зрения цвета неба более вероятно, что аэрозоль состоит из частиц грунта с нижним пределом размеров около 0,1 мкм, которые должны сильно поглощать в голубых лучах и рассеивать — в красных. Подобный аэрозоль следует рассматривать как глобальный фоновый, ввиду его большой устойчивости от дня к дню и отсутствию пыльных бурь в период наблюдений.
В случае «Викинга-2» яркость неба также сравнима с яркостью поверхности планеты и почти полностью определяется вкладом аэрозольного рассеяния [84]. Оптическая толщина атмосферы оказалась, однако, меньшей, составляя около 0,25 на длине волны 0,67 мкм, чем это было в случае «Викинга-1» (0,35). После оседания облака пыли, поднятого при посадке СА, не наблюдалось каких-либо изменений ландшафта, кроме тех, которые были связаны с взятием проб грунта. Это согласуется с данными о слабости ветра.
Предпринятый в работах [54а, 110] анализ поля изофот, построенных по данным АМС «Маринер-9» для фазового угла около 60°, выявил, что поле излучения Марса не может быть описано на основе использования функции Миннарта, а также предположений изотропного или релеевского рассеяния. Наблюдаемое поле изофот согласуется с расчетным лишь в случае сильно вытянутых вперед индикатрис рассеяния, вычисленных по формулам Ми и модели полубесконечного пылевого облака, характеризуемого значительной изменчивостью оптических свойств и микроструктуры частиц. Подобной модели соответствуют умеренно поглощающие частицы минералов, размеры которых не должны значительно превышать 1 мкм. Достаточно хорошее согласие с наблюдениями получается и в случае модели пылевого облака конечной оптической толщины, ограниченного снизу ламбертовой отражающей поверхностью.
Произведенная в работах [93, 94] обработка ультрафиолетовых спектров Марса, зарегистрированных с АМС «Маринер-9» в период пыльной бури 1971 г., с целью определения произведения яркости рассеянного света (индикатрисы рассеяния) на альбедо однократного рассеяния показала, что показатель поглощения пылевых частиц (определенный путем исключения влияния индикатрисы рассеяния на основе использования расчетных данных) возрастает с уменьшением длины волны в диапазоне 350–210 нм, но резко уменьшается в области более коротких волн. Структура спектра характеризуется наличием «плеча» на участке длин волн 240–250 нм.
Поскольку отмеченные особенности спектра поглощения пыли хорошо соответствуют структуре спектра двуокиси титана (анатаз), авторы [93] предполагают, что этот минерал входит в состав пыли и, следовательно, марсианского грунта. Отсутствие селективности в спектре анатаза для интервала 500–400 нм согласуется с данными наблюдений Марса в видимой и инфракрасной областях спектра. Высокий показатель преломления двуокиси титана может объяснить сильное лучепреломление марсианской пыли. По-видимому, доля содержания частиц из анатаза составляет несколько процентов.
Присутствие большого количества поглощающих пылевых частиц означает их сильное влияние на тепловой режим атмосферы, в результате чего вертикальный градиент температуры в верхней тропосфере может быть меньше адиабатического, а развитие конвекции днем ограничивается более тонким слоем атмосферы, чем при отсутствии пыли. В значительной толще атмосферы может существенно проявляться суточный ход температуры, порождающий соответствующие изменения давления и ветра.
Обнаружение яркого неба побуждает сделать вывод о необходимости пересмотра полученных ранее с Земли, во время пролета или с орбитальных АМС, данных о фотометрических характеристиках поверхности Марса. На это указывает и тот факт, что, если по данным съемки с орбитального отсека альбедо окрестности места посадки выше среднего, то данные СА приводят к противоположному выводу. Предварительный анализ изображений поверхности со спускаемого аппарата за первые десять суток не выявил каких-либо изменений, обусловленных ветром, что следует объяснить сравнительной слабостью ветра. Не обнаружено также и каких-либо следов жизни.
