АКАДЕМИЯ НАУК СССР

ВСЕСОЮЗНОЕ АСТРОНОМО-ГЕОДЕЗИЧЕСКОЕ ОБЩЕСТВО

К. А. ЛЮБАРСКИЙ

ОЧЕРКИ
ПО
АСТРОБИОЛОГИИ

ИЗДАТЕЛЬСТВО АКАДЕМИИ НАУК СССР

Москва 1962

Ответственный редактop

старший научный сотрудник Н. И. Кучеров

ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА

Книга К. А. Любарского «Очерки по астробиологии» представляет интерес как попытка систематически изло-жить вопросы астробиологии, до сих пор не освещавшиеся подобным образом в литературе. Такую попытку нужно всемерно приветствовать, поскольку астробиологическая литература исключительно бедна.
На основе анализа физических условий, господствующих на Марсе, и биофизических процессов, происходящих в земных растениях при различных условиях, автор приходит к совершенно другим выводам о свойствах предполагаемых растений Марса, чем школа основоположника астробиологии Г. А. Тихова.
В книге К. А. Любарского имеется много дискуссионных мест, которые, несомненно, вызовут критические замечания и возражения. Со многими положениями автора трудно согласиться. Отсутствие достаточно мощных наблюдательных средств в распоряжении астрономов является пока главным тормозом развития астробиологии. К сожалению, приходится отметить, что со смертью Г. А. Тихова у нас в СССР перестал существовать единственный научный центр, занимающийся астробиологией. Надо надеяться, что при организации новых центров планетных исследований этот раздел науки займет должное место.
Направив многочисленные критические замечания в адрес Г. А. Тихова и его школы, автор уделил недостаточно внимания роли основоположника астробиологии Г. А. Тихова в развитии проблемы жизни на Марсе. Однако это не может помешать читателю оценить огромный вклад, внесенный этой школой в сокровищницу науки.
Выход в свет книги К. А. Любарского должен способствовать развитию творческих дискуссий и обмену мнениями по различным вопросам астробиологии, а главное — новым исследованиям в этом направлении.

Н. И. Кучеров

ОТ АВТОРА

Настоящая работа представляет собой попытку систематизации и подытоживания взглядов, развитых к настоящему времени астробиологией, критического осмысливания полученных ею данных и поисков новых направлений для дальнейших работ.
В значительной своей части работа основана на идеях, развивавшихся в последнее время Б. М. Владимирским и авторам [12, 13]. Другие работы изложены подробно, если они не освещались достаточно широко в литературе, в остальных случаях они даны лишь в конспективной форме.
Многие разделы являются дискуссионными, причем автор намеренно старался не обходить их молчанием. Астробиология — наука, находящаяся в процессе становления, и такой способ изложения является единственно возможным и желательным. Если настоящая работа натолкнет читателя на новые мысли и вызовет обсуждения и споры, автор будет считать свою цель достигнутой.
Автор — астроном по специальности, в то время как значительная часть работы посвящена вопросам сугубо биологическим. Решаясь все же приступить к их изложению, автор руководствовался словами Э. Шредингера: «Мы ясно чувствуем, что только теперь начинаем приобретать надежный материал для того, чтобы объединить в одно целое все, что нам известно, но, с другой стороны, становится почти невозможным для одного ума полностью овладеть более чем какой-либо одной небольшой специальной частью науки. Я не вижу выхода из этого положения (чтобы при этом наша основная цель не оказалась потерянной (навсегда), если некоторые из нас не рискнут взяться за синтез фактов и теорий, хотя бы наше знание в некоторых из этих областей было неполным и полученным из вторых рук и хотя бы мы подвергались опасности показаться невеждами».

Автор будет благодарен за все критические замечания и просит посылать их по адресу: пос. Фирюза, Ашхабадского р-на, Обсерватория.

ГЛАВА I

ВВЕДЕНИЕ

§ 1. ИСТОРИЯ И СУЩНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ

Идея о множественности обитаемых миров принадлежит к числу тех идей, которые уже давно были выдвинуты человечеством, но лишь в последнее время были научно оформлены. Интуитивные догадки были заменены естественно-научным обоснованием.
Истоки этой идеи были озарены костром Бруно. С тех пор этот вопрос долгое время продолжал быть ареной борьбы между научным мировоззрением, защищавшим идею о жизни на других мирах, и теологическим, отрицавшим ее. В XIX в. борьба вступила в новую фазу. Мысль об обитаемости иных миров была принята и представителями идеалистического лагеря. Но в их интерпретации жизнь представала не как закономерный продукт развития материи, а как плод телеологической предопределенности, как «цель образования» планет [102]. Распространение подобных взглядов облегчалось отсутствием четких представлений о природе жизни, ее происхождении и границах.
В 1877 г. были открыты «каналы» Марса. С 1894 г. начались исследования Марса П. Ловеллом, завершившиеся созданием его заманчивой гипотезы о населенности Марса разумными существами [49]. В литературу хлынул поток произведений, в которых идея о жизни на других планетах использовалась как канва для построения самых сногсшибательных гипотез и развертывания сюжетов, один другого фантастичнее.
Лишь в XX в. обитаемость других миров стала рассматриваться как естественно-научная проблема. Это было обусловлено двумя обстоятельствами.

5

Во-первых, был накоплен солидный материал о физических условиях на других планетах, полученный с применением новейших достижении наблюдательской техники. Можно было уже ясно представить себе физико-географический комплекс других планет.
Во-вторых, было прояснено понятие о жизни и ее происхождении. Огромное количество данных подтвердило правильность определения жизни, данного еще Ф. Энгельсом, как «способа существования белковых тел». Были впервые построены эволюционные схемы жизни от простейших органических соединений до современного ее состояния. Накопление большого фактического материала физиологией, биохимией, экологией позволило уточнить границы жизни.
Именно в это время и зародилась астробиология как наука. Появление ее неразрывно связано с именем члена-корреспондента АН СССР Г. А. Тихова. Начав с 1946 г. в Алма-Ате свои исследования Марса с параллельным изучением оптических свойств земной растительности, он, в сущности, положил этим начало новой области естествознания. Г. А. Тихов и его школа пришли к плодотворной идее о том, что отличия в оптических свойствах Марса и земной растительности могут быть объяснены суровостью климата этой планеты (объяснение отсутствия эффекта Вуда). В 1947 г. в Академии наук Казахской ССР был основан Сектор астроботаники — первое специальное учреждение, изучающее этот круг вопросов. Сектор начал вести интенсивные исследования спектров отражения земной растительности как в обычных условиях, так и в высокогорных областях и районе Полярного круга. Эти исследования дали неоценимый материал, подтвердивший правильность положенной в основу идеи.
С 1952 г. основные положения астроботаники, утверждавшей наличие жизни на Марсе, были подвергнуты резкой критике рядом авторов, среди которых нужно в первую очередь назвать академика В. Г. Фесенкова [81 — 83]. В. Г. Фесенков с 1958 г. систематически выступает с полным отрицанием какой бы то ни было жизни на Mapсе, за исключением, быть может, простейших микроорганизмов. Эта критика была в значительной степени облегчена нечеткостью позиций сотрудников Сектора астроботаники, недостаточным вниманием к биологической стороне вопроса, искусственным ограничением тематики

6

работ областью спектральных исследований, а подчас и прямыми ошибками.
В настоящее время в СССР вопросы астробиологии привлекают внимание весьма широкого круга ученых, не говоря уже об остром интересе к ней со стороны широких масс, вызванном близящейся возможностью совершения межпланетных путешествий. Тем не менее до сих пор, к сожалению, не сделано попытки объединить и организовать ведущуюся работу на основе кооперации ученых самых различных специальностей.
Во время подготовки настоящей работы к печати астробиологию постигла тяжелая утрата — скончался ее ос-новоположник и пламенный защитник Г. А. Тихов. После его смерти Сектор астроботаники был объединен с Институтом ботаники (лаборатория фотосинтеза) Академии наук Казахской ССР. Часть сотрудников Сектора перешла в Астрофизический институт АН Каз. ССР.
За рубежом идеи астробиологии получают все большее и большее признание. Много работал в этой области Д. Койпер, подходивший, правда, к проблеме в основном с точки зрения спектроскописта. Биологический комплекс вопросов (экология) сравнительно подробно рассматривается в книге X. Страгхолда [118]. В Италии (Гран-Сассо) основана астробиологическая обсерватория.
Довольно широко астробиологические исследования развиваются сейчас па Ловелловской обсерватории (Флагстафф, Аризона, США).
Острая борьба мнений вокруг астробиологии, многочисленные дискуссии, с одной стороны, и явное снижение темпа астробиологических исследований, вызванное исчерпанием возможностей тех методов исследования, которые были выдвинуты Сектором астроботаники, — с другой стороны, указывают на необходимость детального осмысливания результатов настоящего этапа работ, систематизации полученных данных, изыскания новых путей. Попыткой сделать это, пусть пока еще и несовершенной, и является настоящая работа.

* * *

Астробиология, как и многие наиболее интересные проблемы современного естествознания, родилась в по-граничной области двух, казалось бы, очень различных наук: биология и астрофизики. Она является примером

того, как шедший в течение долгого времени процесс дифференциации наук начинает сменяться процессом их взаимного проникновения ¹.
Каков предмет астробиологии? X. Страгхолд [119] определяет ее как «экологию*, распространенную на планеты». Г. А. Тихов [70] считает назначением ее «изучать оптические свойства земных растений для понимания растительных явлений на планете Марс, для суждения о том, при каких крайних физических условиях могут еще существовать земноподобные растения». Оба эти определения не охватывают всего предмета науки. Правильнее будет определить астробиологию как науку об эволюции и физиолого-морфологических характеристиках организмов и их комплексов в условиях, отличных от земных.
По отношению к какому-либо конкретному небесному телу астробиологическая задача должна ставиться так:
1. Установление наличия жизни на этом небесном теле.
2. Изучение направления эволюции ее в связи с эволюцией небесного тела.
3. Изучение конкретных характеристик жизни на этой планете как продукта ее эволюции.
Философское значение разрешения астробиологической задачи хотя бы для какого-нибудь одного небесного тела огромно. Однако оно состоит вовсе не в самом доказательстве существования жизни на других мирах, как ошибочно считают авторы популярных брошюр, ибо это же утверждается и многими идеалистически настроенными учеными. Разрешение ее явится веским подтверждением материалистического учения о жизни как естественном продукте эволюции неорганической материи, закономерно возникающем всюду, где создаются соответствующие условия, и развивающемся по единым законам.
Недалек тот день, когда выводы астробиологии будут иметь уже непосредственное практическое значение.

§ 2. ЖИЗНЬ НА ПЛАНЕТАХ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

Из огромного числа открытых и изученных к настоящему времени астрономических объектов появление и развитие жизни возможно только на планетах.

¹ Очень распространено другое название этой науки — «астроботаника». Оно менее правильно и более узко. Мы всюду будем оперировать термином «астробиология».
* Объяснение слов, отмеченных звездочкой, см. в конце книги.

8

С 1943 г.— с открытий Стрэнда, а затем А. Н. Дейча, Рейла и Хольмберга — количество известных нам планет-ных систем возросло, и солнечная планетная система перестала быть в этом смысле единственной.
Однако обсуждать вопрос о существовании жизни на какой-либо планетной системе, кроме солнечной, значило бы при современном уровне знаний пускаться в область совершенно необоснованных гаданий.
Единственной изученной с физической точки зрения планетной системой является наша солнечная система.
Рассмотрение вопроса о том, на каких из входящих в нее планет возможна жизнь, проводилось уже в огромном количестве книг, статей и брошюр. Поэтому мы коснемся здесь этого лишь очень конспективно.
Планеты солнечной системы разделяются на две группы, отличные одна от другой по своим физическим характеристикам. Это планеты-гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, и планеты земной группы: Меркурий, Венера, Земля, Марс. Несколько особняком стоит Плутон. Последний расположен настолько далеко от Солнца, что средняя температура его (на освещенной стороне) должна быть порядка —230° С. При таких температурах, конечно, атмосфера (если она есть) должна находиться в замерзшем или сжиженном состоянии, и говорить о возможности жизни не приходится.
Результаты наблюдений и теоретических исследований строения планет-гигантов показывают, что все они обладают мощными протяженными атмосферами. Основную часть их составляет водород. Велика также доля аммиака и метана (прочие углеводороды, а также вода не обнаружены). Внешние слои планет, в которых находятся облачные образования из замерзшего аммиака, имеют температуру порядка —140° С (Юпитер), —220° С (Уран). Нет никакого сомнения, что в атмосфере, носящей столь резко выраженный восстановительный характер, жизнь зародиться никогда не могла. Ясно также, что описанные условия непригодны не только для зарождения жизни, но даже для ее поддержания. Об этом говорят крайне низкие температуры, отсутствие кислорода и воды.
Ближайшая к Солнцу из планет земной группы — Меркурий — обладает массой, равной 4% от земной. Такая планета совершенно не может удержать атмосферу,

9

и наблюдения, показывают, что так оно и есть на самом деле (Дольфюс нашел, что атмосферное давление на Меркурии не превышает 1 мм рт. ст.). Температура подсолнечной точки* выше +300° С, поднимаясь в перигелии* до + 400° С. Эти условия, хотя и диаметрально противоположные условиям на больших планетах, также явно не пригодны для жизни.
Вторая от Солнца планета — Венера, несмотря на большое уделяемое ей внимание, до сих пор остается очень слабо изученной. Это обусловлено том, что поверхность ее скрыта от наблюдателя плотным слоем облачных образований, так что все наблюдения поневоле относятся к поверхности этого слоя и к небольшой части ат-мосферы, простирающейся выше его.
Известно, что атмосфера Венеры по плотности не только не уступает земной, но скорее всего превосходит ее. Спектроскопически обнаружено огромное количество углекислого газа (по полосам в инфракрасной части спектра). Приведенная толща СО₂ для Венеры составляет более 1000 м, в то время как для Земли она равна 2,2 м. Н. А. Козыревым обнаружен в линиях излучения полярных сияний на Венере азот, хотя это открытие ныне и оспаривается. В 1960 г. Уорнер отождествил некоторые из линий, найденных Козыревым, с линиями атомарного кислорода (О и О⁺). Совсем недавно сотрудник Крымской астрофизической обсерватории В. К. Прокофьев обнаружил также и молекулярный кислород. В 1959 г. Росс и Мур со стратостата на высоте 24 км получили полосы водяного пара в спектре Венеры, и Стронг оценил его количество над облачным слоем в 2 · 10^-3 г/см². Температура поверхности слоя облаков по Синтону равна -35° ÷ -40° С.
Природа облачных образований, по-видимому, та же, что и у земных облаков (капельки воды или кристаллики льда), хотя Эпик считал их состоящими из пылевых аэрозолей*. Мензел и Уиппл выдвинули предположение о том, что поверхность планеты представляет собой сплошной океан, ибо в противном случае в условиях большей влажности произошло бы быстрое связывание СО₂ горными породами. Однако измерения температуры поверхности планеты по излучению сантиметровых радиоволн (считая это излучение тепловым) дали значения порядка +300° С, исключающие возможность существования океа-

10

нов на Венере. Впрочем, тепловой характер радиоизлучения Венеры еще но может считаться доказанным ¹.
Таковы вкратце сведения о физическом состоянии Венеры, имеющиеся в настоящее время. Они настолько неопределенны, что ставить вопрос о наличии жизни на этой планете преждевременно. Только тогда, когда будет изучена атмосфера, лежащая ниже облачного слоя, и поверхность планеты, такая постановка вопроса будет иметь смысл. Пока жо вопрос следует оставить открытым, не разрешая его ни в положительном, ни в отрицательном смысле.
Итак (исключая Землю), остается только одна планета, для которой, как мы увидим, постановка астробиологической задачи своевременна и сама задача может быть разрешена в положительном смысле. Это — Марс. Мы рассмотрим астробиологическую проблему Марса по возможности строго, исходя нз современного состояния знаний о нем, и постараемся показать, что существование жизни на нем можно не только доказать, но и сделать определенные выводы о конкретных свойствах населяющих планету организмов.

¹ В результате последних работ А. Д. Кузьмина и А. Е. Саломоновича [45а] установлен нетепловой характер радиоизлучения Венеры. Температура ее поверхности вряд ли намного превышает 100° С.

11

ГЛАВА II

МАРС КАК СРЕДА ОБИТАНИЯ

Прежде чем делать какие-либо заключения о существовании жизни на планете Марс, а тем более о конкретных свойствах предполагаемых организмов, необходимо рассмотреть весь комплекс природных условий, в которых обитают эти организмы.
Для астробиолога, как и для обычного «земного» биолога отправной точкой всех рассуждений должен быть тезис материалистической биологии: «свойства организма зависят от условий среды». Забвение этого принципа приведет (и неоднократно приводило многих авторов) к неправильным, а порой и антинаучным выводам. Поэтому в последующих главах мы всегда будет рассматривать как единое целое среду обитания и самые организмы.
К сожалению, мы не можем так же четко, как для Земли, очертить комплекс природных условий Марса, ибо все методы изучения его, имеющиеся в нашем распоряжении, сводятся единственно к анализу излучения планеты. Однако то, что нам известно, мы должны рассмотреть по возможности подробно и критически.

§ 3. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Марс — четвертая от Солнца планета солнечной системы. Среднее расстояние ее от Солнца 1,52 а.е. * (228 млн. км). Орбита Марса обладает большим эксцентриситетом * (е = 0,093), в силу чего в афелии* он удаляется от Солнца на 1,66 а. е., в перигелии же приближается на 1,38 а. е. Свой оборот вокруг Солнца Марс совершает за 687 земных суток.

12

Экватор Марса наклонен, к эклиптике *, по Камишелю, на 24°,8 (у Земли — на 23°,5), в силу чего смена времен года там происходит так же, как на Земле, однако длительность сезонов значительно больше и различна в разных полушариях в силу большого эксцентриситета орбиты (табл. 1).

Таблица 1

Момент прохождения через перигелий соответствует лету в южном полушарии. Сутки Марса мало отличаются от земных и составляют 24 ч 37 м.
Масса Марса равна 6,4 · 10²⁶ г (0,11 земной массы), радиус равен 3400 км (радиус Земли — 6370 км) и ускорение силы тяжести на поверхности равно 0,38 g.
Уже при простом рассмотрении в телескоп видно, что поверхность Марса неоднородна и разделяется как бы на две части (см. карту Марса) — светлые области красноватого цвета, занимающие 5/6 поверхности планеты (так называемые «материки»), и темные области, расположенные преимущественно в южном полушарии в виде неправильных пятен (условно названные «морями»). Цвет их представляется глазу от коричнево-бурого до синеватого и меняется в зависимости от сезонов марсианского года. У полюсов Марса во время марсианской зимы появляются белые пятна («полярные шапки»). На Марсе с достоверностью установлено наличие достаточно плотной атмосферы.
Сделав эти предварительные замечания, мы приступаем к детальному рассмотрению того комплекса природ-ных условий, который представляет интерес для астробиологии.

13

§ 4. АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ

Плотность атмосферы Марса определялась неоднократно многими авторами. Большинство методов сводится к определению тем или иным путем интенсивности света, рассеянного в атмосфере Марса (например, исследуя яркость отдельных областей при различных углах падения и отражения, измеряя яркость вдоль экватора интенсивности и т. п.). Эти методы основаны на принятии той или иной теории рассеяния света в планетной атмосфере, и точность полученных результатов зависит от справедливости положенной в ее основу гипотезы. Обычно принимается, что за все ослабление света в атмосфере Марса ответственно только рассеяние, а истинное поглощение отсутствует, что, согласно исследованиям В. В. Шаронова [90, 91], по-видимому, соответствует действительности.
Существует также ряд косвенных методов оценки атмосферного давления. В качестве примера можно назвать метод Лио (по поляризации, вносимой атмосферой планеты) .
Результаты различных авторов находятся в хорошем согласии друг с другом. Хотя крайние значения отстоят довольно далеко друг от друга (Лио — 18 мм рт. ст., Вокулер — 125 мм рт. ст.), основная масса определений дает очень малый разброс значений.
Ж. Вокулер [14] сделал сводку всех результатов определений атмосферного давления. Среднее взвешенное значение атмосферного давления на поверхности планеты получилось: р = 65 ± 6 мм рт. ст. (87 мб)¹.
Обращает на себя внимание малое значение вероятной ошибки.
Величина р приведена с учетом меньшего значения силы тяжести на Марсе и соответствует как бы показанию барометра-анероида, перенесенного на поверхность этой планеты. Ни в одной точке земной поверхности такого давления нет. На Земле оно достигается только на высоте 17 км.
Высота однородной атмосферы (толщина слоя воздуха с плотностью, равной плотности у поверхности плане-

¹ В 1950 г. Дольфюс [97] получил новую оценку р = 90 мб, что очень близко к среднему значению, полученному Вокулером.

14

ты) для Марса H = 19 км против 8 км для Земли, общая же масса марсианской атмосферы составляет 22,5% земной.

§ 5. СОСТАВ АТМОСФЕРЫ

Рассмотрим прежде всего нижнюю грань молекулярного веса газов, которые могут находиться в атмосфере Марса. Известно, что с течением времени планетные атмосферы диссипируют, причем величина диссипации * тем больше, чем меньше молекулярный вес газа. Вопрос этот был детально исследован Джинсом [107], показавшим, что за астрономическое время (порядка нескольких миллиардов лет — время, протекшее с момента образования солнечной системы) только те газы могут быть устойчивыми по отношению к диссипации, для которых скорость диссипации v_дисс и средняя квадратичная скорость молекул v_кв удовлетворяют неравенству

v_кв < 0,2 v_дисс

Для планеты массы М, радиуса R, , для газа с молекулярным весом μ при температуре сферы диссипации Т

Отсюда следует, что в атмосфере планеты могут сохраняться только те газы, для которых

Для Марса имеем μ > 0,04 Т.
Согласно А. И. Лебединскому [47], рассмотревшему лучистое равновесие реальной атмосферы Марса, непрозрачной лишь в избранных участках спектра, температура сферы диссипации (верхней атмосферы) близка к 100° К. Следовательно, для газа, находящегося в современной атмосфере Марса, должно быть μ > 4. Следовательно, в ней могут быть все газы, начиная с азота (μ = 28), но не может быть ни водорода, ни гелия.
Кислород и водяной пар, интересующие нас в первую очередь, также могут сохраниться в атмосфере Марса. Здесь, однако, следует заметить, что применение формул

15

Джинса для оценки величины диссипации водяного пара некорректно, так как плотность водяного пара в атмосфере с высотой падает не по экспоненте, а значительно более сложным образом, что обычно не учитывается. Однако это все же не может изменить принципиального результата.
Д. Койпер [38] рассмотрел химическую теорию обилия газов в атмосферах планет. Для Марса он приводит следующий список: СO₂ + CO; NO; N₂; N₂O; COS; SO₂; H₂O; О₂ + O₃. Для NO, SO₂ и особенно Н₂O и COS содержание будет заметно уменьшаться фотодиссоциацией (если только они вообще присутствуют в атмосфере), так как для них предел диссоциации лежит в достаточно длинноволновой области.
Кроме газов приведенного списка, в атмосфере Марса очень вероятно присутствие инертных газов, особенно Ar⁴⁰ (продукт распада К⁴⁰). Предполагая кларки * К⁴⁰ для Земли и Марса равными, можно найти, что количество Ar⁴⁰ на Марсе должно составлять около 20% земного.
Обратимся теперь к результатам наблюдений. Обнаружению газов в атмосфере Марса спектроскопическим путем сильно мешает наложение на искомые полосы гораздо более мощных теллурических полос *. Обычно приходится сравнивать спектры планеты и объекта, в спектре которого эти полосы заведомо отсутствуют (например, Луны или Солнца), полученные при одинаковых зенитных расстояниях.
В 1947—1948 гг. Койпер таким образом уверенно обнаружил полосы поглощения СO₂ у λλ 1,58; 1,60; 1,96; 2,01; 2,06 мк [38]. По интенсивности полос у 1,58 и 1,60 мк Койпер нашел, что содержание углекислоты в марсианской атмосфере в два раза больше, нежели в земной, приведенная толщина слоя СO₂ оценивается в 440 см. ¹ Результаты Койпера не вызывают сомнений и не обесцениваются отрицательным результатом Ричардсона в 1956 г. По-видимому, здесь сыграла роль сильная замутненность атмосферы Марса во время наблюдений.
В 1954 г. присутствие СO₂ было подтверждено В. Синтоном и Дж. Стронгом наблюдениями на 5-метровом реф-

¹ Гранджан и Гуди [105], пересмотрев данные Койпера, оценивают приведенную толщу СO₂ в 2900 см — в 13 раз больше, нежели на Земле. Возможно, что эта цифра завышена.

