АКАДЕМИЯ НАУК СССР
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНАЯ СЕРИЯ
А. И. ОПАРИН и В. Г. ФЕСЕНКОВ
жизнь
ВО ВСЕЛЕННОЙ
ИЗДАТЕЛЬСТВО АКАДЕМИИ НАУК СССР

академия НАУК СССР
НАУЧНО-ПОПУЛЯРНАЯ СЕРИЯ
А. И. ОПАРИН и В. Г. ФЕСЕНКОВ
ЖИЗНЬ
ВО ВСЕЛЕННОЙ
ИЗДАТЕЛЬСТВО АКАДЕМИИ НАУК СССР
Москва 1956

ПРЕДИСЛОВИЕ
Предлагаемая вниманию читателей книга представ-
ляет попытку дать на основе достижений современного
естествознания посильный ответ на вопрос о распростра-
ненности жизни во Вселенной и, в частности, об обитаемо-
сти планет нашей солнечной системы. Содержание всей
книги подвергалось совместному обсуждению авторов.
Введение и заключительная глава написаны обоими авто-
рами совместно; первая глава написана А. И. Опариным,
остальные — В. Г. Фесенковым.
ВВЕДЕНИЕ
Мысль о том, что жизнь существует повсюду в окру-
жающем нас мире, принадлежит к числу тех общих априор-
ных идей, которые владеют человеческими умами с глу-
бокой древности и до наших дней. В разные эпохи и на
разных ступенях культуры вокруг проблемы повсеместно-
сти жизни разгорались оживленные и острые идеологиче-
ские споры между различными философскими лагерями,
но они касались главным образом объяснения причины и
философской трактовки этого явления, сама же идея по-
всеместной распространенности жизни во Вселенной при-
нималась подавляющим большинством людей как несом-
ненная истина.
Элементы концепции повсеместности жизни мы встре-
чаем уже у самых истоков европейской философии — у ми-
летцев в VI в. до н. э. Жизнь принималась этими древне-
греческими философами-материалистами за неотьемлемое,
первоначальное свойство всей материи вообще. Поэтому
они считали, что весь мир изначально является живым
(эта линия в философии называется гилозоизмом).
Несколько иной характер носило сформулированное
Анаксагором учение о так называемой панспермии. Со-
гласно этому учению, повсюду в окружающем нас мире
рассеяны невидимые «эфирные зародыши жизни» —
спермата, которые и являются причиной возникновения
всех живых существ, в том числе человека.
Учение о панспермии нашло свое дальнейшее развитие
и у римских философов, и у неоплатоников — философ-
ской школы первых веков нашей эры. Оно приобретало
все более и более ярко выраженный идеалистический ха-
рактер. В этом виде оно было воспринято и ранним хри-
4
стианством, вошло в учения «отцов церкви». Например,
такой богословский авторитет, каким являлся, да и сей-
час является «блаженный» Августин, учил, что весь мир
наполнен скрытыми зародышами жизни, невидимыми, та-
инственными семенами духовного начала (oculta semina).
Они-то и производят из земли, воздуха и воды разнооб-
разные живые существа.
Для средневековья, для ранней и поздней схоластики,
Земля являлась средоточием Вселенной; поэтому и повсе-
местность распространения жизни мыслилась тогда толь-
ко в этих узких, замкнутых птолемеевскими сферами рам-
ках. Положение резко изменилось, после того как Копер-
ником была провозглашена его гениальная гелиоцентри-
ческая система. В этой системе Земля заняла скромное
место наравне с другими обращающимися вокруг Солнца
планетами. Естественно, что уже одцо это вызывало мысль
об обитаемости других, подобных Земле, планет.
Впервые эта смелая мысль о множестве заселенных
живыми существами миров была высказана великим мы-
слителем XVI в. Джордано Бруно, сделавшим широкие
выводы из учения Коперника в то время, когда оно еще
отрицалось всемогущей тогда католической церковью.
В своем сочинении «О бесконечности Вселенной и о ми-
рах» Бруно писал: «Существуют бесчисленные Солнца,
бесчисленные Земли, которые кружатся вокруг своих
Солнц, подобно тому как наши семь планет кружатся во-
круг нашего Солнца... На этих мирах обитают живые су-
щества».
Понятно, что в то время, когда церковь признавала
Землю центром Вселенной, а звезды и планеты всего
лишь светильниками, назначение которых служить соз-
данному по образу и подобию божию человеку, мысли
Джордано Бруно представлялись еретическими.
За свою пропаганду нового мировоззрения он подверг-
ся яростным преследованиям инквизиции. После длитель-
ного тюремного заключения он погиб на костре в 1600 г.
Борьба, начатая Бруно, продолжалась и в первые деся-
тилетия XVII столетия. Галилей, больше других сделав-
ший для распространения правильных воззрений о строе-
нии планетной системы и окружающего мира, был осу-
жден инквизицией и заточен в Арчетри до самой смерти.
Рене Декарт, также отличавшийся независимым мышле-
5
нием, предпочел переселиться в Голландию, где менее
ощущалась власть церковников; но и там он подвергался
преследованиям только потому, что подозревался в при-
верженности к гелиоцентрическому учению.
Важно отметить, однако, что сама идея повсеместно-
сти распространения жизни вне зависимости от гелиоцен-
трической системы не встречала возражения со стороны
церковников. Учение «блаженного» Августина о повсеме-
стном распространении зародышей жизни никогда в те-
чение средневековья не ставилось под сомнение и не под-
вергалось критике со стороны христианской церкви. В се-
редине XVII в. весьма авторитетный в католических кру-
гах Афанасиус Кирхер вновь подтвердил это учение в раз-
витой им теории панспермии, согласно которой зародыши
жизни повсеместно присутствуют как в хаосе, так и во
всех элементах Вселенной.
Борьба шла именно по линии гелиоцентрического уче-
ния. Однако все новые и новые факты и наблюдения, са-
мая стройность системы Коперника по сравнению со слож-
ными искусственными построениями Птолемея, а в осо-
бенности развитие физики и механики, устранившее воз-
можность возражения против нового мировоззрения,—
все это сделало его к концу XVII столетия настолько об-
щепризнанным, что католическая церковь уже не реша-
лась открыто преследовать его приверженцев и должна
была перейти к пересмотру своих позиций.
Все это создало возможность для секретаря француз-
ской Академии наук Бернара Фонтенеля издать в 1686 г.
книгу «Разговоры о множестве миров», уже не опасаясь
церковного преследования. Книга эта, написанная в фор-
ме увлекательного диалога, сыграла большую роль не
только в популяризации гелиоцентрической теории, но и
в пропаганде идеи распространенности жизни во Вселен-
ной. Вскопе после выхода в свет книга Фонтенеля была
переведена на многие европейские языки, в том числе и
на русский в 1740 и 1761 гг., в последний раз благодаря
стараниям Ломоносова.
Излагая теорию Коперника о движении планет, Фон-
тенель немедленно делает выводы о населенности планет
мыслящими существами, хотя на это у него не было ника-
ких оснований, кроме аналогии с Землей. Согласно его
описанию, жители различных планет имеют свойства,
6
характерные для небесных тел, которые они населяют.
Так, жители Меркурия «должны быть дураками от чрез-
мерной живости», а на Сатурне «жители настолько вялы,
что употребляют целый день, чтобы сообразить смысл за-
данного вопроса и ответить на него».
Фонтенель не хотел входить в конфликт с церковью.
Напротив, признавая бесспорным, что Земля потеряла
свое центральное положение во Вселенной, он считал един-
ственно совместимым с «всемогуществом создателя» са-
мое широкое распространение жизни во Вселенной.
Католическая церковь, которая в конце концов выну-
ждена была снять запрет с гениальной книги Коперника,
также приняла подобное толкование.
Католические богословы как прошлого, так и настоя-
щего века уже объявляют, что возможность наличия оби-
таемых миров, помимо Земли, находится вполне в согла-
сии с доктринами церкви. Так, богослов Г. Ван-Норт в
трактате о боге-создателе, вышедшем в 1920 г., пишет:
«Тот, кто признает существование мыслящих существ на
других небесных телах, помимо Земли, не входит в про-
тиворечие с истинной верой». В этом же смысле выска-
зываются Ф. И. Коннелли и другие богословы.
Можно на многочисленных примерах показать то боль-
шое значение, которое имела победа гелиоцентрического
учения в деле дальнейшего развития идеи множественно-
сти обитаемых миров. В частности, это ясно видно при
знакомстве с историей пропаганды гелиоцентрического
мировоззрения в России. Одной из самых первых книг,
излагающих систему Коперника на русском языке, была
книга «Космотеорос» X. Гюйгенса, анонимно переведенная
Я. Брюсом по прямому указанию Петра I под названием
«Книга мирозрения, или Мнения о небесно-земных гло-
бусах» (Петербург, 1717). Здесь содержатся различные
доказательства справедливости учения Коперника, но
вместе с тем после этого достаточно строгого научного
изложения дается чисто фантастическое описание населе-
ния различных планет.
В дальнейшем тот же смысл имели статьи в «Ежеме-
сячных сочинениях», которые с 1755 г., по инициативе Ло-
моносова, начала издавать Академия наук для популяри-
зации науки среди населения. Несколько позднее академик
Франц Эпинус в книге «Рассуждения о строении мира»
7
(Петербург, 1770), излагая гелиоцентрическую систему,
также защищал идею населенности планет, делая это, од-
нако, более научно.
Особое значение для развития интересующей нас
проблемы имели относящиеся сюда высказывания Михаи-
ла Васильевича Ломоносова. Ломоносов был последова-
тельным и горячим сторонником гелиоцентрической си-
стемы и идеи населенности миров. В своем знаменитом
«Размышлении» по поводу северного сияния он писал:
«Уста премудрых нам гласят:
Там разных множества миров,
Несчетны Солнца там гооят.
Народы там и круг веков.
Для вящей славы божества
Там равны силы естества».
В этих двух последних строках Ломоносов с гениаль-
ной прозорливостью наметил те две основные линии, по
которым пошло все дальнейшее развитие идеи о повсемест-
ности распространения жизни во Вселенной. Хотя Ло-
моносов, отдавая дань своему времени, и говорит здесь о
«славе божества», но для него, как для ученого и мате-
риалиста, центр тяжести проблемы лежал в общности за-
конов материального мира. Множественность населенных
миров отражала для Ломоносова лишь те «силы есте-
ства», те вековечные законы природы, которые в равной
степени царят во всей Вселенной. В этом направлении и
пошло дальнейшее научное материалистическое изучение
интересующей нас проблемы.
