Как погибла жизнь на Марсе

Доктор геолого-минералогических наук, профессор А. ПОРТНОВ

"Есть ли жизнь на Марсе, нет ли жизни на Марсе - науке неизвестно" - это не просто удачный афоризм из популярной кинокомедии "Карнавальная ночь", который широко вошел в наш разговорный язык и стал ходячей шуткой. Главное здесь в том, что эта фраза очень долгое время отражала наш действительный уровень знаний о существовании жизни на Красной планете. И вот только теперь, в последние годы, когда собраны и обработаны новейшие научные наблюдения, исследования, факты, все это позволяет сказать: "Жизнь на Марсе была!"

Почему Марс красный?

Марс с незапамятных времен называют "Красной планетой". Яркий красный диск, висящий в ночном небе в годы Великих противостояний, когда эта планета максимально приближена к Земле, всегда вызывал у людей какое-то тревожное чувство. Не случайно еще вавилоняне, а потом древние греки и древние римляне ассоциировали планету Марс с богом войны Аресом или Марсом и верили в то, что время Великих противостояний бывает связано с наиболее жестокими войнами. Эта мрачная примета, как ни странно, иногда сбывается и в наше время: так, например, Великое противостояние Марса в 1940-1941 годах совпало с первыми годами Второй мировой войны.

Но почему Марс красный? Откуда этот цвет крови? Как ни странно, сходство окраски планеты и крови объясняется одной и той же причиной: обилием оксида железа. Оксиды железа окрашивают гемоглобин крови; оксиды трехвалентного железа, соединенные с песком и пылью, покрывают поверхность Марса. Советские и американские космические станции, совершавшие мягкую посадку в марсианских пустынях, передали на Землю цветные изображения каменистых равнин, засыпанных красным железистым песком. Хотя марсианская атмосфера очень разрежена (по плотности она соответствует атмосфере Земли на высоте 30 километров), пылевые бури здесь необычайно сильные. Иногда случается, что из-за пыли астрономы месяцами не могут увидеть поверхность этой планеты.

Американские станции передали сведения о химическом составе марсианского грунта и коренных горных пород: на Марсе преобладают глубинные темные породы - андезиты и базальты с высоким содержанием закиси железа (около 10 процентов), входящего в состав силикатов; эти породы перекрыты грунтом - продуктом выветривания глубинных пород. В грунте резко повышено содержание серы и оксидов железа - до 20 процентов. Это указывает на то, что красный марсианский грунт состоит из оксидов и гидроксидов железа с примесью железистых глин и сульфатов кальция и магния. На Земле грунты такого типа тоже встречаются довольно часто. Их называют красноцветными корами выветривания. Образуются они в условиях теплого климата, обилия воды и свободного кислорода атмосферы.

По всей вероятности, и на Марсе красноцветные коры выветривания возникали в сходных условиях. Марс красный потому, что его поверхность покрыта мощным слоем "ржавчины", разъедающей темные глубинные породы. Здесь можно лишь удивиться проницательности средневековых алхимиков, которые сделали астрономический знак Марса символом железа.

А вообще-то "ржавчина" - оксидная пленка на поверхности планеты - редчайшее явление в Солнечной системе. Она существует лишь на Земле и на Марсе. На остальных планетах и многочисленных крупных спутниках планет, даже на тех, на которых, как полагают, есть вода (в форме льда), глубинные породы практически миллиарды лет сохраняются неизмененными.

Красные пески Марса, развеиваемые ураганами, - это частицы коры выветривания глубинных пород. На Земле в наше время такую пыль проклинают водители на грунтовых дорогах Африки, Индии. А в прошлые эпохи, когда на нашей планете был оранжерейный климат, красноцветные коры, как лишайники, покрывали поверхность всех континентов. Поэтому красноцветные пески и глины встречаются в отложениях всех геологических эпох. Суммарная масса красноцветов Земли очень велика.

Красноцветные коры порождены жизнью

Красноцветные коры выветривания на Земле возникли очень давно, но только лишь после того, как в атмосфере появился свободный кислород. Подсчитано, что весь кислород земной атмосферы (1200 триллионов тонн) зеленые растения производят по геологическим меркам почти мгновенно - за 3700 лет! Но если земная растительность погибнет - свободный кислород очень быстро исчезнет: он снова соединится с органическим веществом, войдет в состав углекислоты, а также окислит железо в горных породах. В атмосфере Марса сейчас лишь 0,1 процента кислорода, но 95 процентов углекислого газа; остальное - азот и аргон. Для превращения Марса в "Красную планету" нынешнего количества кислорода в его атмосфере было бы явно недостаточно. Следовательно, "ржавчина" в таких больших количествах возникла там не сейчас, а много раньше.