16

Фотографическая карта Марса (по Г. де Моттони)

лекторе Маунт-Паломарской обсерватории. Они нашли усиление полос CO₂ в спектре Марса по сравнению со спектром Луны у λ 9,4; 10,4; 12,6 мк [117 а].
Углекислота так и осталась единственным газом, обнаруженным непосредственно спектроскопически. NO, N₂O, COS и SO₂ не были обнаружены. Из факта отсутствия их полос поглощения были оценены верхние пределы их содержания, оказавшиеся пренебрежимо малыми.
Что касается азота, то он не имеет полос поглощения в доступной изучению части спектра и поэтому прямое обнаружение его пока невозможно.
Наиболее интересными для нас газами являются, конечно, кислород и водяной пар. Вопрос о наличии водя-ного пара будет рассмотрен особо. Здесь мы рассмотрим результаты поисков в атмосфере Марса кислорода.
В 1909 г. Вери, сравнивая интенсивность полос кислорода в спектрах Луны и Марса, нашел якобы небольшие следы этого газа. Адамс и Сент-Джон в 1926 г., используя допплеровское смещение марсианских полос кислорода относительно земных (метод Ловелла), также получили указание на наличие в атмосфере Марса кислорода в количестве, соответствующем парциальному давлению 10 мб. Однако в обоих случаях результаты были отягчены большими погрешностями и в настоящее время должны быть, несомненно, признаны ошибочными. Заметим, что еще в 1910 г. Кэмпбелл и Альбрехт получили методом Ловелла отрицательный результат.
Наиболее убедителен результат Дэнхема и Адамса 1933 г. [24], применявших также метод Ловелла с использованием высокодисперсного (5,6 Å/мм) спектрографа обсерватории Маунт-Вильсон. Работа эта, проведенная с большой тщательностью, дала безусловно отрицательный результат. Было установлено лишь, что количество кислорода в атмосфере Марса не превышает 0,15% земного, т. е. не выше 10¹⁷ г (общее количество), а приведенная толщина не более 250 см, т. е. меньше, нежели CO₂. Этот результат подтвержден в 1956 г. Ричардсоном [115] (Маунт-Вильсон, те же инструменты). Американская экспедиция на Мауна-Лоа (Гавайи) в 1956 г. [111] со спектрографом с дисперсией 2 Å/мм также не обнаружила полос кислорода. Такой же результат был получен уже после противостояния 1956 г. на обсерватории Джорджтаунского колледжа супругами Кисс и Корлисс [108].

17

Этот неожиданный вывод будет обсужден нами в § 22.
Резюмируя, следует предположить (методом исключения) , что основной частью марсианской атмосферы должен быть азот, к сожалению, пока спектрально необнаружимый; вероятно, сравнительно велика доля инертных газов. Используя приведенные выше данные о мощности атмосферы Марса, можно сопоставить наиболее вероятный химический состав земной и марсианской атмосфер.
Приведенная толщина (в метрах при g = 981 см/сек², нормальных температуре и давлении):

§ 6. РАДИАЦИОННЫЕ УСЛОВИЯ

Радиационные условия — едва ли не важнейший фактор, определяющий оптические свойства растительности, т. е. именно те же свойства, которые единственно доступны для астрофизических наблюдений. Между тем оценке радиационных условий до сих пор совершенно не уделялось или уделялось крайне мало внимания.
Важнейшими характеристиками светового поля на дне атмосферы являются интенсивность, периодичность и спектральное распределение.
Интенсивность солнечной радиации на Марсе мало отличается от интенсивности на Земле. Если на Земле (вне атмосферы), она равна 2 кал/см² · мин, то на Марсе она меняется от 0,73 до 1,05 кал/см² · мин, а среднее значение ее равно 0,87 кал/см² · мин.
Сравнительное количество солнечной энергии, выраженное в кал/см² · сут, на различных широтах планеты в течение года для Марса и Земли показано на фиг. 1.
Периодичность изменения светового поля на Марсе такая же, как и на Земле, ибо сутки Марса всего на 41 мин длиннее, а наклон оси к плоскости орбиты всего на 0°,5—1°,5 больше.

¹ По Гранджану и Гуди [105].
² Вычислено по данным [63] при условии полного испарения. Содержание переменно.

18

Что касается распределения энергии в спектре Солнца на дне атмосферы Марса, то оно, как мы увидим, суще-ственно иное, нежели на Земле, что определяется иными оптическими свойствами атмосферы.
Главную роль в экстинкции * в атмосферах Земли и Марса (в видимой части спектра) играет рассеяние света. Атмосфера Марса значительно менее плотна по сравнению с земной, вследствие чего экстинкция в ней несрав-

Фиг. 1. Поток солнечного излучения на Земле
и на Марсе:

1 — экватор; 2 — широта 45°; 3 — полюс;
— Земля; --- Марс

ненно слабее. Так как величина молекулярного (рэлеевского) рассеяния обратно пропорциональна λ⁴, различие это особенно сказывается в коротковолновой области спектра.
Ряд авторов (Райт, Слайфер, Вокулер [14] и др.) выдвинули гипотезу о существовании в атмосфере Марса так называемого «фиолетового слоя», обладающего существенным истинным поглощением в коротковолновой части спектра. Согласно этой гипотезе, «фиолетовый слой» обладает переменной плотностью в разное время и в разных местах планеты. В качестве аэрозоля, его объясняющего, Вокулер и Гесс выдвигают предположение о ледяных кристаллах, Койпер — о водяных каплях и т. д. Н. А. Козырев [37] пошел еще дальше, предположив наличие истинного поглощения вдоль всего спектра, причем этими свойствами атмосферы им объясняется наблюдаемый

19

красный цвет поверхности Марса, имеющий на самом деле (по Н. А. Козыреву) нейтральную окраску.
Гипотеза о «фиолетовом слое» была недавно подвергнута резкой критике В. В. Шароновым [90, 91], который показал, что:
а) мысль о поглощающей прослойке переменной плотности, сгущения которой образуют светлые облака, неверна, ибо при любой схеме строения атмосферы сгущения поглощающего слоя будут выступать только в виде темных пятен;
б) эта гипотеза не согласуется с распределением яркости вдоль радиуса диска Марса; атмосфера Марса вносит отнюдь не покраснение, а посинение. Показатель цвета уменьшается от центра диска к краю. Потемнение к краю растет от фиолетовых лучей к красным;
в) нет возможности указать аэрозоль, вызывающую явление «фиолетового слоя». Капли, ледяные кристаллы и т. д. являются диэлектриками и не могут дать сильного поглощения в ультрафиолете;
г) гипотеза эта излишня, ибо наблюдаемые явления хорошо объясняются комбинацией рэлеевского рассеяния и нейтрального рассеяния на крупных частицах. Если принять, что эффект Райта (разность диаметров диска Марса в фиолетовых и красных лучах) есть следствие фотографических эффектов [4], то для гипотезы «фиолетового слоя» отпадают всякие основания.
Ничтожная роль истинного поглощения в атмосфере Марса выявилась также при анализе фотографий, полученных с электронно-оптическим преобразователем в Крымской обсерватории М. М. Бутсловым, А. А. Калиняком и Л. А. Камионко [9 а], а теоретически — А. В. Курчаковым [45 б]. Какова же экстинкция, вызываемая атмосферой Марса? Н. Н. Сытинская [67] дает следующие значения коэффициента прозрачности в разных длинах волн:

С этими коэффициентами прозрачности и с учетом коэффициента дилюции * для Марса нами было вычислено распределение энергии в видимой части спектра на дне атмосферы Марса (фиг. 2). Рядом для сравнения приве-дено распределение энергии на дне атмосферы Земли, вычисленное со стандартными коэффициентами прозрачно-

20

сти [40]. Распределение энергии во внеатмосферном спектре Солнца принято по Фабри, Абботу и Пласкетту.
Для нас, однако, большее значение имеет не само распределение энергии, а распределение числа квантов, по-лучаемых поверхностью планеты, по длинам волн и положение «квантового максимума», ибо в дальнейшем мы рассмотрим возможность фотосинтеза и других фотохимических процессов жизнедеятельности растительности. Вы-

Фиг. 2. Распределение энергии в спектре Солнца на дне атмосфер
Земли и Марса
— Земля; --- Марс

численное нами «квантовое распределение» для Земли и Марса приведено на фиг. 3. Как видно из графика, на Земле квантовый максимум приходится на 680 ммк, на Марсе же он сильно сдвинут в синюю часть и расположен между 500—550 ммк. Более точно локализовать его пока не представляется возможным.
Заметим, что положение этого максимума сохранится Даже в случае принятия гипотезы «фиолетового слоя». «Фиолетовый слой» должен вызывать сильное поглощение для λ < 450 ммк, а для λ > 500 ммк он прозрачен. Итак, различные положения квантового максимума — это первое существенное различие поля радиации на дне атмосфер Земли и Марса.
Второе отличие состоит в значительно большей интенсивности ультрафиолетовой (УФ) радиации. На Земле УФ-радиация поглощается в атмосфере почти нацело. Главным поглощающим агентом, наряду с другими,

21

менее важными, является озон, дающий в ультрафиолете ряд глубоких полос (полоса Гартлея 220—320 ммк, полоса Хёггинса 300—345 ммк). На Марсе же и кислород и озон не обнаружены, а если и присутствуют, то вызываемое ими поглощение пренебрежимо мало. Поглощение УФ-радиации углекислотой начинается только со 180 ммк, а далее с 80 ммк (процессы первой ионизации N₂). УФ-радиация с λ >180 ммк свободно доходит до поверхности, лишь незначительно рассеиваясь в дымке ледяных кристаллов.
Инфракрасная (ИК) радиация в земной атмосфере сильно поглощается водяным паром. Роль других агентов значительно меньше. Водяной пар прозрачен для ИК-радиации только в области 9—12 мк.
Поскольку излучение Солнца в ИК-области весьма мало, гораздо существеннее влияние поглощения водяным паром на тепловое излучение планеты. За исключением «окна» 9—12 мк, вся тепловая радиация поглощается в атмосфере и излучается снова в виде обратного излучения атмосферы, которое поглощается земной поверхностью (тепличный эффект).
В условиях сухой атмосферы Марса (см. § 8) поглощение ИК-радиации происходит только в CO₂, главным образом в полосе 12,9—17,1 мк (максимум у 14,7 мк). Это задерживает, однако, не более 15—20% теплового излучения планеты; поэтому «выхолаживание» на Марсе весьма велико.
Наконец, вследствие меньшей мощности атмосферы и, возможно, меньшей величины магнитного поля Марса (т. е. меньшее поглощение и меньшие широтные эффек-

22

ты), поверхность его получает большую дозу космической радиации. За год доза ионизующей компоненты (плюс нейтроны) составляет, по-видимому, 100—200 рентген. Точные количественные расчеты здесь затруднительны.

§ 7. ТЕМПЕРАТУРА

В настоящее время накоплен значительный наблюдательный материал, позволяющий составить вполне определенное представление о температурных условиях на поверхности Марса. Основные работы в этой области принадлежат обсерваториям Ловелла (Флагстафф, Аризона) и Маунт-Вильсон.
Все методы определения планетных температур сводятся к измерению потока идущей от планеты ИК-радиации. Обычно измерения проводятся с помощью термопары с водяным фильтром, поглощающим ИК-радиацию, и без него. Часто применяется измерение потока радиации с двумя фильтрами: флюоритовым и водяным, что дает возможность измерить величину ИК-радиации в двух участках спектра (метод отношения спектральных составляющих). Дальнейшие вычисления (после введения поправок за поглощение в атмосфере) происходят в предположении, что закон Стефана * применим к поверхности планеты. Хотя планета и не излучает, как абсолютно черное тело, вносимые вследствие этого погрешности для первого метода невелики, так как температура пропорциональна корню четвертой степени из излученного количества энергии.
Для метода отношения спектральных составляющих такое предположение значительно искажает результат (занижение температуры на 50°). Гипотеза о селективном характере излучения поверхности планеты (Кобленц) дает возможность согласовать результаты обоих методов.
Данные различных авторов (Мензел [113], Петит и Никольсон [114], Кобленц и Лампланд [96], Джиффорд [104]) находятся в основном в хорошем согласии друг с другом. Мы приведем здесь поэтому лишь наиболее подробные данные, опубликованные Ф. Джиффордом (обсерватория Ловелла). Они являются результатом обработки около 1300 измерений, проведенных Лампландом с 1926 по 1943 г. с использованием водяного фильтра.

23

Относительно результатов Джиффорда следует заметить следующее: вследствие значительных размеров приемника радиации каждая измеренная температура есть среднее по участку поверхности планеты диаметром около 200 км; случайная относительная ошибка составляет несколько процентов; вследствие систематических ошибок, а также вследствие принятия гипотезы об идеальном излучателе температуры занижены, так что их следует рассматривать как нижний предел.
Поскольку атмосфера Марса практически прозрачна, все температуры относятся непосредственно к поверхности планеты. Распределение полуденных температур по поверхности планеты для различных сезонов года (усредненное по многолетним наблюдениям) приведено на фиг. 4 (для весны в южном полушарии данных недостаточно). Выделена изотерма 273 °К.
Как уже отмечалось, приведенные на фиг. 4 температуры относятся к самой поверхности Марса, в то время как климат Земли характеризуется обычно температурами, измеренными на высоте 2 м над почвой. Температуры почвы (Т_п) и близпочвенного слоя воздуха (Т_бп) связаны соотношением теории лучистого равновесия:

Т_п⁴ = Т_бп⁴ + Т_о⁴,

где Т_о — температура верхних слоев атмосферы. Так как Т_о на Марсе близко к 100° К [47], то отсюда следует, что температура почвы и прилегающего слоя воздуха различаются не более чем на 1—2°, вследствие же конвекции и эта разница должна выравниваться. Таким образом, изотерма 273° К оконтуривает области положительных температур интересуюшего нас участка почвы и близпочвенных слоев воздуха. Итак, первый вывод, который можно сделать из рассмотрения карт изотерм Марса: на планете во все сезоны года существуют области положительных средних температур.
Достойным внимания является тот факт, что изотермы следуют очертаниям темных областей. Так, летняя изотерма 290° К приходится на Mare Cimmeruim, изотерма осени 280° К оконтуривает Syrtis Major. Это является выражением того факта, установленного еще в 1924 г. Кобленцем и Лампландом, что температура темных областей, как правило, выше температуры прилегающих

24

Фиг. 4. Изотермы (°К) в южном полушарии Марса
а — лето; б — осень; в — зима

25

«материков». Средние температуры отличаются для обоих объектов примерно на 10°. Это легко объясняется тем, что альбедо морей ниже альбедо материков; однако, как мы увидим в дальнейшем, этот факт будет иметь также важные астробиологические следствия (§ 20, 23).

Фиг. 5. Изменение температуры вдоль экватора Марса (1)
(цифры показывают число усредненных наблюдений). Данные
Хауде для пустыни Тоби (2)

Δλ — разность долгот с полуденным меридианом

Средняя температура диска Марса, близкая к среднегодовой, для всей планеты равна -20 ÷ -30° С. Для сравнения укажем, что среднегодовая температура для Земли равна +15° С. Однако еще раз подчеркнем, что эта температура, с которой обычно и оперируют, является лишь средней.
В 1956 г. Мейер (Морская исследовательская лаборатория США [111]), работая с 15-метровым радиотелескопом на волне 3,15 см, обнаружил слабое тепловое радиоизлучение диска Марса, соответствующее 230° К, что хорошо согласуется со средней температурой, полученной по измерениям в инфракрасной части спектра.
Важной характеристикой климата являются не только средние температуры, но и суточные и сезонные вариации их. На фиг. 5 представлен усредненный ход тем-

26

пературы вдоль экватора Марса (по Джиффорду), очевидно характеризующий собой (с точностью до колебаний, вызванных неоднородностью поверхности) дневной ход температуры. Из фиг. 5 явствует, что для марсианского климата характерны большие колебания температуры, достигающие 50° С за день (и 70° за сутки). Однако, районы со столь резко выраженным континентальным климатом широко распространены и на Земле,— это области

Фиг. 6. Изменение средней температуры вдоль полуденного меридиана Марса

• — весна (прогиб — возможное влияние Hellas); Δ — лето; О — осень;
× — зима

высокогорных плато и холодных пустынь. На той же фиг. 5 для сравнения изображен ход температур поверхности почвы для пустыни Гоби по данным Хауде (амплитуда за день около 40° С). Амплитуда суточных колебаний на Памире достигает 60° С.
Отличительной особенностью, присущей только Марсу, является то обстоятельство, что температура поднимается выше 0° С лишь на несколько часов близ местного полудня; продолжительность ежедневного «теплого» интервала составляет около 15% длительности суток.
Суточный максимум температур запаздывает по отношению к максимуму радиации на 1—1,5 часа (Джиффорд). Синтон в 1954 г. получил величину запаздывания 0,5 часа. Из всех исследователей Марса лишь Петит и Никольсон (1925 г.) получили максимум температур,

27

приходящийся на местный полдень, что непонятно, ибо, согласно Миланковичу, запаздывание максимума должно иметь место даже на планете, лишенной атмосферы. На Земле величина запаздывания составляет около трех часов.
В отношении годичных колебаний температуры климат Марса не более суров, чем климат отдельных областей на Земле.
На фиг. 6 приведено распределение средних температур вдоль полуденного меридиана (по Джиффорду) для четырех сезонов. Из фиг. 6 (как и из карт изотерм) видно, что области положительных температур захватывают главным образом экваториальные и тропические районы Марса. Амплитуда годичных колебаний температуры составляет 70—80° С. На Земле, на Памире, например, эта амплитуда достигает 102°,5 С.
Согласно Вокулеру, ход температур в течение года в точности повторяет ход величины получаемой солнечной радиации. Джиффорд получил, однако, запаздывание максимума температур относительно максимума радиации, приблизительно на три недели, что трудно объяснимо теоретически.
В заключение отметим, что из-за большого эксцентриситета орбиты Марса (е = 0,093) южное полушарие летом получает в 1,44 раза больше тепла, чем северное в тот же сезон.
Подводя итоги, можно сказать, что хотя температурный режим Марса в целом несравненно более суров, чем для Земли в целом, он все же вполне сравним с температурным режимом ряда районов на Земле (высокогорных холодных пустынь).

§ 8. ВОДА

Наличие жидкой воды в виде открытых бассейнов достаточно крупных площадей на Марсе совершенно исключено. Хотя вода там и может существовать в жидком виде (при давлении 87 мб температура кипения воды составляет +43°С — температура, не имеющая места на Марсе), образованию открытых вод будет препятствовать кратковременность ежедневного периода положительных температур. Если даже на Марсе и существуют погребенные водные бассейны (такие идеи были развиты

28

В. Д. Давыдовым [21], однако, нам они представляются весьма искусственными, см. § 12), то с поверхности их при не очень глубоком захоронении большую часть дня должна происходить сублимация льда, но не таяние его. Жидкая вода, по-видимому, может образовываться лишь в виде почвенных вод, при оттаивании поверхностного слоя вечной мерзлоты, присутствия которой на Марсе можно ожидать.
В. Г. Фесенков показал, что если бы на Марсе существовали открытые бассейны диаметром более 300 м, то мы могли бы наблюдать достаточно яркий блик Солнца, что не имеет места [80]. Хотя Н. П. Барабашов и указал, что за время важнейших противостояний геометрические условия наблюдаемости блика были неудачными [5], едва ли это обесценивает результат В. Г. Фесенкова.
Попытки обнаружения водяного пара в атмосфере Марса спектроскопическим путем делались неоднократно.
В 1908 г. Слайфер и Бери, в 1909 г. Кэмпбелл и Альбрехт пытались найти усиление полосы поглощения а водяного пара в спектре Марса по сравнению со спектром Луны. Результаты Кэмпбелла и Альбрехта были отрицательными, Слайфер же получил усиление полосы а в спектре Марса на 22%. Однако грубость применявшегося метода делает этот результат совершенно недостоверным.
Гораздо более надежен метод Ловелла (с использованием допплеровского смещения линий в спектре Марса). Этим методом водяной пар пытались обнаружить в 1905 г. Ловелл и Слайфер, в 1910 г.— Кэмпбелл и Альбрехт, получившие весьма неопределенные результаты.
В 1925 г. Адамс и Сент-Джон пытались при помощи спектрографа с дисперсией 7,3 Å/мм обнаружить допплеровское смещение шести линий водяного пара близ 5900 Å. Они нашли, что интенсивность марсианской составляющей равна 6 ± 2% интенсивности соответствующих теллурических полос*, что отвечает 6% количества водяного пара над Маунт-Вильсон в ночь наблюдений. Однако большая величина вероятной ошибки заставляет поставить этот результат под сомнение.
С 1937 г. поиски водяного пара неоднократно предпринимались Дэнхемом [24] и Адамсом на Маунт-Вильсон с помощью 2,5-метрового телескопа и спектрографа с дисперсией 6 Å/мм. Результат получился несомненно отрица-

29

тельный. В качество верхнего предела содержания водяных паров (исходя из чувствительности метода) Дэнхем дает 0,15% количества водяных паров над горой Маунт-Вильсон зимой.
В 1956 г. американская экспедиция на Мауна-Лоа при дисперсии спектрографа 2 Å/мм также не обнаружила следов водяного пара [111]. В качестве верхнего предела дается 0,08 мм осажденного слоя. Аналогичный результат был получен после противостояния 1956 г. на обсерватории Джорджтаунского колледжа по инфракрасной полосе поглощения [108].
Между тем, вода на Марсе несомненно существует в виде облачных образований и в твердой фазе, способной сублимировать. Облачные образования в атмосфере Марса хорошо известны еще со времени первых наблюдений планеты. Из числа аэрозолей Марса для нас сейчас представляют интерес:
а) белые облака в виде пятен и общей вуали, заволакивающей в зимнее время полярные области. Характер поляризации их указывает, что они состоят из мелких ледяных кристаллов;
б) синие туманы, хорошо видные на снимках в сине-фиолетовых лучах, наблюдающиеся преимущественно у терминатора. Дольфюс считает, что они, возможно, состоят из водяных капель размером 2—2,5 мк, что, однако, в свете работ А. И. Лебединского (см. ниже) представляется маловероятным.
Кроме того, на утренней стороне планеты часто бывают видны белые пятна и полосы, по-видимому, представ-ляющие собой выпадающий ночью иней. С увеличением высоты Солнца они быстро исчезают.
Однако наибольший интерес представляют для нас полярные шапки Марса. Выпадение белого вещества в зимнее время близ полюсов Марса было отмечено еще первыми наблюдателями его (Кассини). После работ Койпера по инфракрасной спектроскопии полярных шапок исчезли последние сомнения в том, что это вещество есть вода в твердой фазе, а отнюдь не твердая углекислота.
Каково физическое состояние воды в шапках? Едва ли в настоящее время можно принять гипотезу Г. А. Тихова о том, что полярные шапки — это корки льда. Значительное альбедо * шапок в красных лучах (превосходящее по

30

меньшей мере в пять раз соответствующее альбедо льда), изменение контраста с фоном в разных лучах [89], ничтожное альбедо при λ > 1,5 мк (Койпер) — все это показывает, что шапки вероятнее всего представляют собой тонкий слой снега или инея, через который просвечивает почва. В периоды уменьшения и роста шапки над ней наблюдаются облачные образования, состоящие, по-видимому, из ледяных кристаллов, что еще раз подтверждает высказанное выше предположение. Оно в настоящее время является почти общепринятым.
Внешне картина эволюции полярных шапок весьма напоминает выпадение и оттаивание снега на Земле. Обычно шапки не исчезают нацело и в летнее время лишь сильно уменьшаются в размерах; однако в отдельные годы наблюдалось полное исчезновение южной полярной шапки.
Летом вещество полярных шапок переходит испарением в атмосферу и является именно той водой, которая участвует в годичном кругообороте. Поэтому, оценив количество воды в шапках, мы оценим количество воды на поверхности Марса в целом, ибо других устойчивых отложений воды в твердой фазе не наблюдается, а бассейнов жидкой воды нет.
Одна из первых попыток количественной оценки толщины шапок была проведена Вокулером [14]. Он исходил из скорости таяния шапки. Учитывая удельную теплоемкость и теплоту плавления льда и определяя количе-ство полученной шапкой к моменту стаивания лучистой энергии, он оценил среднюю толщину шапки в несколько сантиметров. Вокулер, однако, ошибочно полагал, что существенная часть падающей на шапку энергии идет на испарение. Строгого решения им получено не было.
Серьезная ошибка содержится также в работе Женесле [103а], который в уравнении баланса опустил самый существенный член, учитывающий излучение поверхности, и, как следствие, для центра снеговой шапки получил толщину более 1 м.
Более строгое рассмотрение вопроса было проведено А. И. Лебединским и Г. И. Саловой [63, 47 а]. Решалось уравнение баланса энергии:

W = σT⁴ + χ,

W = (1 - A)H + J,

31

где W — поток радиации, поглощаемой поверхностью снега, слагающийся из потока солнечной радиации H, для которой альбедо равно А, и инфракрасного излучения атмосферы J; χ — энергия, расходуемая на испарение. Для оценки времени исчезновения шапки на разных широтах (т. е. времени испарения) были взяты данные Антониади.
Рассматривая сначала случай непрозрачного снегового покрова (А — альбедо снега), авторы получили толщину слоя снега 0,001—0,002 г/см², что противоречит принятой непрозрачности. В случае практически прозрачного снегового покрова (А близко к альбедо почвы) толщина слоя получилась 0,25 г/см², т. е. налицо опять противоречие, так как такой слой снега заведомо непрозрачен. Следовательно, истинная толщина слоя снега лежит где-то между 2 · 10^-3 и 2 · 10^-1 г/см².
Вывод о том, что шапки Марса представляют собой тонкий слой инея (сублимирующий без таяния), хорошо подтверждается лабораторными экспериментами Дольфюса [99а] по получению искусственного инея при пониженном давлении.
Другой независимый путь оценки толщины слоя, предложенный авторами, состоит в оценке верхней границы количества ледяных кристаллов в атмосфере при полном стаивании шапки. Это количество ограничивается сверху малой замутненностью атмосферы. Оценивая наивероятнейшие размеры кристалликов льда, взвешенных в атмосфере (десятки микронов) и принимая оптическую толщу атмосферы τ ≤ 0,1, авторы получили среднюю толщину слоя снега в шапках ~0,03 г/см², где ручаться, по-видимому, можно только за порядок.
Сопоставляя все эти результаты, можно с достаточной уверенностью считать, что средняя толщина снегового покрова шапок — порядка n ·10^-2 г/см². Это приводит к оценке общего количества воды на Марсе n ·10¹⁵ г или n · 10^-3 г/см², если распределить воду по всей поверхности планеты.
Почему же, если вода из полярных шапок испаряется в атмосферу, она не обнаружена там спектроскопически? Этот вопрос был рассмотрен А. И. Лебединским [47]. Рассматривая радиационный баланс объема влажного воздуха, он пришел к выводу, что температура его должна быть примерно на 25° С ниже температуры сухого воздуха, и

32

без того имеющего отрицательную температуру. Следовательно, все водяные пары в атмосфере Марса должны немедленно вымерзать и воздух вновь становится сухим. В этом находит обоснование оценка количества воды в атмосфере по замутненности последней. Это не означает, однако, что водяной пар совершенно не может находиться в атмосфере Марса. В дневные часы, вследствие суточных колебаний температуры, в близпочвенном слое вода может обращаться в пар. Однако это ограничивается весьма тонким близпочвенным слоем, где не может создаться достаточная для спектрального обнаружения оптическая толща воды.
Г. И. Салова, исследуя утреннюю дугу на Марсе и показав предварительно, что появление ее вызывается возникновением радиационных туманов, нашла, что абсолютная влажность воздуха быстро падает с высотой и основное количество невымерзающего водяного пара сосредоточено в слое порядка 20—30 м над почвой. Максимальное значение абсолютной влажности порядка 10^-6 г/см³, а общее количество парообразной воды в нижнем слое 10^-3 г/см² осажденного слоя воды.
Возможно также, что над районами, занятыми вечной мерзлотой, в околополуденные часы локальная влажность увеличивается.
Итак, содержание воды на Марсе настолько низко, что не имеет себе аналогов в земных условиях.