Напротив, для идеализма, утверждающего примат ду-
ха над материей, и в частности для религии, весь смысл
существования других обитаемых миров сводился и сво-
дится лишь к «вящей славе божества», к той «ad majo-
rem dei gloriam», ради которой в свое время пылали ко-
стры инквизиции и тот костер, на котором был сожжен
Джордано Бруно.
Согласно этим взглядам, Вселенная была создана бо-
жеством с определенной целью, и эта цель состоит в суще-
ствовании жизни, даже мыслящих существ, которые позна-
вали бы и славили своего творца; поэтому все небесные
тела должны быть населены живыми существами, и если
планета необитаема, то она не выполняет своего косми-
ческого предназначения.
8
Эта идеалистическая линия нашла свое яркое выраже-
ние в XIX в. в сочинениях основателя французского Астро-
номического общества К. Фламмариона, убежденного
идеалиста и спирита.
В своей книге «О множественности обитаемых миров»,
вышедшей в 1860 г. и получившей широкое распростра-
нение во Франции и в других странах, а также в других
своих сочинениях Фламмарион развивает мысль, что
жизнь — цель образования планет. Так, в отношении Юпи-
тера он пишет: «Жизнь есть цель его образования, так же
как она была целью образования Земли».
Современные идеалисты так же склонны населять раз-
личные космические тела живыми существами, как и их
предшественники, и также декларируют о «космической
цели» и «божественном создателе» (например, английский
астроном Р. Смарт (1952), американский астроном
К. Хейер (1954), председатель французского Астрономи-
ческого общества П. Шевенар (1954).
Однако проблема распространенности жизни во Все-
ленной привлекала к себе внимание и многих естествоис-
пытателей прошлого и настоящего веков, которые не мог-
ли и не хотели рассматривать ее с точки зрения «бо-
жественных целей», а стремились к ее научному разре-
шению. Тем не менее в XIX в., да и в начале нашего века
наука располагала еще очень скромными фактическими
данными как о физической природе планет, так и о тех
условиях, которые необходимы для возникновения и суще-
ствования жизни. Это создавало большой простор для вся-
кого рода спекулятивных, очень далеко идущих выводов,
нередко основанных на весьма сомнительных, некритиче-
ски воспринятых и случайных наблюдениях.
Примером этого может служить история с открытием
«искусственных каналов» на Марсе или более позднее
утверждение известного селенолога В. Пикеринга о при-
сутствии на Луне насекомых, которые будто бы своими
массовыми перемещениями обусловливают некоторые из-
менения в форме и интенсивности замеченных им на лун-
ном диске пятен.
Но еще больше в научной литературе того времени
общих умозрительных суждений, которые высказывались
по разбираемой нами проблеме не только астрономами, но
и физиками, химиками, геологами и биологами. В боль-
9
шинстве случаев эти суждения отражали тот метафизи-
ческий подход к живой природе, который был широко рас-
пространен среди естествоиспытателей XIX в. Несколько
схематизируя, можно отметить три основных направления
в решении этой проблемы.
Первое как бы продолжает линию древнегреческих ги-
лозоистов: жизнь должна существовать повсюду в окру-
жающем нас мире, так как она является первоначальным
свойством материи вообще. Совершенно не обязательно,
чтобы она была представлена существами, подобными на-
шим, земным организмам. Поэтому любые условия, даже
те, которые царят на поверхности звезд, не исключают
будто бы возможности жизни.
Ярким выражением этой точки зрения являлась, на-
пример, теория Прейера, которая в конце прошлого века
пользовалась довольно широкой популярностью. По
Прейеру, не живое вещество возникает из безжизненного,
а, наоборот, это последнее выделяется в виде мертвой
массы живыми организмами. Поэтому первоначально вся
огненно-жидкая масса Земли была живой, но по мере ее
охлаждения большинство составляющих ее тел «умерло
и вымерло», образовав мертвое, неорганическое вещество,
жизнь же сохранилась только в виде современной прото-
плазмы.
К этой «теории» примыкают и весьма многочисленные
(в особенности в научно-популярной литературе) выска-
зывания о фантастических «кварцевых» существах; у них
клетки тел содержат кремний вместо углерода, и в силу
этого они могут жить при столь высоких температурах,
которых не в состоянии вынести ни один вид жизни на
Земле.
Конечно, никакого научного основания для таких рас-
суждений нет, и они ни на йоту не приближают нас к ре-
шению проблемы.
Второе направление, которое было весьма распростра-
нено в научной литературе XIX и XX вв., воскрешает тео-
рию панспермии. Оно исходит из идеалистического по сво-
ему существу представления о вечности жизни, отрицаю-
щего всякую возможность возникновения организмов и
утверждающего, что живые существа и их зародыши мо-
гут только переноситься с одного небесного тела на дру-
гое. К этому направлению примыкали многие выдающие-
10
ся естествоиспытатели прошлого и нашего веков, напри-
мер Ю. Либих, Г. Гельмгольц, С. Аррениус и др.
Согласно Либиху, «атмосферы небесных тел, а также
вращающихся космических туманностей можно рассмат-
ривать как вековечные хранилища оживленной формы, как
вечные плантации органических зародышей», откуда
жизнь рассеивается в виде этих зародышей по всей Все-
ленной. Аналогичные взгляды высказывали позднее лорд
Кельвин в Англии, Ван-Тиген во Франции, Гельмгольц в
Германии и многие другие.
Уже в начале нашего века знаменитый шведский фи-
зико-химик С. Аррениус выступил со своей ставшей очень
популярной в то время теорией радио-панспермии. В отно-
сящихся к этому вопросу сочинениях Аррениус описывал,
как с поверхности населенных живыми существами пла-
нет отрываются и уходят в мировое пространство частички
вещества, мельчайшие пылинки и связанные с ними жи-
вые споры микроорганизмов. Они носятся повсюду в ми-
ровом пространстве, сохраняя полную жизнеспособность
и с колоссальной скоростью перелетая от одного небесно-
го тела к другому благодаря тому давлению, которое ока-
зывает на них свет Солнца и других звезд. Попадая на
планеты, где уже создались подходящие для жизни усло-
вия, споры прорастают, и возникшие из них организмы
становятся родоначальниками всего живого населения
данного небесного тела.
Теория Аррениуса имела в научном мире многих горя-
чих сторонников. В частности, в Советском Союзе ее от-
стаивали академик С. П. Костычев, академик П. П. Лаза-
рев и еще сравнительно недавно Л. С. Берг. Последний
высказывал мысль, что Земля с самого начала «могла по-
лучить в наследство зародыши жизни или, быть может,
уже готовый комплекс первичных организмов», от той пы-
левой или метеоритной материи, из которой она сформи-
ровалась.
Однако, хотя Аррениус довольно подробно обосновал
физически механизм переноса спор, его теория оказалась
в коренном противоречии с известными нам в настоящее
время биологическими фактами.
Наконец, нужно еще отметить, что в конце прошлого
и в начале настоящего века некоторые естествоиспытате-
ли стали на путь отрицания тех «равных сил естества», о
11
которых писал еще Ломоносов. Они стали рассматривать
жизнь и ее возникновение не как закономерное явление, а
как счастливую случайность, может быть, никогда и нигде
не повторимую.
Среди астрономов эта точка зрения отстаивалась
Джинсом, который даже самое образование нашей плане-
ты рассматривал как результат случайной и довольно не-
обычной встречи двух звезд в мировом пространстве. Во
Франции А. Довийе в объемистой книге «Возникновение,
природа и эволюция планет» (1947) рассматривает обра-
зование жизни на Земле как результат «чисто случайной
комбинации» органических веществ, повторение которой
является крайне маловероятным. В биологии такую же
точку зрения развивают многие из последователей Т. Мор-
гана. Так, Г. Меллер еще недавно писал, что возникнове-
ние жизни произошло в форме первичного образования
генного вещества (наделенного сразу же всеми атрибу-
тами жизни) просто в результате «счастливой химической
комбинации».
Ясно, что такого рода утверждение, подменяющее за-
кономерность случайностью, уводит нас в сторону от на-
учного решения затронутой здесь проблемы.
Совершенно иные, весьма широкие перспективы для
научной разработки интересующего нас вопроса открыва-
ют перед естествоиспытателями те общие положения, кото-
рые развиваются диалектическим материализмом.
С точки зрения диалектического материализма, жизнь
материальна по своей природе, но она не является ка-
ким-то неотъемлемым свойством всей материи вообще.
Напротив, она присуща лишь живым существам, и ее нет
у объектов неорганического мира. Жизнь — это особая,
весьма сложная и совершенная форма движения материи.
Она не отделена от всего остального мира непроходимой
пропастью, а, наоборот, возникает в процессе развития
материи, на известном этапе этого развития, как новое,
отсутствовавшее ранее качество.
Ф. Энгельс еще в конце прошлого века охарактеризо-
вал это качество, дав блестящее определение жизни, кото-
рое не только не утратило своего значения, но и получило
еще более полное подтверждение и обоснование в дан-
ных современной биологии. «Жизнь, — писал Энгельс,—
это способ существования белковых тел, существенным
12
моментом которого является постоянный обмен веществ с
окружающей их внешней природой, причем с прекраще-
нием этого обмена веществ прекращается и жизнь, что
приводит к разложению белка» L
Таким образом, Энгельс определял белковые тела как
материальный носитель жизни и обмен веществ как то
качество, которое заставляет нас рассматривать жизнь
как особую форму движения материи.
Развитие материи может идти различными, весьма
многообразными путями, и несомненно, что в окружаю-
щем нас мире существуют многочисленные, иной раз весь-
ма сложные и совершенные, формы движения материи, о
многих из которых мы, может быть, еще и не подозре-
ваем. Но совершенно неосновательно какую-либо из этих
форм называть жизнью, если она коренным образом от-
личается от той жизни, которая представлена на нашей
планете всей совокупностью разнообразных организмов;
поэтому мы должны исключить из научного обихода вся-
кого рода мечтания о кварцевых организмах и тому по-
добных «огненных» существах.
Энгельс дал сокрушительную критику и всем теори-
ям, исходящим из принципа вечности жизни, и показал
полную несовместимость этого принципа с последователь-
ным материализмом. Комментируя положение Либиха,
согласно которому «жизнь так же стара, так же вечна,
как сама материя», Энгельс писал: «Утверждение Либи-
ха, будто соединения углерода столь же вечны, как и сам
углерод, сомнительно, если не ложно... Соединения угле-
рода вечны в том смысле, что при одинаковых условиях
смешения, температуры, давления, электрического напря-
жения и т. д. они постоянно воспроизводятся. Но до сих
пор никому еще не приходило в голову утверждать, что,
например, хотя бы только простейшие соединения углеро-
да, СОг или СН4, вечны в том смысле, будто они суще-
ствуют во все времена и более или менее повсеместно,
а не порождают себя постоянно заново из своих элементов
и не разлагаются постоянно снова на те же элементы.