Попробуем подсчитать, сколько свободного кислорода должно было быть изъято из атмосферы Марса для образования марсианских красноцветов? Поверхность Марса составляет 28 процентов от поверхности Земли. Для образования коры выветривания суммарной мощностью 1 километр из атмосферы Марса было изъято около 5000 триллионов тонн свободного кислорода. Это дает основание предполагать, что когда-то в атмосфере Марса свободного кислорода было не меньше, чем на Земле. Значит, была и жизнь!

Замерзшие реки Марса

Воды на Марсе было много. Об этом свидетельствуют полученные космическими аппаратами фотографии разветвленной речной сети и грандиозных речных долин, похожих на знаменитый каньон Колорадо в США. Замерзшие моря и озера Марса сейчас, вероятно, засыпаны красными песками. Похоже, что Марс пережил вместе с Землей эпохи Великих оледенений. На Земле последнее грандиозное оледенение завершилось всего 12-13 тысяч лет назад. И сейчас мы живем в эпоху глобального потепления. Фотографии Марса показывают, что там тоже происходит оттаивание многокилометрового слоя вечной мерзлоты. Об этом свидетельствуют гигантские оползни тающего красноцветного грунта по склонам речных долин. Поскольку климат Марса гораздо холоднее земного, то из эпохи последнего оледенения он выходит существенно позднее нас.

Итак, совместное воздействие воды и кислорода атмосферы да еще более теплый, чем ныне, климат могли привести к тому, что Марс покрылся таким мощным слоем "ржавчины", а теперь за многие сотни миллионов километров виден как "красный глаз". И еще одно условие: эта "ржавчина" могла возникнуть лишь в том случае, если на "Красной планете" когда-то была пышная растительность.

Есть ли какие-либо доказательства тому, что так оно и было? Американцы обнаружили во льдах Антарктиды метеорит, заброшенный каким-то страшным взрывом с поверхности Марса. В этом камне сохранилось что-то похожее на остатки примитивных бактерий. Их возраст - около трех миллиардов лет. Ледяной панцирь Антарктиды начал формироваться лишь 16 миллионов лет назад. Но ведь неизвестно, сколько времени крутился в Космосе обломок марсианской породы, прежде чем упал на Землю. Сильные взрывы на Марсе, по мнению многих специалистов, происходили не так уж давно - 30-35 миллионов лет назад.

История развития жизни на Земле показывает, что всего за 200 миллионов лет примитивные синезеленые водоросли докембрия превратились в могучие леса каменноугольного периода. Значит, и на Марсе времени для развития сложных форм жизни (от тех примитивных бактерий, что отпечатались на камне, до пышных непроходимых лесов) было более, чем достаточно.

Вот почему на вопрос: "Есть ли жизнь на Марсе?.." - мне думается, надо отвечать: "Жизнь на Марсе БЫЛА!" Сейчас она, видимо, практически отсутствует, потому что содержание кислорода в марсианской атмосфере ничтожно.

Что же могло погубить жизнь на этой планете? Вряд ли это произошло из-за Великих оледенений. История Земли достаточно убедительно показывает, что к оледенениям жизнь все-таки ухитряется приспособиться. Вероятнее всего, жизнь на "Красной планете" была уничтожена ударами гигантских астероидов. А свидетельствует об этих ударах красная магнитная окись железа, составляющая более половины железистых оксидов в красноцветах Марса.

Маггемит на Марсе и на Земле

Анализ красных песков Марса выявил удивительную их особенность: они магнитны! Красноцветы Земли, имеющие такой же химический состав, немагнитны. Эта резкая разница в физических свойствах объясняется тем, что в качестве "красителя" в земных красноцветах выступает оксид железа - минерал гематит (от греческого "гематос" - кровь) с примесью лимонита (гидроксид железа), а на Марсе основным красителем служит минерал маггемит. Это красная магнитная окись железа, имеющая структуру магнитного минерала магнетита.

