Когда Солнечная система только сформировалась, эти три планеты были во многом схожи. На них шла вулканическая деятельность, высвобождавшая в атмосферу каждой планеты большое количество углекислого газа, водяного пара и других газов. (Именно поэтому атмосферы Венеры и Марса даже сегодня состоят почти исключительно из углекислого газа.) Водяной пар собирался в облака, и дожди создавали на поверхности планет русла рек и впадины озер. Если бы они располагались ближе к Солнцу, океаны на них выкипели бы; если дальше от Солнца — замерзли. Но эти три планеты находились в пределах либо очень близко к зоне жизни вокруг звезды — там, где условия позволяют воде оставаться в жидкой форме. Жидкая вода — это тот «универсальный растворитель», из которого вышли первые органические вещества.
Венера и Земля почти идентичны по размеру. По сути, это небесные близнецы и, по идее, должны были бы следовать одним и тем же эволюционным путем. Когда-то писатели-фантасты описывали Венеру как юный изумрудно-зеленый мир, из которого получилось бы идеальное место отдыха для усталых астронавтов. В 1930-е гг. Эдгар Райс Берроуз в романе «Пираты Венеры» (Pirates of Venus) познакомил читателей с авантюристом Карсоном Нэпьером. Венера в романе описывалась как покрытая джунглями страна чудес, полная приключений и опасностей. Однако сегодня мы знаем, что Венера и Марс совсем не похожи на Землю. Миллиарды лет назад произошло нечто такое, что направило эти три планеты по очень разным путям развития.
В 1961 г., когда в воображении читателей еще доминировали романтические представления о венерианской утопии, Карл Саган выдвинул спорную гипотезу о том, что Венера пострадала от парникового эффекта, который пошел вразнос, и потому на этой планете дьявольски жарко. Его новаторская и немного пугающая теория состояла в том, что углекислый газ для света подобен улице с односторонним движением. Видимый свет легко проходит сквозь углекислый газ внутрь венерианской атмосферы, поскольку углекислый газ для него прозрачен. Однако, поглотившись поверхностью планеты, обратно свет выходит уже в виде инфракрасного излучения, которое не может с легкостью покинуть атмосферу. Излучение оказывается в ловушке — процесс этот аналогичен тому, как теплица зимой захватывает солнечный свет или как салон автомобиля нагревается под лучами солнца. На Земле этот процесс тоже имеет место, но на Венере он многократно усилен, поскольку эта планета намного ближе к Солнцу; в результате парниковый эффект там вышел из-под контроля.
Правоту Сагана удалось доказать уже в следующем году, когда зонд Mariner 2 пролетел мимо Венеры. Картина оказалась шокирующей: температура на планете составляла ужасающие 480 °C. Этого достаточно, чтобы плавились олово, свинец и цинк. Венера предстала не тропическим раем, а раскаленным адом доменной печи. Следующие космические аппараты подтвердили дурные новости. Даже дождь на Венере не приносит облегчения, поскольку состоит из едкой серной кислоты. Ирония судьбы: великолепный блеск Венеры (а мы помним, что эта планета носит имя древнеримской богини любви и красоты) на нашем ночном небе объясняется присутствием на ней серной кислоты, которая прекрасно отражает свет.
В дополнение к этому выяснилось, что атмосферное давление на Венере почти в 100 раз превышает земное. Объясняется это опять же парниковым эффектом. На Земле большая часть углекислого газа выведена из оборота — у нас этот газ растворен в океане и горных породах. А вот на Венере температура повысилась настолько, что океаны просто выкипели, а горные породы, в которых мог бы раствориться углекислый газ, прокалились и высвободили его. Чем больше углекислого газа выделялось из грунта, тем более горячей становилась планета, и наоборот. Так возникла петля положительной обратной связи.
Из-за высокого атмосферного давления находиться на поверхности Венеры — это как погрузиться примерно на километр в глубины земного океана. Человека там раздавит как скорлупку. Но если бы мы нашли способ справиться и с давлением, и с обжигающими температурами, мы все равно столкнулись бы c различными трудностями: например, воздух на Венере настолько плотен, что ходьба по ее поверхности должна напоминать движение в патоке.
С учетом этих ограничений о терраформировании Венеры и речи быть не может.
Куда делись марсианские океаны?
Если Венера, планета-близнец Земли, пошла по другому пути развития потому, что находилась ближе к Солнцу, то чем можно объяснить эволюцию Марса?
Ключевой фактор здесь — то, что Марс не только располагается дальше от Солнца, он еще и намного меньше Земли и потому остывал быстрее. У Красной планеты уже нет расплавленного ядра. Магнитное поле Земли формируется благодаря движению металла в ее жидком ядре — это и порождает электрические токи. Поскольку сейчас ядро Марса твердое, оно не в состоянии генерировать сколько-нибудь существенное магнитное поле. Остаточная намагниченность марсианских горных пород свидетельствует, что некогда магнитное поле на Марсе было, но потом по каким-то причинам перестало существовать. Возможно, именно поэтому Марс потерял плотную атмосферу и воду. В отсутствие магнитного поля, которое прикрывает атмосферу от вредных солнечных лучей и вспышек, ее постепенно унесло в космос солнечным ветром. А с падением атмосферного давления выкипели и марсианские океаны.
И еще один процесс ускорил потерю атмосферы. Значительная часть имевшегося на Марсе углекислого газа растворилась в океанах и превратилась в различные соединения углерода, которые со временем отложились на океанском дне. На Земле тектоническая активность периодически изменяет континенты и позволяет углекислому газу вновь подняться на поверхность. Поскольку ядро Марса, вероятно, твердое, на этой планете уже нет сколько-нибудь значительной тектонической активности и углекислый газ оказался навсегда запертым в породах. Соответственно, когда уровень углекислого газа начал падать, возник эффект, обратный парниковому, и планета ушла в глубокую заморозку.
Драматический контраст между Марсом и Венерой помогает нам глубже понять и оценить геологическую историю Земли. Земное ядро, в принципе, могло бы остыть миллиарды лет назад, но оно до сих пор жидкое, поскольку, в отличие от марсианского ядра, содержит высокорадиоактивные минералы, такие как уран и торий, с периодом полураспада в миллиарды лет. Всякий раз, сталкиваясь с невероятной мощью вулканического взрыва или опустошениями, вызванными сильным землетрясением, мы на собственном опыте убеждаемся, что энергия радиоактивного ядра Земли ускоряет события на поверхности планеты и помогает поддерживать на ней жизнь.
Тепло, вырабатываемое радиоактивностью глубоко в недрах Земли, заставляет железное ядро планеты непрерывно перемешиваться и порождать магнитное поле. Это поле защищает атмосферу от солнечного ветра и отклоняет смертельную радиацию из космоса. (Наглядное подтверждение тому мы наблюдаем в виде полярного сияния, которое возникает, когда потоки солнечных частиц сталкиваются с магнитным полем Земли. Поле вокруг Земли похоже на гигантский дымоход, направляющий частицы из внешнего космоса к полюсам, так что большая их часть либо отводится в сторону, либо поглощается атмосферой.) Земля больше Марса, поэтому и остывает она медленнее.