Если живой белок вечен в том смысле, в каком вечны
остальные соединения углерода, то он не только должен
1 Ф. Энгельс. Диалектика природы. М., Госполитиздат, 1955,
стр. 244.
13
постоянно разлагаться на свои элементы, что, как изве-
стно, и происходит фактически, но должен также постоян-
но порождать себя из этих элементов заново и без содей-
ствия уже готового белка, а это прямо противоположно
тому результату, к которому приходит Либих» L
Жизнь не переносится, как «неугасимый огонь Весты»,
с одного небесного тела на другое в виде готовых зароды-
шей, а возникает заново всякий раз, когда для этого соз-
даются надлежащие условия в процессе развития мате-
рии. Следовательно, возникновение жизни — это не «сча-
стливый», чрезвычайно мало вероятный случай, а вполне
закономерное явление, поддающееся глубокому научному
анализу и всестороннему изучению.
Не подлежит сомнению, что во Вселенной и, в част-
ности, в нашей Галактике, должно находиться множество
обитаемых планет. Однако это вполне бесспорное утвер-
ждение основывается лишь на соображениях общего ха-
рактера, и в отдельных, конкретных случаях оно должно
быть подтверждено рассмотрением реальных условий,
имеющих место на космических телах, доступных изуче-
нию методами современной науки.
Задача современного естествознания в области проб-
лемы распространенности жизни во Вселенной и заклю-
чается в том, чтобы, анализируя тот далеко еще не пол-
ный фактический материал, которым располагают астро-
номия, биология и другие науки, прежде всего составить
себе правильное представление о возможности возникно-
вения и последующего развития жизни на том или ином
небесном теле. Но как бы ни хотелось нам заселить жи-
выми существами ту или иную планету, в особенности те
из них, где, повидимому, условия для этого складывают-
ся благоприятно, мы должны делать свои окончательные
выводы лишь на основе критической оценки тех фактов,
которые дают нам непосредственные наблюдения.
Предлагаемая читателю книга и является попыткой
такого анализа.
1 Ф. Энгельс. Диалектика природы, стр. 242—243.
Глава I
ЖИЗНЬ И ЕЕ ВОЗНИКНОВЕНИЕ
Вполне безупречным, строго научным доказательством
наличия жизни на том или ином небесном теле бесспорно
может считаться только непосредственное ознакомление с
живыми организмами, населяющими это тело, или по
крайней мере с их трупами и организованными остатками.
В последнем случае мы можем судить хотя бы о прошлом
населении планеты, подобно тому, как это делают палеон-
тологи в отношении растений и животных, ранее суще-
ствовавших на Земле.
Однако для большинства небесных тел такое непосред-
ственное ознакомление может быть реализовано только на
основе межпланетных путешествий, которые при совре-
менном состоянии науки и техники все еще остаются за-
манчивой мечтой, хотя уже и очень близкой к осуще-
ствлению.
Единственными не земными объектами, которые могут
быть подвергнуты сейчас непосредственному научному
изучению с точки зрения их населенности живыми суще-
ствами, являются метеориты. Если они, как это думает
большинство астрономов, представляют собою обломки
существовавшей когда-то планеты, то нельзя заранее
отрицать возможности наличия на них живых организмов
или их остатков. Такого рода мысль уже давно высказы-
валась в научной литературе, в особенности в связи с тео-
рией панспермии. Именно метеориты рассматривались
многими естествоиспытателями в качестве тех межпланет-
ных кораблей, на которых зародыши жизни залетели ког-
да-то из других миров на Землю.
15
Главным основанием для такого рода предположений
было то, что во многих каменных метеоритах были обна-
ружены близкие к углеводородам углеродистые вещества.
Так, например, еще в 1857 г. Веллеру удалось выделить
из каменистого метеорита, упавшего в Венгрии, близ Ка-
бы, некоторое количество органического вещества, похо-
жего на озокерит. Анализ этого вещества показал, что оно
действительно представляет собою высокомолекулярный
углеводород. Подобное же вещество было выделено из ме-
теорита, выпавшего в Южной Африке, в Кольд Боккевель-
де. Этот метеорит содержал до 0,25% углеводорода. Ме-
ликов и Кржижановский нашли позднее небольшое коли-
чество углеводородов в силикатном метеорите, упавшем
в 1889 г. в селе Мигеи Елизаветградского уезда Херсон-
ской губернии. В метеорите Оргейль химический анализ,
произведенный Клёзом, показал присутствие аморфного
вещества, весьма сходного с гумусовыми веществами не-
которых ископаемых горючих.
В то время, когда впервые было установлено присут-
ствие углеводородов в метеоритах, еще существовало
прочное убеждение, что органические вещества, а следова-
тельно и углеводороды, в естественных условиях могут
образовываться только через посредство живых тел. По-
этому многие ученые высказывали предположения, что
углеводороды в метеоритах образовались вторично, путем
разложения организмов, живших когда-то на этих небес-
ных телах.
Отсюда естественно напрашивался вывод о возможном
присутствии внутри метеоритов живых бактерий или их
спор.
Сейчас, после обширных исследований Д. И. Менделе-
ева и других химиков, хорошо известно, что углеводороды
и их производные легко могут возникать в природных
условиях и неорганическим путем, в частности из имею-
щегося в метеоритах минерала — когенита, представляю-
щего собою карбид железа, никеля и кобальта.
Ж. Смит показал, что органические вещества в метео-
рите Оргейль и в других подобных метеоритах могли об-
разоваться в результате реакции между углеродистым и
двусернистым железом. Из метеоритов Ногая и Аленса
Смит выделил даже серосодержащие углеводороды типа
C4H12S5. Он указывает, что нет никаких оснований связы-
16
вать образование этих органических соединений с орга-
низмами.
К такого же рода заключению пришел в свое время
М. Бертло и независимо от него — Шютценберже, которые
показали, что находящиеся в метеоритах углеводороды
вполне аналогичны тем, которые образуются при выплав-
ке железа, при температурах, совершенно исключающих
возможность жизни. Таким образом, в настоящее время
присутствие углеродистых веществ в метеоритах уже не
может служить доказательством наличия следов жизни
на этих небесных телах.
Многочисленные попытки непосредственно обнаружить
в метеоритах зародыши микробов тоже не дали безупреч-
ных положительных результатов. Согласно сообщению
С. Менье, уже Пастер (которого Менье снабжал образ-
цами углеродистых метеоритов) пытался выделить из них
жизнеспособные бактерии. Для этого он сконструировал
особый зонд, позволявший ему брать пробы из внутрен-
них частей метеоритов. Но во всех случаях Пастер полу-
чил отрицательные результаты и потому их не опублико-
вал. Точно так же и в дальнейшем ученым никогда не
удавалось обнаружить в метеоритах живые существа.
Исключение составляет только опубликованное в
1932 г. сообщение Ч. Липмана. В нем автор описал свои
исследования, которые он проводил с многочисленными
образцами каменных метеоритов. Он стерилизовал поверх-
ность метеоритов и принимал все меры к тому, чтобы ис-
ключить возможность проникновения в них земных бак-
терий; тем не менее ему во многих случаях удавалось по-
лучить разводку живых бактерий в виде палочек или кок-
ков, производя посев на питательную среду раздробленны-
ми частицами метеоритов.
Это сообщение привлекло к себе внимание широких
научных кругов и даже вошло в некоторые учебники, но,
к сожалению, до настоящего времени оно никем не было
подтверждено. Обращает на себя внимание то обстоятель-
ство, что полученные Липманом микробы оказались иден-
тичными с обычными земными бактериями. При большой
изменчивости бактерий, при их легкой адаптации к внеш-
ним условиям трудно предполагать, что на других небес-
ных телах существуют именно те же формы микроорганиз-
мов, как на нашей планете. Представляется гораздо более
2 А. И. Опарин, В. Г. Фесенков	17
вероятным, что, несмотря на предосторожности, Липману
не удалось предотвратить попадание земных бактерий в ис-
следуемые им метеориты при их растирании. Липман
в присланном одному из авторов настоящей книги письме
не настаивает на полной достоверности своих данных.
Действительно, при современном состоянии знаний
трудно предполагать наличие организмов внутри метеори-
тов. Если бы на них или на той планете, из которой они
образовались, когда-либо и как-либо развивалась жизнь,
она безусловно оставила бы после себя след в виде био-
генных пород. Но даже при самых тщательных поисках
нигде в метеоритах не удавалось найти и следов этих
пород. Согласно А. Ферсману, Ф. Левинсон-Лессингу и
другим ученым, в метеоритах нет ничего, что напоминало
бы осадочные породы или вообще было бы связано с про-
явлением биологических процессов.
Абиогенный, не зависящий от живых организмов
путь образования присутствующих на метеоритах углеро-
дистых соединений подтверждается в настоящее время и
данными изотопического анализа метеоритного углерода.
Таким образом, мы должны прийти к отрицательному от-
вету на вопрос о возможности жизни на метеоритах, а
также и на той гипотетической планете, из которой они
могли образоваться.
Установление наличия или отсутствия биогенных ве-
ществ на других небесных телах, в частности на планетах
нашей солнечной системы, могло бы послужить довольно
надежным аргументом для суждения о населенности этих
тел живыми существами в настоящее время или по край-
ней мере в прошлом. Правда, здесь наши возможности
гораздо более ограничены, чем это имеет место в отноше-
нии метеоритов, доступных не только для химического
анализа, но и для минералогического исследования. Дан-
ные о химическом составе поверхности и атмосферы пла-
нет мы получаем лишь путем спектрального анализа, но
и это при благоприятных обстоятельствах могло бы дать
очень много.
Особый интерес с указанной точки зрения представляет
молекулярный кислород, составляющий значительную
часть земной атмосферы. По мнению В. Вернадского, весь
этот кислород образовался биогенным путем в процессе
фотосинтеза, осуществляемого зелеными растениями
18
В. Гольдшмидт указывал на то обстоятельство, что, не-
смотря на наличие значительных количеств свободного
кислорода в нашей атмосфере, только самая поверхност-
ная пленка земной коры является окисленной, а породы,
лежащие более глубоко, принадлежат к ярко выражен-
ным восстановителям, жадно соединяющимся с кислоро-
дом. Гольдшмидт иллюстрирует это положение тем обще-
известным фактом, что изверженные лавы обладают чер-
ными, зелеными и серыми тонами, т. е. содержат в себе
железо в виде закиси. Напротив, осадочные породы —
глины, песок и т. д.— обладают красным и желтым цве-
том. В них железо находится в виде окиси. Таким обра-
зом, непосредственно у нас на глазах совершается посте-
пенное поглощение кислорода при переходе изверженных
пород в осадочные, и только процесс фотосинтеза обуслов-
ливает постоянное наличие кислорода в земной атмосфе-
ре. Гольдшмидт подсчитал, что если бы сейчас на Земле
внезапно погибла вся растительность, то и атмосферный
кислород исчез бы в очень короткий (в геологическом
масштабе) срок, так как был бы полностью поглощен не
насыщенными в отношении его горными породами.