Гематит и лимонит - широко распространенные на Земле руды железа, а маггемит среди земных горных пород встречается редко. Он образуется иногда при окислении магнетита. Маггемит - минерал неустойчивый, при нагревании выше 220оС он теряет свои магнитные свойства и превращается в гематит.

Современная промышленность в больших количествах производит синтетический маггемит - магнитную окись железа. Ее используют, например, как звуконоситель в магнитофонных лентах. Красновато-бурый цвет магнитофонных лент обусловлен примесью тончайшего порошка магнитной окиси железа, которую получают, прокаливая гидроксид железа (аналог минерала лимонита) до 800-1000оС. Такая магнитная окись железа стабильна и не теряет своих магнитных свойств при повторном прокаливании.

Маггемит считался на Земле минералом редким до тех пор, пока геологи не обнаружили, что территория Якутии буквально засыпана огромным количеством магнитной окиси железа. Это неожиданное открытие было сделано нашей геологической группой, когда при поисках алмазоносных кимберлитовых трубок выявилось множество "ложных аномалий". Они были весьма схожи с кимберлитовыми трубками, но отличались повышенной концентрацией магнитной окиси железа. Это был тяжелый красно-бурый песок, который после прокаливания оставался магнитным, подобно своему синтетическому аналогу. Я описал его как новую минеральную разновидность и назвал "стабильным маггемитом". Но возникало много вопросов: почему он отличается по свойствам от "обычного" маггемита, почему похож на синтетическую магнитную окись железа, почему его так много именно в Якутии, но нет среди многочисленных красноцветов древних отложений или в экваториальном поясе Земли?.. Не означает ли это, что какой-то могучий поток энергии прокалил когда-то поверхность северо-востока Сибири?

Ответ мне видится в сенсационной находке гигантского метеоритного кратера в бассейне сибирской реки Попигай. Диаметр Попигайского кратера - 130 км, а юго-восточнее есть еще и следы других "звездных ран", тоже немалых - диаметром в десятки километров. Эта страшная катастрофа произошла около 35 миллионов лет назад. Возможно, она определила границу двух геологических эпох - эоцена и олигоцена, на границе которых археологи находят следы резкого изменения типов жизни.

Энергия космического удара была поистине чудовищной. Диаметр астероида 8-10 км, масса - около трех триллионов тонн, скорость - 20-30 км/с. Он пробил атмосферу, как пуля лист бумаги. Энергия удара расплавила 4-5 тысяч кубических километров горных пород, смешав воедино базальты, граниты, осадочные породы. В радиусе нескольких тысяч километров погибло все живое, испарилась вода рек и озер, а поверхность Земли была прокалена космическим пламенем.

О том, что температура и давление в момент удара были чудовищными, свидетельствуют особые минералы, которые сейчас встречаются в горных породах Попигайского кратера. Они могли возникнуть лишь при "неземных" давлениях в сотни тысяч атмосфер. Это тяжелые модификации кремнезема - коэсит и стишовит, а также гексагональная модификация алмаза - лонсдейлит. Попигайский кратер - крупнейшее в мире месторождение алмазов, но только не кубических, как в кимберлитовых трубках, а гексагональных. К сожалению, качество этих кристаллов такое низкое, что их нельзя использовать даже в технике. И, наконец, еще один результат мощного прокаливания. Выходившие на поверхность красноцветные лимонитовые коры получили такой ожог, что гидроксиды железа превратились в красную магнитную окись железа - стабильный маггемит.

Находка в Якутии огромных количеств красной магнитной окиси железа - ключ к разгадке магнитности красноцветных кор на Марсе. Ведь на этой планете более сотни метеоритных кратеров, каждый из которых крупнее Попигайского, а более мелких - и не счесть.

Марсу "крепко досталось" от метеоритных бомбардировок. Причем многие кратеры - сравнительно молодые. Поскольку поверхность Марса почти вчетверо меньше земной, то ясно, что она подверглась мощному прокаливанию, космическому ожогу, при котором произошло омагничивание железистых кор выветривания. Содержание маггемита в грунте Марса - 5-8 процентов. Нынешняя разреженная атмосфера этой планеты тоже может быть объяснена астероидной атакой: газы при высоких температурах превращались в плазму и навсегда были выброшены в Космос. Кислород атмосферы Марса, похоже, реликтовый: это ничтожный остаток того кислорода, который породила уничтоженная астероидами жизнь.

Третий спутник Марса?

