным климатом. В самых низких участках водотоков наконец остается концентрированный солевой раствор, который расстается со своей водой все более неохотно, так что соли, которые наиболее сильно удерживают воду, кристаллизуются в самых глубоких точках. Если зимний холод достаточно суров (ниже -55° C или -67° F), лед извлекается даже из самых концентрированных растворов, которые главным образом содержат хлорид кальция. Несмотря на такие экстремальные температуры, испарение в разреженную атмосферу не является незначительным, и кристаллы льда частично исчезают, чтобы появиться вновь в самых холодных регионах планеты, то есть вокруг полюса, который в это время отвернут от солнца. На океане, теперь замерзшем насквозь, образуется полярная шапка из снега и инея, которая наконец достигает 38-й параллели в южном полушарии (см. рис. 18 и 19), где зима наступает, когда Марс наиболее удален от солнца, и 58-й параллели (см. рис. 19) в северном полушарии, где зима царит, пока Марс находится ближе всего к Солнцу и, следовательно, не так холоден. Подобные условия существуют на Земле, хотя и не в такой выраженной степени.

Рис. 18. Фотография Марса, увеличенная и ретушированная; сделана Лэмпландом.

Рис. 19. Вид Марса 8 апреля 1907 года по наблюдениям Кенессе. Под одним из полюсов отчетливо видна темная линия.

Рис. 20. Южное полярное пятно на Марсе, наблюдаемое Жарри-Деложем 10 июля 1909 года.

Рис. 21. Вид Марса во время наблюдений Антониади в 1909 году. Весь диск несколько затуманен; внизу детали скрыты облаками песка.

Вблизи белоснежной полярной шапки, будь то материк или море, встречаются водоемы с твердой замерзшей поверхностью, покрытой кристаллами очень гигроскопичных солей, таких как хлориды кальция, магния и натрия. Когда возвращается летнее тепло и полярная шапка нагревается, иней испаряется, и ставший сравнительно влажным воздух распространяется по окружающей территории. Мы также наблюдаем частое образование тумана в этих местах. Почва у края полярных снегов приобретает тогда часто темный оттенок из-за влаги (рис. 19). Иногда в полярной шапке появляются каналы и озера (см. рис. 20). Это, очевидно, происходит из-за горячих эманаций вдоль трещин. Влажный воздух проносится над солями, которые затем поглощают воду и растворяются в концентрированные растворы. Новые количества водяного пара поступают от полюса, по мере того как они перегоняются к другому полюсу, где сейчас зима, и продвигаются к экватору, который они в конечном итоге пересекают. В своем движении они растворяют соли в углублениях вдоль трещин и, в частности, в глубоких пересечениях, где расположены центры обрушения или так называемые «оазисы». Лоуэлл наблюдал, что «каналы» таким образом постепенно «разжижаются» от 78° с. ш. до экватора за пятьдесят два дня.

Теория каналов создает большие трудности для объяснения этого любопытного явления. Чтобы заставить воду течь, необходимо предположить, что поверхность Марса совершенно гладкая или, по крайней мере, очень близка к таковой, и что жители перемещают воду, растаявшую на полюсах, с помощью насосных станций. Каналы различаются по ширине; по словам Лоуэлла, их средняя ширина составляет 16 км (10 миль), по словам Фламмариона — от 300 до 60 км (185 и 37 миль), причем последняя оценка, вероятно, слишком завышена. Один и тот же канал сильно различается по ширине в разные годы и иногда исчезает вовсе. Когда приток водяного пара скуден, растворяются только самые гигроскопичные соли, т. е. те, что отложились в самой глубокой борозде канала, но когда влага, проносящаяся над каналом, более обильна, более широкие участки поглощают воду, темнеют и, таким образом, становятся видимыми. То же самое справедливо в отношении внутренних озер («оазисов»). По мере того как водяной пар диффундирует в воздухе, канал становится жидким по всей своей длине, независимо от высоты его различных частей.