Загадки астрономии

Глава II Луна и ее тайны

Хотя наш естественный спутник Луна — ближайшее к Земле небесное тело, мы знаем о ней немного. Гигантский Паломарский телескоп дает сильно увеличенное изображение лунной поверхности, как бы сокращая разделяющее нас расстояние до 1000 км, но такое увеличение ставит больше новых вопросов, чем снимает старых^[2].

Несмотря на это, большинство специалистов согласны с Копалом (Манчестерский университет, Англия), образно назвавшим Луну «пещерой Аладина», которая поможет раскрыть тайны солнечной системы. Из-за малой силы тяжести — всего ¹/₆ земной — большая часть первичной лунной атмосферы и водяного пара покинула Луну уже вскоре после ее образования, поэтому ее поверхность не была подвержена влиянию погоды в течение последующих веков. Например, древние кратеры и сейчас по-прежнему покрывают оспинами поверхность Луны, не претерпевая никаких изменений, в то время как земные едва ли можно узнать после многовекового действия эрозии, водных потоков, ветров и бурь. Поэтому Луна, сохранившаяся в первозданном виде, может оказаться тем космическим Розеттским камнем, который позволит астрономам воссоздать историю солнечной системы.

А еще Луна может подсказать, какая из трех современных теорий ее происхождения является правильной, либо вызвать к жизни новую теорию.

Первая теория, полностью отвергнутая в настоящее время, утверждает, что «заготовка» для Луны отделилась от расплавленного земного шара миллиарды лет назад. Эта грандиозная потеря оставила глубокий шрам на теле Земли — гигантскую впадину, которая теперь заполнена водой и называется Тихим океаном.

Согласно наиболее популярной теории образования планет, Луна вместе с другими планетами и спутниками образовалась из сгущения космического газо-пылевого облака. Этот «зародыш» будущей Луны сжимался и нагревался вследствие сжатия до расплавленного состояния; позднее эта масса остыла и затвердела.

Третья теория была выдвинута на основе одного уникального свойства Луны. Хотя Луна — лишь шестой по величине спутник в солнечной системе, уступающий Тритону (спутник Нептуна), Титану (спутник Сатурна), Ио, Каллисто, Ганимеду (спутники Юпитера), она тем не менее сравнима с материнской планетой (небесное тело, вокруг которого обращается спутник).

В то время как диаметр Ганимеда (5230 км) в 27 раз меньше диаметра Юпитера (140 000 км), диаметр Луны лишь в 4 раза меньше земного. Все другие спутники кажутся просто крошечными рядом с гигантскими материнскими планетами. Поэтому астрономы часто называют систему Земля — Луна «двойной планетой».

Итак, третья теория: усеянный кратерами шар когда-то был независимым небесным телом, возможно большим астероидом, который, проходя вблизи Земли, был «захвачен в плен» ее гравитационным полем.

Астрономы надеются, что, высадившись на Луне, они положат конец этим спорам о «космическом аисте», который принес Земле-матери ее дитя.

Объяснение другой странной особенности Луны могут дать прямые исследования.

Это различие придает некоторую правдоподобность теории «плененной» Луны. Плотность вещества Луны лишь в 3,4 раза больше плотности воды, а вещество Земли — в 5,5 раз плотнее воды. Это сразу исключает возможность существования у Луны расплавленного ядра, подобно железно-никелевому ядру Земли. Но даже предположив, что Луна состоит из однородных скальных пород с недостатком руд тяжелых металлов, трудно объяснить столь малую плотность. Это обстоятельство приводит к двум интересным гипотезам.

Первая утверждает, что Луна пориста как губка и напоминает пчелиные соты, так как изрезана пещерами, тянущимися в глубину на сотни километров. Специалистов по космической медицине беспокоит то, что на не защищенной атмосферой поверхности Луны космонавты подвергнутся воздействию смертоносного ливня метеоритов и космических лучей. В этих условиях укрытие, сделанное из пластика или даже из металла, было бы моментально изрешечено и превратилось бы в склеп.