Почему астероиды так яростно атаковали "Красную планету"? Только ли потому, что она ближе других расположена к "поясу астероидов" - обломкам загадочной планеты Фаэтон, возможно, некогда существовавшей на этой орбите? Астрономы предполагают, что спутники Марса Фобос и Деймос когда-то были захвачены гравитационным полем планеты из пояса астероидов.

Фобос вращается вокруг Марса по кольцевой орбите на расстоянии всего лишь 5920 км от поверхности планеты. За марсианские сутки (24 часа 37 минут) он успевает трижды облететь планету. По некоторым расчетам, Фобос почти вплотную приблизился к так называемому "пределу Роша", то есть к тому критическому расстоянию, на котором гравитационные силы разрывают спутник на части. По форме Фобос похож на картофелину. Его длина - 27 км, ширина - 19 км. Развал и падение осколков такой гигантской "картофелины" вызовут страшные удары по Марсу и новое прокаливание его поверхности. Остатки атмосферы, конечно, будут сорваны и уйдут в космос в виде потока раскаленной плазмы.

Возникает мысль, что в прошлом Марс уже испытал нечто подобное. Вполне возможно, что у него был, по крайней мере, еще один спутник. Лучшее название для него было бы Танатос - Смерть. Танатос прошел через предел Роша, опередив гибнущий сейчас Фобос. Очень может быть, что именно эти обломки уничтожили на Марсе все живое. Они стерли с поверхности Марса растительную жизнь, уничтожили плотную кислородную атмосферу. При их падении произошло омагничивание красноцветной коры Марса.

Нескольких последующих миллионов лет оказалось достаточно для того, чтобы Марс превратился в безжизненную пустыню с замерзшими морями и реками, засыпанными красным магнитным песком. Подобные или меньшие катаклизмы - вовсе не чудо в мире планет. Разве кто-нибудь на Земле сейчас помнит, что на месте гигантской пустыни Сахары всего-навсего 6 тысяч лет назад текли многоводные реки, шумели леса и кипела жизнь?..

Литература

Портнов А. М., Федоткин А. Ф. Глинистые минералы и маггемит как причина аэрогеофизических аномалий-помех. Разведка и охрана недр. "Недра" № 4, 1986.

Портнов А. М., Коровушкин В. В., Якубовская Н. Ю. Стабильный маггемит в коре выветривания Якутии. Докл. АН СССР, т. 295, 1987.

Портнов А. М. Магнитные красноцветы - индикатор астероидной атаки. Известия ВУЗов. Серия геологическая. № 6, 1998.

И немного общей информации об описанных в статье космических телах:

Марс — это четвёртая от Солнца планета. Свое название получил в честь Марса, древнеримского бога войны, соответствующего древнегреческому Аресу. Также Марс называют «Красная планета» из-за красноватого оттенка поверхности, придаваемого ей оксидом железа(III). Марс — планета земной группы с разреженной атмосферой. Одна из особенностей поверхности Марса, это ударные кратеры (наподобие лунных), вулканы, долины, пустыни и полярные ледниковые шапки наподобие земных. Марсианский потухший вулкан Олимп — самая высокая гора в Солнечной системе, а Долина Маринера — самый крупный каньон. Помимо этого, в июне 2008 три статьи, опубликованные в Nature, представили доказательства существования в северном полушарии Марса самого крупного известного ударного кратера в Солнечной системе. Его длина 10 600 км, а ширина 8500 км, что примерно в четыре раза больше, чем крупнейший ударный кратер, до того также обнаруженный на Марсе, вблизи его южного полюса. Помимо схожести поверхностного рельефа, Марс имеет период вращения и смену времён года аналогичные земным, но климат сильно отличается, он намного холоднее и суше земного.

Орбитальные характеристики

Минимальное расстояние от Марса до Земли составляет 55,75 млн. км, максимальное — около 401 млн. км. Среднее расстояние от Марса до Солнца составляет 228 млн. км (1,52 а. е.), период обращения вокруг Солнца равен 687 земным суткам. Орбита Марса имеет довольно заметный эксцентриситет (0,0934), поэтому расстояние до Солнца меняется от 206,6 до 249,2 млн. км. Наклонение орбиты Марса равно 1,85°.