§ 9. ВЕТРЫ

Ветры в атмосфере Марса регулярно наблюдаются по перемещению облачных образований.
Скорости ветра на высоте облаков (10—30 км) составляют, по Антониади, 4—10 м/сек, что значительно меньше соответствующих скоростей на Земле (30—40 м/сек). В приземном слое из-за эффекта трения эти скорости еще меньше. В силу меньшей плотности атмосферы Марса и значительно меньших скоростей, энергия, переносимая ветрами, весьма мала по сравнению с энергией ветров на Земле. Однако в силу меньшего значения ускорения силы тяжести на Марсе (0,38 g) ветры часто поднимают и несут с собой большие массы пыли (пылевые бури на Марсе наблюдались неоднократно, особенно интенсивно во время противостояния 1956 г.).

33

Общая циркуляция атмосферы изучена плохо. По предварительным данным Гесса [106] она несколько напоминает земную по существованию пассатных зон и значительной роли циклонических систем.
Существенным фактором для циркуляции атмосферы Марса является отсутствие таких мощных аккумуляторов тепла, как океаны. Пояса низкого давления расположены далеко к югу и северу от экватора. Во время лета в южном полушарии ветры северного полушария пересекают экватор и, отклоняясь под действием силы Кориолиса на восток, дуют как северо-западный пассат до широт 30—40°. Ввиду того, что лето в южном полушарии наступает в перигелии и южное полушарие почти все покрыто темными, сильно нагревающимися областями, ветры лета в этом полушарии наиболее сильны. Однако, как уже говорилось, сила их все же несравненно меньше, нежели на Земле.

10. ПОВЕРХНОСТЬ ПЛАНЕТЫ

Самой характерной чертой рельефа Марса является его равнинность. Неоднократные наблюдения терминатора * (особенно тщательно П. Ловеллом) показали, что на нем безусловно отсутствуют горы такого типа, какой мы имеем на Земле (т. е. с достаточно крутыми склонами). Если на Марсе и есть возвышенности, то только типа плато с очень отлогими склонами, не отбрасывающими теней при косом освещении.
Еще более определенные указания дают нам фотометрические наблюдения. Н. Н. Сытинская [69] ввела в рассмотрение «фактор гладкости» q, являющийся показателем при косинусе угла падения в законе отражения света поверхностью:

J = J₀ cos^q i.

Для Марса в целом q близко к единице, т. е. он достаточно хорошо удовлетворяет закону Ламберта (ровная незеркальная поверхность). Это означает, что на Марсе отсутствуют не только горы, но не распространены даже неровности типа небольших углублений, ям, крупных камней и т. п.
Сказанное не относится к полярным областям. Неравномерность исчезновения шапок, образование отдельных изолированных островков снега заставляет предположить

34

наличие отдельных вершин, на которых позже происходит испарение ледяных кристаллов. Рельеф полярных областей, по-видимому, менее однообразен (горы Митчелла близ южного полюса).
Что касается пород, слагающих поверхность Марса, то, к сожалению, в этом вопросе имеется еще большая неопределенность. До настоящего времени не удалось еще подобрать земную породу, полностью соответствующую по своим оптическим свойствам поверхности Марса ¹.
Колориметрия * Марса проводилась неоднократно. Ход отражательной способности «материков» по спектру известен хорошо: в видимой части спектра она монотонно растет с длиной волны. Сопоставления ее с отражательной способностью земных пород приводят большинство исследователей к согласию, что наилучшее соответствие дают красные пески пустынь или песчаник (Кринов, Шаронов, Радлова, Дольфюс и многие другие), за цвет которых ответственны окислы железа. В качестве примера можно привести сравнение коэффициентов яркости «материков» Марса и красного песка (по В. В. Шаронову [88]).

К сожалению, в инфракрасных лучах соответствие нарушается. В то же время отражательная способность «материков» Марса начинает падать уже в районе 1 мк. Исследуя многочисленные образцы, Койпер [38] нашел, что в целом спектр «материков» Марса хорошо представляется фельзитом (вулканическая порода: калиевые и алюмосиликаты с вкраплениями кварца). Вывод Койпера, однако, вызывает сомнение, так как едва ли поверхность Марса сложена скальными породами. На дисперсное состояние пород (пески, пыль) указывают частые пыльные бури в атмосфере Марса. Между тем изменение дисперсности вещества меняет его отражательную способность.
Несогласие температур, полученных по измерению общего потока ИК-радиации и методом спектральных

¹ Последние фотометрические исследования В. В. Шаронова [91а] и поляриметрические измерения Дольфюса [99] показывают, что по светлоте, цвету и поляризации с «материками» Марса наиболее сходен порошкообразный лимонит.

35

составляющих, заставляет предположить селективное излучение пород, слагающих поверхность Марса, ибо селективное поглощение атмосферы в рассматриваемой области (8—10 мк) исключено. Это почти однозначно указывает на присутствие силикатов.
Наконец, ход поляризации с углом фазы, по-видимому, хорошо представляется (как и ход альбедо в видимой части спектра) красноватыми песками или песчаником в раздробленном состоянии (лимонитовые пески по Дольфюсу [99]¹. Попытка Лио подобрать кривую поляризации смешением различных видов вулканического пепла весьма искусственны. Резюмируя изложенное, можно с достаточной уверенностью сказать, что в окраске поверхности Марса должны большую роль играть окислы железа (катион Fe⁺³ в Fe₂O₃), ибо едва ли возможно найти хромофор такой окраски, который был бы столь распространен в природе (кларки других элементов, дающих красные хромофоры, малы по сравнению с кларком железа). Едва ли приходится сомневаться также в присутствии силикатов в мелкодисперсном состоянии (пески, лёссы).
Все эти данные относятся в основном к светлым областям — «материкам». Природы же темных областей мы в этой главе касаться не будем, ибо рассмотрение этого вопроса составляет основное содержание следующих глав.
Все сказанное выше позволяет составить представление о том комплексе природных условий, в которых нахо-дятся на Марсе предполагаемые организмы. В дальнейшем изложении мы будем неоднократно ссылаться на данные настоящей главы.

1 Лимонит или бурый железняк (Fe₂O₃ + n · H₂O) имеет весьма разнообразные формы. Лишь одна из них, а именно рыхлый землистый бурый железняк или охра, подходит по цветовым и отражательным свойствам к «материкам» Марса (В. В. Шаронов [91а]).

36

ГЛАВА III

ВОЗМОЖНОСТЬ СУЩЕСТВОВАНИЯ ЖИЗНИ НА МАРСЕ

Рассмотрение возможности жизни на каком-либо небесном теле должно обязательно вестись в двух аспектах: настоящего и прошлого. Астробиолог, стоящий на последовательных позициях диалектического материализма, должен рассматривать жизнь на планете не как внеисторическое явление, но как процесс, закономерно начавшийся некогда в прошлом. Поэтому первый вопрос, который должен быть им поставлен, следующий: могла ли когда-либо зародиться жизнь на планете, были ли для этого соответствующие условия? К сожалению, принцип историзма часто игнорируется. На это указывал в свое время В. Г. Фесенков, который, к сожалению, не сделал попытки рассмотреть вопрос хоть сколько-нибудь подробно. Ниже такая попытка будет сделана, исходя из идей, развитых Б. М. Владимирским и автором.

§11. ЗАРОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ

Каковы условия, которым должна удовлетворять планета для того, чтобы на ней могла зародиться жизнь?
Формулировка их несколько затрудняется отсутствием единой, общепринятой теории происхождения жизни. В настоящее время все большее и большее признание получает теория, разработанная А. И. Опариным [55]. Во всяком случае, она не встречает достаточно веских возражений.
Ясно, что жизнь возникла в результате длительной эволюции органических соединений, начиная с простей-

37

ших углеводородов. Следовательно, первым условием должно быть наличие на планете исходных продуктов типа метана и других углеводородов, служивших материалом для построения более сложных органических соединений.
Вторым условием является то, что на планете на определенном этапе должна быть обстановка, благоприятствующая окислению, чтобы мог начаться процесс превращения простейших углеводородов в более сложные их производные: спирты, альдегиды, кетоны, органические кислоты и, наконец, аминокислоты — кирпичи белковой молекулы.
Третье важное условие состоит в наличии воды, ибо эволюция могла происходить лишь в водном растворе: должна осуществляться свободная миграция вступающих в реакцию соединений. Кроме того, вода в результате процессов гидратации сама входит как составной элемент во многие органические вещества. Согласно А. И. Опарину, на Земле водной средой был первородный океан. Эту точку зрения поддерживали В. Л. Комаров [39], Л. В. Зенкевич [30], А. Н. Криштофович [44], Л. Ш. Давиташвили [20] и др.
По мнению других авторов, наличие больших масс воды типа океанических бассейнов не обязательно.
В. Р. Вильямс [10], Л. С. Берг [8], Н. Г. Холодный [85] и Б. Б. Полынов [58] развивали идеи, по которым жизнь зародилась в верхних слоях литосферы, где вода присутствует в виде поверхностных пленок, капиллярной воды и т. д. Такая возможность не отвергается и А. И. Опариным. Гипотеза В. Р. Вильямса и др. возникла главным образом вследствие необходимости найти экран, предохраняющий археобионты от УФ-радиации, поглощаемой в настоящее время озоновым экраном (полоса Гартлея совпадает с бактерицидным максимумом 254—257 ммк). Однако последний, по-видимому, существовал всегда вследствие фотодиссоциации CO₂ и H₂O (кроме того, сильно поглощает ультрафиолет вода), поэтому в гипотезе В. Р. Вильямса вряд ли есть необходимость.
Как бы то ни было, наличие достаточного количества жидкой воды в виде ли океанических бассейнов, или значительно меньших водоемов, является обязательным условием.
Наконец, четвертым условием является наличие подходящих температурных условий. При этом более важен,

38

вопреки установившемуся мнению, не нижний, а верхний предел температур. В силу экзотермического характера реакций, приводящих к образованию первичных органических соединений, они могут происходить при самых низких положительных температурах (А. И. Опарин), лишь бы сохранялась жидкая водная среда.
Важно, чтобы температура не была слишком высокой, ибо денатурация белков * происходит уже при температуре 20-30° С¹.

§ 12. ВОЗМОЖНОСТЬ ЗАРОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ НА МАРСЕ

Удовлетворяет ли этим условиям современный Марс? Нет, не удовлетворяет. Могли ли эти условия иметь место на Марсе в далеком прошлом? Предполагать это имеются веские основания. Конечно, рассмотрение этого вопроса (по сути дела космогонического характера) содержит известную долю неопределенности, однако положение далеко не так безнадежно, как это представляется некоторым авторам, например В. Г. Фесенкову [82].
В выполнении в прошлом первого условия не может быть никаких сомнений. Если оставить в стороне детали механизма образования планет, все современные космогонисты сходятся на том, что солнечная система образовалась из холодного газово-пылевого облака (О. Ю. Шмидт, Б. Ю. Левин, А. И. Лебединский, Л. Э. Гуревич, Юри, Койпер, Вейцзекер и др. [19, 121]). Химический состав атмосфер больших планет указывает, что первичное облако уже содержало простейшие углеводороды типа метана, водород, аммиак, воду. Вероятно присутствие углерода в виде железо-никелевых карбидов (когенит). Марс образовался в более далекой от Солнца и, следовательно, менее прогретой зоне, нежели Земля, и поэтому потеря летучих веществ в этой зоне во всяком случае была не больше, чем на Земле. Нет оснований полагать, что исходный материал для зарождения жизни там отсутствовал.
Второе условие, по-видимому, также выполнялось. Неспособность Марса удерживать водород (см. § 5), придававший атмосфере резко восстановительный характер, привела к его постепенной диссипации. Фотохимическая

¹ В организмах белки уже ассоциированы с другими молекулами, что повышает верхний предел температурной денатурации белков. Для археобионтов это не имело места.

39

диссоциация в атмосфере CO₂ и H₂O должна была приводить к постепенному появлению кислорода. Эти процессы, по-видимому, шли одинаково у планет земной группы, и едва ли можно найти причину, по которой на Марсе в отличие от Земли первичная окислительная обстановка не могла создаться.
Выполнение в прошлом этих двух условий в настоящее время не встречает ни у кого возражений. Напротив, наличие на Марсе в прошлом мощной гидросферы оспаривается (В. Г. Фесенков), хотя и без всяких оснований.
Количество свободной воды на Земле по массе составляет 3 · 10^-4 массы Земли. На Марсе вода составляет лишь 10^-11 массы планеты. Учитывая сказанное выше о расположении Марса в более холодной части протопланетного облака, обосновать космогонически такой огромный дефицит воды трудно. Гидросфера планеты образовывалась в результате длительной эволюции путем выделения свободной воды из недр на поверхность. Если количество выделившейся воды было пропорционально массе планеты, то при массе свободной воды на Земле 2,85 · 10²⁴ г, количество ее на Марсе должно быть, не менее 3 · 10²³ г (если выделение воды пропорционально поверхности планеты, то не менее 8 · 10²³ г) ¹. Современное же количество воды (§ 8) не превышает n · 10¹⁵ г. Таким образом, уже a priori мы должны ожидать на Марсе в прошлом более мощной гидросферы. Это подтверждается и рядом косвенных соображений.
Первый спутник Марса, Фобос, имеет период обращения втрое меньший, чем сутки Марса. Вследствие этого, подвергаясь постоянному приливному торможению * планеты, он быстро уменьшает радиус орбиты. Напротив, радиус орбиты второго спутника — Деймоса увеличивается. Если экстраполировать этот процесс в прошлое, то получится, что орбиты обоих спутников совпадут за период, значительно меньший обычно принимаемого геологического возраста Земли. Следовательно, процесс изменения орбит спутников Марса начался сравнительно недавно, возможно в протерозое или даже в палеозое.
Гипотеза об астероидальном происхождении спутников (захват) совершенно невероятна, ибо тогда становится не-

¹ В. Д. Давыдов [21] справедливо указывает, что меньшее ускорение силы тяжести должно вести на Марсе к ускорению процессов освобождения воды. Это подкрепляет наши рассуждения.

40

понятным, почему орбиты спутников прекрасно подчиняются общим закономерностям в солнечной системе (компланарность орбит, прямое движение и т. д.). Дж. Дарвин [25] предположил поэтому, что сутки Марса постепенно увеличивались вследствие приливного торможения планеты и в некоторый момент сделались больше периода обращения Фобоса. Как известно, наибольшее приливное воздействие возникает при наличии на планете мелководных океанических бассейнов. Было бы желательно рассмотреть этот вопрос количественно, учитывая, что Марс, по-видимому, обладает большей однородностью, нежели Земля (Юри [121]) ¹.
Второе указание дает нам рассмотрение рельефа современного Марса (§ 10). Поверхность Марса можно рассматривать (за исключением небольших близполюсных областей) как идеальный пенеплен *. Между тем на современном Марсе процессы, выравнивающие рельеф, настолько слабы, что объяснить ими наблюдаемую картину нет никакой возможности. Мак-Лафлин [112] дает следующую сводку наличия рельефообразующих процессов на Марсе:

¹ В последнее время вопрос об объяснении ускорения движения Фобоса приливным торможением рассматривался Н. Н. Парийским и И. С. Шкловским, однако выводы их противоречивы.

41

Естественно, что перечисленные процессы не могут быть ответственны за пенепленизацию Марса. Нельзя также принять предположение, что и в прошлом Марс был лишен гор. Этому противоречит расчлененность полярных районов, кроме того, это трудно объяснимо с точки зрения геологической эволюции планеты. Для объяснения пенеплена совершенно необходимо предположить существование в прошлом твердого стока через речные системы и интенсивного химического выветривания (не идущего в отсутствие воды). Сохранность рельефа в полярных областях вполне понятна, ибо там эрозия значительно замедлена.
Третье указание дает нам рассмотрение содержания углекислоты на планетах земной группы. Составим таблицу количества свободной CO₂ (г/см²):

Налицо резкий дефицит свободной CO₂ на Марсе, необъяснимый с космогонической точки зрения. Возможное различие в скорости выделения газов при сравнимых массах планет земной группы не может привести к различию на 3—4 порядка. Диссипировать из атмосферы углекислота (μ = 44) не могла. Единственное разумное предположение состоит в том, что углекислота в атмосфере Марса была в большом количестве, но в настоящее время находится в связанном состоянии в осадочных породах. Однако при любом механизме связывания CO₂ оно может происходить только при наличии избытка воды.
Мнение о том, что темные области — это ложа древних океанических бассейнов, высказывалось уже давно. На пониженное расположение их указывают многочисленные

42

наблюдения. На многих рисунках Ловелла [49] обнаруживается депрессия темных областей на терминаторе. Например, в одном из рисунков терминатор располагается в районе меридиана, проходящего через середину Thyle I, Mare Australe, пересекая возможно Mare Sirenum (хотя эта область неразличима); на другом через Mare Cimmerium, Mare Chronium и Mare Australe.
Аналогичный результат дают фотографические наблюдения Тремплера. Правда, определенная доля неуверенности как в визуальные, так и в фотографические наблюдения вносится иррадиацией.
При небольших глубинах (около 2 км) объем впадин темных областей был бы достаточен для размещения пер-вичной гидросферы.
Таким образом, наличие в прошлом достаточно мощной гидросферы можно считать вполне вероятным. По-скольку современное количество воды крайне мало, приходится допустить эволюцию Марса в направлении постепенного его усыхания. Что же могло привести к этому?
Диссипация воды, как таковой, из атмосферы Марса совершенно невозможна. Она может несколько уменьшить содержание воды только при предварительной диссоциации молекул УФ-излучением. При этом кислород необратимо связывается, а водород диссипирует.
Часть воды могла уйти на гидратацию. По Ф. Ю. Левинсон-Лессингу [48], гидратация является одним из основных процессов, уменьшивших количество свободной воды на Земле. Однако гидратация и дегидратация — взаимообратимые процессы и между ними существует определенное равновесие.
В. Д. Давыдов [21] высказал мысль, что древняя гидросфера почти целиком перешла в криосферу в виде замерзших и погребенных океанов. Однако, на наш взгляд, мощность криосферы им преувеличена. Вымерзание океанов должно было наступать уже тогда, когда усыхание Марса и сопутствующее ему понижение температуры (см. далее) зашло уже достаточно далеко. Однако нет оснований отрицать возможность образования на Марсе слоя вечной мерзлоты или не слишком мощных масс погребенного льда.
В § 16 нами будет рассмотрен еще один весьма мощный процесс, ведущий к исчезновению свободной воды,— фотосинтез.

43

Наконец, четвертым условием зарождения жизни является, как сказано ранее, наличие устойчивых положительных температур для того, чтобы вода могла сохраняться в жидкой фазе, т. е. необходимо, грубо говоря, чтобы средняя температура планеты была положительной.
Для этого совершенно не нужно, как это считает В. Г. Фесенков [82], стоять на точке зрения гипотезы из-начально раскаленных планет, ибо температура была

Фиг. 7. Распределение температур вдоль
реальной (1) и «обсохшей» (2) Земли для июля
в южном полушарии

в прошлом более высока отнюдь не за счет внутреннего тепла планеты. Уже одного присутствия довольно мощной гидросферы достаточно для того, чтобы поднять среднюю температуру до положительной. Само наличие открытых океанических бассейнов, являющихся огромными аккумуляторами тепла, сильно повышает среднюю температуру планеты.
В качестве иллюстрации этого можно привести следующие данные. В. В. Шулейкин [92] провел теоретиче-ский расчет распределения температур вдоль меридианов для «обсохшей» Земли, используя теорию Ангстрема переноса тепла вдоль меридианов. Рассчитанное им распределение для июля дано на фиг. 7. Для сравнения приведено

44

фактическое распределение температур на покрытой океанами Земле [86]. Важно заметить, что расположение на Марсе пониженных темных областей таково, что будучи заполнены гидросферой, они дали бы максимальный отепляющий эффект (они находятся в относительно высоких широтах).
Несомненно, что тепличный эффект за счет большого содержания паров воды в прошлом на Марсе был тоже гораздо сильнее и являлся одним из основных факторов увеличения температуры планеты.
В настоящее время только CO₂ задерживает самое большее 15—20% теплового излучения планеты, приходящегося на область 12,9—17,1 мк, большая же часть тепла теряется и планета выхолаживается. Водяной же пар непрозрачен почти по всей инфракрасной области спектра, за исключением «окна» 9—12 мк. При современной средней температуре диска Марса -25° ÷ -30° С на этот интервал приходится, около 16% теплового излучения планеты. Следовательно, при достаточном содержании водяного пара в атмосфере 84% тепла планеты предохранялось бы от потери в мировое пространство (а при средней температуре 0° С — 83%) против 10—15% в настоящее время. В области же спектра 5—7,5 мк, например, достаточно было бы 5 · 10^-2 г/см² водяных паров, чтобы тепловое излучение в этом интервале поглотилось полностью.
Водяной пар был несомненно главным в создании «согревающего одеяла» вокруг планеты. Некоторая доля тепличного эффекта могла обеспечиваться, возможно, большим содержанием CO₂ (оно зависело, однако, не только от ее запаса, но и от массы гидросферы и температуры, что определяло количество растворенной CO₂). Некоторую роль мог играть в прошлом и озон, имеющий полосу поглощения в «окне» поглощения водяного пара (9,65 мк).
Эволюция планеты в направлении усыхания приводила к охлаждению планеты за счет уменьшения тепличного эффекта и отепляющего действия океанов. Начиная с определенного момента, когда могло уже начаться вымерзание гидросферы, охлаждение в свою очередь начало ускорять усыхание планеты.
Наконец, возможен еще один фактор астрономического характера, увеличивавший в прошлом температуру планет. Ряд авторов (В. Г. Фесенков, А. Г. Масевич, П. П. Па-

45

ренаго и др. [53, 56]) развивали идею о большой роли корпускулярной радиации * в эволюции Солнца. Согласно этим авторам, эволюция Солнца идет в направлении потери массы корпускулярным излучением.
Масса Солнца m в момент Т связана с современной массой m_o соотношением

Большая масса Солнца в прошлом влияла на температуру двояко. Во-первых, в силу соотношения «масса — светимость» интенсивность солнечного излучения была больше. Во-вторых, в силу теоремы Джинса mR = const (R — радиус орбиты планеты), планеты находились на более близком расстоянии от Солнца.
Так, для момента Т = -4 · 10⁹ лет (4 млрд. лет назад) интенсивность солнечного излучения на Марсе была такая же, как сейчас на Земле (современная составляет 0,43 земной), а 3 млрд. лет назад она равнялась 0,78 современной земной.
Если предложенный В. Г. Фесенковым, А. Г. Масевич и др. эволюционный путь Солнца правилен, то следует поставить вопрос о сравнительном возрасте биосфер планет. 3 млрд. лет назад интенсивность солнечного излучения на Земле была такой же, как на современной Венере. Температура была, по-видимому, так высока, что денатурация белков препятствовала появлению жизни. На Марсе же уже тогда могли создаться для этого благоприятные условия. Через некоторое время они могут создаться и на Венере. Таким образом, сфера зарождения жизни мигрирует к Солнцу. Если это так, то высказывавшееся часто a priori предположение о большей древности биосферы Марса по всей вероятности справедливо.
Эволюционно биосфера Марса также, возможно, старше земной. Выше (§ 6) говорилось, что интенсивность ионизирующего излучения и наведенной радиоактивности почвы на Марсе должна быть выше, чем на Земле. Это должно было привести к тому, что мутагенная скорость эволюции марсианских организмов должна быть больше, нежели на Земле.
Мы не будем сейчас рассматривать дискуссионный вопрос, является ли естественная радиация единственным

46

фактором, вызывающим спонтанную мутабильностъ. Против этого высказывались неоднократно возражения (Тимофеев-Риссовский, Меллер и др.). Важно то, что она несомненно влияет на мутации *, действуя на их частоту (опыты Бэбкока и Коллинза [95]). Характерно, что на уровне моря наблюдается мало мутаций. С высотой число их растет вместе с ростом интенсивности космического излучения. Н. И. Вавилов нашел семь центров происхождения сельскохозяйственных растений. Все они располагаются в высокогорных областях [9]. На богатство видами высокогорных областей указывали и многие другие авторы (наиболее настойчиво Томас [120]). Он указал, в частности, что здесь едва ли играют роль своеобразные температурные условия гор. Аналогичные условия можно отыскать и в низинах, однако последние не являются геноцентрами.
Если это так, то большая мутабильность марсианских организмов должна была ускорить эволюционный процесс и облегчить приспособление организмов к ухудшающимся условиям путем естественного отбора.
Несомненно также, что исходная обстановка (при зарождении жизни) и, особенно, дальнейшая эволюция Марса были весьма отличны от таковых для Земли. Это не могло не наложить отпечатка на современные свойства марсианских организмов, которые по ряду важнейших свойств должны отличаться (и, как мы увидим в дальнейшем, действительно отличаются) от земных.
Таковы те выводы, которые можно сделать при рассмотрении истории планеты и возможности появления на ней жизни. Конечно, надо отдавать себе отчет в том, что правильность выводов очень сильно зависит от положенных в основу гипотез, без которых подобное рассмотрение вообще невозможно. Однако нарисованный путь эволюции Марса на основании современных данных представляется наиболее вероятным.

