Журнал «Вокруг Света» №02 за 1963 год

Как поживаете, Марс?

Всколыхнулся весь мир. Весть о том, что к Марсу отправился первый советский автоматический разведчик, мгновенно облетела земной шар. Триумф советской науки и техники сделал Марс героем дня. С. новой силой разгорелись споры о загадочной красной планете, всплыли и ожили многочисленные научные гипотезы. Оживленный обмен мнениями очень быстро перерос как бы во всепланетную пресс-конференцию ученых, «круглым столом» для которой стала мировая пресса.

«Вопросом вопросов» этой своеобразной заочной пресс-конференции стала, без сомнения, тема, вот уже три столетия волнующая умы людей: есть ли на Марсе жизнь?

Марс... Белоснежные шапки полюсов. Светлые красноватые области, названные по аналогии с Землей «материками». Темные, неправильной формы пятна — «моря». Геометрически четкие линии марсианских «каналов», сеткой покрывшие планету. Вот главные детали на карте этого далекого таинственного мира. По-разному читают ее ученые.

Каждой марсианской весной от полярных шапок к экватору словно прокатывается гигантская волна, меняющая цвет «морей». Кажется, будто талые воды полюсов орошают в эту пору пустынные равнины — и те зацветают... Но какая растительность может быть на планете, почти совсем лишенной кислорода и воды? Кто доказал, что марсианские «моря» — это оазисы жизни?

— Обыкновенные солонцы, увлажняясь, могут тоже резко менять цвет, — утверждал шведский химик Аррениус.

— Вулканический пепел время от времени густо покрывает поверхность планеты, а весенние ветры сдувают его, — доказывал американец Мак-Лафлин.

— Ядовитые для жизни окислы азота господствуют на планете. Весной облака азотистых газов растекаются по «каналам» и «морям» — таким представлялся

Марс американским астрономам Карреру и супругам Кисе.

Немало и других гипотез, объяснявших изменчивую окраску Марса явлениями неорганической природы, знала наука. И все-таки... Все-таки фотографии нашего космического соседа становились куда понятнее, когда слово предоставлялось сторонникам «гипотезы жизни».

Сильнейшие пылевые бури, то и дело проносящиеся над планетой, давно засыпали бы марсианские «моря», будь они необитаемы. Сравняли бы их по цвету с материками. Но этого не происходит. Почему? Похоже, что какие-то живые организмы «стряхивают» с себя пыль, прорастают сквозь нее.

Что же это за организмы? Анаэробные, то есть живущие без кислорода, микробы и бактерии? Вряд ли. Самые большие скопления этих микроорганизмов не могли бы так ярко я плотно окрасить гигантские бассейны марсианских «морей».

Тогда, может быть, лишайники и мхи? Но ни весной, ни осенью они не меняют цвета. Да и растут так медленно, что пыль непременно засыпала бы их... К тому же лишайник — это своеобразный «двойной» организм, симбиоз гриба и водоросли. А гриб — паразит, он живет за счет более высоких форм жизни. Если есть лишайники, значит должны быть и высшие...

На Марсе — высшая растительность? Если это допустить, становятся понятными размеры и сезонные изменения цвета марсианских «морей». Поучительное сравнение: на фотографиях Земли, сделанных из космоса, по-настоящему зелеными выглядят только крупные массивы лесов и полей. Можно предположить поэтому, что и в «морях» Марса пышно цветет жизнь...

Аргументы, выдвинутые астробиологией — наукой, основоположником которой был видный советский ученый, член-корреспондент Академии наук СССР Г.А. Тихов, — не оставляли, казалось, сомнений, что на Марсе жизнь есть. Однако эти аргументы основывались, как правило, на земных аналогиях. И лишь в последнее время к косвенным доказательствам прибавилось, наконец, очень важное прямое свидетельство. Во время великого противостояния 1956 года в спектре Марса были обнаружены полосы поглощения, свойственные органическим молекулам.