Поэтому непосредственное обнаружение молекулярно-
го кислорода в атмосфере той или иной планеты могло бы
служить известным основанием для предположения о на-
личии на ней организмов, способных к фотосинтезу,
подобно нашим земным растениям.
К сожалению, для наиболее интересных в этом отно-
шении планет — Венеры и Марса — данные наблюдений
не указывают на наличие здесь заметных количеств моле-
кулярного кислорода. С другой стороны, отсутствие моле-
кулярного кислорода, конечно, еще не может служить до-
казательством отсутствия жизни, так как нам известны
многочисленные анаэробные организмы, не нуждающиеся
в этом газе для своего жизненного процесса. Таким обра-
зом, определение кислорода в атмосфере указанных планет
не дает нам в руки фактов, доказывающих наличие или
отсутствие здесь жизни.
Другой газ земной атмосферы — молекулярный азот,
который, как указывал В. Вернадский, возник тоже
в результате деятельности организмов — денитрификато-
ров, несомненно, может иметь и абиогенное происхожде-
ние. Он возникает при неорганическом окислении аммиа-
2*	19
ка, происходящем при постоянном удалении водорода,
что должно было иметь место в определенный период
существования Земли и других планет земного типа.
Поэтому обнаружение азота в атмосфере планет гораздо
менее показательно, чем обнаружение кислорода.
В еще большей степени это относится к углекислоте,
которая в процессе формирования и развития планет
вполне могла возникать в их атмосферах абиогенным
путем, как это частично происходит и сейчас в земной
атмосфере.
Органические вещества, и в частности углеводороды и
их ближайшие кислородные и азотистые производные, как
уже указывалось выше, тоже в самом широком масштабе
могут первично возникать абиогенным путем, и их воз-
никновение не обязательно должно быть связано с по-
явлением живых существ. Поэтому, например, обнаруже-
ние метана в атмосфере Юпитера или Сатурна еще ни в
коей мере не может служить аргументом в пользу нали-
чия жизни на этих планетах.
Конечно, установление (хотя бы спектроскопическим
путем) наличия на планетах таких типичных для организ-
мов органических соединений, как, например, порфирины
или нуклеотиды, могло бы явиться аргументом в пользу
существования жизни, но для этого современные методы
исследования оказываются пока еще недостаточно мощ-
ными.
В частности, попытки обнаружить хлорофилл на по-
верхности Марса привели к отрицательным результатам,
но это еще не дает права сделать окончательный вывод об
отсутствии на Марсе жизни, так как, согласно исследова-
ниям Г. Тихова, и многие представители земной флоры,
заведомо содержащие хлорофилл, не обнаруживают соот-
ветствующего ему поглощения при их непосредственном
спектрофотометрировании.
Аналогичным образом и другие данные, полученные
при спектральных исследованиях планет, при их фотогра-
фировании с применением различных светофильтров, при
изучении степени поляризации, отражательной способно-
сти, теплового режима и т. д., еще не дают нам несомнен-
ных доказательств как наличия, так и отсутствия жизни
даже на таких близких и во многом сходных с Землей
планетах, как Венера или Марс, так как обычно они
20
характеризуют суммарные физические свойства, относя-
щиеся к обширным областям поверхности планеты.
Следовательно, мы еще не располагаем достаточно
надежными методами, которые позволили бы нам непо-
средственно по тем или иным признакам обнаружить
жизнь даже на ближайших к нам небесных телах — на
планетах солнечной системы. Конечно, этот вывод в еще
большей степени относится к тем планетам, которые обра-
щаются вокруг других звезд нашей Галактики и где, теоре-
тически говоря, жизнь должна была когда-то возникнуть.
Поэтому для наших суждений мы принуждены исполь-
зовать косвенный метод, который состоит в том, что, изу-
чив химические и физические условия, существующие на
поверхности планет, мы сравниваем их с теми условиями,
которые необходимы для жизни. Конечно, идя этим обход-
ным путем, можно установить лишь степень вероятности
существования жизни на том или ином небесном теле.
Окончательное решение безусловно принадлежит толь-
ко непосредственному наблюдению. Но упомянутый выше
метод все же может дать по крайней мере указание, где
мы вправе искать жизнь и где эти попытки являются
совершенно безнадежными.
Большинство современных исследователей, интересую-
щихся проблемой жизни во Вселенной, чаще всего и идут
именно этим путем. Однако и на нем мы встречаемся со
значительно большими трудностями, чем это принято
думать обычно. Простое статическое изучение условий и
их механическое сличение могут в ряде случаев привести
к неправильным выводам. Нельзя забывать, во-первых,
что физическая и химическая обстановка на поверхности
планет менялась в процессе их возникновения и развития.
Во-вторых (и это особенно важно), жизнь при своем воз-
никновении и последующем развитии проходила ряд эта-
пов, на которых требования к физическим и химическим
условиям могли быть весьма различными. Ведь самое
возникновение известных жизненных форм есть результат
определенных внешних воздействий, выражение того заме-
чательного единства организма и среды, которое так под-
черкивается мичуринским учением.
Но не только среда влияет на организм, и организм
в той или иной степени изменяет среду своего обитания.
Иногда это изменение происходит в широком, космическом
21
масштабе — изменяется вся биосфера данной планеты,
и это может быть установлено тем или иным путем при
астрономических наблюдениях; в других случаях измене-
ние имеет вполне локальный характер, и при внешнем
наблюдении может сложиться впечатление, что организмы
существуют в недопустимых для жизни условиях.
Такого рода явления можно наблюдать даже в отно-
шении организмов, стоящих на очень низкой ступени эво-
люционной лестницы, например у микробов. Одному из
авторов настоящей книги при своих опытах довелось на-
блюдать следующее. На корнях сахарной свеклы, поме-
щенных в холодильную камеру при постоянной, не изменя-
ющейся в течение многих суток температуре —5°, —7°,
иногда развивались плесени, вызывающие как бы изъяз-
вления поверхности корня. Измерение температуры при
помощи микротермопары непосредственно в образовав-
шихся язвочках показало, что здесь она равна примерно
+ 15°, несмотря на общую низкую температуру как каме-
ры, так и корня. Микроорганизмы сами создавали необхо-
димую для них температуру, локально разогревая заня-
тую ими ямку корня за счет тепла, выделяемого при окис-
лении сахара в процессе дыхания.
Хорошо известно из микробиологической литературы,
что микробы могут быть охлаждены до температуры жид-
кого воздуха и даже ниже. При этом скорость их биохи-
мических реакций приближается к нулю и они переходят
в состояние анабиоза. Однако после осторожного разогре-
вания они вновь приобретают способность к активной
жизнедеятельности. Такого же рода явления наблюдаются
при выживании спор при высоких температурах (порядка
100° и более), а также при полном высушивании ряда ор-
ганизмов, растительных семян и т. д.
Во всех этих случаях мы имеем дело с приспособле-
нием, позволяющим организму переживать неблагоприят-
ные внешние условия и вновь возвращаться к жизни, когда
эти условия изменятся. Это создает возможность сохра-
нения жизни при весьма значительных колебаниях тем-
пературы, влажности и т. д. Описанный нами выше слу-
чай, однако, принципиально отличается от такого рода
переживания тем, что в нем мы не имеем прекращения
жизнедеятельности, а, наоборот, именно в результате
этой жизнедеятельности организм создает нужные для
22
него условия в очень ограниченном пространстве обитания.
Аналогичные явления создаются при так называемом
самонагревании сена, торфа, навоза, компоста и т. д.
Установлено, что развивающиеся в этих материалах тер-
мофильные (теплолюбивые) микроорганизмы сами актив-
но участвуют в создании температурного режима разогре-
вающихся масс. При этом температура здесь может под-
ниматься до 50—70°, а иногда и выше. В результате этого
создается обстановка, которая весьма благоприятствует
развитию теплолюбивых организмов и вызывает гибель их
конкурентов, имеющих более низкий температурный оп-
тимум. При саморазогревании хранящегося зерна можно
установить, что микробы не только создают благоприят-
ную для них температуру, но и существенно повышают
необходимую для жизни влажность за счет воды, обра-
зующейся при окислении крахмала.
Нужно отметить, что чем более высокоорганизованным
является данное живое существо, чем выше оно подня-
лось в своем эволюционном развитии, тем в большей сте-
пени оно может активно эмансипироваться от неблагопри-
ятных внешних условий. Его связи с внешним миром диф-
ференцируются и растут, но оно само создает свою вну-
треннюю среду и тем чрезвычайно расширяет свои воз-
можности обитания в различных условиях.
Это можно видеть хотя бы на примере теплокровных
животных. Клетки их тела, и в особенности нервные тка-
ни, крайне чувствительны даже к небольшим колебаниям
температуры, к изменению кислотности, солевого режи-
ма, кислородного снабжения и т. д. Но животное может
обитать в очень неблагоприятных внешних условиях, на-
пример на Крайнем Севере, потому что оно обладает сво-
ей внутренней средой, где все указанные выше факторы
регулируются с поразительной точностью.
Совершенно исключительным примером в этом отно-
шении является человек, именно потому, что при его воз-
никновении материя уже вышла в своем развитии за пре-
делы биологической эволюции, поднялась на более высо-
кую ступень и приобрела новые социальные формы
движения.
В наши дни, когда реально разрабатываются техниче-
ские проекты создания искусственного спутника Земли,
вряд ли кто станет сомневаться в принципиальной воз-
23
можности обитания человека на этом спутнике, а следо-
вательно, скажем, и на Луне, где внешние условия ис-
ключительно неблагоприятны для жизни.
Но совершенно иным будет ответ, могло ли на Луне
в процессе ее космической эволюции произойти возникно-
вение жизни, в результате развития которой там возник
человек. Все то, что в настоящее время известно о при-
роде Луны, заставляет ответить отрицательно на такой
вопрос.
Однако стоящая перед нами проблема распространен-
ности жизни во Вселенной формулируется примерно ана-
логичным образом. Мы вполне обоснованно отвергаем те-
орию панспермии, утверждающую возможность постоян-
ного переноса жизнеспособных зародышей с одного небес-
ного тела на другое, и считаем, что жизнь возникает зано-
во в процессе развития материи всякий раз и везде, где
для этого создаются надлежащие условия. Поэтому мы
не можем наш анализ свести к одному только упрощен-
ному сравнению тех физических и химических условий,
которые сейчас существуют на том или ином небесном те-
ле и которые требуются для обитания на нем того или
иного из известных нам земных организмов.