Но что может быть проще, чем найти в лунных катакомбах пещеру, пригодную для жилья? После ее герметизации и устройства вентиляции и отопления космонавты были бы защищены твердой каменной крышей от кромешного ада в нескольких метрах над ними. Если, к счастью, лабиринт пещер действительно существует на Луне, он мог бы даже послужить помещением для больших колоний.

Другое возможное объяснение малой массы Луны состоит в том, что у Луны нет не только твердого, но и вообще никакого ядра.

Столь необычная мысль была высказана несколькими учеными, в том числе Макдональдом (Калифорнийский университет), который сказал: «Луна больше похожа на полую сферу, чем на сплошное однородное тело».

Исследование лунной полости было бы весьма увлекательным для космонавтов, но это, по-видимому, невозможно. Толщина наружного слоя скальных пород составляла бы но меньшей мере половину лунного радиуса — 800 км, что сделало бы гигантскую внутреннюю пещеру недоступной для космонавтов. Кроме того, так как на Луне наблюдаются действующие вулканы, внутренние слои, вероятно, слишком горячи, чтобы человек мог туда проникнуть.

Поверхность Луны также может преподнести сюрпризы.

«В смущении взирает первый астронавт на чужие пустынные равнины, на дикое безграничное однообразие грубых скал, на зазубренные вершины и глубокие кратеры — символы сурового мертвого мира без единого признака жизни…»

Это классическое, кочующее из учебника в учебник описание безжизненного лунного ландшафта, судя по результатам картографирования Луны, осуществляемого учеными США, совершенно не соответствует действительности. Группа экспертов-топографов несколько лет работает над составлением масштабной рельефной карты Луны.

Обработав 15 000 изображений теней, отбрасываемых горами, краями кратеров и другими образованиями, ученые изменили представление о характере лунной поверхности. Они считают, что поверхность Луны относительно гладкая и более приятная на вид, чем «дурные земли» Южной Дакоты.

Лунные горы, вероятно, выше 7000 м, но они венчаются правильными круглыми вершинами, опирающимися на длинные пологие склоны. Резко выделяющиеся на лунных фотографиях зубчатые края кратеров, складки поверхности, выступы и расщелины в результате исследования были «сглажены» и заменены скучным однообразным пейзажем.

Вряд ли это обрадует наших будущих космонавтов, поскольку плоская однообразная поверхность бедна ориентирами, которые помогали бы им находить обратный путь к своему лагерю или космическому кораблю при возвращении из очередной вылазки^[3].

По радио? Но Луна не имеет ионосферы (что доказано советскими космическими станциями и американским Пионером 4), которая помогла бы радиоволнам огибать поверхность Луны. Сигналы достигнут горизонта и уйдут дальше по прямой в межпланетное пространство. Кроме того, передатчик заблудившегося на Луне человека имел бы ограниченный радиус действия и не смог бы послать дальний сигнал, который был бы передан с Земли в лунный лагерь.

Выстрелом? На Луне нет воздуха для передачи звуковых волн. Дымовым сигналом? На Луне нет не только дерева или естественных горючих веществ, но даже кислорода для поддержания горения. Запуском сигнального шара? Также исключено из-за отсутствия атмосферы.

Остается единственный примитивный способ, заимствованный у американских индейцев. Найдя камень побольше, космонавт должен стучать им по лунной «почве», подавая таким образом сигналы. Как и на Земле, звуковые волны будут распространяться в твердом веществе на большие расстояния и достигнут лагеря. Можно надеяться, что один из товарищей заблудившегося космонавта ощутит вибрацию почвы и припадет к поверхности, касаясь ее шлемом, чтобы лучше слышать сигналы.

Но это возможно лишь в случае, если лунная поверхность твердая.