«Гипотеза жизни» явно заслуживала серьезного внимания. Однако становилось все яснее, что только изучение всего комплекса условий на Марсе могло помочь ответить на вопрос: какая может быть жизнь на этой планете?

Не так давно к большой группе «марсиановедов» присоединился молодой ашхабадский астроном Кронид Любарский. Его словом, сказанным за «круглым столом» ученых, стала книга «Очерки по астробиологии», которая сразу привлекла всеобщее внимание. Любарский попытался по-своему осмыслить и сопоставить те факты, которые успела накопить современная астробиология о Марсе. И результатом его работы стала стройная система, которую хочется назвать не только строго научной, но и глубоко романтичной.

Марс был Землей, Земля — Венерой

Чтобы увидеть марсианский мир одновременно как бы в двух проекциях: не только, каков он есть, но каким был прежде, вовсе не обязательно изобретать фантастическую машину времени. Такая «машина» уже есть в природе. Это сама наша планетная система.

Посмотрите: за орбитой Меркурия, ближе всего расположенного к Солнцу, пролегают орбиты планет-сестер. Сначала Венера, потом Земля, еще дальше — Марс. У трех соседок много общего. Начать хотя бы с того, что все они вращаются в полосе сравнительно «умеренных широт» солнечной системы, где не так жарко, как на Меркурии, и не так холодно, как на Сатурне, Юпитере... Каждая из трех сестер получает свою, определенную порцию солнечного тепла. Венера — побольше, Марс — поменьше. «Золотую середину» занимает Земля. Так и водят планеты свой извечный хоровод.

«Извечный» ли? В том-то и дело, что нет.

Если бы мы посмотрели на наш планетный дом около трех миллиардов лет назад, то убедились бы, что многое в нем выглядело иначе. Например, Солнце пригревало Марс почти так же, как сегодня Землю. А Земля получала столько тепла, сколько отпущено сейчас на долю Венеры. Марс словно был нынешней Землей, Земля — современной Венерой... Так говорят расчеты советских ученых В.Г. Фесенкова, А.Г. Масевич, П.П. Паренаго.

В чем же дело? Солнце, что ли, было в те времена горячее? Или какая-то сила отодвинула за эти миллиарды лет все три орбиты на одну «ступеньку» подальше от светила? Оказывается, и то и другое вместе.

Солнце, как и другие звезды, испускает в космос вместе с лучами света частицы вещества — корпускулы. Масса его поэтому неуклонно уменьшается, оно излучает все меньше света и тепла. (Солнце действительно было когда-то горячее!) Но особенно важно для нас то, что, теряя массу, наше светило слабее и слабее притягивает окружающие его планеты. Солнечные «вожжи» постепенно ослабевают. И планеты все дальше разбегаются от Солнца. А это очень существенно сказывается на их судьбе.

В солнечной системе есть зона, поэтично названная «поясом жизни». Это те самые «умеренные широты», в границах которых рождается и умирает жизнь на планетах.

Из трех сестер-планет Марс первым вступил в заветную зону, первым начал и покидать ее.

И чтобы понять сегодня его очень отдаленное прошлое, стоит, пожалуй, повнимательней присмотреться к Венере, по-видимому только переступившей границу «пояса жизни».

Отодвигаясь от Солнца, Венера постепенно охлаждается. Но чтобы «стать Землей», она еще должна остыть от температуры, во всяком случае, превышающей 100 градусов Цельсия, до земной температуры. Когда Венера приблизится к земной орбите, пары воды — этот «броневой щит» атмосферы, встающий на пути солнечных лучей, — в основном конденсируются, и на планете разольются океаны. Ультрафиолетовые лучи, не встречая больше помех, ускорят свою поистине историческую работу. Они особенно активно примутся раскалывать молекулы воды и углекислоты, освобождая кислород и углерод. В результате в атмосфере планеты появится свободный кислород. Это будет самый первый шаг к появлению жизни, который предстоит сделать Венере.