§ 13. ГРАНИЦЫ ЖИЗНИ И СОВРЕМЕННЫЙ МАРС

Перейдем теперь к возможности существования жизни на Марсе в аспекте настоящего времени, с точки зрения ареографической *. Мы рассмотрим, совместимы ли данные о физических условиях на Марсе с установленными границами жизни.

47

Этот вопрос обсуждался уже неоднократно. Большая роль в разработке его принадлежит Г. А. Тихову и его школе [50, 72—74]. Им впервые проблема приспособляемости организмов к крайним условиям существования в космическом масштабе была поставлена на научную основу.
Авторы, считающие условия Марса непригодными для жизни (В. Г. Фесенков [82], О. В. Троицкая [77] и др.), выдвигают в качестве препятствий для существования жизни следующие обстоятельства:
1) низкие температуры Марса;
2) отсутствие водоемов и низкая влажность;
3) отсутствие кислорода в атмосфере;
4) интенсивная космическая и УФ-радиация.
Разберем последовательно все четыре аргумента. Однако сначала надо заметить, что мы в нашем обзоре неизбежно будем обращаться к земным организмам. Последние прошли эволюционный путь в условиях, гораздо более мягких, чем марсианские, и поэтому приспособляемость их к крайним условиям должна быть ниже. Тем не менее мы увидим, что и они способны (хотя не все и не всегда) переносить без вреда для себя самые суровые условия. Насколько же больше должны быть приспособлены к ним марсианские организмы, прошедшие в прошлом длительный эволюционный путь адаптации к постепенно ухудшающимся условиям среды!
1. Температурный режим. Для нормальной жизнедеятельности растения практически важны не среднегодовые температуры, а температуры времени вегетации. В состоянии же анабиоза * приспособленные организмы могут выдерживать сколь угодно низкие температуры. Беккерель с 1905 по 1951 г. [59] провел серию опытов с тихоходками, коловратками, спорами бактерий и грибов, неспорообразующими бактериями, водорослями, лишайниками, мхами, семенами высших растений. Перечисленные организмы высушивались над BaO₂ в вакууме, затем помещались в высокий вакуум (10^-5 мм) и охлаждались жидким гелием до —269°С. После отогревания и сообщения влажности все они возвращались к нормальной жизнедеятельности.
Повреждающее воздействие на организм низкие температуры оказывают через обезвоживание протоплазмы. В результате его увеличивается концентрация электроли-

48

тов, ведущая к денатурации белков протоплазмы. (В сильно обводненных клетках играет роль также механическое давление кристаллов льда в межклетниках.)
Смерть — это структурное разрушение, аналогичное разрушению, которое происходит в неживых гелях * при выделении воды или после него (синерезис). Если состояние обезвоживания обратимо, то организм возвращается к нормальному функционированию. Огромное количество опытов показывает, что такого рода обратимость имеет место в очень многих случаях [59]. Обратимость никогда не имеет места при «температурном шоке» (вследствие охлаждения с градиентом порядка 10 град/мин). Однако ясно, что в условиях Марса температурный шок естественным путем вызван быть не может.
Установлено, что клетки с малым содержанием воды более устойчивы к охлаждению. Марсианские же организмы вне всякого сомнения содержат крайне малое количество воды. Причиной устойчивости таких организмов является малая гидратация биоколлоидов протоплазмы. Сама протоплазма характеризуется значительной вязкостью и малой проницаемостью для электролитов. Она сжимается, отстает от стенок, вследствие чего образование льда в межклетниках не может ее повредить [27].
Кроме того, известен целый ряд физиологических и морфологических изменений, являющихся приспособительной реакцией организма на низкие температуры (увеличение содержания моносахаридов, образование подушечных форм роста и т. д.). Подробно они будут рассмотрены. в гл. V.
Наконец, можно заметить, что для растения важна не столько наружная температура, сколько внутренняя температура листа. Последняя же, как показали тщательные исследования Аскенази, Клама, Матеи, Блекмана и др. [60] зачастую бывает значительно выше наружной температуры; зарегистрированные разности температур «растение — воздух» колеблются от +1° до +22° (например, у Opuntia +22°, Fuchsia speciosa +13°, Syringa vulgaris + 16°, Primus laurocerasus + 16° и т. д.).
При не очень низких отрицательных температурах приспособленные организмы могут не только выживать, но и продолжать функционировать. Если имеет место переохлаждение внутриклеточной жидкости, то все основные процессы продолжаются (например, фотосинтез возможен

49

даже при —40°С). В опытах Смарта [59] 21 вид бактерий в течение года размножался при —8°, 9 С, хотя культуральная среда замерзала. Красная водоросль Sphaerella nivalis способна расти даже при —34° С. У крыжовника отмечено наличие делящихся клеток при —40° С. Элерс показал, что многие хвойные сохраняют свою фотосинтетическую активность почти всю зиму. С ним согласны Иванов и Орлова, наблюдавшие фотосинтез у сосны при —7°, Фриланд — у пинии при —6°. Варбург установил, что клетки хлореллы не теряют фотосинтетической способности при погружении в жидкий воздух на несколько часов. У растений, адаптированных к холоду, оптимум фотосинтеза часто лежит ниже нуля, так что даже небольшие положительные температуры действуют на фотосинтез подавляюще. Согласно Хенричи, например, температурный оптимум фотосинтеза у высокогорных лишайников лежит у —20° С [17]. Эти поразительные результаты связаны с тем обстоятельством, что ферменты* сохраняют активность при низких температурах. Согласно Сайеру и Джозефсону липаза активна при —24°,5 С, инвертаза при —18° С. Макфадайен и Роуланд наблюдали сохранение активности ферментов в жидком воздухе и водороде [55].
Поскольку на Марсе в период вегетации температуры сравнительно высоки (и во всяком случае положительны), то на основании изложенного нет никакого сомнения, что температурный режим Марса находится внутри границ
жизни.
2. Влажность. В силу того, что причиной вредного действия низких температур является обезвоживание, морозоустойчивость и засухоустойчивость организма имеют между собой много общего. Поэтому морозоустойчивые индивидуумы, как правило, хорошо переносят низкие влажности. При обратимости обезвоживания растение может длительное время находиться в воздушно-сухом состоянии (так что листья становятся хрупкими) и при этом оставаться живым (пойкилоксерофиты * Rhamondia Nathaliae, Haberlea rhodopensis — высшие растения и др.) [57]. Получив воду, они продолжают нормально функционировать.
Потребность земной растительности в воде весьма велика, ибо она очень сильно транспирирует. Между тем, транспирация * сама по себе вовсе не является необходимой для растения. Основная функция, выполняемая транспирацией — это защита фотосинтетического аппарата от

50

перегрева. Последний же марсианской растительности явно не грозит. Естественно, что в этом случае транспирация может совсем отсутствовать. По выражению К. А. Тимирязева, «процесс испарения воды растениями в тех размерах, в которых он обычно совершается в природе, может быть скорее рассматриваем как неизбежное физическое зло, чем как необходимое физиологическое отправление».
Потребность марсианской растительности в воде должна быть крайне мала, ибо лишь 0,2% потребляемой нормальным организмом воды идет на построение химических компонентов организма. Остальное идет на транспирацию. Если исключить ее, то на образование 1 г сухого органического вещества требуется менее 1 г воды (~0,8 г — транспирационный коэффициент). Прирост же органического вещества в суровых условиях крайне мал. Конечно, некоторое количество воды содержится в растении, но оно может почти не возобновляться ввиду практического отсутствия транспирации.
Замечательно, что высокогорные растения, как хорошо известно, обладают пониженной транспирацией, на что указывает и ряд анатомо-морфологических признаков: сильная редукция листовой пластинки (1,5—2 мм²), опушение, отсутствие межклетников, утолщение стенок клеток эпидермиса * за счет присутствия пектинов, наличие в тканях слизи, исключительно малый диаметр сосудов.
Крайне малая потребность в воде марсианских организмов может вполне удовлетворяться во время локаль-ного повышения влажности в близпочвенном слое. В § 23 мы увидим, что предположение о практическом отсутствии транспирации у организмов Марса находится в хорошем согласии с наблюдениями.
3. Кислород. Тот факт, что спектроскопически кислород в атмосфере не обнаружен, еще не означает, что его нет совсем. В §22 будет показано, что кислород присутствовать должен, но количество его ниже современного предела чувствительности спектральных методов.
Можно уверенно заключить, что обычный дыхательный процесс может осуществляться при концентрациях кислорода значительно ниже критической для обычных случаев (~5% [43]). Так, например, дыхание клеток внутри мякоти крупных плодов происходит при содержании кислорода в немногие доли процента, т. е. на два порядка ниже нормального. Потребность в кислороде значительно снижается

51

за счет снижения степени аэробностн дыхания. Увеличивается роль процессов типа брожения, в силу чего растет дыхательный коэффициент *.
Дыхание является источником энергии для ферментативных синтезов, а также снабжает организм целым рядом соединений, образующихся как промежуточные продукты и используемых организмом при синтетических реакциях. Оно является одной из важнейших функций организма и (во всяком случае на Земле) у высшей растительности не может быть целиком заменено каким-либо другим процессом. Однако здесь надо иметь в виду следующее. Рассматривая приспособленность к низким температурам, сухости и условиям радиации, мы имеем возможность обращаться к земным организмам, живущим в сравнительно сходных условиях. В данном случае это исключается.
Земные организмы прошли практически весь эволюционный путь в богатой кислородом атмосфере. Естественно, что такое высокоактивное вещество, как кислород с его слабой двойной связью в молекуле, легко заняло первое место среди акцепторов электрона в реакции окисления. Соответственно этому эволюционировали диссимиляционный процесс * и ферментная система. Неудивительно, что и потребность в кислороде земной растительности сравнительно высока.
На Марсе же эволюция происходила иным образом, в направлении убывания кислорода, и предполагать a priori, что процессы диссимиляции марсианских организмов тождественны земным, было бы неосновательно.
Однако можно легко представить себе диссимиляционный процесс на Марсе и «кислородного типа». При этом следует иметь в виду, что поскольку все жизнедеятельные процессы в суровых условиях Марса идут замедленно, то и интенсивность дыхания может быть также значительно
сокращена.
Напрашивается предположение, что организмы Марса в условиях постепенного снижения содержания кислорода должны были эволюционировать также по пути создания соответствующих защитных приспособлений с целью непосредственного использования выделяющегося при фотосинтезе кислорода. Последний может выделяться не в атмосферу (на это было указано Л. П. Голосницким [16]), а в аэренхиму * организма, создавая себе, таким образом,

52

своеобразную микроатмосферу. Примером такого приспособления (даже на Земле) является озерный камыш. Могут быть мыслимы и более прямые пути использования фотосинтетического кислорода, тем более что последние данные О. В. Заленского, Брауна, Вебстера [28] и других заставляют сомневаться в наличии двух независимых процессов газообмена: дыхания к фотосинтеза. На использование CO₂, выделяющегося в процессе дыхания, для фотосинтеза уже имеются прямые указания. Сходная гипотеза о связи фотосинтеза и дыхания у пурпурных бактерий была высказана Будером [60].
4. Космическое и ультрафиолетовое излучение. Существенным отличием Марса является значительно более высокая интенсивность УФ-радиации в интервале 200—300 ммк. В этой части спектра лежат полосы поглощения белка и действие достаточно интенсивной радиации приводит к быстрой инактивации ферментного аппарата.
Однако представляется вполне возможным приспособление к безопасному перенесению известных доз этой радиации. Это вытекает из того, что целый ряд организмов оказывается сравнительно стоек к действию ультрафиолета. Среди многочисленных примеров назовем кукурузу и ряд альпийских форм, живущих в условиях повышенной УФ-радиации (например, кипрейник). Приспособление может идти, очевидно, как по линии выработки пигментов и белков, «прозрачных» в этой области спектра, так и по линии накопления защитных пигментов, выполняющих роль экрана. У земной растительности защита осуществляется главным образом вторым путем (например, пигменты группы антоцианов и флавонов). Защитные приспособления по отношению к радиации вырабатываются, как правило, наиболее быстро, на протяжении двух-трех циклов онтогенетического развития.
Образование оптически активного защитного аппарата имеет далеко идущие последствия для оптических свойств организмов. Они будут рассмотрены в § 17.
Что касается жесткой космической радиации, то ее действие на организмы находится в полном соответствии с законом Арндта — Шульце (малые дозы раздражителя стимулируют жизнедеятельность, сильные — подавляют). Согласно многочисленным опытам, доза ионизирующего излучения в 100—200 р (рентген) не только не подавля-

53

ет, но даже стимулирует жизнедеятельность растительности.
В опытах Л. П. Бреславец [9], наиболее аккуратных и систематических, доза, при которой достигалась максимальная стимуляция, колебалась от 700 до 1000 р.
Подводя итоги всему сказанному, можно заключить, что современные условия на Марсе вполне совместимы с тем, что нам известно о границах жизни. Авторы, отрицающие возможность жизни при таких условиях, совер-шенно недооценивают возможностей развития, заложенных в живом организме, искусственно ограничивая их тем, что наблюдается обычно при оптимальных земных условиях.

54

ГЛАВА IV

ДОКАЗАТЕЛЬСТВА НАЛИЧИЯ ЖИЗНИ НА МАРСЕ

Рассмотрев в предыдущей главе природные условия на Марсе и границы жизни, мы пришли к выводу, что предположение о наличии жизни на Марсе не может быть отвергнуто a priori. Однако возможность существования жизни еще не означает ее действительного наличия. Поэтому сейчас нам необходимо разобрать, располагаем ли мы какими-либо доказательствами реального присутствия жизни на Марсе.
Таких доказательств, на наш взгляд, в настоящее время имеется три:
1) наличие сезонных изменений на Марсе, необъяснимое без привлечения гипотезы о жизни;
2) наличие в инфракрасной части спектра Марса полос поглощения крупных органических молекул;
3) соответствие между предсказанными оптическими свойствами «морей» и наблюдениями.
Подробное развитие третьего пункта будет содержанием последующих глав. К изложению же первых двух мы сейчас переходим.

§ 14. ИНТЕРПРЕТАЦИЯ СЕЗОННЫХ ИЗМЕНЕНИЙ

В отличие от такой «неизменной» планеты, как Меркурий (или Луна, которую с физической точки зрения также можно назвать планетой), поверхность Марса претерпевает постоянные изменения. Изменчива и поверхность планет-гигантов (например, Юпитера), но характерной особенностью Марса является синхронность этих

55

изменений с сезонами планеты. Именно это обстоятельство — наличие сезонных изменений, схожих с сезонными изменениями на Земле, и послужило первым толчком к выдвижению гипотезы о жизни.
Сезонные изменения на Марсе были открыты еще в XIX в. Лиэ и Крульсом и, независимо, Трувело. В результате почти столетних наблюдений этой планеты надежно установлены следующие факты.
Сезонные изменения происходят лишь в темных областях, светлые остаются неизменными в любое время года. Поскольку темные области сосредоточены почти исключительно в южном полушарии Марса, мы в дальнейшем, упоминая различные сезоны, будем подразумевать сезоны в южном полушарии. Сезонным изменениям подвержены яркость, цвет и конфигурация темных областей. Основные закономерности таковы: примерно в конце зимы (при гелиоцентрической долготе * Марса l = = 250°) области, расположенные близ южной полярной шапки, начинают темнеть (общее альбедо падает). От полярных областей к экватору начинает распространяться фронт волны потемнения. В середине весны волна пересекает экватор (l = 290 ÷ 300°), а к концу весны (l = 330°) достигает 40° с. ш. Примерно с начала распространения волны потемнения начинается убыль массы шапки, однако на видимом диаметре ее это начинает сказываться лишь с l = 310°.
Волна потемнения движется с очень большой скоростью: все расстояние (около 6 тыс. км) она проходит за 130 дней со средней скоростью 0,5 м/сек.
«Моря» становятся весьма темными, резко выделяющимися на диске Марса. Очертания их сохраняются, но лишь в общих чертах: местами они разливаются и меняют свою конфигурацию. Эти изменения несколько различаются от весны к весне.
В конце лета «моря» вновь начинают светлеть, причем неравномерно. На них появляются более светлые участки, постепенно увеличивающиеся в размерах, сливающиеся друг с другом. В конце концов «моря» приобретают свой прежний вид и вновь начинают с трудом выделяться на фоне материков.
Меняется и окраска «морей». Прежде всего заметим, что распространенное мнение о том, что «моря» имеют синеватый и зеленоватый оттенок, неверно. Не вдаваясь

56

здесь в подробное рассмотрение вопроса (см. § 17), отметим, что фотометрически «моря» всегда красноваты (альбедо в красных лучах больше альбедо в синих) и лишь менее красны, чем «материки». Наблюдаемый визуально цвет «морей» есть лишь следствие цветового контраста — причина его чисто физиологическая.
Цвет «морей», оставаясь постоянно красноватым, меняет свой оттенок. По характеру этих изменений И. К. Коваль [36] разделяет их на следующие довольно четко определенные группы.
1. Экваториальные «моря» (-21° < φ < +30°). С ростом полуденной высоты Солнца падает альбедо в красных лучах; альбедо же в синих лучах почти не меняется. Таким образом, моря синеют по отношению к материку. Начиная с середины лета изменения происходят в обратном порядке. Типичный пример приведен в табл. 2.

Таблица 2

Альбедо Syrtis Major φ = -8°; λ = 288°
Наблюдения 1954 г. в Харькове

2. Южные «моря» (—60° < φ < —25°). С ростом полуденной высоты Солнца альбедо падает равномерно вдоль спектра и цвет, таким образом, не меняется, а возникает лишь общее потемнение. Типичный пример приведен в табл. 3.
3. «Моря» северного полушария (φ > +30°). Не меняется ни цвет, ни альбедо. Типичный пример приведен в табл. 4.
В различные годы зональность, по-видимому, несколько меняется в смысле широтных границ зон. Нас будет интересовать главным образом экваториальная зона —

57

Таблица 3

Альбедо Mare Hadriaticum; φ = -35°; λ = 295°
Наблюдения 1954 г, в Харькове

Таблица 4

Альбедо Nylosirtis; φ = +38°; λ = 292°
Наблюдения 1954 г. в Харькове

та зона, где комплекс природных условий наиболее благоприятен для жизни.
Наконец, меняется и поляризация морей. В то время как светлые области не меняют своей поляризующей способности, поляризация темных областей обнаруживает ярко выраженные сезонные колебания (см. §26).
Таков комплекс фактов, который подлежит объяснению.
Могут быть высказаны две точки зрения: а) сезонные изменения происходят за счет изменений органического вещества; б) они происходят за счет изменений неорганического вещества. Принятие первого предположения, очевидно, означает принятие гипотезы о жизни.
Попытки объяснения сезонных изменений в духе второго предположения делались, хотя и безуспешно, неоднократно. Впервые гипотеза такого типа была предложе-

58

на еще С. Аррениусом [1], полагавшим что поверхность Марса покрыта выступами солей, периодически меняющих свою окраску при изменении метеорологических условий. Наиболее же подробно «минеральная» гипотеза была развита в последние годы Мак-Лафлином в США [112].
Мак-Лафлин исходит из гипотезы активного вулканизма на Марсе. «Моря» — это места систематического отложения вулканического пепла, определяемые преимущественными направлениями ветров. Выветривание ферромагнезиевых минералов, входящих в состав вулканического пепла, в присутствии CO₂ и H₂O в бескислородной атмосфере дает минералы типа хлоритов и эпидота, имеющих зеленоватую окраску, определяющую цвет «морей».
Здесь не место для подробного разбора этой весьма искусственной и надуманной гипотезы. Отметим лишь, что Мак-Лафлин исходит из того, что «моря» якобы имеют зеленоватый цвет, что неверно. Метеорологические представления его, предполагающие наличие узких струй ветра, также неправильны. Сама гипотеза о наличии мощного вулканизма совершенно необоснована.
Не вдаваясь в частности упомянутых гипотез, мы посмотрим, могут ли. вообще гипотезы, принимающие в качестве причины сезонных изменений те или иные неорганические вещества, объяснить наблюдаемые явления. Рассмотрение этого вопроса было проведено Б. М. Владимирским и автором [13].
Песчаная или лёссовая поверхность Марса несомненно может иметь только идиохроматическую * или, как частный случай, аллохроматическую * окраску (псевдохроматизм * по распространенности не превышает 1 %). Окраска минеральных образований отнюдь не является случайной, а определяется наличием некоторых ионов или их сочетаний, именуемых хромофорами [78, 79]. Хромофоры марсианской поверхности должны удовлетворять следующим условиям:
а) должны определяться ионами элементов, имеющих достаточно большие космические кларки, ибо они определяют окраску в планетарном масштабе;
б) основной хромофор, даваемый этими элементами, должен быть красным;
в) в результате мыслимых реакций этот хромофор частично (ибо общая окраска всегда красная) должен быть

59

способен переходить в другой с понижением окраски (синий, зеленый и т. д.).
Элементы, дающие главные красные хромофоры, расположены в таблице Менделеева от № 22 до № 27. Вот они:

Из таблицы видно, что все хромофоры, кроме хромофоров железа, обладают очень малой распространенностью. Являясь спутниками железа, они, конечно, не могут определять собой цвет поверхности в планетарном масштабе (особенно это относится к хромофорам V).
Рассмотрим все же занимающие второе место по распространенности хромофоры Ti, Cr, Mn, Co. Последние два элемента дают лишь красные хромофоры и не могут быть причиной сезонных изменений. Зеленый хромофор хрома [CrO₄]^-5 требует для своего образования сильной окислительной обстановки, на Марсе заведомо отсутствующей. Это же относится и к фиолетовому и синему хромофорам титана [TiO₄]^-5 и Ti⁺² (в окисле TiO₂ — рутиле).
Итак, по всем этим соображениям, единственными мыслимыми хромофорами на Марсе могут быть хромофоры железа. Хромофор [FeO₄]^-5 также требует сильной окислительной обстановки и из рассмотрения должен

60

быть исключен. Следовательно, сезонные изменения цвета могут определяться лишь переходами Fe⁺² ↔ Fe⁺³.
Реакция Fe⁺² → Fe⁺³ в отсутствии кислорода происходить не может. Поскольку весь кислород биогенного происхождения, присутствие его означало бы присутствие жизни. Реакция эта могла бы происходить и без участия свободного O₂ при наличии воды (гидратация) с последующей дегидратацией. Однако это привело бы к картине, обратной наблюдаемой: к увеличению весной красного хромофора Fe⁺³ и уменьшению его в конце лета. Обратная реакция Fe⁺³→ Fe⁺² (восстановительная), как всякая экзотермическая, спонтанно происходить не может.
Кроме всего сказанного, «минеральная» гипотеза не объясняет колебания поляризации темных областей.
Новая попытка объяснить сезонные изменения изменениями неорганического вещества (но в отличие от изло-женного выше — изменениями газового состава атмосферы) была сделана недавно супругами Кисс и Каррером [108 а]. Они считают, что причиной большинства явлений на Марсе являются окислы азота, в основном NO₂ и N₂O₄. В частности, полосы СO₂ они приписывают NO₂, а полосы Синтона (см. § 15) — N₂O₄. Красноватую окраску Марса они приписывают обильному содержанию NO₂, а образование облаков — изменениям в соотношении NO₂ и N₂O₄ под влиянием изменений температуры и давления. Полярные шапки, согласно их гипотезе, — это твердый N₂O₄, a сезонные изменения вызываются таянием шапок и растеканием тяжелого газообразного NO₂ вдоль понижений рельефа. Прочие окислы привлекаются авторами для объ-яснений тонких деталей окраски. Ядовитость окислов азота исключает, по их мнению, наличие жизни на Марсе.
Искусственность этой гипотезы очевидна. Согласие с фактами весьма относительно: неясно, почему полосы Синтона наблюдаются только над «морями», в то время как N₂O₄ распространен по всей атмосфере; не согласуется с гипотезой инфракрасный спектр отражения шапок, совпадающий со спектром отражения инея; необъяснимы сезонные изменения поляризации. Однако самым существенным является то обстоятельство, что NO₂, ответственный согласно авторам гипотезы за сезонные изменения и цвет поверхности, чрезвычайно нестоек и быстро распадается в результате фотохимических реакций, под воздействием излучения с λ < 3700 Å, доза которого на

61

Марсе очень велика. Следовательно, не может быть и речи о той роли NO₂, которую ему приписывают. В присутствии воды, кроме того, образуется азотная кислота, быстро реагирующая с почвой.
Другие газы, играющие меньшую роль в теории Киссов и Каррера, также очень нестойки. NO, N₂O₃, N₂O₅, N₂O₄ со временем превращаются в NO₂, о котором уже шла речь. NO и N₂O также легко диссоциируют под воздействием излучения с λ < 2000 Å. N₂O связывается, вступая во взаимодействие с горными породами.
Атмосфера Марса, описанная Киссами и Каррером просуществовала бы весьма недолго ¹. Таким образом, никакие разумные предположения о том, что сезонные изменения вызываются теми или иными неорганическими соединениями, не могут объяснить наблюдаемых явлений. Это является веским аргументом за гипотезу о жизни. В рамках этой гипотезы окраска «морей» и ее изменения находят разумное объяснение, как следствие накопления и разрушения многообразных органических пигментов (S 17).
Напомним здесь, что только жизнь обладает свойством непрерывного возобновления, позволяющим «морям» противостоять заносу песком и лёссом и сохранять свои очертания и окраску на протяжении огромных интервалов времени.

