За всей суматохой и волнением недавних открытий пока не сформировался общий взгляд на происхождение и эволюцию планет, но эта тема сейчас изобилует провокационными намеками и проницательными догадками. Становится ясно, что изучение любой планеты обогащает наши знания об остальных, и, если мы хотим в полной мере понять, как функционирует Земля, мы должны иметь представление и о других планетах. Например, сейчас модно одно предположение, которое я впервые высказал в 1960 г., что высокие температуры на поверхности Венеры обусловлены быстро нарастающим парниковым эффектом, при котором вода и углекислый газ в атмосфере планеты препятствуют тепловому инфракрасному излучению с поверхности в космос; температура поверхности поэтому поднимается, чтобы достичь равновесия между видимым солнечным светом, поступающим на поверхность, и инфракрасным излучением, исходящим от нее; повышенная температура поверхности вызывает повышенное давление паров парниковых газов, углекислого газа и воды и так далее, пока весь углекислый газ и водяной пар не перейдут в газообразную фазу, что приводит к высокому атмосферному давлению и высокой температуре поверхности планеты.
Итак, причина, по которой у Венеры есть такая атмосфера, а у Земли нет, заключается в относительно малом поступлении солнечного света. Если бы Солнце светило ярче или поверхность Земли и облаков была темнее, стала бы Земля похожа на классическое представление об Аде? Венера может служить предупреждением нашей технической цивилизации, которая способна значительно изменить окружающую среду Земли.
Несмотря на ожидания почти всех планетологов, Марс оказался покрыт тысячами извилистых каналов, вероятно, возникших несколько миллиардов лет назад. Образованные проточной водой или жидким СО2, такие каналы, вероятно, не могли появиться при нынешних атмосферных условиях; для этого требуется гораздо более высокое давление и, вероятно, более высокие полярные температуры. Таким образом, каналы – так же как полярные шапки на Марсе – могут служить свидетельством по крайней мере одной, а, возможно, и многих предыдущих эпох гораздо более благоприятных условий, подразумевая значительные климатические изменения на протяжении истории планеты. Мы не знаем, обусловлены ли такие изменения внутренними или внешними причинами. Если внутренними, интересно будет посмотреть, не возникнут ли на Земле из-за деятельности человека столь же резкие климатические изменения, как на Марсе, – гораздо более значительные, чем Земля испытывала, по крайней мере в последнее время. Если марсианские климатические изменения вызваны внешними факторами – например, изменением яркости Солнца, – тогда сопоставление марсианского и земного палеоклимата окажется чрезвычайно важным.
«Маринер-9» прибыл на Марс в разгар глобальной пылевой бури, и полученные им данные позволяют проследить, нагревают или остужают поверхность планеты такие бури. Было бы лучше, если бы теории, претендующие на прогнозирование климатических последствий увеличения концентрации аэрозолей в атмосфере Земли, давали правильный ответ, объясняющий планетную пылевую бурю, которую наблюдал «Маринер-9». Основываясь на нашем опыте с «Маринером-9», мы с Джеймсом Поллаком из Исследовательского центра Эймса НАСА и Брайаном Туном из Корнеля вычислили воздействие одиночного и многократных извержений вулканов на климат Земли и смогли воспроизвести, с погрешностью эксперимента, наблюдаемые климатические последствия больших извержений на нашей планете. Взгляд с точки зрения планетной астрономии, которая позволяет нам видеть планету в целом, полезен для исследования Земли. В качестве другого примера влияния исследований планет на земные наблюдения могу привести работы одной из основных групп, изучающих воздействие использования сжатого фреона в аэрозольных баллончиках на озоносферу емли, – это группа под руководством М. Макэлроя в Гарвардском университете, которая приступила к разработке данной проблемы при исследовании аэрономии
[112] атмосферы Венеры.
Теперь благодаря наблюдениям с помощью космических аппаратов мы кое-что знаем о плотности распределения по поверхности Меркурия, Луны, Марса и его спутников ударных кратеров разных размеров; с помощью радиолокационных методов исследования мы начинаем получать такую информацию для Венеры, а также мы обладаем некоторой информацией о кратерах на поверхности Земли, хотя они сильно разрушены текущей водой и тектонической активностью. Если бы популяция объектов, столкновения с которыми приводят к таким последствиям, была одинакова для всех этих планет, тогда можно было бы восстановить и абсолютную, и относительную хронологию образования кратеров. Но мы пока не знаем, являются ли популяции объектов столкновений общими (например, все происходят из пояса астероидов) или локальными (например, выметенные обломки из колец на последних стадиях аккреции планет).
Лунные возвышенности, сильно испещренные кратерами, рассказывают нам о ранних этапах истории Солнечной системы, когда кратерообразование было гораздо более распространено, чем сегодня; количество межпланетных обломков в настоящее время слишком мало, чтобы объяснить изобилие кратеров на возвышенностях. С другой стороны, в лунных морях гораздо меньше кратеров, возникновение которых можно объяснить существующей в настоящее время популяцией межпланетных обломков, в основном астероидами и, возможно, мертвыми кометами. Можно сказать кое-что об абсолютном возрасте поверхностей планет, которые не так сильно испещрены кратерами, многое об их относительном возрасте и в некоторых случаях даже что-то о распределении размеров объектов, которые оставили кратеры после падения. На Марсе, например, мы находим склоны больших вулканических гор, почти лишенные ударных кратеров, что говорит об их сравнительной молодости; они еще не успели накопить шрамы от столкновений. Это служит обоснованием утверждения, что вулканы на Марсе – явление сравнительно недавнее.
Конечная цель сравнительной планетологии, я предполагаю, заключается в своего рода огромной компьютерной программе, в которую мы вводим несколько исходных параметров – возможно, изначальную массу, состав, момент импульса и количество соседних объектов столкновения – и получаем время эволюции планеты. Мы очень далеки от такого глубокого понимания эволюции планет в настоящее время, но гораздо ближе, чем мы думали всего несколько десятилетий назад.
Каждый новый ряд открытий поднимает множество вопросов, которые мы никогда даже не додумывались задать. Я упомяну только некоторые из них. Сейчас становится возможным сравнивать состав астероидов с составом метеоритов на Земле (см. главу 15). Астероиды четко делятся на силикатные и богатые органическими веществами. Сразу же можно сделать вывод, что астероид Церера явно имеет однородную структуру
[113], а менее массивный астероид Веста – дифференцированную под действием гравитации. Но сейчас мы знаем, что дифференциация планеты происходит при массе выше определенной критической. Может ли Веста быть остатком гораздо большего родительского объекта, ныне ушедшего из Солнечной системы? Первоначальное исследование кратеров Венеры с помощью радиолокаторов показывает, что они крайне неглубокие. Но там нет воды, чтобы размыть поверхность Венеры, и нижние слои атмосферы Венеры перемещаются настолько медленно, что пыль не может заполнить кратеры. Может ли источником наполнения кратеров Венеры быть очень медленное проседание немного расплавленной поверхности?