Хотя Луна кажется нам ярко светящимся диском, она в действительности отражает значительно меньше света, чем можно было бы ожидать. Применяя астрономическую терминологию, можно сказать, что ее альбедо^[4] составляет лишь 7,6 % по сравнению с 35 % для Земли и 59 % для Венеры. Голые лунные скалы должны отражать лучше, если только их отражающая способность не снижается, как у зеркала, покрытого пылью.

Долгие годы астрономы мысленно видели не серебристый полумесяц, а тусклую Луну, частично или полностью покрытую серой пылью, которая веками накапливалась здесь, по мере того как о лунную поверхность вдребезги разбивались бесчисленные метеориты. Их осколки, скатываясь вниз по склонам, заполняли трещины и кратеры. И даже на плоских равнинах морей скопился слой пыли толщиной несколько сантиметров, тем более что на Луне нет ветров, которые сдували бы пыль^[5].

На Луне насчитывается более ста тысяч кратеров размером от 1 до 300 км. Споры о их происхождении шли уже издавна. Следы гигантских древних метеоритов? Вулканические образования? Лопнувшие пузыри лавы на некогда расплавленной Луне?

Но еще более таинственным кажется поведение многих кратеров. Например, дно кратера Платон (диаметр 100 км) выглядит темным, когда Солнце в зените, но приобретает светлый оттенок, когда заходящее Солнце посылает косые лучи.

Другой кратер, Эратосфен, обескураживал многих астрономов, начиная с Пиккеринга, еще в конце прошлого столетия наблюдавшего пятна, которые по мере перемещения солнечных лучей двигались по дну этого кратера, что повторялось в течение каждых двухнедельных лунных суток.

В ноябре 1958 г. советский астроном Н. А. Козырев сообщил о наблюдавшейся им в телескоп кратковременной оранжевой вспышке в кратере Альфонс. Но как объяснить существование действующих вулканов на Луне, у которой нет коры земного типа?

Хотя кратер Варгентин в отличие от других расположен выше среднего уровня лунной поверхности, наблюдения в телескоп показали, что он заполнен до краев. Что за вещество находится в кратере и как оно оказалось там?

На гладких обширных пространствах лунных «морей», например в Море Спокойствия, едва угадываются «утонувшие кратеры». Утонувшие в чем?

Существуют кратеры-хамелеоны, дно которых иногда приобретает различные сочетания малиновых, зеленых или пурпурных оттенков на сером фоне Луны, а затем тускнеет. Кратер Линней исчезающий; иногда он совершенно не виден в телескоп, а затем внезапно появляется снова. Но чаще Линней поражает астрономов изменениями своего облика — кажется то больше, то меньше, изменяет свою форму и отбрасывает то серую, то окрашенную тень. Яркое сияние «светящихся» кратеров можно было бы объяснить падением метеоритов с большими скоростями — за исключением тех случаев, когда угол падения метеорита не позволяет ему перелететь через узкий вал кратера и удариться о его дно.

Хорошо известные «лучи», тянущиеся от кратера Тихо, заставляли многих астрономов годами проводить бессонные ночи у телескопов. Представляют ли они россыпь слегка окрашенного пепла, выброшенного когда-то при разрушительном падении гигантского метеорита? Но почему полосы пепла пролегли через моря и образовали абсолютно прямые линии, проходящие через горы и днища кратеров? Так как лучи не отбрасывают тени, они не могут быть ни выступающими над поверхностью насыпями, ни трещинами. Какое же естественное образование могло бы столь необъяснимым образом тянуться по прямой линии на тысячи километров, как будто полоса, рожденная движением гигантской кисти живописца?

Разгадывая эти секреты Луны, исследователи-космонавты смогут найти правильное решение другой увлекательной проблемы…

«Древние водные бассейны на Луне могли просто замерзнуть и сохраниться под толстым слоем пыли», — говорит Голд, считая при этом, что теория горячих или расплавленных лунных недр неверна (впрочем, это пока еще не доказано). Защищенный от палящих лучей Солнца слоем пыли, древний лед может существовать в огромных количествах к радости прибывших туда космонавтов.