Но то, что еще только ожидает Венеру, для Марса три миллиарда лет назад уже было пройденным этапом. Марс в это время уже был «Землей». И если допустить, что для всех планет, проходящих «зону жизни», действуют общие законы, то стаж марсианской жизни был бы тогда уже около полутора миллиардов лет (ведь именно этот срок называют биохимики, говоря о возникновении первых белков на Земле). Долгие миллиарды лет уходил Марс от Солнца. Вдесятеро меньший по массе, чем Земля, он быстрее утрачивал атмосферу, быстрее охлаждался, терял воду. Условия для жизни становились на нем все суровее. Погибнуть или приспособиться — иного выбора у обитателей планеты не было. И они приспособились. Если бы это было не так, мы не вглядывались бы сегодня в весеннее цветение марсианских оазисов... Так рассказывает гипотеза.

А какая она, эта жизнь?

Все, что говорилось до сих пор, касалось лишь самого общего ответа на вопрос о существовании жизни на Марсе. Но кого не интересует сегодня, какой она может быть, эта жизнь? Астробиологи пытаются ответить и на этот вопрос.

Атмосфера Марса свободно пропускает к поверхности планеты ультрафиолетовые лучи, от которых Землю и Венеру спасают надежные атмосферные «фильтры». Говоря образно, Венера плотно «укутана», Земля «полураздета», а Марс совсем «обнажен» перед Солнцем.

Могут ли выдержать марсианские растения такое сильное облучение?

На Земле кукуруза и некоторые растения альпийских лугов, например кипрейник, попав под сильное ультрафиолетовое облучение, быстро, за два-три поколения, вырабатывают особую пигментацию и защищаются с ее помощью от губительного ультрафиолета.

Может быть, и марсианские растения используют пигмент как экран, отражающий от них опасные лучи?

Климат Марса суровее земного. 20—30 градусов мороза — вот среднегодовая температура на поверхности этой планеты. Правда, во многих местах температура к полудню поднимается здесь выше нуля. Однако к ночи ртуть в термометре может прыгнуть сразу на 50, а то и на 70 градусов вниз — такие скачки довольно обычны для Марса. Но вспомним — и на Земле случается нечто подобное. Высокогорные растения Памира и пустыни Гоби давно сумели приспособиться к таким температурным невзгодам.

Красная водоросль продолжает расти на Земле даже при 34 градусах холода, клетки крыжовника делятся, правда очень медленно, в при сорокаградусном морозе.

Может быть, — предположили астробиологи — и марсианские растения научились стойко переносить холод, и фотосинтез продолжается у них даже при сильном охлаждении?

Хорошо, но как могут марсианские растения примириться с почти полным отсутствием воды? И опять земной опыт подсказывает ответ: растения, которые не боятся холода, потребляют очень мало влаги.

Но вот вопрос поважнее: могут ли нынешние растения Марса обойтись без кислорода (до сих пор его так и не удалось обнаружить в атмосфере планеты)?

Вопрос действительно важный — ведь если «старик Марс» когда-то «был Землей», то у его растений привычка к кислороду не могла исчезнуть совсем...

Поможет ли и на этот раз земной опыт? Попробуем на секунду обратиться к медицине. Человека кладут на операцию, охлаждают его организм на каких-то 10—15 градусов. Гипотермия. И происходит чудо: окислительные процессы в теле резко замедляются, для дыхания человеку нужно теперь уже гораздо меньше кислорода. Нет ли своего рода «гипотермии» и у марсианских растений? А может быть, они нашли иные пути?

Аэренхима — межклеточная воздушная полость — хорошо знакома каждому, кто изучает растения. В эти полости проникает не только наружный воздух, но и тот «внутренний» кислород, что вырабатывается растением при фотосинтезе. Запасные «воздушные мешки» у земных растений невелики, неразвиты, потому что ваши растения буквально купаются в кислороде. Иное дело — на Марсе. Здесь аэренхимы могли бы очень пригодиться.