Для получения нужного ответа мы должны были бы
представить себе, как на данном небесном теле в процес-
се его эволюции возникла и развивалась жизнь, подобно
тому как это имело место у нас на Земле, или, наоборот,
проследить, как это развитие уводило данное небесное те-
ло на иной путь, лежащий в стороне от возможности об-
разования на нем живых организмов. Решение поставлен-
ного так вопроса чрезвычайно затрудняется скудностью
наших знаний как в области космогонии, так, до извест-
ной степени, и в области проблемы возникновения жизни.
Однако уже сейчас назрела потребность свести все имею-
щиеся в нашем распоряжении данные воедино, подвести
в этом отношении хотя бы самые предварительные итоги.
Уже анализ элементов, входящих в состав тел всех
животных и растений, населяющих Землю, как это было
сделано В. Вернадским и его учениками, позволяет
прийти к двум весьма важным выводам. Во-первых, мы не
находим в организмах никаких других элементов, кроме
тех, которые свойственны Вселенной вообще, и, во-вто-
рых, количественные соотношения элементов, входящих
24
в состав живых тел, являются резко отличными от соот-
ветствующих соотношений в Галактике в целом и даже
несколько иными, чем это имеет место в среде обитания
организмов. Во всей массе организмов в среднем на долю
кислорода приходится около 70% общего веса, на долю
углерода— 18% и водорода — 10,5%.
Таким образом, преобладающее в количественном от-
ношении значение в составе живых организмов имеют
элементы воды, а также лежащий в основе органических
веществ углерод. В сумме они составляют более 98% об-
щего живого веса организмов. Остальные 1,5—2,0% в
основном покрываются за счет азота, кальция, калия
и кремния, входящих в состав живых тел в десятых долях
процента, а также фосфора, магния, серы, хлора, натрия,
алюминия и железа, на долю которых приходятся сотые
доли процента. Все эти элементы вместе с кислородом,
углеродом и водородом составляют 99,99% живого веще-
ства. Остальные многочисленные элементы менделеевской
таблицы участвуют в построении живого вещества в ты-
сячных, десятитысячных, стотысячных, миллионных и еще
меньших долях процента. При этом многие из них не
обязательно должны присутствовать в любом организме,
а являются характерными лишь для определенных групп
живых существ. Так, например, ванадий концентрируется
в крови очень специализированной группы морских жи-
вотных — асцидий, где он играет важную физиологиче-
скую роль, аналогичную роли железа или меди в других
организмах.
Рассмотренный нами элементарный состав живых тел
показывает, что самым простым и вместе с тем количе-
ственно преобладающим их химическим компонентом явля-
ется вода. Она играет здесь важную роль не только как
та среда, в которой развертываются процессы обмена, но
и как химическое соединение, принимающее непосред-
ственное участие в весьма важных биологических ре-
акциях.
Нам довольно хорошо известна биологическая роль
и тех соединений, которые образуют другие многочислен-
ные (так называемые зольные) элементы. Одни из них
принимают участие в построении белков протоплазмы,
другие входят в состав биологических катализаторов —
ферментов, наконец, третьи создают те специфические фи-
25
зико-химические условия, от которых зависит как струк-
тура протоплазмы, так и порядок совершающихся в ней
биохимических процессов.
Однако как ни велика роль воды и зольных элементов
в составе жизненного субстрата, все же основное место
в нем принадлежит органическим веществам. Они явля-
ются специфическими соединениями живого мира. Мы не
только не знаем ни одного живого существа, лишенного
органических соединений, но без них даже теоретически
не можем себе представить специфического для жизни
процесса обмена веществ.
Поэтому первым этапом общего развития материи на
пути к возникновению жизни мы должны считать обра-
зование в процессе этого развития органических веществ.
Простейшими, исходными в этом отношении соединениями
являются углеводороды; недаром в настоящее время орга-
ническую химию принято рассматривать как химию угле-
водородов и их производных.
Еще сравнительно недавно даже этот ’первый этап раз-
вития материи на пути к возникновению жизни рассмат-
ривался в научной литературе как нечто непонятное и не-
доступное изучению. Дело в том, что на Земле в современ-
ную эпоху ее существования переход неорганических форм
углерода в органические совершается почти исключитель-
но только биологическим путем, главным образом в про-
цессе фотосинтеза. Зеленые растения, используя энергию
солнечного света, за счет неорганического соединения угле-
рода (углекислоты) синтезируют все необходимые им для
жизни и роста органические вещества. Животные получа-
ют эти вещества от растений, или поедая их непосред-
ственно, или питаясь растительноядными существами, их
трупами и остатками. Такой же источник питания можно
установить и для подавляющего большинства других ма-
кро- и микроорганизмов, паразитов и сапрофитов. Только
очень ограниченная группа бесцветных микробов способ-
на самостоятельно создавать органические вещества из
углекислого газа, используя для этого энергию окисления
восстановленных соединений серы, железа или азота (хе-
мосинтез). но и здесь мы также имеем дело с биогенным
образованием органических веществ.
Следовательно, все органические вещества современ-
ного живого мира нашей планеты образуются биогенным
26
путем — через посредство организмов. Этот же путь лежит
в основе возникновения каменного угля, нефти, битумов
и других ископаемых органических веществ, образовав-
шихся в результате разложения населявших когда-то
Землю организмов. Поэтому многие естествоиспытатели
Карбид металла
(алюминия)
Карбид металла
(кальция)
Рис. 1. Схема образования углеводородов при взаимодействии
карбидов металлов и воды
еще недавно исключали всякую возможность абиогенного
образования органических веществ в природных услови-
ях, что создавало громадные трудности для разрешения
проблемы возникновения жизни.
Однако углубленное изучение этого вопроса показа-
ло, что господствующий сейчас на нашей планете путь
биогенного образования органических веществ характерен
только для современной эпохи ее существования. Он сло-
жился в результате длительной эволюции возникших
когда-то на Земле организмов, но еще задолго до их появ-
ления органические вещества образовывались здесь абио-
генным путем.
Д. Менделеев показал возможность такого образова-
ния углеводородов при взаимодействии карбидов с водой.
Как известно, в составе земной коры уже много лет назад
обнаружены карбиды металлов, в частности карбиды
27
железа, никеля и кобальта, входящие в состав мине-
рала когенита. В свое время А. Ферсманом было выска-
зано предположение, что такого рода карбиды составляют
главную массу земного ядра. Во всяком случае они яв-
ляются одними из наиболее глубинных пород, иногда,
однако, выходящими на земную поверхность, где они не-
посредственно могут взаимодействовать с водой. На фак-
тическую возможность такого рода процессов в земной
коре в современных условиях указывал уже В. Вернад-
ский, и эта возможность нашла свое полное подтвержде-
ние в появившихся за последнее время в геологической
литературе сообщениях об обнаружении углеводородов
абиогенного происхождения в составе изверженных гор-
ных пород.
Следовательно, абиогенное образование простейших
органических соединений — углеводородов — осуществля-
ется на Земле даже в настоящее время, и, несомненно, оно
происходило в широком масштабе в прошлом, в особен-
ности в ’процессе формирования нашей планеты.
Г. Юри на основании своих обширных физико-хими-
ческих исследований пришел к тому убеждению, что при
формировании Земли из протопланеты значительная часть
первичного метана газово-пылевого облака (послужив-
шего, по современным воззрениям, материалом для обра-
зования планет) улетучилась вследствие повышения тем-
пературы в районе образования планет земного типа. Фор-
мой сохранения углерода явились в это время карбиды же-
лезо-никелевых сплавов. В дальнейшем, когда формиро-
вание Земли было уже близко к завершению, но она еще
находилась в своей восстановительной стадии, происхо-
дило новое образование углеводородов, выделяющихся из
недр планеты в ее атмосферу.
Конечно, наши сведения в области звездной и планет-
ной космогонии еще очень недостаточны, но все же
можно обоснованно утверждать, что главным условием,
необходимым для прохождения разбираемого нами
первого этапа в развитии материи на пути к возник-
новению жизни — образованию углеводородов на том или
ином небесном теле,— являлась восстановительная среда.
И действительно, так как водород является преобладаю-
щим элементом во всей Галактике, мы всюду, на самых
разнообразных небесных телах и при самых разнообраз-
2S
йых физических условиях, МоЖем констатировать нали-
чие углеводородов. Соединения углерода и водорода мы
обнаруживаем в атмосфере звезд, в частности в атмосфе-
ре нашего Солнца, при температуре в несколько тысяч
градусов. Метан в громадных количествах находится
в атмосфере больших планет, где царит очень низкая тем-
пература, но где соотношение элементов сохраняется близ-
ким к тому, которое было в первичном газово-пылевом
облаке с резким преобладанием водорода и, следователь-
но, с ярко выраженным восстановительным характером.
Как мы указывали выше, углеводороды непосредственно
выделены из метеоритов, характерные для них полосы
обнаружены в спектрах комет. Несомненно, что подобно
тому, как это имело место на Земле, углеводороды долж-
ны были образовываться на других планетах земного
типа.
Таким образом, та стадия развития материи, которую
мы можем расценивать как первый весьма важный этап
на пути к возникновению жизни на Земле, является про-
цессом, весьма распространенным во Вселенной, свой-
ственным большому числу разнообразных небесных тел.
Иначе обстоит дело со вторым этапом этого пути. На
Земле таким этапом был процесс возникновения разно-
образных и сложных органических соединений, входящих
в состав живых тел, в особенности возникновение белко-
вых тел, являющихся венцом органохимической эволю-
ции и вместе с тем играющих исключительно важную
роль в жизни всех без исключения организмов. Конечно,
наличие углеводородов являлось исходным и обязатель-
ным условием для прохождения этого этапа, так как
именно углеводороды таят в себе исключительно широкие
химические возможности и вместе с тем тот громадный
запас энергии, который необходим для образования слож-
ных и высокомолекулярных органических соединений
живого мира.
Однако эти скрытые потенции углеводородов могли
быть реализованы только при переходе от восстанови-
тельной к более окисленной стадии существования плане-
ты. На этой стадии Земля уже потеряла свой первона-
чальный водород. В верхних слоях атмосферы благодаря
фотохимическим реакциям происходило разложение па-
ров воды на кислород и водород. При этом водород не
29
мог удерживаться Землей вследствие ее сравнительно ма*
лой массы и улетал в межпланетное пространство, а кис-
лород присоединялся к ненасыщенным в отношении его
веществам, входящим в состав литосферы и атмосферы.