Под поверхностью Луны может сохраниться твердый кислород первичной атмосферы, замерзший прежде, чем она улетучилась^[6]. В соответствии с теорией лунных лабиринтов сложная система глубоких пещер, по-видимому, удержала бы воздух до настоящего времени. Конечно, он был бы более разреженным, чем земной, но даже при сотой доле нашей нормальной плотности сбор его в баллоны под давлением обеспечил бы космонавтов огромным количеством кислорода.

Современные представления о негостеприимной Луне могут вызвать снисходительную улыбку у будущего лунного космонавта, принимающего душ в комнате с кондиционированным воздухом и использующего лунную воду и кислород.

Но это не самое удивительное, что мы можем найти на Луне.

Либби (Калифорнийский университет) отмечает, что на Луну падают метеориты — углистые хондриты так же часто, как и на Землю. Большинство метеоритов из тех, что «причитаются» Земле, сгорают в ее атмосфере, но каждый из бомбардирующих Луну достигает ее поверхности, не защищенной воздушной оболочкой.

Как недавно сообщалось, хондриты содержат «окаменелые» органические соединения. Такие органические соединения под действием тепла, выделяющегося при ударе о поверхность Луны, легко превратились бы в парафин. Парафин входит в состав нефти, и, поскольку на Луне накопились мегатонны хондритов, Либби ставит вопрос: не отделяются ли образовавшиеся при ударе расплавленные парафины от каменного остова? Стекая в углубления, они образовали бы лужи во впадинах и глубоких трещинах, и ночное охлаждение не могло бы повредить им.

Левитт (планетарий Фелз, Филадельфия) тоже считает, что на Луне есть нефть, но он исходит при этом из других соображений. Это должна быть нефть абиогенного происхождения, то есть такая, которая возникла не при распаде органического вещества, а иным путем. Он рассуждает так: ни для кого не секрет, что человек может получать нефтепродукты из неорганических материалов, и эти процессы могли идти на Луне так же, как и на Земле.

Если хотя бы одна из гипотез верна, то космонавты найдут на Луне необходимые запасы ракетного топлива, похожего на керосин, который является ныне основным горючим для ракет.

Когда будут исследованы обе стороны Луны, астрономы получат ответ на следующий вопрос.

Предварительный вывод о том, что такое различие существует, был сделан на основе советских фотографий обратной стороны Луны, сделанных космической станцией Луна 3 в октябре 1959 г. В отличие от стороны, обращенной к Земле, невидимая сторона представляется более однородной. На ней меньше морей, но больше горных цепей и крупных кратеров. В основном на обратной стороне Луны значительно меньше контрастов и сложных деталей.

Это не явилось полнейшей неожиданностью. Левитт подробно разрабатывал высказанную ранее Болвином и Гильбертом идею, что четыре или пять миллиардов лет назад в видимую сторону Луны врезался гигантский астероид диаметром свыше 300 км. Грандиозное столкновение расплавило большое количество лунных горных пород, которые растеклись по всем направлениям, заполнили прежние кратеры, залили существовавшие ранее горы и, затвердев, образовали большие темные области, которые мы называем «морями».

Однако маловероятно, что аналогичная космическая катастрофа произошла и на обратной стороне Луны. Следовательно, она должна была сохранить свой первоначальный вид: бесчисленное множество кратеров и гор и незначительное число плоских областей — как раз такой она и предстает перед нами на фотографиях космической станции Луна 3. Возможно, что эти еще не совершенные фотографии не содержат многих деталей невидимого полушария или недостаточно четко воспроизводят большие моря, чтобы их можно было заметить. Будущие лунные зонды, которые облетят Луну и получат высококачественные фотографии ее невидимой стороны, разрешат эту загадку^[7].

Остается рассмотреть еще одну загадку Луны — самую увлекательную из всех.