Марсианские растения вполне могли стать в процессе эволюции своеобразными двоякодышащими. Представим себе, что, жадно улавливая редеющий кислород атмосферы наружной поверхностью, они в то же время все активнее пользовались запасными воздушными мешками. Постепенно аэренхимы превращались в настоящие кислородные подушки, и... растению стал не обязателен для дыхания свободный кислород атмосферы. Теперь оно довольствуется водой и углекислым газом и в своем внутреннем химическом цехе добывает из них и пищу и кислород.

Итак, астробиологи, основываясь на земном опыте, довольно уверенно заселяют марсианские моря растениями. Правда, нам, землянам, довольно трудно представить, как в процессе эволюции могли усложниться растительные организмы Марса, какие удивительные формы могла принять в этом мире жизнь. И все же ученые берут на себя смелость попытаться предсказать некоторые конкретные свойства организмов, населяющих Марс.

Три цвета времени

«Замечаемый на марсианских континентах красноватый оттенок дает повод думать, что растения на Марсе вместо зеленого цвета, как у нас, скорее должны быть красного цвета». Представьте себе деревья с красными листьями, красные леса, красные долины!»— так писал в прошлом веке К. Фламмарнон, известный французский астроном.

Красный цвет растительности Марса подсказали фотографические наблюдения. А между тем до самого последнего времени многие астробиологи были убеждены, что марсианские растения синего, голубого, зеленовато-серого цвета. Почему?

При наблюдениях в телескоп «моря» Марса казались ученым явно зеленовато-голубоватого цвета. Однако это был своеобразный обман зрения — результат «цветового контраста». «Моря», окрашенные в красный цвет не так ярко, как «материки», казались на фоне марсианской «суши» голубоватыми. Была выдвинута теория, по которой окраска растений связывалась с температурой, климатом. Считалось, что холодный климат Марса дает голубой цвет растительности, умеренный земной — зеленый, жаркий Венеры — желтовато-оранжевый. На деле же все обстоит гораздо сложнее. Пигментная окраска зависит не от климата, а от того света, которым облучают растения.

Давно уже биологи заметили, что водоросли с глубиной меняют свой цвет. В Кильской бухте, например, зеленые водоросли встречаются лишь у поверхности воды. Начиная с 8 метров, все чаще попадаются красные и бурые, на глубине они становятся полными хозяевами.

Все дело тут в «качестве» света, проникающего на глубину. Хлорофилл, зеленый хлорофилл, господствующий на поверхности Земли, пасует, как только встречается с лучами, к которым он «не привык». В воде привычные для хлорофилла красные лучи солнечного спектра задерживаются верхними слоями, и у глубинных водорослей вступает в работу другая «лаборатория по переработке солнечного света» — иной пигмент.

Кроме хлорофиллов, есть в природе еще две группы пигментов: каротиноиды и фикобилины. За этими названиями кроются довольно знакомые нам предметы. Например, каротин, дающий окраску моркови.

На Земле хлорофилл процветает, а его спутники ютятся, как правило, на «задворках». Но где же они, эти задворки? Чаще всего на севере, в горах. Растения, окрашенные каротиноидами, хорошо переносят мороз, они в 21 раз устойчивее и к ультрафиолету! Выходит, что на Марсе каротиноиды должны процветать, а изнеженному хлорофиллу там нет места? Значит, бессмысленно искать в спектре марсианских «морей» признаки полос хлорофилла? Там ведь красно-бурые каротиноиды... А почему не быть там и третьей группе пигментов — фикобилинам, окрашивающим глубинные водоросли в красный и синий цвет?

Нет. Фикобилины — это самые древние пигменты, они господствуют на первых этапах эволюции растительности в, как утверждают биохимики, могли процветать только прежде («когда Марс и Земля были еще Венерой»).

Венера — Земля — Марс...

Фикобилины — хлорофиллы — каротиноиды...