Присутствующий здесь аммиак окислялся в молекулярный
Углеводород Вода
(ацетилен)
Кислородные производные увлоВодородоб
Аммиак
Условные
обозначения:
ф Металл
ф Углерод
ф Азот
я	а • Кислород
Азотные производные ~ D a
углеводородов ° иоиороп
Рис. 2. Схема гидратирования углеводородов и присоединения
азота
азот, а метан и другие углеводороды — в разнообразные
органические окислы: спирты, альдегиды, кетоны, органи-
ческие кислоты, вплоть до конечного продукта окисле-
ния— углекислоты. Аналогичный процесс мог происхо-
дить и при непосредственном гидратировании углеводо-
родов вследствие прямого присоединения к нихм целых мо-
лекул воды. Указанные органические соединения, взаимо-
действуя с аммиаком, давали наряду с кислородными
производными углеводородов также и их азотистые про-
изводные.
Из влажной атмосферы эти соединения должны были
переходить в гидросферу Земли, и об их дальнейших
превращениях мы можем судить на основании современ-
ных химических исследований.
Данные органической химии в своей совокупности по-
казывают, что низкомолекулярные углеводороды и их кис-
лородные и азотистые производные, находясь во влажной
атмосфере или в водном растворе, нередко претерпевают
30
далеко идущую полимеризацию и конденсацию, что при-
водит к образованию весьма сложных веществ, близких
к тем, которые обнаруживаются в составе живых тел.
При этом вследствие высокого энергетического уровня
исходных материалов эти процессы носят экзотермиче-
ский характер и легко протекают в гомогенных растворах
при обычной, сравнительно низкой температуре.
Рис. 3. Схема образования сахара из формальдегида
Легче всего показать возможность образования в пер-
вичной земной гидросфере сахаров и других углеводов на
основе исследований А. Бутлерова, Э. Фишера, О. Ле-
ва и Г. Эйлера, осуществлявших синтез сахаров при про-
стом хранении водного раствора формальдегида в присут-
ствии небольших количеств извести или мела в качестве
катализаторов.
За последнее время опубликовано немало работ по
аналогичным синтезам из простейших углеродистых
и азотных соединений таких сложных, но вместе с тем ши-
роко распространенных в организмах веществ, как, на-
пример, порфирины, нуклеотиды и т. д.
Однако нас особенно интересует возникновение в пер-
вичной водной оболочке Земли белковых веществ. Для
ответа на этот вопрос необходимо прежде всего обосно-
вать возможность образования здесь аминокислот — тех
основных звеньев, из которых построена белковая моле-
кула, а затем установить, как эти звенья могли объеди-
ниться между собой в полипептидную цепь, лежащую
в основе этой молекулы.
В области синтеза аминокислот сейчас имеются непо-
средственные экспериментальные данные. В частности,
здесь нужно указать на работу С. Миллера, который, ис-
ходя из представлений А. Опарина и данных Г. Юри,
пропускал тихие разряды через смесь метана, водорода,
31
аммиака и паров воды. Через несколько суток ему уда-
лось методом бумажной хроматографии обнаружить
в растворе глицин, аланин и другие аминокислоты. Повто-
рение этих опытов в Институте биохимии АН СССР не
Условные обозначения;
ф Металл ^Увлерод ® Азот Ъ Кислород о Водород
Рис. 4. Схемы строения молекул различных органиче-
ских веществ:
а) спирт, б) витамин С, в) жироподобное вещество (холе-
стерин), г) нуклеиновая кислота
только полностью подтвердило результаты Миллера, но
и показало возможность частичной замены метана окисью
углерода. Понятно, что при всех подобного рода синтезах
аминокислоты и другие сложные органические вещества
получаются в виде рацематов.
Как известно, многие органические вещества могут
существовать в двух очень похожих друг на друга фор-
32
мах. Их молекулы составлены из одних и тех же атомов
и даже из одних и тех же атомных группировок, но эти
группировки по-разному расположены в пространстве.
Если какой-нибудь радикал одной формы аналогичного
соединения расположен вправо, то такой же точно ради-
кал второй формы расположен влево и наоборот. Обще-
понятной моделью таких диссимметричных молекул могут
Рис. 5. Схема небольшого участка полипептидной
цепи, лежащей в основе белковой молекулы
служить две наших руки. Если мы положим их перед
собою ладонями вниз, то увидим, что при всем своем
сходстве правая и левая руки глубоко отличаются распо-
ложением отдельных частей. Если большой палец правой
руки направлен влево, то этот же палец на левой руке
направлен вправо. Таким образом, каждая рука является
как бы зеркальным изображением другой.
При искусственном синтезе органических веществ мы
всегда получаем равномерную смесь обеих форм диссим-
метрических молекул (рацемат). Это вполне понятно,
так как образование той или иной формы — правого или
левого антипода — при химической реакции зависит от
того, который из двух атомов или радикалов, располо-
женных вправо и влево от плоскости симметрии, будет
замещен новыми атомными группировками. Но оба этих
атома или радикала находятся под влиянием совершенно
тождественных сил. Поэтому вероятность образования
3 А. И. Опарин, В. Г. Фесенков	33
того или другого антипода совершенно одинакова. И дей-
ствительно, в искусственных синтезах никогда не наблю-
дается избытка какого-либо антипода, или так называе-
мой асимметрии.
Напротив, для живых организмов асимметрия являет-
ся характернейшим признаком. Здесь мы всегда встре-
чаемся с образованием и накоплением одного какого-ни-
будь антипода. В частности, и аминокислоты, входящие
в состав естественных белков, представлены всегда толь-
ко левой формой.
Вопрос о невозможности асимметрического синтеза
иначе, как через посредство живых организмов, очень
остро стоял в начале XX в. и представлялся серьезным
препятствием на пути решения проблемы происхождения
жизни. Однако уже Пастер указал на возможность ис-
пользования для асимметрического синтеза не только
асимметрических веществ, но и того или иного природно-
го асимметрического физического фактора. Такой фактор
впоследствии действительно был обнаружен в неоргани-
ческой природе в виде циркулярно или эллиптически по-
ляризованного света. При использовании его для фотохи-
мических реакций удалось получить только один оптиче-
ский антипод некоторых органических веществ.
В этом случае в синтезе сложных органических
веществ на Земле обязательно должен был принимать
участие свет. Однако Д. Бернал в своей книге «Физиче-
ские основы жизни» указал и другой, гораздо более пер-
спективный путь для первичного возникновения асиммет-
рии в природных условиях. Это реакция на поверхности
оптически активных кристаллов кварца, так широко
распространенных в неорганической природе. За послед-
нее время А. Терентьев и его сотрудники осуществили
непосредственный (абсолютный) асимметрический син-
тез ряда органических веществ, катализируя на поверх-
ности кварца реакции гидрирования, изомеризации и т. д.
Очень большим затруднением на пути первичного
синтеза белков в условиях начальной земной гидросферы
является тот энергетический барьер, который необходимо
преодолеть при полимеризации аминокислот в полипеп-
тиды. В основе белковой молекулы лежат цепи, отдель-
ными звеньями которых являются аминокислотные части-
цы, связанные между собою так называемыми пептидны-
34
ми связями. Соответствующие подсчеты показывают, что
для образования пептидной связи между аминокислот-
ными остатками необходимо затратить весьма значитель-
ное количество энергии — в среднем около 3000 кал/мол.
Поэтому просто в водном растворе аминокислот эта реак-
ция сама по себе практически не происходит, в противо-
положность тому, что имеет место при образовании са-
хара из формальдегида в реакции Бутлерова. К. Линдер-
штрем-Ланг высказал, однако, положение, что если син-
тезируется крупный пептид из аминокислоты и другого
пептида, то изменение свободной энергии может быть
значительно меньше 3000 калорий. Это было эксперимен-
тально подтверждено А. Добри и Ж. Фрутоном. Послед-
ний на основании своих опытов приходит к заключению,
что величина Д F зависит от природы вступающих в
реакцию компонентов, в связи с чем она сильно варьи-
рует, иной раз снижаясь всего лишь до 400 кал/мол.
В большинстве случаев реакции синтеза пептидов эндо-
эргичны, однако известны случаи и экзоэргического
синтеза. Далее Фрутон указывает, что для увеличения
выхода пептида весьма перспективны реакции, при кото-
рых получаемые продукты выделяются из общего раство-
ра, переходя в нерастворимое состояние. Такой случай,
например, имеет место при замене глицинамида на глицин-
анилид. При этом выход пептида достигает 65%. Один
из основных путей для далеко идущего удлинения поли-
пептидных цепочек Фрутон видит в транспептидации и
трансамидации — реакциях, которые идут без больших
энергетических затрат.
За последнее время в научной литературе приводится
большое число гипотез в отношении источников необхо-
димой для синтеза полипептидов энергии и схем коорди-
нации энергетических реакций. В качестве примера мож-
но указать на гипотезу Ф. Лимпана об участии трансфос-
форилирующих реакций АТФ ’, основанную на опытах с
синтезом глютатиона. Очень интересная гипотеза первич-
ного синтеза белков была недавно выдвинута японским
ученым С. Акабори.
Особый интерес представляют для нас исследования,
1 АТФ — аденозинтрифосфорная кислота — соединение, очень
богатое энергией (макроэргическое соединение).
3*
35
проводимые в течение последних лет С. Бреслером. Учи-
тывая, что затрата свободной энергии на создание пеп-
тидной связи в водном растворе может быть компенсиро-
вана убылью свободной энергии вследствие внешнего
давления, Бреслер производил свои синтезы под давле-
нием в несколько тысяч атмосфер. При этом он в при-
сутствии соответствующих ферментов синтезировал пеп-
тидные связи и получил высокомолекулярные полимеры
аминокислот, сходные в некотором отношении с белковы-
ми веществами. Правда, за последнее время появились
работы, ставящие под сомнение данные Бреслера, напри-
мер сообщение Тальвара и Машбефа об их неудачах
в аналогичных синтезах, но Бреслер дает этим неудачам
весьма правдоподобное объяснение. Этот спор, конечно,
будет разрешен последующими опытами, но в случае их
подтверждения синтезы Бреслера приобретут исключи-
тельное значение для интересующей нас проблемы, так
как они показывают термодинамическую возможность
синтеза белковых веществ в условиях тех высоких давле-
ний, которые легко создаются даже во внешних оболоч-
ках земного шара (например, на больших океанических
глубинах). ТакИхМ образом, хотя в отношении второго из
названных нами этапов развития материи в наших зна-
ниях существует еще много пробелов и для их восполне-
ния необходима большая и сложная экспериментальная
работа, тем не менее общий характер направления про-
цессов, приведших на Земле к первичному синтезу бел-
ков и других сложных органических соединений, сейчас
уже для нас довольно ясен.
