В то время астрофизик Пулковской обсерватории А. А. Белопольский производил этим рефрактором свои знаменитые исследования движения звезд в направлении луча зрения. В ответ на мою просьбу он уступил мне рефрактор для наблюдения Марса.
В наблюдениях мне помогал студент Петербургского университета Н. Н. Калитин, ставший впоследствии выдающимся исследователем солнечного излучения.
Своей целью я поставил изучение физических свойств Марса и, в частности, возможности существования на нем растительности.
Для меня было ясно — начинать надо с исследования окраски разных мест планеты. Этого можно было достигнуть при помощи фотографирования ее в лучах разного цвета.
Вместе с Н. Н. Калитиным мы приступили к изготовлению светофильтров, окрашивая желатин на стекле анилиновыми красками. В основном это были светофильтры тёмнокрасный, светлокрасный, желтый и зеленый. В то время еще не было в продаже фотопластинок, чувствительных к лучам света, проходящим через такие светофильтры, но были уже порошки, спирто-водный раствор которых делал обычные фотопластинки чувствительными к этим лучам. Мы сами сделали деревянную фотокамеру, надевающуюся на рефрактор.
Наблюдения производились в августе. Мы вылавливали Марс через малейший просвет в облаках, через всякое просветление в тумане, который довольно часто закрывал небо.
Интересно, что наиболее спокойные изображения Марса бывали в туманные ночи. Это и понятно: туман образуется преимущественно при спокойной, безветреной погоде.
Каждая выдержка Марса продолжалась всего несколько секунд. Нам удалось получить около тысячи изображений. Некоторые из них были весьма хорошими и позволили сделать ряд совершенно новых выводов.
Так, оказалось, что полярная шапка под конец таяния приобрела зеленоватый цвет, вполне сравнимый с цветом земного льда, а знаменитые каналы Марса имеют такой же цвет, как «моря» Марса, которые считаются участками растительных покровов. Далее было найдено сходство оптических свойств атмосферы Марса с оптическими свойствами земной атмосферы.
Исследуя вопрос о возможности растительного мира на Марсе, мы, можно сказать, спустились с Марса на Землю для изучения оптических свойств земной растительности, чтобы потом снова перенестись на Марс и сказать, к какому виду зеленых растений подходит более всего растительный покров того или иного участка «морей» Марса.
Нас, в частности, интересовал участок солнечного спектра в красных лучах, который сильно поглощается зеленым веществом растения — хлорофиллом. Хлорофилл имеет огромное значение в жизни растений. С его помощью они образуют из углекислого газа, поглощаемого из воздуха, и воды первые органические вещества (сахар, крахмал, клетчатку), а освободившийся при этом кислород выделяют в атмосферу.
Благодаря этому воздух на Земле содержит кислород, нужный для дыхания животных и самих растений.
Я пытался открыть на Марсе поглощение хлорофиллом падающих на растение красных лучей, но положительных результатов не получил.
Все эти исследования можно считать началом новой науки.
В 1918 и в 1920 годах были очередные противостояния Марса, не столь благоприятные, как в 1909 году, но все же довольно удобные для наблюдения в Пулкове. Я решил вновь исследовать Марс, воспользовавшись 15-дюймовым рефрактором, объектив которого отшлифован также к лучам красным, желтым и зеленым. При наблюдениях применялись светофильтры — красный, желтый, зеленый, голубой — и спектроскоп, с помощью которого мы изучали поглощение разных лучей спектра теми зонами Марса, где предполагается существование растительности.
Для понимания этого рассмотрим спектр Солнца и спектр зеленого растения (рис. 2), который получается при отражении солнечных лучей от зеленой листвы растений.
Числа здесь указывают в стотысячных долях миллиметра длину волны тех участков, которые отмечены белыми черточками. Латинские буквы над черными линиями соответствуют темным линиям в солнечном спектре. Заметим, что линии «А» и «В» получаются от поглощения света Солнца кислородом земной атмосферы, а линия «а» — от поглощения водяными парами земной атмосферы. Из сравнения спектра Солнца со спектром зеленого растения ясно, что у растения видны три темные полосы — первая между длинами волны 70 и 65, вторая — между 65 и 60 и третья — за 60. Кроме того, заметно значительное ослабление голубых лучей. Из полос в красных лучах темнее всего та, которая лежит между 70 и 65. Она носит название «главная полоса поглощения хлорофилла». Вот эту полосу я и пытался обнаружить на Марсе в 1918 и в 1920 годах, но так и не нашел. Многочисленные поиски ее другими наблюдателями также дали отрицательный результат. Загадка эта оставалась не решенной в течение ряда лет.
Теперь обратимся к двум фотоснимкам (фото 1 и 2). На них изображены тянь-шанские ели, снятые на первом снимке в синих лучах, на втором — в инфракрасных. Второй напоминает как бы зимний снимок после сильного снегопада. Все это позволило заключить, что земные растения очень сильно отражают или рассеивают инфракрасные лучи.
Между тем на Марсе подобного явления нет. Экспедиция Ленинградского университета, возглавлявшаяся профессором В. В. Шароновым, установила на Ташкентской астрономической обсерватории в 1939 году, что в инфракрасных лучах «моря» Марса выходят, наоборот, особенно темными.
Все эти факты, а также то, что на Марсе очень суровый климат, мало воды, кислорода и в атмосфере нет озона, поглощающего гибельные для жизни коротковолновые лучи, дали повод для высказываний против существования растительности на Марсе.
Эти мысли находили себе опору и в том, что марсианские растительные покровы, в отличие от земных, имеют не зеленый, а голубой, синий и даже фиолетовый цвет.
Посмотрим, как наука опровергла эти возражения.
В 1945 году в Алма-Ате, во время лекции на тему о возможности жизни на других планетах, я, как обычно, указал, что одним из главных возражений против существования растительности на Марсе является отсутствие отражения инфракрасных лучей его растительными покровами. После лекции агрометеоролог А. П. Кутырева спросила меня: «Не является ли такая особенность следствием сурового климата Марса, так как инфракрасные лучи несут почти половину солнечного тепла и марсианские растения должны поглощать эти лучи для согревания?» Ответив, что это вполне вероятно, я на следующий же день решил заняться сравнением отражения инфракрасных лучей лиственными и хвойными растениями. Если у последних отражение окажется значительно меньше, чем у лиственных, то мысль А. П. Кутыревой верна.
Для проверки я воспользовался материалами, тогда еще рукописными, моего ученика, ныне лауреата Сталинской премии Е. Л. Кринова, который изучал в течение нескольких лет отражательную способность всевозможных земных растений в разных лучах спектра. Были взяты две пары растений: первая — зеленый овес и полярный можжевельник, вторая — береза и ель. Оказалось, что отражение инфракрасных лучей у хвойных растений — ели и можжевельника — в 3 раза меньше, чем у сфотографированных одновременно с ними березы и зеленого овса.
Таким образом было выяснено, что летнезеленым растениям инфракрасные лучи не нужны, поэтому они отражаются. Полярному можжевельнику, живущему в суровом климате, и ели, не теряющей своей зелени и зимою, инфракрасные лучи необходимы для согревания, а потому они отражаются слабо.
Работы Кринова указали, что зимой хвойные деревья отражают инфракрасные лучи почти вдвое слабее, чем летом. Наши наблюдения подтвердили это явление.
Приведенные исследования явились новым вкладом в молодую науку.