§ 15. ОТКРЫТИЕ ОРГАНИЧЕСКОЙ МОЛЕКУЛЫ

Противостояние Марса 1956 г. принесло первое прямое доказательство наличия на Марсе живого вещества: В. Синтон [116] в Гарвардской обсерватории обнаружил в инфракрасном спектре Марса полосы поглощения органической молекулы. Невозможно переоценить важность этого открытия для астробиологии. Поэтому на нем надо остановиться подробнее.
Все органические молекулы имеют глубокие полосы поглощения близ 3,4 мк. Здесь расположена резонансная полоса группы СН. В зависимости от природы молекулы положение максимума поглощения меняется в небольших пределах. У крупных органических молекул максимум резонансной полосы лежит у 3,46 мк. Группа НСН дает

¹ Недавно Синтон [117б] показал, что в ИК-области спектра наблюдаемые полосы поглощения хорошо совпадают с полосами CO₂, а для NO₂ и N₂O₄ совпадение полностью отсутствует.

62

полосу — дублет *, причем центр дублета располагается также близ 3,46 мк, а сами линии у 3,41 и 3,51 мк.
В отличие от крупных молекул, молекулы с малым молекулярным весом дают резонансные полосы смещенные в сторону коротких длин воли. Так, метан имеет полосу поглощения близ 3,3 мк. Следовательно, полосы ме-

Фиг. 8. Инфракрасный спектр растительности

тана и молекул с большим молекулярным весом не будут блендироваться * и могут быть разделены. Это важно в связи с тем обстоятельством, что метан обнаружен в атмосфере Земли и существование его не исключено и на Марсе.
Резонансная полоса между 3,4 и 3,5 мк хорошо видна в спектрах земной растительности. На фиг. 8 приведены типичные спектры различных растений (цветковых, мхов лишайников), иллюстрирующие это. В спектре сильно обводненного листа ландыша резонансная полоса маскируется сильными полосами поглощения воды у 3,1 и

63

3,6 мк. В спектре сухого листа клена, а также бедных водой лишайников полоса выступает более четко. Полоса всюду видна в виде дублета, хотя у лишайников это выражено крайне слабо.
С целью обнаружения этой полосы на Марсе В. Синтон в сентябре-октябре 1956 г. предпринял исследование

Фиг. 9. Инфракрасный спектр Марса

инфракрасного спектра Марса. В качестве приемника радиации применялось фотосопротивление (сульфид свинца, охлажденный жидким азотом до 96° К, что увеличивало область чувствительности до 3,6 мк, с монохроматором, помещенным в фокусе 61" рефлектора Гарвардской обсерватории. Измерения проводились в течение четырех ночей в пяти длинах волн (менявшихся от ночи к ночи) между 3,3 и 3,6 мк. В качестве спектра сравнения измерялся спектр Солнца.
На фиг. 9 приведено наблюденное отношение инфракрасного спектра Марса к спектру Солнца. Депрессия между 3,4 и 3,5 мк выступает очень четко. Однако важно было установить, не является ли она следствием ошибок наблюдений и увеличения интенсивности в длинноволновой части исследуемой области за счет термического излучения планеты. В. Синтон провел вероятностный анализ этих результатов. Наблюденный спектр Марса был представлен как сумма: 1) постоянной компоненты С — за счет отражения от твердой поверхности планеты; 2) термического излучения Марса f_i и 3) типичного спектра лишайника f₀ (фиг. 10).

Rc = С + k_if_i + k₀f₀.

64

Коэффициенты С, k_i, k₀ были определены методом наименьших квадратов и оказались равными: С = 1,2 ± 10,3; k_i = 22,9 ± 7,8; k₀ = 143,2 ± 47,2, т. е. роль отраженной инфракрасной радиации весьма мала, а термической — существенна, что и должно было оказаться. k₀ получилось существенно положительным (вероятность того, что

Фиг. 10. Анализ инфракрасного спектра Марса

k₀ > 0, больше 99%); следовательно, предположение о наличии агента, дающего спектр, близкий спектру растительности в инфракрасной области, необходимо для объяснения результатов наблюдений.
В контрольном спектре Луны депрессия между 3,4 и 3,5 мк отсутствует. Хотя для интерпретации наблюдаемого спектра и был с успехом использован спектр лишайника, это, конечно, вовсе не означает, что на Марсе присутствуют именно лишайники. Это сознает и сам В. Синтон, правильно отмечая, что его открытие означает лишь присутствие органических молекул, о конкретном же носителе их оно ничего не говорит.
В 1958 г. В. Синтон [117] повторил свои исследования, на этот раз с 200" телескопом обсерватории Маунт-Паломар. Чувствительность применяемой аппаратуры была в 10 раз выше, чем в 1956 г. Изображение планеты имело в диаметре 1,25 см (в фокусе куде). Это позволило изучать не интегральное излучение диска, а излучение отдельных его участков.
Результат этих наблюдений явился еще одним блестящим подтверждением гипотезы о жизни на Марсе. Во всех исследованных темных областях (в которых и пред-

65

полагается присутствие жизни) резонансная полоса видна совершенно явственно (Syrtis Major, Pandorae Fretum, Mare Sirenum, Mare Cimmerium) (фиг. 11). В светлых областях, где не происходит сезонных изменений, нет никаких полос поглощения (Arabia, Amazonis).

Фиг. 11. Инфракрасный спектр Солнца, «материков», и «морей» Марса по Синтону

Другим важным результатом является то, что «марсианская» полоса поглощения имеет структуру, несколько отличную от структуры «земной» полосы. Это триплет *, центры линий которого находятся у 3,43, 3,56 и 3,67 мк.
Полоса у 3,67 мк обычно не наблюдается у земной растительности. Недавно она все же была найдена у Physcia (лишайник) и Cladophora (морская водоросль) [116 а].
Важным следствием такого характера «марсианских» полос поглощения является то, что молекулы, их образующие, обладают химизмом, отличным от химизма «земных» молекул. Это означает, что при сохранении белковой основы жизни тип белков у организмов Марса может быть иным.
Итак, работами В. Синтона с несомненностью установлено присутствие на Марсе органических молекул.

66

ГЛАВА V

СВОЙСТВА ОРГАНИЗМОВ МАРСА

Установив факт наличия жизни на Марсе, мы в настоящей главе перейдем к изучению конкретных свойств организмов Марса на основании тех данных, которыми мы располагаем в настоящее время. При этом мы преимущественно будем интересоваться теми свойствами, которые находят выражение в оптических характеристиках «морей».
Попутно мы рассмотрим и третье доказательство наличия жизни на Марсе: мы сделаем попытку, исходя из этой гипотезы, предсказать некоторые оптические свойства «морей» и убедиться, насколько они соответствуют наблюдениям.

§ 16. ПРОЦЕССЫ СИНТЕЗА НА МАРСЕ

Каков преимущественный способ синтеза вещества у организмов Марса? Большинством астробиологов принято и почти никем не оспаривается, что этим способом может быть только фотосинтез

Действительно, фотосинтез является единственным процессом, в возможности которого мы не имеем основа-ний сомневаться. Налицо вода и углекислый газ — исходные вещества для реакции фотосинтеза; характеристики внешней среды на Марсе попадают внутрь того интервала, в котором фотосинтез может осуществляться.
Специфическая окраска «морей» Марса (см. § 17) и ее изменения в зависимости от условий освещения, т. е. пиг-

67

ментация, также убеждают нас, что организмы Марса принадлежат к фототрофам *.
Д. Франк [84] выдвинул предположение, что на Марсе может осуществляться фоторедукция типа

Однако совершенно неизвестно, имеются ли на Марсе необходимые восстанавливающие агенты (во всяком случае H₂S, например, не обнаружен). Кроме того, ареалы распространения таких организмов весьма малы и концентрируются близ источников восстанавливающего агента, если последний имеется. Очень трудно представить себе распространение таких организмов в планетарном масштабе.
Это же замечание относится и к предположению о хемосинтезе, как основном процессе на Марсе по реакциям типа:

Едва ли возможно, что в условиях кислородного голодания на Марсе процессы окисления были бы главным источником энергии для синтеза органических веществ. Гипотеза о хемосинтезе плохо согласуется также с фактом сезонных изменений окраски «морей».
Предположение о фотосинтезе марсианских организмов остается наиболее вероятным и единственно обоснованным наблюдательными фактами.
Есть основания полагать, что фотосинтез был весьма активен в прошлом. Об этом говорит то обстоятельство, что цвет поверхности Марса обусловлен, как указывалось, хромофором Fe⁺³, что говорит о сильной окислительной обстановке в прошлом. Если учесть, что атмосферный кислород биогенного происхождения, то придется признать, что в прошлом растительность обильно его выделяла. В связи с этим интересно обратиться к причинам убыли воды на Марсе. Перечисленные ранее процессы (§ 12) едва ли могли создать наблюдаемый дефицит воды. Необходимо наличие еще какого-то весьма мощного про-

68

цесса, дсйствовавшего в том же направлении. Б. М. Владимирский и автор [12] предположили, что таким процессом может быть фотосинтез.
При фотосинтезе происходит фотолиз воды в качестве промежуточной реакции. Методом меченых атомов доказано, что кислород, выделяющийся в атмосферу,— это кислород воды.
Интенсивность этого процесса крайне велика. Представление о ней дают следующие цифры для Земли [11], в г:

Геохимический цикл * кислорода не вполне замкнут, так как часть кислорода необратимо связывается. Следо-вательно, и разложение H₂O фитогеосферой * отчасти необратимо. Подсчитано, что при полностью разомкнутом цикле O₂ и при современной массе фитогеосферы вода океанов была бы полностью разложена всего за 2 · 10⁶ лет [60]. На самом деле уровень океана понизился по этой причине примерно на 0,5 м.
Если на Марсе в прошлом существовала более мощная биосфера, то в силу меньшей замкнутости геохимического цикла кислорода (см. § 22) процесс «осушения» планеты там должен идти быстрее. Не исключено, что именно фотосинтез ответствен за огромный водный дефицит на Марсе.
Если древние организмы Марса были фотосинтетиками, то легче представить себе приспособление этого процесса к ухудшающимся природным условиям, нежели возвращение к первоначальным, более примитивным формам синтеза.

§ 17. ПИГМЕНТАЦИЯ

Из конкретных свойств организмов Марса нас в первую очередь должны интересовать те, которые находят прямое и непосредственное выражение в их оптических характеристиках. Одной из наиболее важных оптических характеристик является, конечно, спектр пли в физиологическом смысле — состав пигментного аппарата.

69

Подробное рассмотрение этого комплекса вопросов важно в силу следующих причин. Во-первых, касаясь вопросов окраски (и вообще спектра) организмов земных и марсианских, мы затрагиваем важнейшую область жизнедеятельности — процессы биосинтеза. Во-вторых, эти оптические свойства изучены наиболее хорошо как у земных растений, так и у «морей» Марса, и мы обладаем большим материалом для построения соответствующих выводов. В-третьих, почти все основные работы по астробиологии, выполненные до настоящего времени, касались главным образом именно этих характеристик марсианских организмов. Наряду с важной положительной работой, проделанной в этом направлении, истолкование накопленных фактов проведено довольно беспомощно, и важнейшие теоретические обобщения, проникшие даже в популярную литературу, попросту неверны. Такое положение должно быть незамедлительно исправлено. Это и побуждает нас наиболее подробно остановиться именно на вопросах пигментации (и, как следствие, окраски) марсианских организмов.
Представители школы Г. А. Тихова развили и распространили представление об окраске растений как следствии главным образом климата, а более конкретно — температуры на планете. Согласно их представлениям, цвет растительности меняется от холодных тонов (коротковолновая часть видимого спектра) до теплых (длинноволновая часть) по мере роста температуры планеты.
X. С. Байда и Н. И. Суворов [2] приводят следующую схему: «1) холодный климат — голубой цвет растительности на Марсе; 2) умеренный климат — зеленый цвет растительности на Земле; 3) жаркий климат — желтовато-оранжевый цвет растительности на Венере».
В этой схеме неверно все: от теоретического истолкования причин окраски до утверждений о фактическом цвете растительности на Марсе. Мы уже не говорим о том, что для суждений о цвете растительности на Венере не имеется ни малейших фактических оснований и все утверждение является голословным. Здесь единственно правильным является то, что цвет растительности Марса, конечно, коренным образом отличается от цвета земной растительности.
Вторым фундаментальным положением, развитым школой Г. А. Тихова, особенно работами В. С. Тихомиро-

70

ва [76], является изменчивость полосы поглощения хлорофилла. Утверждается, что при низких температурах главная полоса поглощения хлорофилла расширяется почти на весь видимый спектр (дабы поглощалось большее количество энергии), а при повышении температуры она становится более узкой и резкой. Надежно установленное отсутствие полосы поглощения хлорофилла в спектре «морей» Марса объясняется тем, что последняя расплылась на весь видимый спектр и поэтому не выделяется.
Представление о произвольно пульсирующем спектре поглощения хлорофилла является по меньшей мере странным. Причины же разной ширины и резкости главной полосы поглощения хлорофилла, равно как и отсутствие ее в спектре «морей» Марса, заключается совершенно в другом.
Чтобы уяснить себе причину ошибок школы Г. А. Тихова и представить, каков должен быть истинный спектр марсианских организмов, чтобы сравнить его с наблюдениями, нам надо познакомиться сначала с теми факторами, которые определяют в действительности спектр и окраску растительности вообще, на примере земной растительности и ее пигментной системы. Мы начнем с пластидных пигментов — сенсибилизаторов фотосинтеза.
Как хорошо известно, окраска растений зависит от присутствия в растительных органах особых красящих веществ — растительных пигментов. В большинстве случаев у земных растений окраска и ее изменения целиком определяются пигментами, выполняющими важнейшую роль сенсибилизаторов одного из основных процессов жизнедеятельности — фотосинтеза. Изменения окраски (по сути дела — изменения в наборе пигментов) определяются как внутренними, так и внешними причинами. Мы в дальнейшем будем интересоваться главным образом последними.
Насколько можно судить при современном уровне наших знаний, пигменты возникли первоначально как продукты побочного обмена и на первых порах их роль заключалась в стимулировании окисления или брожения. В дальнейшей эволюции фотолиз воды вошел как составная часть в гораздо более сложный процесс питания — фотосинтез.
Известны три группы пигментов, связанных непосредственно с сенсибилизацией и располагающихся у доста-

71

точно высокоорганизованных организмов в особых органоидах клетки — пластидах *: 1) хлорофиллы, 2) каротиноиды, 3) фикобилины.
Первая группа, насчитывающая около 10 пигментов (хлорофилл «a», «b» и др.), наиболее широко распространена. Эти пигменты содержатся во всех фотосинтезирующих организмах; они же определяют собой зеленую окраску растений. Химически они представляют собой магниевые соли пиррона, четыре кольца которого образуют порфириновое ядро.
Оптические свойства хлорофиллов изучены очень хорошо. Основные полосы поглощения наиболее распространенных модификаций «a» и «b» расположены соответственно у 660 и 429 и у 642 и 453 ммк (in vitro в этиловом эфире. В дальнейшем все данные будут приводиться аналогично, если противное не оговаривается). In vivo, как правило, полосы сдвигаются на 10—20 ммк в длинноволновую часть и расширяются, что связано с ассоциацией пигмента с белковыми комплексами. Имеются другие, гораздо более слабые полосы. В ультрафиолете поглощение значительно до 200 ммк (максимумы для хлорофилла «a» — 325, 375 и 250 ммк). В инфракрасной части пигмент прозрачен в интервале 0,7—3 мк. Полосы поглощения расположены у 3—4 и около 5,8 мк. За малым исключением фотосинтез земной растительности сенсибилизируется всегда хлорофиллом.
Каротиноиды насчитывают гораздо большее число пигментов и распространены также весьма широко. По-видимому, во всех без исключения исследованных растениях имеется тот или иной пигмент этой группы, так что каротиноиды являются постоянными спутниками хлорофиллов. Наиболее распространенной формой является Р-каротин. Химически каротиноиды представляют собой непредельные углеводороды. Окисленные формы их носят название ксантофиллов.
Каротиноиды оптически характеризуются полосами поглощения в сине-фиолетовой части спектра у 420, 450, 480 ммк, имеется ряд полос в ультрафиолете.
Работами последних лет установлено, что хлорофиллы являются хотя и основным, но не единственным сенсибилизатором фотосинтеза. Был получен важный вывод, что пигменты иных групп могут также непосредственно сенсибилизировать фотосинтез. Возможность этого была уста-

72

новлена еще Дэттоном и Маннингом в 1941 г. [100], Эмерсоном и Льюисом в 1942 г. [101]. Недавно Блинке осуществил фотосинтез пурпурной бактерии Rhodospirillum rubrum за счет бактериального каротиноида спириллоксантина (полосы поглощения in vivo 480, 510, 550 ммк [52]).
Физиологические функции каротиноидов, однако, гораздо более многообразны (как впрочем, по-видимому, и хлорофиллов). Для нас здесь представляет интерес защитная роль их по отношению к ультрафиолету. А. А. Имшенецкий [32] показал, что каротиноидные бактерии в 21 раз более устойчивы к ультрафиолету, чем бактерии, лишенные этого пигмента. Каротиноиды предохраняют также от распада под действием коротковолнового излучения ферментную систему (установлено для амилазы [59]). Сами каротиноиды значительно более стойки по отношению к ультрафиолету, нежели хлорофиллы (особенно а-модификация).
Любопытно тут же отметить, что соотношение между хлорофиллами и каротиноидами изменяется в зависимости от условий произрастания. Доля каротиноидов увеличивается при понижении температуры [46]. Надежно установлено увеличение доли каротиноидов за счет хлорофиллов по мере подъема в горы (Хенричи, Самойлов и др.).
Третья группа пигментов — фикобилины — малочисленна. Известны фикоэритрин и его окисленная форма — фикоциан. Они встречаются только у сине-зеленых и красных водорослей и не обнаружены у высших растений. В химическом отношении они представляют собой линейно расположенные четыре пиррольных кольца, соединенные метильными мостиками. Полосы поглощения фикоэритрина и фикоциана расположены соответственно у 498, 540, 566 и у 615, 656 ммк. Имеются полосы поглощения в ультрафиолете (фикоциан: 355, 271, 240 ммк).
Гаксо и Блинкс [103], а также Норман, Френч и Макдоуэлл, по-видимому, с полной достоверностью установили прямое участие этих пигментов в сенсибилизации фотосинтеза у красных водорослей.
Оптические свойства всех сенсибилизирующих пигментов, конечно, не случайны, и обнаруживают замечательную приспособляемость к естественным световым полям, в которых развивается организм. Эволюция растительных пигментов шла в том направлении, что

73

главные полосы поглощения их оказались расположенными относительно спектрального распределения энергии световего поля наиболее выгодно с энергетической точки зрения [54]. Так, например, главная полоса поглощения хлорофилла у 680 ммк (in vivo) расположена у длинноволнового края максимума энергетического распределения на дне атмосферы и точно на месте квантового максимума (количество квантов с энергией выше пороговой для данной фотохимической реакции максимально; фиг. 12).
На огромном материале установлено, что набор пигментов быстро изменяется под влиянием изменений спектрального состава света, причем, как правило, это изменение находит яркое выражение в окраске орга-низма.
Основы теории так называемой «хроматической адаптации» были заложены еще па рубеже XIX и XX вв. работами Энгельмана и Гайдукова [15], ставшими ныне классическими. Первый обратил внимание на закономерное изменение цвета водорослей, обитающих на различной глубине. Мы проиллюстрируем это изменение таблицей [61], дающей распределение зеленых, бурых и красных водорослей в Кильской бухте, в %:

В чем причина резкого увеличения с глубиной красных водорослей и исчезновения зеленых? Известно, что вода гораздо сильнее поглощает красный свет, чем синий, вследствие чего спектральное распределение в толще воды резко отличается от такового на дне атмосферы.

74

Зависимость интенсивности света различных участков спектра от глубины приводится ниже (в %):

Максимум распределения лежит уже в сине-фиолетовой части спектра и хлорофилл на больших глубинах уже не может нормально сенсибилизовать фотосинтез. В отличие от водорослей поверхностного слоя, более глубоководные используют уже другие пигменты — фикобилины, и цвет их изменяется сначала на бурый, а затем на красный.
Хроматическую адаптацию в очень ясной форме можно наблюдать при искусственной светокультуре водорослей, впервые проведенной в 1903 г. Н. М. Гайдуковым. Они зеленеют на красном свету, синеют на зеленом и т. д., т. е. набор пигментов очень легко меняется под воздействием условий освещения. Пигментная система настолько чувствительна к этим условиям, что, например, в затемненных листьях дерева (свет, достигший их, обогащен коротковолновым излучением) наблюдается уменьшение доли хлорофилла «a» и увеличение хлорофилла «b», обладающего большим поглощением в коротковолновой части спектра.
По изложенным причинам становится ясным, что широко распространенные в настоящее время хлорофиллы не могли быть основными пигментами на первых этапах эволюции растительного мира. Есть некоторые основания думать, что наиболее древними пигментами были фикобилины, широко распространенные до завоевания растениями суши. Сразу же после этого основным пигментом был, возможно, какой-либо из каротиноидов, как это предполагали В. Н. Любименко и А. А. Красновский [51, 41], так что можно представить эволюцию пигментного аппарата (по главенствующей роли пигментов), хотя и гипотетично, так: фикобилины — каротиноиды — хлорофиллы.
Итак, цвет растения, определяемый набором пластидных пигментов, зависит от спектрального распределения энергии светового поля. Суть этого явления, названного Энгельманом «дополнительной хроматической адаптацией», можно сформулировать так.

75

Цвет пигмента и растения будет всегда дополнительным по отношению к длине волны максимума спектрального распределения. Относительно цвета самого растения это правило справедливо только по отношению к окраске, определяемой сенсибилизирующими (пластидными) пигментами. О роли прочих пигментов речь пойдет ниже.
Представляется непонятным, как школа Г. А. Тихова прошла мимо явления дополнительной хроматической адаптации, вошедшего в золотой фонд физиологии растений.
Исходя из изложенного и учитывая сказанное в § 6 о спектральном составе светового поля на Марсе (квантовый максимум близ 500—550 ммк), Б. М. Владимирский и автор высказали предположение, что основным сенсибилизирующим пигментом у марсианских организмов хлорофилл ни в коем случае быть не может; таковым должен быть пигмент типа каротиноидов, сходный с ними по оптическим свойствам и не обязательно по химическим. Следовательно, полоса поглощения хлорофилла не должна наблюдаться, а «моря» Марса должны обладать сильным поглощением (и малым отражением) в синей части спектра. Поэтому неверно утверждение о голубом цвете организмов Марса (как и вообще вся температурная схема), неверно и объяснение отсутствия полосы поглощения хлорофилла ее растяжением на весь видимый спектр.
Ниже мы сравним наши выводы с наблюдениями.
Перейдем теперь к сопровождающим пигментам, не обладающим способностью сенсибилизации фотосинтеза и локализованным не в пластидах, а в клеточном соке и в стенках клеточных оболочек (гидрохромные пигменты).
Из пигментов клеточного сока наиболее распространены пигменты группы антоцианов. Начиная от высших споровых, очень немногие организмы не содержат антоцианов. Такое широкое распространение естественно приводит к заключению о довольно разнообразных физиологических функциях этих пигментов. Рассмотрение известных к настоящему времени фактов в общем вполне подтверждает этот вывод, однако нужно признать, что исследован этот вопрос совершенно недостаточно.
Чаще всего пигменты этой группы окрашивают стебель, а также листья и корни (в том числе и воздушные корни эпифитов). Окраска цветов и плодов, как правило, тоже обусловлена их присутствием. Гистологически они

76

чаще всего локализованы в эпидермальных и субэпидермальных тканях. У растений с постоянной окраской листьев антоцианы сосредоточены в эпидермисе *. Временная окраска молодых листьев и осенняя окраска обусловлена антоцианами, расположенными в мезофиле. Химически антоцианы представляют собой глюкозиды.
Спектры поглощения этой многочисленной группы схожи между собой: как правило, они обладают широкими полосами поглощения в сине-зеленой части спектра. Пигмент свеклы имеет полосы 444,5; 483,0; 454,0 ммк; керацианин (ягоды вишни) — 520,5 ммк, миртилин (ягоды черники) — 536,0 ммк и т. д. Многие антоцианы имеют полосы поглощения в ультрафиолете, в частности у 270 ммк.
Из других пигментов клеточного сока и клеточных оболочек, надо отметить флавоны — окисленную форму антоцианов. Они чаще, чем антоцианы, встречаются в паренхимных * тканях. Флавоны обусловливают заметное поглощение в интервале 300—520 ммк. Распространены также производные антрацена. Они локализованы в клеточных оболочках и обладают полосами поглощения, близкими к антоцианам.
Содержание гидрохромных пигментов (лучше всего это изучено у антоцианов) подвержено сильным изменениям в зависимости от внешних условий. Многократно устанавливалось увеличение содержания антоцианов (как и флавонов и производных антрацена) у высокогорных растений, а также у растительности Арктики. Это связано, по-видимому, с особой физиологической ролью этих пигментов.
Достоверно доказано, что антоцианы накапливаются в эпидермальных тканях при действии сильной инсоляции, особенно при избытке ультрафиолета [31, 34]. Это неоднократно отмечалось как при наблюдениях, так и при специально поставленных экспериментах. Физиологически это связано с усилением под действием УФ-излучения синтеза сахаров (С. О. Гребинский [17]), которые являются исходным материалом для синтеза пигментов. Неоднократно высказывалось и пользуется широкой поддержкой предположение, что антоцианы (равно как и флавоны) являются защитным приспособлением, предохраняющим протоплазму и пластидные пигменты от действия ультрафиолета.