Какие условия были необходимы для осуществления
аналогичных процессов на других планетах и что могло
этому препятствовать?
Первое необходимое условие — наличие исходных
углеводородов, как мы видели, соблюдено на очень многих
небесных телах. Иначе обстоит дело со вторым условием—
возникновением окислительной стадии. Эта стадия может
наступить только в том случае, когда планета вследствие
небольшой массы не может удерживать свободный водо-
род и сильно изменяет в процессе образования и разви-
тия свой элементарный состав по сравнению с составом
первоначального газово-пылевого облака. Это не могло,
однако, произойти, например, на больших планетах, где
36
почти полностью сохранился первичный водород. Здесь
эволюция углеводородов пошла уже по другому пути, чем
на Земле. В частности, на больших планетах широко мо-
гли идти реакции фотохимической полимеризации метана,
приводящие к образованию высокомолекулярных предель-
ных и непредельных углеводородов. Так, например, окраска
красного пятна на Юпитере некоторыми астрономами
приписывается высокополимерному соединению — купре-
ну. Но характерные для живых организмов производные
углеводородов здесь возникнуть не могли. Только плане-
ты земного типа удовлетворяли указанному нами второму
условию.
В качестве третьего условия можно назвать обязатель-
ное наличие воды. Вода необходима и как непосредствен-
ный участник реакции гидратирования, и как та незаме-
нимая среда, где могли бы протекать указанные выше пре-
вращения углеводородов и их производных. На Земле все
эти процессы происходили в гидросфере; наличие на зем-
ной поверхности больших водоемов способствовало и со-
вершенной миграции многих зольных элементов, необхо-
димых как для образования ряда соединений, так и для
катализа большинства органохимических реакций, при-
мером чему может служить кальций в процессе синте-
за сахаров или железо при катализе окислительных
реакций.
Но нельзя отрицать возможности осуществления ана-
логичных процессов и вне больших скоплений воды. Не-
которые ученые (как, например, В. Вильямс и Н. Хо-
лодный) полагали даже, что жизнь на Земле зароди-
лась не в морях и океанах, а на поверхности частиц рух-
ляка первозданных горных пород. Эту точку зрения под-
держивал и Б. Полынов, много занимавшийся вопросами
миграции элементов биосферы.
Конечно, для того чтобы указанные нами процессы
могли протекать на поверхности частиц горных пород,
необходимо, чтобы эти частицы были смочены водой,
присутствующей здесь или в виде капель или по крайней
мере в виде поверхностных пленок. Только при этом усло-
вии, опять-таки в воде, могло идти образование сложных
органических веществ, в частности белков. Но понятно,
что в таких условиях количество необходимой воды резко
сокращается.
37
Названные нами ученые выдвигали свои гипотезы в ос-
новном потому, что в частицах рухляка они видели ту за-
щиту, которая оберегала белки и первичные организмы от
разрушительного действия космического излучения, глав-
ным образом от коротковолновых ультрафиолетовых лу-
чей. Действительно, белки интенсивно поглощают ультра-
фиолетовые лучи, в особенности в пределах 2700—2800 А.
При дальнейшем уменьшении длины волны их абсорбци-
онная способность несколько падает в пределах от 2600
до 2400 А и потом вновь начинает сильно нарастать. Па-
раллельно абсорбции света идет денатурация белков, свя-
занная с их глубокими химическими изменениями. Сейчас
белки организмов на Земле защищены от действия ультра-
фиолета присутствующим в атмосфере озоновым экраном.
Но и при своем образовании в водах океана белковые
вещества могли сохраняться вследствие поглощения уль-
трафиолетовых лучей вышележащими слоями воды. Во
всяком случае губительное влияние коротковолновых
излучений необходимо всегда иметь в виду при суждениях
об образовании белков на разных небесных телах.
Нужно еще несколько коснуться вопроса о темпера-
турных условиях. Вследствие своего экзотермического ха-
рактера рассмотренные нами реакции могли осущест-
вляться с большей или меньшей скоростью в довольно
широких температурных интервалах, на десятки градусов
отличающихся от современных средних земных условий
как в ту, так и в другую сторону. Но могли ли возникать
и сохраняться белки при сравнительно повышенных тем-
пературах, не должна ли была при этом происходить их
тепловая денатурация? Вопрос этот значительно сложнее,
чем это обычно принято думать. Обычно считают, что бе-
лок свертывается при 60°, но это предрассудок, основан-
ный на житейских наблюдениях за свертыванием яичного
белка. На самом деле денатурация большинства извест-
ных нам растительных и животных белков происходит
при гораздо более низких, даже при так называемых ком-
натных температурах. Поэтому, когда мы хотим в наших
лабораториях получить препарат неденатурированного
белка, то мы принуждены проводить эту работу в холо-
дильных камерах. Представляется непонятным, как же
может существовать нативный белок в земных условиях,
тем более в организмах теплокровных, в термофильных
38
бактериях и в тех микробах, которые живут в горячих
источниках, при температуре порядка 90°? Частичное объ-
яснение этого парадокса состоит, повидимому, в том, что
термостабильность белка сильно возрастает при его со-
единении с некоторыми веществами, например нуклеино-
выми кислотами, гемином и т. д. Но в целом эта проблема
еще не может считаться разрешенной даже для наших
земных условий.
Итак, второй этап развития материи на пути к возник-
новению жизни требовал уже гораздо более дифференци-
рованных условий, чем первый. Этим условиям могли
удовлетворять лишь некоторые небесные тела, в частно-
сти планеты земной группы солнечной системы и анало-
гичные им планеты у других звезд.
Иногда приходится слышать, что с образованием бел-
ков как сложнейших органохимических соединений,
с образованием высокомолекулярных аминокислотных по-
лимеров процесс возникновения жизни может считаться
законченным. При этом нередко ссылаются на известные
высказывания Ф. Энгельса, забывая, что в них речь идет
не просто о белках, а о белковых телах, наделенных об-
меном веществ, телах, необходимым условием существо-
вания которых является их постоянное самообновление,
происходящее за счет веществ окружающей их внешней
природы.
Такого рода процесса самообновления и самовоспро-
изведения мы не находим нигде в неорганическом мире.
Поэтому именно обмен веществ является той характер-
нейшей особенностью жизни, которая заставляет нас рас-
сматривать ее как качественно особую форму движе-
ния материи.
Любой, даже наипростейший организм живет, суще-
ствует только до тех пор, пока через него непрерывным
потоком проносятся все новые и новые частицы вещества
и присущая ему энергия. Из окружающей среды организм
поглощает посторонние, чуждые ему вещества, которые
в результате ряда биохимических реакций претворяются
в вещества самого организма, становятся подобными тем
химическим соединениям, которые уже ранее входили
в состав живого тела. В этом состоит процесс ассимиля-
ции, но в тесном взаимодействии с ассимиляцией идет и
обратный процесс — диссимиляция. Вещества живого
39
организма не остаются неизменными, а более или менее
быстро разлагаются, на их место становятся вновь асси-
милированные соединения, а продукты распада выводятся
во внешнюю среду. Таким образом, вещество живого
организма все время распадается и вновь возникает в
результате многочисленных реакций разложения и синте-
за, теснейшим образом переплетающихся между собой.
Вся совокупность современных биохимических данных
показывает, что отдельные, индивидуальные реакции,
протекающие в живых телах, сравнительно просты и од-
нообразны. Это хорошо известные и легко воспроизводи-
мые в пробирке и колбе химика реакции окисления, вос-
становления, гидролиза, фосфоролиза, альдольного
уплотнения, переаминирования и т. д.
Ни в одной из них нет ничего специфически жизнен-
ного. Специфическим для живых тел прежде всего являет-
ся то, что в них эти отдельные реакции определенным об-
разом организованы во времени, сочетаются в единую
целостную систему, наподобие того, как отдельные звуки
сочетаются в какое-либо музыкальное произведение, на-
пример симфонию. Стоит только нарушить последователь-
ность звуков,— получится дисгармония, хаос. Аналогич-
ным образом и для организации живых тел важно то, что
совершающиеся в них реакции протекают не случайно,
не хаотически, а в строго определенном гармоничном по-
рядке, который лежит в основе как восходящей, так и ни-
сходящей ветви обмена веществ. Такие жизненные явле-
ния, как, например, брожение, дыхание, фотосинтез, син-
тез белков и т. д.,— это длинные цепи реакций окисления,
восстановления, альдольного уплотнения и т. и., сменяю-
щих друг друга в совершенно точной последовательности,
в строго определенном закономерном порядке.
Но что особенно важно, что принципиально отличает
живые организмы от всех систем неорганического мира,—
это присущая жизни общая направленность указанного
выше порядка. Многие десятки и сотни тысяч химических
реакций, совершающихся в живом теле, не только гармо-
нично сочетаются в едином порядке, но и весь этот поря-
док закономерно обусловливает самосохранение и само-
воспроизведение всей жизненной системы в целом в дан-
ных условиях внешней среды, в поражающем соответ-
ствии с этими условиями.
40
Возникновение обмена веществ, образование наделен-
ных им белковых тел, т. е. по существу образование про-
стейших живых организмов, и явилось третьим, решаю-
щим этапом в процессе возникновения жизни на нашей
планете.
Рис. 6. Сравнительно простые 2-компо-
нентные коацерватные капли под мик-
роскопом при увеличении в 225 раз
Углубленное изучение обмена веществ у современных
организмов, стоящих на разных ступенях эволюционного
развития, показывает, что в основе характерного для об-
мена порядка явлений лежит тесная согласованность
скоростей отдельных химических реакций. Любое органи-
ческое вещество может реагировать в очень многих на-
правлениях, обладает весьма большими и разнообразны-
ми химическими возможностями, но вне живой материи
эти возможности реализуются крайне «лениво» — мед-
ленно. Напротив, в живых организмах органические веще-
ства реагируют с очень большой, но различной в отдель-
ных случаях скоростью, что и создает предпосылки для
определенной последовательности и согласованности реак-
ций на фоне бурно протекающего процесса жизни. Причи-
на этого лежит в каталитических свойствах белков. Для
того чтобы любое вещество живого тела реально участво-
вало в обмене веществ, оно должно войти в химическое
взаимодействие с белком, образовать с ним определенное,
весьма подвижное, неустойчивое промежуточное соедине-
ние. В противном случае его химические потенции будут
реализоваться настолько медленно, что это исключит
всякое значение данной реакции для бурно протекаю-
щего процесса жизни.
