вечной мерзлоте. Во время тектонической активности Марса возникали в коре глубочайшие (в несколько километров) трещины. Они заполнялись водой, и так создавались естественные резервуары воды. Дальнейшая судьба воды зависела от температуры: то ли она замерзала, то ли снова выделялась на поверхность. Как мы уже видели, много воды в виде снега сосредоточено в полярных шапках. Что же касается таяния льдов полярных шапок, то оно обходится без жидкой фазы. Жидкой воды при таком таянии не образуется. Лед сразу испаряется, причем как лед углекислого газа, так и лед воды. Так, вначале весной тает сухой лед из углекислого газа. Он непосредственно переходит в газ. Затем, по мере потепления, то есть летом, начинает таять водяной лед. Он точно так же испаряется, то есть сразу превращается в пар, минуя жидкую фазу воды. Поэтому в результате таяния полярных льдов никаких наводнений нет.
Положение полярной оси Марса периодически меняется. То же происходит и с Землей (это мы описали в книге «Озонные дыры»). Период этого изменения составляет 120 тысяч лет. Поэтому (и не только поэтому) климат Марса (как и Земли) периодически меняется. Можно не сомневаться, что период оледенения на Марсе закончится и там снова будет тепло и комфортно. Земля же идет к очередному оледенению. Может, Марс и станет перевалочной базой для землян на тысячи лет. Только чем они будут дышать, и что они будут кушать?
Пылевые бури на Марсе уже вошли в поговорку. Это время, когда пылью заволакивает все. И надолго. Условия для пылевых бурь создаются в период великого противостояния. В это время Марс находится ближе всего к Солнцу. Поэтому он получает больше всего солнечной энергии. Солнечная энергия рассеивается в околосолнечном пространстве. Поэтому чем дальше, тем на единицу объема ее меньше. Не просто меньше, а намного меньше. Дело в том, что объем сферы определяется кубом радиуса сферы. Радиус — это и есть удаление от Солнца. Это значит, что если удаление планеты от Солнца удвоится, то она получит от Солнца энергии, но не в два раза меньше, а в 23=8 раз.
Но в период великого противостояния на атмосферу Марса действует не только большее количество солнечной энергии. Важно и то, что до этого в южном полушарии Марса была весна. Полагают, что именно весна в каждом из полушарий является спусковым механизмом, своеобразным сигналом к началу пылевой бури. Почему? Да потому, что именно с началом весны начинает таять (превращаться в пар) углекислота в полярной шапке. Это происходит так. До наступления весны, в конце зимы сухим льдом из углекислого газа покрыты полярные шапки Марса вплоть до широты 50°. Это огромные пространства. При наступлении весны весь этот углекислый газ переходит сразу в атмосферу. Из физики ясно, что при таком превращении вещества (его испарении) должно происходить охлаждение. Тепло уходит на компенсацию энергетических потерь, которые неизбежны при любом переходе вещества из одной фазы в другую. Когда испаряется лед из углекислого газа, температура на поверхности полярной шапки (весной) составляет 148 К. Это –125 °C. В сущности даже весной полярные шапки Марса являются кладовыми холода. Поскольку в атмосферу добавляется приличное количество углекислого газа, атмосферное давление там растет. Нарушается равновесие (баланс) сил, и атмосфера неизбежно приходит в движение. Атмосферный газ устремляется туда, где давление меньше, то есть в противоположное полушарие. Так и образуются сильнейшие ветры, которые переносят большие массы атмосферного газа в южное полушарие, где в это время осень. Там этот газ конденсируется. В результате изъятия газа из атмосферы южного полушария давление там падает. Перепад давлений между северным и южным полушариями огромный. Поэтому атмосферный газ интенсивно перекачивается из северного полушария в южное. Так и создаются сильные бури. Когда углекислый газ в южной полярной шапке конденсируется и превращается в сухой лед (малый по объему), составляющие атмосферы, такие как аргон, азот и другие, остаются в атмосферном газе. Поэтому их относительное количество (относительно углекислого газа) растет. Бури всегда начинаются южнее экватора. Это происходит потому, что перигелию соответствует лето в южном полушарии.
В обычное время скорость ветра не превышает 10 м/с. Во время бурь она увеличивается в десятки раз. Образуются мощные вихри. Смерчи-вихри поднимают в воздух массы рыхлого грунта, и все заволакивает пылью. Затем пылевые облака перехватывают значительную часть солнечной энергии. Поэтому температура поверхности планеты падает. Это происходит очень неравномерно. Создаются большие местные перепады температуры. А это еще больше усиливает ветры. Во время пылевых бурь в атмосферу поднимаются сотни миллионов тонн пыли. Основная масса пыли переносится близко от поверхности планеты. Во время пылевой бури энергию Солнца перехватывает атмосфера. Поэтому она и нагревается больше, чем обычно. Пылевые бури на Марсе длятся 50 — 100 земных суток.