4. Тепловое картирование и альбедо
Установленная на орбитальном аппарате АМС «Викинг» аппаратура для теплового картирования (АТК) поверхности и атмосферы планеты состоит из четырех телескопов, каждый из которых представляет собой семиканальный радиометр [56]. АТК предназначена для измерений теплового излучения марсианской поверхности в четырех диапазонах длин волн: 6,1–8,3; 8,3–9,8; 9,8–12,5; 17,7–24 мкм. Измерения в пределах каждого из первых двух диапазонов осуществляются при помощи трех датчиков, а третьего и четвертого — семи датчиков. Датчик для интервала в 14,56–15,41 мкм в центре полосы углекислого газа использован для определения температуры стратосферы. Семь датчиков для диапазона 0,3–3,0 мкм позволяют измерять отраженную солнечную радиацию.
Наличие V-образно расположенных датчиков и высокой пространственной разрешающей способности (поле зрения составляет 5,2 мрад) позволило осуществить по данным АТК «Викинга-1» построение тепловых карт Марса за период наблюдений с 3-го по 22-й виток (22 июня — 11 июля 1976 г.). Когда АМС проходит участок орбиты от апоапсиса до точки, находящейся в 2 ч от периапсиса, удается получить данные для всего диска планеты, представляющего собой преимущественно ее ночную сторону. Поле теплового излучения выявляет в этом случае широтные вариации радиационной температуры, обусловленные особенностями инсоляции в рассматриваемое время года (лето северного полушария), и быстрый подъем температуры поверхности после восхода Солнца. Так, например, по данным для 29 июня 1976 г. радиационная температура для диапазона 17,7–24 мкм варьирует от более 240 К в полдень на экваторе до менее 140 К вблизи Южного полюса. Значительные неоднородности поля температуры поверхности приурочены к особенностям рельефа.
Наблюдения южной полярной шапки с АМС «Маринер-7» позволили сделать вывод, что сезонные полярные шапки состоят главным образом из сухого льда. Однако состав остаточных полярных шапок подвергался длительной дискуссии. Изобилие флювиальных форм рельефа на Марсе позволяет считать, что марсианская атмосфера была в прошлом гораздо более плотной и постоянные резервуары СО2 в виде отложений сухого льда в полярных шапках могли способствовать периодическим перестройкам атмосферы и, в частности, служить холодной «ловушкой», которая сильно влияет на динамику водяного пара.
Убедительным свидетельством отсутствия сухого льда было обнаружение в полярных районах температур поверхности, которые существенно превосходят температуру конденсации (148 К) углекислого газа при среднем давлении 6,1 мбар. Отсюда следует, что углекислый газ может быть «сконденсирован» в форме углекислотноводного клатрата СО2·6Н2О при эффективной плотности СО2, равной 0,33 г/см3, что может происходить при температуре на 5 К выше, чем точка конденсации чистого СО2. Если же температура выше 155 К, то это означает невозможность существования сухого льда на поверхности Марса.
ИК измерения в интервалах 18–24 мкм и 10–13 мкм, осуществленные с борта АМС «Викинг-2» в районе Северного полюса поздним летом (31 августа 1976 г.), выявили соответствие между структурой полей излучения в видимой и ИК областях спектра [57]. Если яркостные температуры больших темных участков T20 = 235 К, то остальная часть остаточной полярной шапки имела температуру, близкую к 205 К, а ее альбедо составляет около 43%. Сравнительно низкое альбедо льда указывает на его загрязненность. Почти для всех точек справедливо соотношение T20 = 240 - 146(A - 0,2) ± 5 К, где А — альбедо поверхности.
Следует, таким образом, считать, что остаточная полярная шапка и ее ответвления представляют собой лед с грязевыми включениями, состоящими из осевшей пыли. Высокие температуры полностью исключают возможность того, что постоянная полярная шапка является углекислотной. Возможно, однако, что существует подповерхностный сухой лед. Постоянство ледовых отложений в течение пяти лет указывает на их значительную толщину, которая может варьировать от нескольких сантиметров до 1 км (надежные данные о толщине отсутствуют).
Анализ результатов ИК измерений с орбитальных аппаратов «Викинг» в различные моменты времени днем позволил выполнить расчеты суточного хода температуры на различных глубинах в грунте и сделать прогноз годового хода температуры в местах посадки СА «Викинг» [58]. Хотя положенная в основу расчетов модель однородного грунта с плоской поверхностью не позволяет описать поле яркостной температуры