77

Большое число фактов указывает на то, что низкая температура стимулирует накопление аптоцианов. С теоретической точки зрения это явление в общем понятно (понижение альбедо повышает температуру). Очень важно также указание на то, что особенно сильное накопление антоцианов происходит при резких колебаниях температуры (опыты Бонье 1898 г. над кустами Teucrium Scordinia).
Неоднократно отмечалось также, что растения, живущие в условиях физической или физиологической сухости (например, галофиты *), сильнее окрашены антоцианами, чем организмы, живущие в обычных условиях. Ряд прямых экспериментальных данных с несомненностью указывает на существование связи между усиленной пигментацией и сухостью. Эбергард, например, нашел (1903 г.), что сухая атмосфера повышает содержание антоцианов в листьях Coleus Blumei и Achyranthes augustifolia. Варминг отметил, что некоторые растения лишены пигмента, когда они растут в воде, и сильно окрашены на суше. Молиш обнаружил, что листья фуксии, традесканции сильнее окрашивались при слабой поливке. По Липпмаа [110] защитная от ультрафиолета пигментация возникает с особой силой лишь при недостатке влаги.
Особого упоминания заслуживает тот факт, что усиленная пигментация, возможно, связана с уменьшением транспирации *. Бускальони и Полачи (1904 г.) нашли, что антоцианы скорее ослабляют, чем усиливают транспирацию. Штоль обнаружил, что у некоторых пестрых листьев транспирация была слабее в красных участках.
Осенняя окраска листьев обусловлена накоплением пигментов группы антоцианов (а также накоплением в пластидах ксантофиллов). Роль внутренних и внешних факторов в этом процессе и физиологический смысл его по существу не выяснены, но остается фактом накопление этих пигментов к концу вегетации. Аналогично краснеют к концу лета и мхи, однако причина этого также неизвестна. Большинство исследователей полагает, что роль аптоцианов сводится к следующему:
1) повышение температуры растений (понижение альбедо) ;
2) защита организма и пластидных пигментов от ультрафиолета;
3) защита организма от вымерзания.

78

Таким образом, при более или менее значительном преобладании таких факторов внешней среды, как сильная инсоляция с избытком ультрафиолета, пониженная температура, ее резкие колебания и сухость, земная ра-стительность проявляет совершенно четкую тенденцию к накоплению пигментов группы антоцианов, что обусловливается их защитной ролью по отношению к этим факторам. Естественно ожидать усиления этой тенденции при одновременном увеличении удельного веса перечисленных факторов в комплексе условий внешней среды. Но последнее как раз и имеет место на Марсе, так что мы вправе полагать, что окраска марсианских организмов в сильной степени зависит от наличия пигментов, по оптическим свойствам и физиологическим функциям являющихся аналогами антоцианов.
В заключение заметим, что все огромное разнообразие и изобилие растительных пигментов отнюдь не исчерпывается перечисленными группами. Большое количество их почти не исследовано, а некоторые просто не открыты. Ничего или очень мало известно о широко распространенных меланинах (темных, почти черных пигментах), лишайниковых кислотах (доходящих иногда до 20% сухого веса лишайника), относительно которых предполагалось, что они предохраняют организм от испарения воды, о буром пигменте мхов — флобафене (по-видимому, выполняющем защитную от ультрафиолета роль) и о многих других. Изучение оптических свойств, физиологической роли и динамики пигментных систем, конечно, сильно продвинет вперед астробиологию, ибо именно пигменты во многом определяют характеристики отраженного света.
Итак, если сделанные нами предположения о пигментной системе марсианских организмов справедливы мы вправе ожидать следующих свойств спектров отражения «морей» Марса:
1) полоса поглощения хлорофилла должна отсутствовать (а не только маскироваться);
2) в коротковолновой части спектра должно быть сильное поглощение и, следовательно, альбедо должно быть мало;
3) должна наблюдаться красная или бурая (вообще теплых тонов) окраска, но ни в коем случае не голубая, как это утверждается школой Г. А. Тихова;

79

4) возможно покраснение к концу периода вегетации.
Каковы же наблюдательные данные о спектре отражения «морей» Марса?
Отсутствие полосы поглощения хлорофилла действительно установлено с полной достоверностью. Указания Хеггинса (1867 г.), Фогеля (1873 г.), Маундера (1877 г.) о визуальном наблюдении слабых следов этой полосы были полностью опровергнуты всеми последующими наблюдениями. Ни один наблюдатель с начала спектрографических наблюдений не мог найти в спектре Марса даже слабых признаков этой полосы.
В настоящее время мы уже можем составить себе довольно хорошее представление о распределении энергии в спектре отражения «морей» Марса. К сожалению, большинство данных получено на основании только колориметрических (хотя и фотографических) наблюдений.
Визуальные наблюдения, проводившиеся даже такими высококвалифицированными наблюдателями, как Антониади, не могут дать какого-либо представления об истинной окраске морей, — они весьма неуверенны и противоречивы, причиной чего является ряд физиологических эффектов (одновременный цветовой контраст и др.), искажающих результат [3].
Колориметрические наблюдения, хотя и не дающие тонких деталей спектра, внесли в этот вопрос ясность. С несомненностью установлено, что в спектре отражения «морей» наблюдается рост отражательной способности от коротковолновой части к длинноволновой. Приведенные в большом числе в литературе спектры отражения морей (как отдельные, так и усредненные) согласно указывают на повышенное альбедо морей в красных лучах по сравнению с синими. К этому выводу приходят все исследователи Марса: Н. Н. Сытинская [68], В. В. Шаронов [88], В. Г. Фесенков, Н. П. Барабашов (в результате своих колориметрических наблюдений, продолжавшихся более двух десятилетий [3, 6, 7]). О том же говорит и спектрофотометричсское наблюдение Н. А. Козырева, к сожалению, пока единственное и поэтому не позволяющее строить на его основании дальнейшие выводы.
Некоторые типичные спектры отражения «морей» по колориметрическим наблюдениям приведены в табл. 5. Эти спектры отражения выбраны совершенно произвольно и список их можно было бы продолжить.

80

Таблица 5

Альбедо «морей» Марса для различных длин волн λ (ммк)

81

Таким образом, «моря» Марса объективно (по отношению к белому экрану) всегда красноваты. Из многих сотен наблюдений можно найти только два-три случая, когда эта закономерность нарушалась, и каждый раз по тем или иным причинам эти наблюдения оказывались неуверенными.
Представляется крайне удивительным утверждение астробиологов школы Г. А. Тихова о голубой окраске растительности «морей» Марса. В. С. Тихомиров в своем большом исследовании [76] пишет: «цвет морей Марса носит голубой, синий и даже фиолетовый оттенок, что говорит за то, что максимум отражения у них лежит в области синих лучей видимого спектра». Но в той же работе он приводит кривую отражательной способности, в которой ясно видно падение ее в синей части и максимум в красной!
Утверждение о голубой окраске растительности, будучи несостоятельным теоретически, не находит также в свою поддержку ни одного объективного наблюдения. Визуальные же наблюдения, дающие иногда синие цвета, как уже говорилось, искажены физиологическими эффектами.
Итак, спектр отражения «морей» Марса носит следующий характер: в коротковолновой части спектра до λ ≈ 500 ммк наблюдается сильное поглощение (альбедо до 0,060 у λ ≈ 460 ммк). До λ ≈ 560 ммк кривая отражательной способности довольно круто поднимается, альбедо возрастает в два-три раза. Далее кривая идет почти параллельно оси абсцисс, слегка поднимаясь к длинноволновой части спектра. На этом участке лишь изредка наблюдаются очень слабые депрессии, реальность которых сомнительна.
Что касается сезонных изменений, то они были рассмотрены в § 14. Покраснение «морей» к концу лета — хорошо известный и неоднократно отмечавшийся факт. Таким образом, все сделанные нами четыре прогноза, являющиеся следствием высказанной гипотезы, находят полное подтверждение в данных наблюдений, в то время как прежние концепции об окраске и пигментной системе марсианских организмов оказываются несостоятельными. Такое хорошее согласие теории и наблюдений можно рассматривать как еще одно доказательство гипотезы о жизни.

82

§ 18. ВОДООБМЕН

Представить вполне отчетливо процессы поглощения л расходования воды организмами Марса в настоящее время довольно трудно. Однако некоторые заключения можно сделать уже сейчас.
Как было сказано ранее, влажность воздуха и почвы на Марсе весьма мала. Если воздух сух физически *, то почва, скорее всего, обладает физиологической сухостью *, обусловленной низкой температурой и весьма вероятным наличием вечной мерзлоты. Согласно А. И. Лебединскому, лишь в близполуденные часы у поверхности почвы может создаваться локальная повышенная влажность, обусловленная дневным испарением.
Рассмотрим сначала процессы поглощения воды. В столь неблагоприятных условиях растительность должна использовать все возможные пути для добывания воды. На наш взгляд, последнее может осуществляться двояко.
Указания на первый путь дают повышенные температуры «морей». Если марсианские организмы обладают температурой, более высокой, чем окружающая почва, и способностью аккумулировать тепло (что это действительно так, см. §23), то они, подобно земным растениям — подушкам (§20), должны обладать способностью оттаивать под собой почву. Таким образом, каждый индивидуум создает под собой локальный очаг влажности, из которого корневая система может поглощать воду.
Второй путь — путь эппфитизма — поглощение парообразной воды. Эпифитизм — явление, нередкое и для земной растительности; около 10% всех растений ведет эпифитный образ жизни. В процессе адаптации к своеобразным условиям водоснабжения эти растения выработали целую систему приспособлений: воздушные корни, поглощающие влагу, сильно сокращенные поверхности листьев (для уменьшения транспирации), утолщенные междоузлия, являющиеся хранилищами воды. Некоторые растения поглощают воду всей поверхностью листьев и не имеют специальных воздушных корней (бромелия — луизианский мох). Такие растения обладают наружным слоем необводненных клеток, в которых и осуществляется конденсация влаги. К последним и могут быть близки организмы Марса. На наличие «эпифитного» слоя необ-

83

водненных клеток (выполняющего и защитную роль от испарения), возможно, указывает отсутствие в спектре «морей» Марса полос поглощения жидкой воды. Как было указано выше, водяной пар может сохраняться незамерзающим в тонком близпочвенном слое, что делает эпифитный путь возможным.
Упомянем еще об одном любопытном феномене. В условиях крайне низкой влажности на поверхности листьев появляются солевые выцветы в виде тонкой мелкокристаллической пленки.
По химическому составу в них преобладают соли натрия, но есть и железо и кремний (до 0,2%). Этим выделениям приписывается роль поглотителей водяных паров из атмосферы (аналогично пектиновым волоскам на поверхности листьев некоторых ксерофитов*). Считается, что добытая таким образом вода способна проникать в клетки и быть доступной растению.
Что касается расходования воды организмами Марса, то оно определяется главным образом процессами синтеза. Транспирация должна быть на Марсе исчезающе малой в силу того, что для марсианских организмов она была бы не только не полезной, но и вредной. Подробно этот вопрос мы разбирали в § 13. Пониженная транснирация подтверждается более высокими, по сравнению с материками, температурами «морей». При наличии сильного охлаждающего действия испарения этого наблюдаться не могло бы. Элементарный расчет (§ 23) показывает, что за вычетом нескольких процентов, идущих на процессы синтеза, вся поглощенная энергия идет на простое нагревание.
На Земле же транспирация использует около половины всей поглощенной энергии.
Коснемся, наконец, третьей стороны процессов водообмена — механизма удержания воды растениями. При относительной влажности воздуха, не превышающей нескольких процентов (в близпочвенном слое), ткани организмов на Марсе должны были бы быстро терять воду, если бы они не выработали соответствующих защитных свойств. Это обстоятельство заставляет нас предположить наличие у марсианских организмов следующих качеств.
Во-первых, вода в очень большой своей доле должна находиться в связанном состоянии в коллоидах клетки. Известно, что малообводненные коллоиды удерживают

84

воду с очень большой силой. Зависимость водоудерживающей силы коллоида от степени обводненности близка к гиперболической. Согласно Гортнеру, резкое возрастание водоудерживающей силы начинается около 0,5 г воды на 1 г биоколлоида [42]. При меньших обводненностях силы молекулярного взаимодействия удерживают влагу даже при очень больших дефицитах влажности.
Во-вторых, клетки марсианских организмов должны обладать очень большим осмотическим давлением и, следовательно, очень большой водоудерживающей силой клеточного сока (так как тургорное натяжение * при малых обводненностях наверняка очень мало или даже отрицательно).
Хорошо известно, что осмос является одной из наиболее чувствительных характеристик организма при изменении условий среды. Главным фактором, определяющим величину осмотического давления, является фактор влажности. С уменьшением ее величина осмотического давления резко возрастает (Хенричи, Вальтер, Свешникова [64]) и вместе с ней растет водоудерживающая сила. Можно прямо сказать, что высокий осмос является едва ли не главной отличительной чертой ксерофитизма. У растений холодных областей осмотическое давление всегда повышено. Особенно велико оно в зимнее время и максимально в наиболее холодные дни (Свешникова [64], Дадыкин [22]). Очень характерно, что по мере подъема в горы оно растет (по-видимому, вследствие одновременного действия обоих факторов) со скоростью около 20 атм/км (Блюм, Благовещенский, Вальтер, Свешникова). Клетки эпифитных организмов обладают осмотическим давлением до сотен атмосфер.
К предположению о высоком осмосе марсианских организмов мы могли бы прийти и другим путем, обратившись к условиям ассимиляционно-диссимиляционных процессов. У закаленных растений (что особенно хорошо видно у высокогорных видов) происходит усиление окислительно-восстановительных процессов с увеличением содержания в растениях растворимых сахаров — моносахаридов, получающихся при разложении полисахаридов типа крахмала, пектиновых веществ типа гемицеллюлозы и т. д. (см., например, [29]). Это связано с повышенной выработкой ферментов, способствующих усилению этих реакций (Гортикова [18]). Увеличение синтеза растворимых сахаров

85

за счет нерастворимых, а также слизистых веществ (пектины) у растительности высокогорных областей и субарктического пояса является настолько важной их характеристикой, что со времени работ Овертона (конец XIX в.) не было ни одного исследователя, который бы не отмечал этого обстоятельства. Подробная сводка работ в этой области дана С. О. Гребинским [17]. Последний формулирует эту закономерность следующим образом: «Содержание углеводов и особенно сахаров достигает минимума в зоне экологического оптимума, увеличивается при неблагоприятных условиях, обусловленных как понижением, так п повышением температуры и сухостью почвы».
Физиологический смысл накопления растением этих веществ состоит в выполняемых ими защитных функциях. Во-первых, наличие таких веществ предохраняет растение от замерзания воды в клетках. Во-вторых, они защищают растение от испарения воды при низких влажностях. Вследствие этого указанный выше характер ассимиляционно-диссимиляционных процессов является биохимической особенностью ксерофитных и морозостойких растений. Кроме того, повышенная концентрация сахаров, снижая жизнедеятельность растении (подавление дыхания в два-три раза), увеличивает способность перезимовывать, сокращая расходование запасных веществ [18].
Здесь надо заметить, что синтезу растворимых сахаров способствует также повышенное УФ-излучение (Липпмаа, Гребинский [17]), что важно в связи с радиационными условиями Марса. Это вызвано тем, что моносахариды являются промежуточным продуктом при синтезе антоцианов, представляющих собой глюкозиды, содержащие остаток глюкозы, галактозы или рамнозы.
Повышенное содержание растворимых веществ при весьма малой обводненности клетки естественно и вызы-вает высокие осмотические давления. Таким образом, эти две особенности растительности, живущей в суровых условиях: своеобразие биохимического обмена и высокий осмос, являются тесно связанными. Защитная по отношению к низким влажностям функция растворимых сахаров проявляется в частности и главным образом именно через высокое осмотическое давление, увеличивающее водоудерживающую силу.

86

§ 19. ДЫХАНИЕ.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

Вопрос о дыхании марсианских организмов является наиболее сложным, и проверка тех или иных гипотез с помощью оптических методов затруднена, если не невозможна.
В § 13, говоря о существовании марсианских организмов в условиях малого содержания кислорода, мы рассмотрели некоторые возможные варианты приспособительных реакций организма. Это — снижение степени аэробности дыхания, более тесная связь дыхательного и фотосинтетического газообмена, создание кислородной микроатмосферы организма. Там же было указано на меньшую потребность организмов Марса в кислороде ввиду замедления жизнедеятельных процессов и в первую очередь процессов синтеза. Интенсивность же дыхания находится в прямой зависимости от потребности в нем организма.
Любопытные результаты получены И. П. Воскресенской и Г. С. Гришиной, показавшими, что поглощение листьями (особенно бесхлорофилльными) кислорода усиливается коротковолновой радиацией 400—480 ммк по сравнению с длинноволновой 600—700 ммк [14а].
Если говорить о роли дыхания как частичного источника энергии для ферментативных синтезов, то оно в значительной степени может быть заменено поглощением энергии в инфракрасной части спектра. Известно, что земная растительность обладает чрезвычайно высокой отражательной способностью в этих лучах (чем и вызывается так называемый эффект Вуда*). Между тем хорошо известно, что в темных областях Марса эффект Вуда отсутствует. Это обстоятельство долгое время считалось противоречащим гипотезе о жизни, вплоть до работ школы Г. Л. Тихова. В них отсутствие эффекта Вуда [72] объяснено тем, что в условиях марсианского температурного режима растительности невыгодна сильная отражательная способность в этой части спектра и что энергия ИК-лучей идет на согревание ее. В. С. Тихомиров предположил [76], что эффект Вуда должен ослабляться также и у земных зимнезеленых растений. Действительно, спектрофотометрическое исследование многих хвойных (пихта, сосна) показало правильность этого предположения. Наблюдались случаи почти полного отсутствия эффекта

87

Вуда. Это явилось первым крупным достижением тогда еще только зарождавшейся астробиологии.
На наш взгляд у марсианских организмов поглощенное ИК-излучение идет также на процессы синтеза, восполняя собой недостаточность энергетического выхода дыхания.
Согласно Ш. Леконту [109], эффект Вуда вызывается внутренним отражением от заполненных воздухом стенок межклетников. В пустоте эффект Вуда исчезает. Вокулер, исходя из этого, справедливо указывает [14], что при низком атмосферном давлении на Марсе отсутствие эффекта Вуда легко объяснимо. Конечно, возможны и другие объяснения.
Заметим здесь, что, согласно данным А. Н. Данилова [23] (правда, оспариваемым другими исследователями), увеличение в спектре падающей радиации доли синих лучей вызывает уменьшение эффекта Вуда.

§ 20. МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Хорошо известно, что внешняя среда оказывает сильнейшее влияние на формы роста. Для этого достаточно только припомнить карликовую растительность севера и мощно разрастающиеся тропические виды.
В случае Марса мы имеем такую концентрацию суровых условий, равной которой на Земле нет, и только высокогорные области могут в какой-то степени ее напомнить.
Развитие форм роста на Марсе должно было идти, очевидно, по двум направлениям: 1) приспособление к сухости, сокращение испаряющей поверхности, 2) приспособление к аккумулированию и сохранению воды и тепла. Очевидно на Марсе трудно было бы ожидать растительности обычного земного типа с интенсивным ветвлением, хорошо развитой листовой пластинкой, с площадью соприкосновения с воздухом, в несколько тысяч раз превышающей площадь, занятую индивидуумом (кустом, деревом). Как же ведут себя земные растения в условиях, приближающихся к марсианским?
Еще со времени наблюдений Бонье (1900 г.) известно, что в холодных высокогорных пустынях жизнь концентрируется у поверхности почвы. Появляется сильная тенденция к росту в горизонтальном направлении и подавление роста вверх. Растительность приобретает формы,

88

весьма своеобразные. Именно под воздействием суровых условий возникла и широко распространилась подушечная форма роста [33, 66].
Подушечные формы характеризуются резким сокращением длины побегов, очень тесным кущением, сокращением листовой пластинки. Последняя заменена единой ассимилирующей поверхностью, образованной сросшимися концами побегов, которые образуют как бы кору, прикрывающую всю подушку. Через нее идут все процессы ассимиляции. Поверхность подушки очень ровная, порой плоская. Некоторые виды, еще сохранившие способность семенного размножения, лишь иногда выбрасывают над корой один-два побега, несущие генеративные органы. Вертикальные размеры подушки (или, в случае заполнения ею естественных впадин, — выступающей над почвой части ее) весьма малы по сравнению с их горизонтальным простиранием, так что внешне растение напоминает огромный блин пли ковер, особенно в тех, очень характерных для подушечников, случаях, когда соседние особи срастаются между собой. Внутри подушки побеги сильно сжаты, так что тело ее образует сплошную плотную массу. От поверхности ее, по наблюдениям Рейхе в Андах, отскакивает револьверная пуля.
Подушечные формы могут быть присущи и специфическим видам растений, но их быстро приобретает и обычная, нормальная растительность, попадающая в высокогорные условия. Согласно К. В. Станюковичу, «подушки становятся настолько господствующей жизненной формой, что образуется своеобразный тип растительности — криофильные или альпийские подушечники». Они распространены почти повсеместно в Андах, Гималаях, на Балканах, Тянь-Шане, Памире, в пустынях Европы и Азии и даже в Антарктиде. По Хаури они имеются в 34 семействах и 78 родах.
В чем же преимущество для альпийских растений подушечных форм роста? К. В. Станюкович [66] суммирует их так:
Во-первых, они, в силу обтекаемости, без (выдающихся над почвой частей хорошо противостоят иссушающему и вымораживающему действию ветра;
во-вторых, подушки очень хорошо сохраняют влагу благодаря своей губчатой структуре и малой транспирирующей поверхности. Многие из них имеют придаточные

89

корни, расположенные внутри тела подушки, использующие влагу, находящуюся в самой ее массе;
в-третьих, подушки хорошо сохраняют тепло. Если суточные колебания температуры почвы в высокогорных областях очень велики, то колебания температуры подушки много меньше. Подушки даже отепляют почву под собой и вокруг себя. Температура их, как правило, выше температуры почвы. В снеговом покрове вокруг них образуются проталины. Почва под подушкой теплее окружающей до глубины в несколько десятков сантиметров. Яркая иллюстрация этого приведена в § 23. Подушки — это своеобразные аккумуляторы тепла.
Итак, подушки являются реакцией организма как раз на те черты среды, которые имеют место и на Марсе.
Естественно напрашивается предположение, что по своим формам роста марсианские организмы должны на-поминать именно эти образования, а ни в коем случае не обычную древовидную, кустовидную или травянистую растительность. Эта гипотеза была высказана впервые Б. М. Владимирским и автором [12]. Находит ли эта гипотеза подтверждение в данных наблюдений?
Обычная земная растительность в силу огромной своей иссеченности сильно влияет на светорассеивающие свойства земной поверхности. Пространства, занятые растительностью обычного типа, всегда имеют отрицательные значения фактора гладкости q. По мере уменьшения иссеченности q растет и, например, у корок мхов достигает значительных положительных величин. Очевидно, что пространство, занятое образованиями типа подушек, стелющихся плотной коркой по почве и слабо выделяющихся над ней, должно иметь q существенно положительное, ибо неровности весьма малы.
В то же время, при всей их малости, они, конечно, должны вызывать отклонения от закона Ламберта в сторону меньших q. Поэтому q темных областей должно быть меньше q материков, но не должно быть и очень малым.
Обратимся к данным о величине q, полученным в 1954 г. в Харькове. И. К. Коваль [36] дает для разных длин воли следующие значения q для «материков» и «моря» (Syrtis Maior):

90

Как видим, данные наблюдений прекрасно согласуются с нашим прогнозом. Это означает, что по своим морфологическим свойствам марсианские организмы, по-видимому, действительно близки к подушечникам.