Синий — зеленый — красный... Вот они, три цвета времени!

Аккумуляторы тепла

Говорят: аналогия не доказательство. Марс сыграл с исследователями немало шуток, и все потому. Что те пытались представить себе марсианский мир, марсианскую жизнь на основе земных представлений. И все-таки вряд ли кто-нибудь станет отрицать, что и на Марсе в на Земле действуют общие законы физики и химии, тем более что речь идет в данном случае о планетах-соседках.

Впрочем, отличия марсианских растений от земных могут быть очень резкими. И не только в цвете.

Леса, поля, сады на Земле нагреваются от солнечных лучей гораздо меньше, чем пустыни, камни — участки, лишенные растительности. Почему? Потому, что растения поглощают какую-то часть солнечной энергии, расходуют ее для жизни, для роста.

Если марсианские «моря» — обитель жизни, то они тоже должны заметно поглощать лучи Солнца и быть прохладнее соседних, «неживых» пустынь. Однако наблюдения дают совершенно неожиданные результаты: марсианские «моря» не только не холоднее, но заметно теплее соседних светлых пятен — «пустынь»! Это ли не удар по «гипотезе жизни»?

Но не будем торопиться. Давайте посмотрим сначала, много ли солнечной энергии расходует земное растение на фотосинтез? Оказывается, всего два процента. Значит, остальная энергия идет на нагревание растений? Видимо, это не так, если леса и поля нашей планеты все-таки оказываются значительно прохладнее соседних пустошей.

Секрет тут в том, что земные растения спасаются от перегрева, испаряя в атмосферу массу воды. А на холодном Марсе? Тут растениям, напротив, приходится заботиться о сохранении тепла. И они, наверное, должны были не только отказаться от испарения влаги, но и хорошо утеплиться — надеть «шубу» из плотных защитных покровов. Значит, температура марсианских «материков» и «морей» могла сравняться. Но почему все же «моря» теплее?

Посмотрим, как ведут себя, замерзая, земные растения.

В холодных пустынях Центрального Тянь-Шаня советские биологи провели интересное исследование: они измеряли температуру грунта под растениями.

Оказалось, что куст «подушки», например, нагревает под собой почву до 19 градусов тепла, а рядом, на такой же глубине в грунте, лишенном растительности, температура всего 8,5 градуса.

Разве не могут и марсианские растения согревать почву?

Кстати, это помогло бы им, растапливая мерзлоту, получать из почвы влагу (предполагают, что вода на Марсе существует в виде подпочвенного льда).

«Подушечные» растения. Они не выбрасывают веток, сжались в плотный комок. В Андах один биолог пробовал стрелять из револьвера в такую «подушку». Пули отскакивали от куста. Растения Марса, наверное, чем-то похожи на наши подушечники. Низким ковром стелются они по почве, жмутся к оазисам тепла, которое тщательно копят...

Будем терпеливы…

Итак, «марсиане» живут, по-видимому, иначе, чем зеленые обитатели Земли. Они дышат кислородом, который сами добывают, греются у очага, который сами поддерживают, пьют воду, которую получают, растапливая лед. Это ли не совершенство для растения даже с нашей, земной точки зрения? «Автотрофными», то есть сами себя питающими, предлагает называть марсианские растения Кронид Любарский. Но почему, однако, говоря о «марсианах», ученые имеют в виду только растения, пусть самые необычные, но все же растения, а не живые существа, возможные на планете, где жизнь втрое старше, чем на Земле? На это некоторые астробиологи отвечают встречным вопросом: а успели ли живые существа появиться на Марсе? Ведь Марс (по массе он в 10 раз меньше Земли) быстро терял атмосферу, и животные, если они даже и появились на нем вслед за растениями, не могли получить того комфорта, в котором развивалась высшая жизнь на Земле. И не катастрофическое ли ухудшение условий заставило жизнь на Марсе бросить все силы на оборону того, что уже было достигнуто?..

Наука — в поиске.

Сергей Гущев