Марс ближе всего к Земле во время противостояния, когда планета находится в направлении, противоположном Солнцу. Противостояния повторяются каждые 26 месяцев в разных точках орбиты Марса и Земли. Но раз в 15—17 лет противостояния приходятся на то время, когда Марс находится вблизи своего перигелия; в этих так называемых великих противостояниях (последнее было в августе 2003) расстояние до планеты минимально, и Марс особенно хорошо виден, достигая углового размера 25,1″ и яркости −2,91m.

Физические характеристики

Марс почти вдвое меньше Земли по размерам — его экваториальный радиус равен 3396,9 км (53,2 % земного). Площадь поверхности Марса примерно равна площади суши на Земле. Достаточно быстрое вращение планеты приводит к заметному полярному сжатию — полярный радиус Марса примерно на 21 км меньше экваториального. Масса планеты — 6,418×1023 кг (11 % массы Земли). Ускорение свободного падения на экваторе равно 3,711 м/сек² (0,378 земного); первая космическая скорость составляет 3,6 км/сек и вторая — 5,027 км/сек. Марс вращается вокруг своей оси, наклонённой к плоскости орбиты под углом 24°56′. Период вращения планеты — 24 часа 37 минут 22,7 секунд. Таким образом, марсианский год состоит из 668,6 марсианских солнечных суток (называемых солами). Наклон оси вращения Марса обеспечивает смену времён года. При этом вытянутость орбиты приводит к большим различиям их продолжительности. Так, северная весна и лето, вместе взятые, длятся 371 сол, т. е. заметно больше половины марсианского года. В то же время они приходятся на участок орбиты Марса, удалённый от Солнца. Поэтому на Марсе северное лето долгое и прохладное, а южное — короткое и жаркое.

Фобос (др.-греч. φόβος «страх») — один из двух спутников Марса. Был открыт американским астрономом Асафом Холлом в 1877 году.

Фобос расположен на расстоянии 2,77 радиуса Марса от центра планеты, и делает один оборот за 7 ч 39 мин 14 с, что быстрее вращения Марса вокруг оси. В результате, на марсианском небе Фобос восходит на западе и заходит на востоке.

Фобос вращается вокруг своей оси с тем же периодом, что и вокруг Марса, поэтому всегда повернут к планете одной и той же стороной. Его орбита находится внутри предела Роша, и спутник не разрывается только за счёт своей внутренней прочности. Такое расположение орбиты приводит к тому, что с Фобоса срываются камни, часто оставляющие заметные борозды на поверхности спутника. Приливное воздействие Марса постепенно замедляет движение Фобоса, и в будущем приведёт к его падению на Марс.

У Фобоса отсутствует атмосфера.

Спутник Марса - Деймос

Деймос (греч. Δείμος «ужас») — один из двух спутников Марса. Был открыт американским астрономом Асафом Холлом 10 августа 1877 г. и назван им в честь древнегреческого бога Деймоса.

Деймос обращается на среднем расстоянии 6,96 радиуса планеты, с периодом обращения в 30 ч 17 мин 55 с. Он вращается вокруг своей оси с тем же периодом, что и вокруг Марса, поэтому всегда повернут к планете одной и той же стороной. Орбита Деймоса постепенно удаляется от Марса из за его приливного воздействия. Деймос, так же, как и Луна у Земли, находится выше синхронной орбиты, что приводит к постепенному удалению. Фобос же, напротив, находится ниже этой орбиты, что приводит к его приближению к Марсу.

Размеры Деймоса составляют 15×12,2×10,4 км. В XX веке Деймос считался самым маленьким из известных в Солнечной системе спутников. Деймос и Фобос состоят из богатых углеродом горных пород (подобно астероидам C-типа) и льда. Деймос и Фобос, по всей видимости, — бывшие астероиды, чьи орбиты были искажены гравитационным полем Юпитера таким образом, что они стали проходить вблизи Марса и были им захвачены.

Поверхность Деймоса выглядит гораздо более гладкой, чем у Фобоса за счёт того, что большинство кратеров покрыто тонкозернистым веществом. Очевидно, вещество, выброшенное при ударах метеоритов, долгое время оставалось на орбите вокруг спутника, постепенно осаждаясь и скрывая неровности рельефа.

На Деймосе только два геологических объекта, которые имеют собственные имена. Это кратеры Свифт и Вольтер, названные в честь двух писателей (Джонатана Свифта и Вольтера), которые предсказали существование у Марса двух спутников ещё до их открытия