§ 21. ПРИРОСТ ВЕЩЕСТВА

Прирост вещества за период вегетации у марсианских организмов должен быть очень мал. Это вызывается следующим: во-первых, содержание исходных веществ, ассимилируемых растением, в первую очередь воды, очень мало, следовательно, мало и накопление продуктов ассимиляции; во-вторых, в силу специфического температурного режима вода в парообразном пли капельно-жидком виде может находиться лишь в течение нескольких часов близ местного полудня, значит и фотосинтез идет не все светлое время суток, а лишь ограниченный отрезок времени (подобное явление наблюдалось в условиях высокогорного климата).
Марсианские организмы должны принадлежать к типу эфемероидов, онтогенез которых происходит по этапам в течение нескольких сезонов, ассимиляция идет лишь короткое время, а остальное время они находятся в состоянии анабиоза. Это означает, что в отличие от земной растительности, в значительной части своей отмирающей зимой целиком, организмы Марса полностью сохраняются. Следовательно, должны сохраняться и пластидные пигменты, иначе невозможно быстрое восстановление ассимиляционных процессов. Гидрохромные же пигменты могут в зимнее время разрушаться и вновь синтезироваться с началом очередного благоприятного периода.
Подтверждение взгляда на организмы Марса как на эфемероиды можно найти в установленном И. К. Ковалем [36] отсутствии сезонных колебаний фактора гладкости q. В противном случае q зимой должно было бы увеличиваться, чего не наблюдается.

91

ГЛАВА VI

О КРИТИКЕ ГИПОТЕЗЫ ОБИТАЕМОСТИ МАРСА

Вскоре после начала интенсивных работ по астробиологии (Г. А. Тихов и его школа) сама идея о наличии жизни на Марсе была подвергнута критике. С наиболее резкими возражениями, выдвинутыми в самой категорической форме, уже длительное время выступает В. Г. Фесенков, бывший ранее сторонником этой идеи.
Аргументы возражавших можно разделить на две группы. К первой относятся аргументы, основанные на том, что чрезвычайно суровые условия, господствующие на Марсе, несовместимы с наличием на нем какой-либо высокоорганизованной жизни. Этот круг вопросов был уже подробно рассмотрен нами в § 13. Ко второй группе принадлежат аргументы, заключающиеся в том, что те или иные наблюдательные данные противоречат гипотезе о жизни. В разное время В. Г. Фесенковым были выдвинуты следующие возражения [81—83].
1. Отсутствие кислорода в атмосфере несовместимо с предположением о наличии биосферы.
2. Гипотезе о жизни противоречит факт повышенной температуры темных областей по сравнению со светлыми.
3. Светорассеяние «морей» противоречит наличию на них растительности.
4. Окраска «морей» совершенно не похожа на окраску растительности и близка к окраске «материков».
5. Изменение контраста между «материками» и «морями» несовместимо с гипотезой о жизни.
6. Поляризация света, отраженного «морями», сходна с поляризацией материков и отлична от поляризации растительности.

92

Мы рассмотрим каждый из этих аргументов в отдельности и увидим, что все они основаны либо на неучете элементарных биологических истин, либо на несовершенстве методики наблюдений, не позволяющем в настоящее время обнаружить эффекты, настолько малые по своей природе, что они поглощаются целиком ошибками наблюдений.

§ 22. КИСЛОРОД И БИОСФЕРА

В качестве главного аргумента против предположения о существовании биосферы на Марсе В. Г. Фесенков выдвигает отсутствие кислорода в его атмосфере. Действительно, в настоящее время непреложно доказано, что весь свободный кислород — исключительно биогенного происхождения (В. И. Вернадский и др.). Растительность на Земле ежегодно поставляет в атмосферу 1,5 · 10¹⁷ г кислорода, поддерживая, таким образом, кислородную атмосферу Земли в динамическом равновесии. Кислород является обязательным продуктом фотосинтеза и его отсутствие в атмосфере действительно должно указывать на отсутствие биосферы (во всяком случае, состоящей из фотосинтетиков).
Мы уже говорили в § 13, что кислород, производимый марсианской биосферой, может и не выделяться в атмосферу и, таким образом, он может быть для нас необнаружимым. Здесь мы коснемся другой стороны вопроса.
О кислороде в атмосфере Марса известно лишь, что его количество не может быть больше 1,5 · 10¹⁷ г (оценка Дэнхема). Меньшие количества недоступны современной наблюдательной технике. Однако, как легко видеть, истинное количество свободного кислорода на Марсе должно быть гораздо меньше этого верхнего предела.
Накопленные количества кислорода в атмосфере Марса, по-видимому, уже давно перешли в связанное состояние (об этом говорит и окраска материков), и концентрация его поддерживается исключительно за счет жизнедеятельности современных организмов.
Ниже приводятся количества кислорода, выделяемые различными земными фитоценозами * в год с 1 см² поверхности (рассчитано, исходя из. данных [60], по уравнению фотосинтеза).

93

Естественно, что скудная биосфера Марса не может быть столь же продуктивной, как океан или леса на Земле. Естественнее всего предположить, что «моря» Марса приближаются скорее к степям или даже пустыням и, следовательно, обладают выходом не более n · 10^-4 г/см³ · год^-1 (вспомним также меньшую интенсивность ассимиляционных процессов на Марсе).
Общая площадь темных областей 5 · 10¹⁷ см², что дает суммарный годичный выход кислорода n · 10¹³ г.
Величина равновесного содержания кислорода равна, грубо говоря, годичному выходу, умноженному на величину геохимического цикла кислорода. Последний определяется темпом окислительных процессов. Еще Р. Вильдт [122] указывал на пониженное расположение предполагаемой озоносферы Марса. Высота ее определяется высотой уровня максимального поглощения ультрафиолета молекулами O₂ (у λ 175—203 ммк). Последняя зависит от высоты однородной атмосферы H и парциального давления кислорода у поверхности. Озоносфера * располагается под этим уровнем на расстоянии, пропорциональном Н. Таким образом, даже если бы уровень максимального поглощения располагался на той же высоте, что и в атмосфере Земли (чего в действительности не может быть), озоносфера располагалась бы ниже, чем на Земле (на Марсе Н = 19 км против H = 8 км на Земле, см. § 4). Возможно, что озоносфера даже соприкасается с поверхностью. Это должно, конечно, привести к убыстрению темпа необратимого связывания O₂ поверхностью планеты. Относительная скорость связывания кислорода растительностью также больше, что вызывается ее существованием в условиях кислородного голодания. В силу этого длительность геохимического цикла кислорода должна быть сильно сокращена. На Земле она составляет 2000 лет, на Марсе же должна быть на один-два порядка мень-

94

ше. В лучшем случае общее количество кислорода в атмосфере не может превышать n · 10¹⁶ г; на самом деле оно должно быть еще меньшим.
Полученная оценка значительно ниже предела, установленного Дэнхемом. Следовательно, кислород не обнаружен до сих пор спектроскопически не потому, что его вовсе нет на Марсе, а потому, что он и не мог быть обнаружен. Полученная независимым путем оценка находится вне пределов чувствительности современных инструментов и было бы весьма удивительно, если бы О₂ был обнаружен уже сейчас. Окончательный ответ на этот вопрос даст повышение чувствительности инструментов на один-два порядка (в смысле обнаружимого содержания O₂). В настоящее же время аргумент В. Г. Фесенкова не может иметь силы.

§ 23. «ФАКТОР ЖИЗНИ»

Отмечавшийся ранее факт повышенной по сравнению с «материками» температуры темных областей также рассматривается В. Г. Фесенковым как аргумент против существования жизни. Он исходит из того, что земная растительность всегда имеет температуру ниже температуры окружающей почвы, т. е. имеет место эффект, противоположный наблюдаемому на Марсе.
По В. Г. Фесенкову, наблюдения указывают на то, что энергетический баланс темных областей такой же, как у любой поверхности неорганической природы. Очевидно, если Т₁ и Т₂ — температура светлых и темных областей соответственно, А₁ и A₂ — их альбедо, а х — доля энергии, идущая на процессы жизнедеятельности, названная В. Г. Фесенковым «фактором жизни», то должно осуществляться в условиях температурного равновесия равенство

T₁⁴ (1 — A₂ — x) = T₂⁴ (1 — A₁).

В. Г. Фесенков считает, что равенство выполняется при «факторе жизни» х, равном нулю, что указывает на отсутствие какой бы то ни было растительности. Это, однако, не так. Принимая A₁ = 0,30, A₂ = 0,15, T₁ = 270°К, T₂ = 280°К (близ полудня), имеем х = 0,14. Аналогичный результат имеем при других (но реальных) исходных числах.

95

Таким образом, «фактор жизни» вовсе не равен нулю. Справедливо лишь, что он очень мал, по этого и следовало ожидать.
Учитывая сказанное в § 18 о транспирации марсианских организмов, следует заключить, что, кроме простого нагревания, энергия может расходоваться только на фотосинтетические реакции. Последние, как было сказано, у земной растительности потребляют не более 2% поглощенной энергии. На Марсе эта величина может несколько отличаться от земной, но едва ли превысит 10% (учитывая замедленность процессов жизнедеятельности), что и приводит к значению «фактора жизни» в несколько сотых, к величине малой, а подчас могущей быть и необнаруженной в силу своей малости.
Ошибкой В. Г. Фесенкова и является то обстоятельство, что он забыл о наличии транспирации и считает, что пониженная температура растительности на Земле (по отношению к почве) является лишь следствием затрат энергии на фотосинтез.
То, что и на Земле температура растительности далеко не всегда ниже температуры соседней голой почвы, иллюстрируется следующей выборкой из большого ряда аналогичных наблюдений Д. Н. Кашкарова и его сотрудников в холодной пустыне Центрального Тянь-Шаня (т. е. в условиях сухости и низких температур) над рядом организмов, преимущественно подушечных форм [33].

И эти наблюдения относятся к объектам, еще заметно транспирирующим!
Таково простое объяснение выдвинутого В. Г. Фесенковым парадокса. Авторы, пытавшиеся оспорить аргумен-

96

тацию В. Г. Фесенкова (Г. А. Тихов [75], В. П. Цесевич [87]), не обратились к биологической сути дела и поэтому не могли опровергнуть этой аргументации.

24. ФАКТОР ГЛАДКОСТИ

По В. Г. Фесенкову, характер отражения света от марсианских «морей» в корне противоречит утверждению о том, что они представляют собой пространства, покрытые растительностью. В. Г. Фесенков основывается при этом на старых данных о факторе гладкости q «морей» Марса, полученных в свое время Н. Н. Сытинской [69], согласно которым он сходен с q для «материков» — близок к +1,0, в то время как у земной растительности он отрицателен.
Это возражение имеет три недостатка.
Первый недостаток заключается в стремлении использовать временную скудность и неточность наблюдательных данных. Действительно, как видно из чисел, приведенных в § 20, тщательно выполненные наблюдения И. К. Коваля па Харьковской обсерватории в 1954 и 1956 гг. дали значения q для «морей» не 1,0, а порядка + 0,5 ÷ + 0,6, подтвердив в то же самое время высокие значения q для материков [35, 36].
Второй недостаток заключается в неучете биологических факторов. Совершенно упускается из виду, что в суровых условиях Марса сильная расчлененность и большая испаряющая поверхность были бы губительны для растительности. Этот вопрос был подробно разобран в § 20, где и было показано, что гипотеза о подушечных формах роста находит подтверждение как раз в наблюдаемой величине q для темных областей.
В-третьих, ошибочно и утверждение, что земная растительность всегда обладает отрицательными факторами гладкости. Это справедливо только для сильно иссеченных форм. Корки мхов же, например Dicranum Scoparium и др., имеют по Н. Н. Сытинской [69] q = + 0,40, т. е. близко к значению этой величины для темных областей Марса.

§ 25. КОНТРАСТ МЕЖДУ «МОРЯМИ» И «МАТЕРИКАМИ»

В 1956 г. В. Г. Фесенков указал, что практически отсутствующее изменение контраста между темными и светлыми областями вдоль радиуса диска Марса противо-

97

речит гипотезе о жизни. Рассуждения, приведшие к такому выводу, следующие.
Очевидно, что растительность заполняет только какую-то долю поверхности темных областей, хотя доля эта довольно значительна. Суммарное альбедо темной области А_т при доле заполнения ее растительностью f, при альбедо светлой области А_с и альбедо растительности А_р есть

А_т = (1 — f) А_с + f А_р.

Принимая А_т = 0,15, А_с — 0,30, а для А_р принимая минимальное значение 0,075, имеем f = 2/3.
Если растительность возвышается над почвой, то при переходе от центра диска к краю, по мере уменьшения угла наклона луча зрения к поверхности планеты, доля площади, занимаемая растительностью, в проекции должна расти, альбедо темной области — уменьшаться, а контраст со светлыми областями — возрастать до тех пор, пока не перестанут быть видны промежутки между растительностью и альбедо темной области не сделается постоянным.
Объекты с площадью, составляющей долю f от всей площади области S, с высотой над почвой h, при угле наклона луча зрения е будут иметь площадь проекции

,

и, следовательно,

.

Если высота h составляет долю k поперечника, т. е.

,

то

f₁ = (1 + k tg ε)f

и наблюдаемый контраст (по В. Г. Фесенкову, а точнее — отношение альбедо),

.

98

Максимальный контраст достигается, очевидно, когда f₁ = 1, после чего он уже не меняется.
В. Г. Фесенков вычисляет изменение А_т вдоль радиуса (а следовательно, и изменение контраста) для k = 1 и 0,5 (фиг. 13). При f = 2/3 действительно получается увеличение контраста на доле радиуса 0,447 (k = 1) и 0,707 (k = 0,5), что легко должно было бы наблюдаться.

Фиг. 13. Изменение альбедо вдоль радиуса диска Марса

Поскольку в действительности этот эффект отсутствует, В. Г. Фесенков усматривает в этом противоречие с гипотезой о жизни.
Разрешение этого противоречия до крайности просто. В § 20 мы пришли к выводу, что организмы Марса должны иметь форму стелющихся корок, ковров и других подобных образований. Исходя из этого же единого предположения, без всяких добавочных гипотез объясняется и отсутствие изменения контраста. Действительно, у таких объектов k должно быть очень мало, порядка 0,1— 0.05. Вычисленное изменение А_т вдоль радиуса для значении k = 0,1 и 0,05 дано также на фиг. 13. Как видно, в этом случае изменение А_т вдоль радиуса почти отсутствует и практически начинается лишь на доле радиуса 0,90 (для k = 0,05 даже у 0,95 ), т. е. изменение контраста может быть замечено только на самом крае диска, где, в силу краевых эффектов, наблюдения всегда крайне неуверенны. Следовательно, это возражение, как и многие

99

другие, основано всего лишь на неизбежных погрешностях наблюдений, на их недостаточной чувствительности. В § 26 будет показано, как развитие наблюдательной техники разбивает подобные возражения.
Итак, отсутствие изменения контраста можно рассматривать не как возражение против гипотезы о жизни, а скорее как подтверждение высказанного выше предположения о подушкообразных формах организмов Марса.

§ 26. ПОЛЯРИЗАЦИЯ «МОРЕЙ»

В 1953 г. В. Г. Фесенков писал: «Как известно, поляризация теснейшим образом связана с состоянием отражающей поверхности. Наблюдения, по-видимому, совершенно бесспорные, показывают, что поляризация «морей»

Фиг. 14. Ход поляризации с углом фазы для «материков»
(линия) и лимонита (точки)

совершенно такова же, как и поляризация светлых пространств «пустынь»,... пространство, занятое темными пятнами, во все времена года ничем не отличается от заведомо безжизненных пустынь».
Наблюдения последних лет полностью опровергли это утверждение. Однако остановиться на нем все же стоит.

100

Именно оно является прекрасной иллюстрацией того, насколько опасно строить аргументацию на данных наблюдений, заведомо отягченных ошибками, особенно, когда искомые эффекты весьма малы. По мере совершенствования наблюдательной техники такого рода аргументация автоматически теряет силу. Мы сталкивались с этим уже при рассмотрении фактора гладкости; в настоящем

Фиг. 15. Ход поляризации с углом фазы для темных областей

же случае мы имеем тому еще более яркое доказательство.
В 1957 г. Дольфюс [98, 99] на обсерваториях Медон и Пик-дю-Миди обнаружил, что поляризация темных областей имеет сезонный ход. В то время, как кривая, выражающая зависимость поляризации от угла фазы * а для материков постоянна в любое время года (фиг. 14), для темных областей она меняется (фиг. 15). Весной поляризация темных областей характеризуется кривой А. К концу лета она постепенно переходит в кривую В и остается неизменной всю зиму вплоть до следующей весны.

101

Таким образом, установлено не только отличие в характере поляризации между светлыми и темными областями, на отсутствие которого ссылался В. Г. Фесенков, но и сезонные вариации поляризации. Последние же не могут быть объяснены какими-либо процессами химического порядка, происходящими сезонно на поверхности «морей». Так характер поляризации из аргумента против наличия жизни превратился в аргумент, свидетельствующий в ее пользу.
Дольфюс указывает, что характер отражения света большинством явнобрачных земных растений (семенных) не может дать сходных кривых поляризации ввиду их большой отражательной способности, исключающей возможность отрицательной поляризации. Такие кривые могут дать организмы, имеющие мелкозернистую структуру и обладающие способностью к истинному поглощению. Дольфюс воспроизводил наблюденную кривую, распыляя на порошкообразном лимоните некоторые виды лишайников, грибов и других тайнобрачных (споровых) растений. Конечно, это весьма искусственная схема далеко не единственно возможная. В настоящее время для астробиологии представляет большой интерес изучение поляризующей способности и особенностей строения эпителия *, определяющего эту способность, у растительности, живущей в крайних условиях существования. Такие работы, к сожалению, еще не проводились.
Во всяком случае ясно, что подобный характер поляризации указывает на очень сложное строение эпителиальных тканей, может быть включающих в себя песчаные частицы. Необходимость большого истинного поглощения согласуется с низкими альбедо темных областей, а тем более самих организмов.

27. ОДИНАКОВОСТЬ ЦВЕТА «МОРЕЙ» И «МАТЕРИКОВ»

Очередное возражение В. Г. Фесенкова состоит в том, что окраска «морей» близка к окраске «материков». И те и другие красны по отношению к белому экрану. В этом, по В. Г. Фесенкову, «их отличие от всякого рода земной растительности».
Но отличие от земной растительности не есть еще аргумент против всякой растительности. Подробное рас-

смотрение вопроса об окраске организмов Марса было проведено в §17. Из него ясно, что красноватый цвет темных областей является не опровержением, а подтверждением гипотезы о жизни, ибо именно синеватый цвет с этой точки зрения был бы трудно объясним.

* * *

Мы увидели, таким образом, что ни один из выдвинутых против гипотезы о жизни аргументов не может считаться хоть сколько-нибудь основательным. Именно на примере тенденциозной и негибкой критики ярче всего становится видна справедливость замечательных слов И. П. Павлова: «Почти ни при одном явлении нельзя быть уверенным в обладании всеми условиями его существования. Малейшее колебание внешней среды или внутреннего мира, часто едва уловимое или совершенно неподозреваемое, резко меняет ход явлений. Понятно, что при таком положении дела здесь в особенности горько дают себя знать обычные слабости мысли: стереотипность и предвзятость. Мысль не может, так сказать, угнаться за разнообразием отношений».

103

ГЛАВА VII

НЕКОТОРЫЕ ОБЩЕТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

§ 28. НЕСОСТОЯТЕЛЬНОСТЬ ГЕОМОРФИЧЕСКОЙ ГИПОТЕЗЫ

В заключение мы рассмотрим некоторые общие принципы в решении астробиологической проблемы, на основании которых и проводились все предыдущие рассуждения.
Это настоятельно диктуется следующим обстоятельством. Изучение работ, выполненных за последние годы Сектором астроботаники АН КазССР, ясно показывает, что работа в этой области начала заходить в тупик. После плодотворных работ конца 40-х — начала 50-х годов не было сделано ни одного важного теоретического обобщения и появился ряд ошибочных работ (некоторые из них будут рассмотрены ниже).

104

Достаточно просмотреть последние выпуски «Трудов Сектора астроботаники», чтобы убедиться, что основную массу опубликованных работ составляют либо статьи, содержащие философское обоснование проблемы (А. К. Суслов, Н. И. Суворов н др.), либо спектроботанические исследования, поставленные без ясной цели и вне всякой связи с астробиологической проблемой (А. Д. Семененко [65], Ш. П. Дарчия и др. [26]). Астроботаника все более и более превращалась в спектроботанику.
Именно снижение научного уровня работ и облегчило критику со стороны противников астробиологии, которой авторы школы Г. А. Тихова, по сути дела, не смогли ничего противопоставить.
На наш взгляд, такое положение было вызвано серьезными принципиальными ошибками, допущенными еще в самом начале работ, и ограниченностью принятого направления работ. Таких принципиальных ошибок имеется две: необоснованный геоморфизм и отсутствие исторического подхода к проблеме.
Геоморфическая гипотеза была и является основой работ школы Г. А. Тихова. Она утверждает, что марсианская растительность вполне сходна с земной, живущей в крайних условиях существования. Предполагалось, что о степени сходства можно судить на основании сличения спектров «морей» Марса и земной растительности. Г. А. Тихов, в частности, писал: «... с развитием наблюдательской техники можно будет получать спектры тех мест планеты Марс, на которых предполагается существование растительности. Сличая эти спектры со спектрами разных земных растений, живущих в суровом климате высоких гор или субарктики, можно будет сделать более определенные заключения о растительности на Марсе и даже, быть может, сказать, к к а к о м у с е м е й с т в у з е м н ы х р а с т е н и й в с е г о б л и ж е р а с т е н и я м а р с и а н с к и е (разрядка наша.— К. Л.)» [70].
В этих словах уже сформулирована основа методики работы. До тех пор, пока необходимо было доказать сам факт обитаемости Марса, такая методика была прогрессивной. Но коль скоро принципиальная объяснимость спектров «морей» как спектров растительности была доказана, данная методика превратилась лишь в тормоз для дальнейших исследований.

105

Геоморфическая гипотеза в первоначальном своем виде сейчас уже себя совершенно но оправдывает.
Действительно, из всего сказанного в предыдущих главах явствует, что по всем важнейшим характеристикам организмы Марса резко отличаются от земных.
После работ В. Синтона стало ясно, что химизм белков Марса существенно отличен от белков, существующих на Земле. Организмы Марса обладают совершенно своеобразной пигментной системой, что накладывает свой отпечаток на характер фотосинтетического процесса. Это, в совокупности со специфическими условиями влажности, температуры и содержания кислорода, также приводит к заключению о весьма своеобразных биохимических свойствах организмов. Характер процессов водоснабжения и дыхания также коренным образом отличается от земных. Морфология марсианских организмов также имеет на Земле лишь отдаленных аналогов.
Марсианские организмы представляют собой нечто такое, о чем в настоящее время мы можем составить себе лишь самое общее, схематическое представление. На это обстоятельство указывал в свое время А. Н. Криштофович [45], однако эта мысль почему-то прошла незамеченной.
Такой вывод является вполне естественным. Марс образовался в иной зоне протопланетного облака, нежели Земля, и имеет значительно меньшую массу, что с самого начала обусловило отличный от земного ход эволюции планеты. Эта эволюция, как мы видели, действительно шла весьма своеобразно, усугубляя со временем первоначально возникшие различия в свойствах первичных организмов Земли и Марса.
В свете этого представляются чрезвычайно странными утверждения о том, что на Марсе «живут вечнозеленые растения типа наших мхов, плаунов, жестколистных приземистых растений вроде брусники, клюквы, морошки. Могут жить низкорослые деревца, похожие на земные карликовые березки и ивы» [71]. А подобные утверждения обильно рассыпаны по страницам публикаций Сектора астроботаники.
Принципиально неправильны также и споры о том, принадлежит ли марсианская растительность к «высшим» или «низшим» видам, а тем более попытка разрешить спор на основании наблюденных оптических свойств. Эти

106

свойства определяются в первую очередь не степенью развития, а условиями среды, так что сходство, например, спектра «морей» со спектрами лишайника ни в коем случае не означает, что «моря» покрыты лишайниками. Самое же главное — это то, что марсианские организмы наверняка таковы, что не могут подойти ни под один из разделов земной классификации. На Марсе есть, конечно, свои высшие и низшие формы растительности, но их сравнительные отличительные особенности совершенно иные, нежели на Земле.
Относительно этого следует заметить только, что нельзя представлять себе организмы Марса крайне примитивными, простейшими образованиями. В свое время природные условия Марса были достаточно благоприятными для появления весьма высокоорганизованных организмов. В силу принципа необратимости эволюции скорее надо ожидать дальнейшего усложнения организмов применительно к ухудшающимся условиям, чем возврата к первоначальным примитивным формам. Этот же вывод следует из биохимических законов Вернадского.
Итак, говоря об организмах Марса, мы должны отказаться от геоморфической гипотезы в ее распространенном виде. Строго говоря, к марсианским организмам мы не вправе даже применять земной термин «растительность», а должны оперировать понятием «марсианские автотрофные». По той же причине из двух названий: «астроботаника» и «астробиология» корректным может считаться только второе.
Другой крупной ошибкой сотрудников Сектора астроботаники является совершенно недостаточное или неудачное применение исторического метода, несмотря на то, что прокламировался он ими достаточно широко.
В качестве примера можно привести утверждение о существовании бактериальной жизни на больших планетах [72]. Согласно этой гипотезе, метан и аммиак, занимающие большую долю в атмосферах планет-гигантов, являются продуктом гниения отживших микроорганизмов (?!). Последние якобы могут там присутствовать, так как существуют бактерии, без вреда переносящие даже формалин и сулему.
Примечательно, что даже не ставится вопроса о том, могла ли органическая жизнь вообще появиться па планетах-гигантах, ибо жизни надо сначала появиться, прежде

107

чем начать приспосабливаться. Между тем ясно, что за исключением одного (наличие исходных веществ), там совершенно не выполняются все условия для зарождения жизни: жидкая вода отсутствует, температуры крайне низки, обстановка резко восстановительная (почти нацело состоящая из водорода атмосфера!). Выдвижение такой гипотезы тем более странно, что она совершенно не нужна: на этих планетах не наблюдается ни одного явления, требующего для своего объяснения предположения о существовании жизни.
В качестве другого примера можно привести так называемую гипотезу о палеоботанике [74]. Наблюдаемый визуально бурый цвет «морей» Марса весной [94] ставится в параллель с весенним покраснением листьев молодых земных растений. Считается почему-то, что последнее является онтогенетическим повторением красной окраски листьев эпохи палеозоя. Следовательно, и растения Марса в далеком прошлом были бурыми (в то время как сейчас, по Г. А. Тихову, они синие). Не говоря о том, что организмы Марса имеют буро-красный оттенок все время и даже еще более краснеют к концу лета, а не в начале его, что красная окраска растительности палеозоя тоже является лишь гипотезой, заметим, что принцип «онтогенез есть повторение филогенеза» здесь просто неприменим. Красноватая весенняя окраска листьев вызывается сопровождающими пигментами (например, антоцианами), которые не находятся с хлорофиллом ни в какой генетической связи, являются очень изменчивыми и подвижными пигментами, и нет буквально никаких оснований полагать, что их появление весной связано с филогенезом, а тем более возводить его до палеозоя.
Эти серьезные недостатки (геоморфизм, отсутствие историзма, недостаточное внимание к физиологической и биохимической стороне вопроса), как ни странно, являются общими как для наиболее ревностных сторонников жизни на Марсе, так и для авторов, отрицающих ее полностью. В них и лежит начало того кризиса, который переживает в настоящее время астробиология.