На Земле и Венере работает парниковый эффект. Полученное от Солнца тепло удерживается атмосферой за счет разницы атмосферного поглощения в видимой и дальней инфракрасной областях спектра солнечного излучения. На Марсе все происходит наоборот. Там работает антипарниковый эффект. Он вызван тем, что пылевые облака на Марсе непрозрачны для приходящего от Солнца излучения. Зато они прозрачны для того излучения, которое идет от поверхности планеты. Поэтому планета свое тепло отдает в космическое пространство (у нее нет теплицы в виде озонного слоя, как у Земли), а тепло от Солнца недополучает из-за сильной запыленности атмосферы. Поэтому и происходит выстуживание поверхности планеты. Конечно, когда нет пылевых бурь и атмосфера Марса чистая, ситуация в энергетическом плане более благоприятная.
Особенность атмосферы Марса не только в ее составе и очень низкой плотности. Она и в том, что атмосфера неспособна задерживать ультрафиолетовое излучение Солнца.
Одним из самых интересных объектов на Марсе специалисты считают Элладу. Эта чаша диаметром около 2000 километров является уникальной. Ее можно даже наблюдать с Земли. Это светлое образование имеет форму правильного круга. Вначале, до полетов космических аппаратов полагали, что это некая огромная воронка с плоским дном. Но снимки, полученные космическими аппаратами, показали, что все «дно» Эллады покрыто развитой системой горных хребтов, которые ничем не напоминают то, что видно за пределами этого круга. На самом деле Эллада является гигантской чашей правильной формы. Как ни удивительно, она служит местом хранения (чуланом) пылевых бурь на Марсе. Поэтому ее еще называют «сундуком Пандоры». При наблюдении с Земли создавалось впечатление, что видно дно этой чаши. На самом деле за дно принимали светлые облака марсианской пыли. Дело в том, что даже в условиях спокойной атмосферы в небе над Элладой имеются облака. Это не только облака из пыли, но и облака из конденсата углекислого газа. Они грядами располагаются вдоль краев этой огромной чаши.
Поразительно то, что горные хребты, каких больше нигде нет на Марсе, упрятаны в чашу на глубину 5 километров. Ответа на этот вопрос пока нет. Остается неясным, почему яркость спокойного розового неба Марса намного меньше, чем в пылевую бурю. И в то же время она почти в 100 раз больше, чем это следует из расчетов яркости для незапыленной атмосферы Марса. У Марса небо розовое, потому что в атмосфере постоянно присутствует заметное количество мелкой пыли. На ней и рассеивается солнечный свет. При рассеянии белого света (состоящего из всех цветов радуги) важны свойства рассеивающего вещества, в данном случае пыли. Важны прежде всего размеры частиц-пылинок, на которых и происходит рассеяние. Мелкие частицы пыли остаются в атмосфере Марса в течение нескольких лет.
На Земле подобные частицы достаточно быстро вымываются дождями. Но на Марсе дождей нет, поэтому атмосфере очиститься трудно. Ведь без дождя только под действием силы притяжения с высоты 10 километров такая частица размером в один микрометр (1 мкм) будет падать в течение нескольких сотен марсианских суток.
Что касается грунта Марса, то в нем содержится железа 12–14 %. До 20 % в нем кремния. Имеется много других элементов: кальция 4 %, алюминия 2–4 %, магния около 5 %. Имеется титан. Серы в грунте содержится 3 %.
Высокое содержание железа в грунте говорит о том, что Марс сильно отстал от Земли в смысле процессов гравитационного разделения (дифференциации). Если это разделение завершилось, планета имеет солидное ядро, которое намного тяжелее остальной части планеты. Так, в ядре Земли плотность вещества в 10 раз больше, чем плотность воды в нормальных условиях (10 г/см3). У Марса пока что сформировалось очень маленькое ядро. В нем сосредоточено всего 5–9 % всей массы планеты. Внутреннее строение Марса показано на рисунке 107. Литосфера Марса в отличие от литосферы Земли очень толстая.
Еще несколько слов о спутниках Марса. Спутники Марса Фобос и Деймос были открыты в 1877 году. Все любят цитировать Д. Свифта, который еще за 157 лет до открытия спутников Марса в знаменитых «Путешествиях Гулливера» писал о том, что астрономы Лапуты «открыли… две меньшие звезды, или
