Ждать выхода за пределы атмосферы оставалось совсем недолго, только вот этот прорыв принёс и новые разочарования.
3.1. Закат Марса
В 1920-е годы наука окончательно отказалась от теории каналов как обоснования существования инопланетян; причём учёные в большинстве полагали, что тёмные линии на поверхности Марса – оптическая иллюзия.
Верность идеям Персиваля Лоуэлла сохранили лишь немногие, среди которых были сотрудники его обсерватории Эрл Слайфер и Уильям Пикеринг. Последний настолько увлёкся ксенологией, что находил жизнь даже на Луне. К примеру, в одной из статей, посвящённых наблюдениям за большим кратером Эратосфен (Eratosthenes), он объяснял замеченные им изменения пятен на поверхности миграциями внеземных насекомых: «Пытаясь найти убедительные аргументы за или против существования жизни на Луне, я обязательно изучал не только маршруты, по которым она, по-видимому, перемещается, но и причины, по которым можно было бы ожидать её перемещения. Время от времени многочисленные земные животные, такие как тюлени, лемминги, птицы, лосось, угри и саранча мигрируют. Их мотивы, по-видимому, могут быть только двух видов: либо в поисках пищи, как у леммингов, птиц и саранчи, либо для того, чтобы, подобно тюленям и рыбам, размножаться. Мы не знаем, как питаются лунные стаи… Но имеет смысл привести здесь выводы о возможной причине миграции… Представляется вероятным, что жизнь отдельных мигрантов коротка – всего лишь половина лунного цикла или четырнадцать земных дней… Как и в случае с саранчой, тёмный рой, по-видимому, не возвращается к месту своего рождения… Это, должно быть, поток, переносящий свои яйца для следующего лунного цикла и откладывающий их на хранение… завершая таким образом круговорот жизненного путешествия». Как видите, Пикерингу хватало даже небольших различий в наблюдаемой лунной поверхности, чтобы сделать сенсационные выводы.
Что касается Эрла Слайфера, то он продолжал фотографировать Марс, получив более ста тысяч снимков, охватывающих двадцать семь противостояний между 1905 годом и смертью учёного в 1964 году. При этом Слайфер активно отстаивал реальность каналов, а его карта планеты конца 1950-х была принята Военно-воздушными силами США в качестве официальной при проектировании миссий на Марс.
Остальные наблюдатели предпочли заниматься уточнением физических характеристик планеты и поиском гипотетической растительности. Согласно кинетической теории газов, атмосфера Марса должен быть очень разрежённой. Из-за того, что его притяжение намного меньше земного, любые молекулы, которые достигают скорости 5 км/с, со временем улетят в космос. Планета, как ожидалось, потеряла весь водород, но сохранила более тяжёлые газы, наподобие азота, кислорода и водяного пара. Их соотношение предполагалось таким же, как и на Земле: 78 % – азот, 21 % – кислород, и 1 % – другие газы, включая аргон и водяной пар. Конечно, гипотезу следовало подтвердить или опровергнуть фактами.
Французский астрофизик Жерар Анри де Вокулёр по итогам своих наблюдений за изменениями яркости пятен на поверхности планеты, которые он приводил в работе «Физика планеты Марс» (Physique de la planète Mars, 1951), сделал вывод, что давление у марсианской поверхности составляет 85 ± 4 миллибар (64 ± 3 мм рт. ст.), то есть в двенадцать раз меньше, чем на Земле Казалось бы, у француза были все основания усомниться в возможности жизни на соседней планете, но он утешил тех, кто всё ещё мечтал отыскать марсиан: «Кипение воды при давлении 64 мм начинается при температуре +42°… Поверхность Марса, вероятно, никогда не нагревается до такой температуры». Но и это значение давления оказалось завышенным в четырнадцать раз! Сегодня мы знаем, что оно составляет 6,1 миллибар (4,58 мм рт. ст.). Учёного ввели в заблуждение частицы пыли, которые постоянно присутствуют в атмосфере Марса и рассеивают солнечный свет наряду с газовыми молекулами, поэтому их вклад был ошибочно приписан самой атмосфере.
Рис. 40. Спектры, полученные Уолтером Адамсом и Теодором Дэнхемом для выявления кислорода в марсианской атмосфере: a – спектр Марса, когда он приближался к Земле; b – спектр Солнца; с – спектр Марса, когда он удалялся от Земли; прерывистая кривая на графике показывает, как изменился бы соответствующий участок спектра, если бы соотношение содержания кислорода в марсианской атмосфере к содержанию кислорода в земной атмосфере составляло бы 1/1000. Из книги: De Vaucouleurs G. Physics of the Planet Mars. An Introduction to Areophysics. London: Faber and Faber Limited, 1954.
Что касается её состава, то всерьёз к его изучению подошли только в 1947 году, когда американец нидерландского происхождения Джерард Койпер использовал инфракрасный спектрометр. Расшифровки инфракрасных спектров Марса и Луны показали, что у первого значительно усилена полоса углекислого газа. Поначалу ему отводилась довольно скромная роль второстепенного компонента марсианской атмосферы: например, де Вокулёр полагал, что объём углекислого газа составляет лишь 0,25 % от общего объёма атмосферы; американский планетолог Сеймур Гесс давал больше: 0,35 % в 1958 году и 0,5 % в 1961 году. Академик Василий Григорьевич Фесенков в статье «Марс и органическая жизнь» (1963) утверждал, что «на Марсе в 2–3 раза больше углекислоты, чем в атмосфере Земли», то есть 0,07-0,11 % от общего объёма атмосферы. Однако в модели марсианской атмосферы 1964 года, предложенной Джерардом Койпером и его учеником Тобиасом Оуэном, на долю этого газа приходилось 14 %. Разброс в оценках объясняется тем, что содержание той или иной составляющей в атмосфере планеты зависит не столько от интенсивности его линий в спектре, сколько от принимаемого в расчётах общего давления у поверхности. Если учёный принимает завышенное значение давления атмосферы, то наблюдаемую интенсивность спектральных линий может, по его представлению, создать меньшее количество углекислого газа. Только когда к Марсу добрались космические аппараты, стало ясно, что углекислый газ является основным наполнителем атмосферы – 95 %.
Примерно с такой же динамикой обсуждалось содержание кислорода. Начиная с середины 1920-х годов его поисками занялись Уолтер Адамс и Теодор Дэнхем в обсерватории Маунт-Вилсон. Они использовали для этой цели эффект Доплера: при приближении планеты к нам все линии в её спектре сдвигаются к фиолетовому краю, при удалении – к красному. Были выбраны моменты, когда Марс приближался к Земле со скоростью 13,8 км/с и когда удалялся со скоростью 12,6 км/с. После детальной обработки спектрограмм учёные не обнаружили даже ничтожного изменения в профилях линий кислорода, которое можно было бы приписать марсианскому компоненту. И тогда они сделали вывод, что «количество свободного кислорода, присутствующего в атмосфере планеты, должно быть чрезвычайно малым: определённо менее 1 % и, вероятно, менее 0,1 % от того количества, которое присутствует в атмосфере Земли на том же уровне поверхности».
Двадцать лет оценка Адамса и Дэнхема была единственной. Она вошла в учебники и популярные книги по астрономии того времени, причём ошибочно утверждалось,