29. ПУТИ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ

Как же должна ставиться и решаться астробиологическая проблема? Каковы границы применимости к ней геоморфической гипотезы, если учесть, что единствен-

108

но доступным объектом исследований являются оптические свойства различных участков поверхности Марса, главным образом спектры отражения?
Мы видели, что оптические свойства растительности вовсе не случайны и закономерно вызываются условиями внешней среды. До сих пор, однако, исследование велось только путем прямого сравнения оптических свойств конкретных видов земной растительности и «морей» Марса. С тех пор, как принципиальная объяснимость оптических свойств последних растительностью была доказана, такие исследования уже не дают ничего нового.
Единственно верный путь в астробиологии в настоящее время, по нашему мнению, лежит в детальном анализе и расшифровке оптических свойств «морей».
Среди земных организмов, даже живущих в самых крайних условиях, нет ни одного, живущего в условиях, хотя бы приближающихся к марсианским во всех отношениях. Оптические свойства земных организмов являются следствием большого количества причин, из которых далеко не все имеются на Марсе. Первоочередная задача — выделение именно тех особенностей, которые вызваны свойствами среды, имеющимися и на Марсе.
Это должно сопровождаться самым тщательным изучением того биохимического и физиологического аппарата, который создается этими свойствами среды и который обусловливает собой те или иные оптические характеристики организма. Сравнивая полученные результаты с подробно изученными оптическими свойствами «морей», можно будет судить о конвергентном сходстве * марсианских и земных организмов. Только в этих рамках и может быть применена геоморфическая гипотеза.
Попытка такого анализа и была сделана в предыдущих главах. Насколько она нам удалась, предоставляем судить специалистам.
Подчеркиваем еще раз, что можно искать лишь отдельные черты конвергентного сходства, но никаких данных о конкретных организмах или принадлежности их к тому или иному разделу систематики получить нельзя.
Таким образом, единственно перспективный путь исследований в настоящее время состоит в анализе свойств земных организмов, синтезе этих свойств применительно к условиям Марса, прогнозировании и построении теоретических схем строения и функций марсианских авто-

109

трофов * и, наконец, и сравнении этих схем с объективными данными наблюдений, что соответствует ленинской формуле «от живого созерцания к абстрактному мышлению и от него к практике».
Такова принципиальная сторона решения астробиологической проблемы.
Практика выдвигает уже сейчас множество конкретных задач, требующих пристального внимания астробиологов. В качестве примера можно назвать следующие:
Биологические вопросы:
1. Всестороннее изучение физиологических свойств, функций и динамики таких пигментов, как антоцианы, флавоны, флобафены, лишайниковые кислоты. Эти группы пигментов наиболее интересны с точки зрения астробиологической и в то же время наименее изучены.
2. Выяснение происхождения и развития пластидных пигментов в связи с эволюцией фотосинтеза. Выяснение окончательной роли в фотосинтезе таких групп пигментов, как каротиноиды и фикобилины.
3. Более подробное изучение биохимического обмена растительности, живущей в крайних условиях существования.
4. Детальное исследование внекорневых способов водоснабжения растений и анатомии необходимого для них аппарата. Влияние последнего на оптические свойства растительности.
5. Дополнительное исследование внутриклеточных процессов, химизма плазмы и осмоса у растительности, живущей в условиях большой сухости.
6. Изучение поляризационных свойств растительности в зависимости от условий произрастания (с параллельным исследованием морфологических особенностей эпидермальных тканей).
7. Дополнительное изучение форм роста и термического режима растительности в крайних условиях существования.
8. Исследование оптических свойств различных фитоценозов (в связи с тем, что биосфера Марса несомненно состоит из таксономически различных организмов) и их жизненных функций.
Астрофизические вопросы:
1. Непрерывные во времени, монохроматические и дифференциальные (относящиеся к минимальным участ-

110

кам поверхности) наблюдения: а) отражательной способности; б) температуры; в) поляризации; г) фактора гладкости, что даст возможность уточнить сезонные и широтные вариации этих величин.
2. Спектрофотометрическое (а не только колориметрическое) изучение поверхности.
3. Тщательное изучение спектра в далекой инфракрасной части (за 3,6 мк).
4. Уточнение коэффициентов прозрачности атмосферы Марса во всех длинах волн.
5. Повышение чувствительности спектральных методов для обнаружения возможного содержания кислорода и водяного пара порядка 10¹⁴—10¹⁵ г во всей атмосфере.
6. Изучение и статистика нерегулярных изменений в связи с метеорологическими явлениями (таяние полярной шапки, изменение температуры и др.).
7. Инструментальное изучение изменений во времени оптических свойств каймы около тающих полярных шапок.
8. Теоретическое исследование поведения водяного пара в близпочвенном слое и почвенных вод в течение суток.
Список этот, конечно, может и должен непрерывно расширяться.
Астробиологическая проблема есть проблема комплексная, однако по сей день этот комплекс искусственно сужается. Только путем скорейшего расширения круга работ и выхода за рамки геоморфической гипотезы можно надеяться, наконец, разрешить эту проблему, значение которой в наше время все более и более возрастает.

111

ЛИТЕРАТУРА

1. Аррениус С. Жизненный путь планет. М.— Л., 1928.
2.. Байда X. С., Суворов Н. И. Труды Сектора астроботаники, 1, 1953.
3. Барабашов Н. П. Исследование физических условий на Луне и планетах. Харьков, 1952.
4. Барабашов Н. П. Цирк. АО ХГУ, № 6, 1950.
5. Барабaшов Н. П. Цирк. АО ХГУ. № 10, 1952.
6. Барабашов Н. П., Чекирда А. Т. Цирк. АО ХГУ, № 9, 1952..
7. Барабашов Н. П., Чекирда А. Т. Цирк. АО ХГУ, № 11, 1952.
8. Берг Л. С. Бюлл. Моск. об-ва испыт. природы, отд. «Биология», 52, 1947.
9. Бреславец Л. П. Растение и лучи Рентгена. Изд-во АН СССР, 1946.
9а. Бутслов М. М., Калиняк А. А.. Камионко Л. А. Изв. ГАО, 21, № 3, 1958.
10. Вильямс В. Р. Собрание сочинений, т. VI. Изд-во АН СССР, 1946.
11. Виноградов Л. П. Изв. АН СССР, серия бпол., № .3, 1947.
12. Владимирский Б. М., Любарский К. А. Труды Сектора астроботаники, 6, 43, 1958.
13. Владимирский Б. М., Любарский К. А. Труды Сектора астроботаники, 6, 34, 1958.
14. Вокулер Ж. Физика планеты Марс. ИЛ,. 1956.
14а. Воскресенская Н. П., Гришина Г. С. Физиология растений, 7, № 5. l960.
15. Гайдуков Н. М. Ботанич. записки, изд. при Бот. саде СПб ун-та, вып. 22, стр. 1—160, 1903.
16. Голосницкий Л. П. Труды Сектора астроботаники, 3,
17. Гребинский С. О. Усл. сов. биологии, 18, вып. 2, 1944.
18. Григорьев А. А. Субарктика. Географгиз, 1956.
19. Гуревич Л. Э., Лебединский А. И. Изв. АН СССР, серия физич., № 1, 1959.
20. Давиташвили Л. Ш. Курс палеонтологии. М., 1946.
21. Давыдов В. Д. Дипломная работа, мех.-матем. факультет МГУ; Вопросы космогонии, 7, 1960.

112

22. Дадыкин В. П. Особенности поведения растений на холодных почвах. Изд-во АН СССР, 1852.
23. Данилов А. Н. Советская ботаника, № 4, 1935.
24. Данхем Т. Атмосферы Земли и планет. ИЛ, 1951.
25. Дарвин Д. Г. Приливы и родственные им явления в солнечной системе. М.— Пг., 1923.
26. Дарчия Ш. П., Курмаева А. X., Клингер В. Т. Труды Сектора астроботаники, 5, 1957.
27. Дороганевская Е. А. О связи географического распространения растений с их обменом веществ. Изд-во АН СССР, 1951.
28. Заленский О. В. Бот. ж., 42, № 11, 1957.
29. Заленский О. В. Труды Ботанического ин-та АН СССР, № 10, 1055.
30. 3енкевич Л. А. Фауна и биологическая продуктивность моря, т. 1. М., 1951.
31. Знаменский М. Бот. ж., 20, №4, 1935.
32. Имшенецкий А. А. Микробиология, 16, № 5, 1946.
33. Кашкаров Д. Н., Жуков А., Станюкович К. В. Холодная пустыня Центрального Тянь-Шаня. Изд-во ЛГУ, 1937.
34. Ковалевский Г. Природа, № 1, 1940.
35. Коваль И. К. Астр. цирк., № 159, 1955.
36. Коваль И. К. Астр. ж., 34, № 3, 1957.
37. Козырев Н. А. Изв. Крым. астр. обс., 15, 1953.
38. Койпер Д. Атмосферы Земли и планет. ИЛ, 1951.
39. Комаров В. Л. Происхождение растений. Изд-во АН СССР, 1943.
40. Кондратьев К. Я. Лучистая энергия Солнца. Гидрометиздат, 1954.
41. Красновский А. А. Усп. сов. биологии, 21, № 2, 1946.
42. Крафтс А., Карриер X., Стокинг К. Вода и ее значение в жизни растений. ИЛ, 1951.
43. Кретович В. Л. Основы биохимии растений. Сов. наука, 1952.
44. Криштофович А. Н. Палеоботаника. М., 1945.
45. Криштофович А. Н. Труды Сектора астроботаники. 3, 1955.
45а. Кузьмин А. Д., Саломонович А. Е. Астр. ж., 38, № 6, 1961.
45б. Курчаков А. В. Вестник ЛГУ, 15, № 1, 1960.
46. Лебедев С. П. Физиологическая роль каротина в растениях. Изд-во АН УССР, Киев, 1958.
47. Лебединский А. И. Докл. АН СССР, 108, № 5, 1957.
47а. Лебединский А. И., Салова Г. И. Астр. ж., 39, № 3, 1962.
48. Левинсон-Лессинг Р. Ю. Уч. зап. Юрьевск. ун-та, № 1, 1893.
49. Ловелл П. Марс и жизнь на нем. Одесса, 1912.
50. Лозина-Лозинский Л. К. Труды Сектора астроботаники, 3, 1955.
31. Любименко В. Н., Бриллиант В. Л. Окраска растений. Л., 1924.
52. Максимова Н. В. Усп. сов. биологии, 14, вып. 1, 1956.
53. Масевич А. Г. Астр. ж., 28, № 1, 1951.

113

54. Материалы дискуссии о приспособляемости растении к свету. Сов. ботаника, № 6, 1935.
55 Опарин А. И. Происхождение жизни на Земле. Изд-во АН СССР, 1937.
56. Паренаго П. П. Астр. ж., 28, № 2, 1951.
57. Петров М. П. Хозяйственное освоение пустынь Средней Азии и Казахстана. Ташкент, 1934.
58. Полынов Б. Б. Почвоведение, № 10, 1948.
59. Сб. «Применение замораживания— высушивания в биологии». ИЛ, 1956.
60. Рабинович К. Фотосинтез. ИЛ, т. 1, 1951; т. 2, 1953; т. 3, 1959.
61. Сабинин Д. А. Физиологические основы питания растений. Изд-во АН СССР, 1965.
62. Савинов В. Г. Каротин. Изд-во АН УССР, Киев 1948.
63. Салова Г. И. Дипломная работа, мех.-матем. факультет МГУ, 1956.
63а. Саломонович А. Е., Кузьмин. А. Д. Астр. ж., 38, № 6, 1961.
64. Свешникова В. Н. Труды Памирской бпол. станции, 14.
65. Семененко А. Д. Труды Сектора астроботаники, 5, 199— 200, 1957.
66. Станюкович К. В. Растительный покров восточного Памира. Географии, 1942.
67. Сытинская Н. Н. Докл. АН СССР, 43, 151—154, 1944.
58. Сытинская Н. Н. Труды юбил. научн. сессии ЛГУ, секция математики, подсекция астрон. Л., 1948.
69. Сытинская Н. Н. Уч. зап. ЛГУ, серия матем., вып. 18, № 116, 1949.
70. Тихов Г. А. Астроботаника. Алма-Ата, 1949.
71. Тихов Г. А. Астробиология. М., 1952.
72. Тихов Г. А. Труды Сектора астроботаники, 1, 1953.
73. Тихов Г. А. Труды Сектора астроботаники, 3, 1955.
74. Тихов Г. А. Труды Сектора астроботаники, 4, 1955.
75. Тихов Г. А. Вопросы философии, № 1, 1955.
76. Тихомиров В. С. Сезонные изменения некоторых отражательных свойств растений и вопрос о растительности на Марсе. Алма-Ата, 1951.
77. Троицкая О. В. Астр. ж., 29, № 1, 1952.
78. Ферсман А. Е. Цвета минералов. Изд-во АН СССР, 1936.
79. Ферсман А. Е. Геохимические и минералогические методы поисков полезных ископаемых. Избр. произв., т. 2. Изд-во АН СССР, 1953.
80. Фесенков В. Г. Астр. ж. 26, № 5, 1949.
81. Фесенков В. Г. Докл. АН СССР, 94, № 2, 1954.
82. Фесенков В. Г. Вопросы философии, № 3, 1954.
83. Фесенков В. Г. Астр. ж., 33, № 3, 1956.
84. Франк Д. Атмосферы Земли и планет. ИЛ, 1951.
85. Холодный Н. Г. Среди природы и в лаборатории. М., 1942.
86. Хргиан А. X. Физика атмосферы. М., 1953.
87. Цесевич В. П. Астр. цирк., № 154, 1954.
88. Шаронов В. В. Цирк. ГАО, № З2, 1941.
89. Шаронов В. В. Природа, № 12, 1949.
90. Шаронов В. В. Астр. ж., 34, № 4, 1957.

114

91. Шаронов В. В. Астр. цирк., № 183, 1957.
91а. Шаронов В. В. Результаты наблюдений Марса в 1956 г. в СССР. Изд-во АН СССР, 1959.
92. Шулейкин В. В. Физика моря. Изд-во АН СССР, 1953.
93. Allen С. W. Astrophysical Quantities. London, 1955.
94. Antoniadi E. M. La planete Mars. Paris, 1930.
95. Bab cock E., Collins ,T. Nature, 124, 228, 1922.
96. Coblentz W. W., L a m p 1 a n d С. О., М с n z e 1 D. H. PASP, 39, 97, 1927.
97. Dollfus A. Meteorologie, N 42, 1956.
98. Dollfus A. Mem. Soc. roy. sci. Liege, 18, 198, 1957.
99. Dollfus A. PASP, 70, N 412, 41, 1958.
99a. Dollfus A. Astronomie, 73, p. 273—276, 1959.
100. Dutton H., Manning W. Amer. J. Bot., 28, 516, 1941.
101. Emerson R., Lewis C. J. gen. physiol., 25, 579, 1942.
102. Flammarion C. Les Terres du ciel. Paris, 1884.
103. Gaxo S., Blinks L. J. gen. physiol., 33, 389, 1950.
103a. Genes1ау E. Astronomic, 73, p. 265—273, 1959.
104. Gifford F. Astroph. J., 123, N 1, 1956.
105. Grandjean J., Goody R. M. Astroph. J., 121, 548, 1955.
106. Hess S. C. J. Meteorol., 7, N 1, 1950.
107. Jeans J. H. The dynamical theory of gases. Caambridge, 1916.
108. Кiess С. С., Соr1iss С. Н, Кiess H. К., Cor1iss E. R. L. Ap. J, 126, N 3, 1957.
108a. Kiess C. C., Karrer S., Kiess H. K. PASP, 72, №. 427, 1960.
109. Leсоmpte J. Bull. Soc. philom., 124, 107. 1942.
110. Lippmaa T. Acta et comment univ. Tartu, ser. A, 15, N 6, 1929.
111. Mars symposium. Sky and Tel., 16, N 6, 1957.
112. MсLaugh1in D. The scient. monthly, 83, N 4, 1956.
113. Menzel D. H. Astroph. J., 58, N 1, 1923.
114. Pettit E., Nicholson S. PASP, 36, № 269, 1924.
115. Richardson R. S. PASP, 09, № 406, 1957.
116. Sintоn W. M. Astroph. J., 126, N 2, 1957.
116a. Sinton W. M., Strong J. Ap. J., 131, N 2, 1960.
117. Sinton W. M. Sky and Tel., 18, N 5, 1959.
117a. Sinton W. M. Science, 130, p. 1234, 1959.
117б. Sinton W. M. PASP, 73, № 431, 1961.
118. Strughold H. The green and red planet. London, 1954.
119. Strughold H. PASP, 70, № 412, 1958.
120. Thоmas H. Nature, 137, 51, 1936.
121. Urеу H. The planets, its origin and development. London, 1953.
122. Wi1dt R. Astroph. J., 86, 324, 1937.

115

ОБЪЯСНЕНИЕ ТЕРМИНОВ, ВСТРЕЧАЮЩИХСЯ В ТЕКСТЕ

Ввиду того, что данная работа адресована специалистам различных областей знаний, некоторые термины, употребленные в ней, могут быть неизвестны читателю: биологу — астрономические, астроному — биологические п т. д. Поэтому мы сочли полезным приложить к работе краткий словарь терминов.
Чтобы избежать подробностей, не имеющих отношения к теме работы, в ряде мест прпшлось отказаться от строгих определений и лишь объяснить сущность того или иного понятия. За это автор заранее просит извинения у представителей соответствующих специальностей.
Автотрофы — организмы, строящие ткани своего тела за счет усвоения неорганических веществ, в противоположность гетеротрофам, усваивающим органические вещества.
Аллохроматизм — окраска минералов, обусловленная посторонними включениями и примесями.
Альбедо — характеристика отражательной способности поверхности. Чем выше альбедо, тем большую часть падающего света поверхность отражает.
Анабиоз — состояние скрытой жизни, при котором интенсивность процессов жизнедеятельности резко снижена.
Ареография — наука о Марсе (от греческого Арес — Марс).
Астрономическая единица (а. е.) — единица измерения расстояний, равная среднему расстоянию от Земли до Солнца (около 150 млн. км).
Афелий — точка наибольшего удаления планеты от Солнца.
Аэренхима — ткань растения, обладающая большими заполненными воздухом межклетниками.
Аэрозоль — взвесь негазообразных частиц в атмосфере (дым, туман и т. д.).
Блендирование линий — наложение близких линий в спектре одна на другую.
Вуда эффект — следствие сильного отражения земной растительностью инфракрасных лучей. Растительность, сфотографированная в этих лучах, кажется белой.
Галофиты — солелюбивые растения, обитатели засоленных почв.
Гелиоцентрическая долгота — угол в плоскости эклиптики между направлением па планету и точку весеннего

116

равноденствия, определяет положение планеты на орбите при ее обращении вокруг Солнца.
Гель — студнеобразная система, твердая, эластичная или хрупкая. Примеры: желатина, волосы.
Геохимический цикл — цикл реакций, в которых (в планетарном масштабе) участвует элемент. Если цикл замкнут, то в конце его элемент возвращается в исходное соединение. Длительность цикла — среднее время, необходимое атому элемента для прохождения его.
Денатурация белков — распад белковой молекулы (например, под действием высокой температуры).
Дилюции коэффициент — учитывает уменьшение плотности излучения с расстоянием от его источника.
Диссимиляционные процессы — процессы, противоположные процессам ассимиляции, усвоению веществ, например дыхание.
Диссипация — рассеяние газов из атмосферы планеты вследствие теплового движения молекул. Скорость диссипации или скорость убегания — скорость, необходимая для того, чтобы молекула навсегда оторвалась от Земли или планеты.
Дублет — двойная линия в спектре.
Дыхательный коэффициент — отношение объема выделенной при дыхании CO₂ к объему поглощенного O₂.
Идиохроматизм — окраска минералов, обусловленная наличием хромофоров, входящих как основа в данный минерал.
Кларк — мера распространенности элемента на Земле. Космический кларк — то же в космосе.
Колориметрия— измерение излучения планеты в различных, но довольно широких участках спектра.
Конвергентное сходство — внешнее сходство организмов, далеких друг от друга по происхождению, вызванное сходством среды обитания. Например, обтекаемая форма тела у рыб и водных млекопитающих.
Корпускулярная радиация — излучение Солнца и звезд, состоящее не из квантов излучения, а из частиц: протонов, ионов, электронов, атомных ядер и т. д.
Ксерофиты — растения, приспособившиеся к недостатку влаги.
Мезофила — ткань серединной части листа.
Мутация — наследственное изменение в клетке, возникающее при скрещении или нормальной перекомбинации наследственного материала (генов хромосомы), у организмов, размножающихся половым путем.
Озоносфера — неширокая область атмосферы, где сконцентрирована основная часть атмосферного озона.
Паренхима — ткань листа, состоящая из клеток, более или менее одинаково развитых во всех направлениях.
Пенеплен — выровненные участки суши, образовавшиеся после выветривания и разрушения горного рельефа.
Перигелий — точка наименьшего удаления планеты от Солнца.
Пластиды — особые тельца (твердые коллоиды) протоплазмы клетки, в частности являющиеся носителями фотосинтезирующих пигментов.

117

Подсолнечная точка — точка на поверхности планеты, над которой Солнце находится в зените.
Пойкилоксерофиты — ксерофиты, способные высыхать до воздушно-сухого состояния.
Приливное трение — «трение», возникающее при перемещении волны прилива, вызывает приливное торможение планеты.
Псевдохроматизм — окраска минерала, связанная с интерференцией или дифракцией цвета в кристалле.
Стефана закон — гласит, что количество энергии, излученное телом, пропорционально четвертой степени его температуры.
Сухость физиологическая — имеет место, если в почве достаточно влаги, но она недоступна для растений (например, вечная мерзлота).
Сухость физическая — недостаток влаги в почве в любом виде.
Теллурические полосы — полосы поглощения, образовавшиеся в спектре небесных объектов в результате поглощения света в земной атмосфере.
Терминатор — граница освещенной и неосвещенной части диска планеты.
Транспирация — физиологический процесс испарения воды растениями.
Триплет — тройная линия в спектре.
Тургорное натяжение — сопротивление, оказываемое клеточной оболочкой при давлении на нее изнутри протоплазмы (положительный тургор) или при сжатии протоплазмы (отрицательный тургор).
Угол фазы — угол, характеризующий величину фазы планеты.
Ферменты — белковые вещества, ускоряющие ход химических реакций в организме.
Фитогеосфера — оболочка Земли, состоящая из растительных организмов, часть биосферы.
Фитоценоз — совокупность растительных организмов, обладающих общностью площади расселения и находящихся во взаимодействии между собой.
Фототрофы — организмы, использующие свет в качестве источника энергии для синтеза веществ.
Эклиптика — линия пересечения плоскости земной орбиты с небесной сферой.
Экология — наука о взаимодействии организма и среды обитания.
Экстинкция — ослабление света при прохождении через среду.
Эксцентриситет орбиты — мера вытянутости орбиты. Чем выше эксцентриситет, тем больше отклонение орбиты от круга.
Эпидермис — наружный слой покровной ткани растении, состоящий обычно из одного слоя клеток.
Эпителий — ткань, покрывающая поверхность живых организмов.

118

ОГЛАВЛЕНИЕ

119

Кронид Аркадьевич Любарский

Очерки по астробиологии

Утверждено к печати Центральным советом Всесоюзного астрономо-
геодезического общества при Академии наук СССР

Редактор Издательства В. А. Бронштэн

Технический редактор Я. Ф. Егорова

РИСО АН СССР № 88—23В. Сдано в набор 26/II 1962 г.
Подписано к печати 30/VI 1962 г. Формат 84x108 1/16. Печ. л. 3,75+1 вкл.
Усл. печ. л. 6,35 Уч.-изд. л. 6,1(6+0,1 вкл.) Тираж 5000 экз. Т-08009
Изд. № 692 Тип. зак. № 377
Цена 46 коп.
Издательство Академии наук СССР. Москва, Б-62, Подсосенский пер., 21
2-я типография Издательства. Москва, Г-99, Шубинский пер., 10