Во всех прежних описаниях Луны за определениями «безвоздушная» и «безводная» неизбежно следовало «необитаемая». Сейчас астрономы осторожно говорят, что жизнь на Луне маловероятна, но не абсолютно исключена.

На эту мысль наталкивают нас некоторые земные виды. В 1960 г. батискаф «Триест» опустился на 12 км в глубь океана на поиски ракообразных, червей и других морских созданий, живущих под огромным давлением без единого луча солнечного света. «Архимед» в июле 1962 г. погрузился на глубину 10 км и обнаружил, что в морских глубинах без тепла и воздуха существуют многообразные формы жизни.

Биологи сообщают нам, что земные микробы обладают удивительными запасами жизненных сил. Различные их виды могут жить в нефти, горячих источниках, растворах кислот и солей и ядовитых варевах из фенола, способных убить любое другое существо. Наиболее удивительны хемаутотрофы — одноклеточные растения, обитающие в пещерах, куда не проникает солнечный свет и где, следовательно, невозможен фотосинтез, а также мельчайшие анаэробные формы животных, которые существуют без воздуха, то есть без кислорода. Стерилизуя лунные ракеты, чтобы избежать заражения Луны, специалисты по космической медицине обнаружили, что ультрафиолетовые лучи, эффективно уничтожающие одноклеточные организмы, должны часами «освещать» углы и закоулки корабля, прежде чем испустит дух последний земной микроб.

Биологов буквально изумил единственный надежно установленный факт, относящийся к жизни в целом: живые организмы чрезвычайно стойки и приспосабливаются к самым неблагоприятным условиям. Поэтому так называемые непригодные для жизни условия на Луне справедливо было бы назвать малоблагоприятными, оставляя тем самым множество лазеек для существования низших форм жизни, которая зародилась, возможно, очень давно, в менее суровых условиях.

В конце прошлого века Пиккеринг наблюдал внутри лунных кратеров «движущиеся пятна», которые, как он предположил, могли быть мигрирующими насекомыми, родственными саранче. Современные астробиологи также не отвергают возможность существования жизни вне Земли. Цветовые различия соседних областей поверхности Луны выглядят подозрительно похожими на живые популяции некоторых видов, заявляет английский астроном Фирсов.

Даже если на Луне нет животных и растительных организмов, более сложных, чем одноклеточные, там все же могло бы существовать бесчисленное множество бактерий, микроорганизмов, зародышей, водорослей и других микроскопических видов. Именно поэтому ракеты, предназначенные для посадки на Луне, должны быть тщательно стерилизованы перед запуском. Вряд ли кто-нибудь пожелает, чтобы «безбилетные» микробы стали первыми покорителями Луны. Если на Луне существуют аборигены, то появление земных видов может привести к борьбе между ними или к скрещиванию. Во всяком случае, лунные виды в их первоначальных формах могут быть преждевременно утрачены для земной науки. Если на Луне живая материя построена на основе углерода и не изменилась в этих суровых условиях, она была бы «живой окаменелостью», близкой, может быть, к примитивным предкам земных микроорганизмов.

Еще более смелое предположение основано на теории пористой Луны, обладающей обширной системой пещер под поверхностью. В пещерах на Земле обнаружено множество растительных и животных организмов, живущих без солнечного света. Точно так же и в глубоких пещерах Луны, если в них удерживается воздух, могла бы возникнуть жизнь и эволюционировать к более высоким формам — пресмыкающимся, птицам и даже млекопитающим.

Существует очень малая, граничащая с фантастикой вероятность того, что лунный лабиринт не только явился колыбелью жизни, но и стимулировал ее полную эволюцию вплоть до разумных форм. Если существуют такие пещеры, то можно себе представить, как земные ученые, затаив дыхание в ожидании неизвестного, вступят в подлунное царство, задавая себе вопрос: а не встретят ли они в следующем коридоре лунного человека?