Таким образом, в белках (ферментах) живая материя
имеет не только мощные ускорители химических процес-
сов, но и тот внутренний аппарат, при помощи которого
эти процессы направляются по вполне определенным пу-
тям. Вследствие чрезвычайно тонкой специфичности фер-
ментных белков каждый из них может образовывать про-
межуточные соединения лишь с определенными веще-
ствами и катализировать только строго определенные ин-
дивидуальные реакции гидролиза, окисления, уплотне-
ния и т. д. Поэтому в осуществлении того или иного жиз-
ненного процесса, а тем более всего обмена веществ
в целом, в живых телах участвуют сотни и тысячи разно-
образных белков-ферментов, сочетающихся в сложный
и вместе с тем единый комплекс.
Отсюда понятно, что и на пути к возникновению жиз-
ни должно было стоять образование аналогичных много-
молекулярных белковых комплексов, которые выделя-
лись из общего раствора белковых веществ как индиви-
дуальные системы — белковые тела.
Большинство современных ученых, посвящающих
свои труды проблеме происхождения жизни, видит необ-
ходимость выделения таких систем главным образом
в том, что при их возникновении как бы закрепляется ре-
зультат синтеза белков, в том, что они в меньшей мере
делаются доступными обратному процессу распада.
Как говорит Вальд, выделение белковых комплексов
создавало условия, при которых «внутримолекулярному
распаду противостояли межмолекулярные агрегирования
42
различного рода». Нам представляется, что такого рода
выделение индивидуальных белковых систем имело еще
большее значение в том отношении, что на его основе,
как это будет показано дальше, создавались новые зако-
номерности более высокого порядка, чем те, которые
управляют явлениями в неорганическом мире.
Рис. 7. Комплексные коацерватные
капли. В их состав, кроме белка, вхо-
дят углевод и нуклеиновая кислота
(увел, в 320 раз)
Разведенные растворы низкомолекулярных веществ
являются системами вполне устойчивыми, в них степень
раздробления вещества и равномерность его распределе-
ния в пространстве сама по себе не нарушается. Напро-
тив, частицы высокомолекулярных белков дают коллоид-
ные растворы, для которых характерна их сравнительно
малая устойчивость. Уже при простом смешивании двух
или нескольких растворов индивидуальных белковых ве-
ществ при очень простых обычных условиях мы можем
наблюдать сильное помутнение смеси. Если мы будем те-
перь рассматривать эту мутную жидкость под микроско-
пом, то увидим, что в ранее пустом поле зрения возникли
какие-то резко очерченные капли, плавающие в окружаю-
43
щей их жидкости. Здесь происходит следующее: молекулы
белков, ранее равномерно распределенные во всем объеме
растворителя, начинают объединяться между собой в
целые молекулярные рои или кучи, и когда такая
куча достигнет гигантских размеров, когда она будет
включать в себя многие и многие миллионы молекул, она
выделяется как видимая нами под микроскопом капля —
так называемая коацерватная капля (от латинского слова
coacervatus — накопленный, собранный). Теперь уж все
ранее рассеянные в растворе белки концентрируются в
этих каплях, а окружающая их жидкость оказывается в
основном лишенной этих веществ, она представляет собою
воду или раствор не вошедших в коацерват низкомолеку-
лярных веществ.
Несмотря на свою жидкую консистенцию, белковые
коацерватные капли обладают некоторой, правда очень
элементарной, внутренней организацией. Характерной для
них является ярко выраженная способность улавливать
(адсорбировать) различные вещества из окружающего
раствора. При этом нередко адсорбция усложняется тем,
что адсорбированные вещества начинают входить в хими-
ческое взаимодействие с веществами самой капли, глав-
ным образом с белками. Непосредственные исследования
показывают, что на этой основе в каплях могут идти как
процессы распада, так и процессы синтеза, новообразова-
ния различных веществ.
В искусственно полученных коацерватах эти процессы
совершаются сравнительно медленно, но их скорость мо-
жет быть сильно повышена, например путем включения
в капли неорганических или органических катализаторов.
Таким образом, общая организация данного коацервата,
в частности его состав и структура, очень сильно влияет
на соотношения скоростей совершающихся в нем процес-
сов распада и синтеза. Вместе с тем очень важно, что со-
отношения этих скоростей не безразличны для дальней-
шей судьбы каждой полученной нами индивидуальной
коацерватной капли. Если в силу ее определенного соста-
ва и строения синтез в ней в данных условиях внешней
среды идет скорее распада, она является для указанных
условий динамически устойчивым образованием, она мо-
жет не только неограниченно долго сохраняться, но и
увеличиваться, расти. В обратном случае капля теряет
44
свою устойчивость и, просуществовав некоторое время,
распадается, исчезает.
Эти свойства, обнаруживаемые при непосредственном
изучении искусственно полученных в лабораторных усло-
виях коацерватных капель, позволяют нам приблизиться
к пониманию тех новых закономерностей, которые долж-
ны были возникнуть на пути к образованию первичных
организмов.
В обмене веществ нас поражает исключительное со-
ответствие между организацией живых систем и их функ-
ционированием, высокая согласованность отдельных
звеньев обмена и его общая направленность на сохране-
ние и самовоспроизведение всей системы в данных усло-
виях внешней среды. Все это действительно вполне со-
поставимо с той целесообразностью строения органов, ко-
торую мы непосредственно наблюдаем у высших организ-
мов. Но как там, так и тут эта целесообразность могла
возникнуть только на основе сходных закономерностей,
т. е. на основе взаимодействия индивидуальной системы
и окружающей ее среды, на основе дарвиновского принци-
па естественного отбора.
Белки или белковоподобные вещества, возникшие
в воде первичной земной гидросферы, рано или поздно обя-
зательно должны были образовать здесь комплексные
коацерваты. Те свойства коацерватных капель, которые
были установлены при их лабораторном изучении, пока-
зывают, что само образование капель должно было с же-
лезной необходимостью привести к возникновению есте-
ственного отбора этих индивидуальных систем.
Образовавшиеся в земной гидросфере коацерватные
капли находились погруженными не просто в воде, а в
растворе разнообразных органических веществ и неорга-
нических солей. Эти вещества и соли адсорбировались
коацерватными каплями и затем вступали в химическое
взаимодействие с веществами самого коацервата. Проис-
ходили процессы синтеза. Но параллельно с ними шли и
процессы распада. Скорость как тех, так и других процес-
сов зависела от внутренней организации каждой данной
капли. Более или менее длительно существовать могли
только те капли, которые обладали известной динамиче-
ской устойчивостью, в которых при данных условиях
внешней среды скорости синтетических процессов преоб-
45
ладали над скоростями разложения. В обратном случае
капли были обречены на исчезновение. Индивидуальная
история таких капель быстро обрывалась, и поэтому такие
«плохо организованные» капли уже не играли никакой
роли в ходе дальнейшей эволюции органической материи.
Напротив, те капли, в которых синтез превалировал над
распадом, не только должны были сохраняться, но и уве-
личиваться, расти. Следовательно, происходило постепен-
ное увеличение именно тех капель, которые обладали
наиболее совершенной организацией с точки зрения их
динамической устойчивости и скорости роста. Но капля
не может непрерывно расти как одно целое. Достигнув
определенной величины, она разделяется на части, обра-
зуя «дочерние» капли. Эти отдельные части первоначаль-
но были сходны с каплей, их породившей, но, отделив-
шись друг от друга, каждая из этих частей пошла своей
дорогой, в каждой из них уже стали происходить соб-
ственные изменения, увеличивающие или уменьшающие
шансы на дальнейшее существование их в данных усло-
виях окружающей среды.
Таким образом, параллельно с увеличением количе-
ства организованного вещества, с ростом числа коацер-
ватных капель в гидросфере Земли происходило постоян-
ное изменение качества самой их организации. Но в ре-
зультате того, что это изменение все время совершалось
под строгим контролем естественного отбора, оно полу-
чило совершенно определенное направление. Любое изме-
нение в организации капель, происшедшее под воздей-
ствием внешней среды, сохранялось для дальнейшей эво-
люции только в том случае, если оно удовлетворяло
условиям повышения динамической устойчивости дан-
ного коацервата, а вместе с тем и увеличивало скорость
совершающихся в нем процессов. Вначале это увели-
чение скорости достигалось простым включением в коа-
церват того или иного неорганического катализатора
(например, широко распространенных в природе солей
железа, меди, кальция и пр.). В дальнейшем, войдя во
взаимодействие с различными веществами, в первую
очередь с белками коацерватов, эти катализаторы могли
весьма сильно и специфично изменять свою активность.
При этом вследствие естественного отбора в процессе раз-
растания коацерватов все время сохранялись только
46
наиболее совершенные комбинации сложных катализато-
ров-ферментов, наиболее совершенно осуществлявших
ускорение реакций, необходимых для создания динамиче-
ской устойчивости комплексных белковых тел, для гар-
монического сочетания энергетических и синтетических
реакций и, следовательно, для постоянного самообновле-
ния и самосохранения системы в данных условиях суще-
ствования. В конечном итоге это и привело к возникнове-
нию белковых тел, обладающих упорядоченным обменом
веществ, т. е. к возникновению жизни на Земле.
Мог ли подобного рода процесс совершаться на дру-
гих планетах и какие для этого были необходимые усло-
вия? В значительной степени эти условия создава-
лись в результате осуществления второго из названных
нами выше этапов развития органической материи. Это,
во-первых, наличие высокомолекулярных белков или бел-
ковоподобных полимеров, способных образовывать инди-
видуальные коллоидные системы типа коацерватов.
Во-вторых, это наличие воды — той среды, в которой мог-
ли возникать коацерваты в результате объединения нахо-
дившихся ранее в растворе белковых частиц. Конечно, этот
процесс мог осуществляться как при наличии больших
водных масс — в морях и океанах, так и в любой луже
или даже в той воде, которая смачивала рухляки первич-
ных горных пород.
Третьим условием является наличие значительного
количества разнообразных органических соединений, спо-
собных длительно служить источником пополнения со-
ставляющих коацерваты веществ, пополнения, на основе
которого только и могли происходить рост и размноже-
ние коацерватных капель. Без этого не может быть и речи
ни о каком отборе, а следовательно, и совершенствова-
нии капель. Только тогда, когда это совершенствование
достигло уже очень большой высоты, могли возникать
другие, более сложные системы питания первичных орга-
низмов.
В-четвертых, в том водном растворе, где происходило
образование коацерватов и их дальнейшая эволюция,
наряду с органическими веществами должны были при-
сутствовать и неорганические соли, соединения тех золь-
ных элементов, которые являются обязательной состав-
ной частью всех живых тел. Наличие неорганических
47
веществ было необходимо для возникновения и эволюции
коацерватов, так как оно создавало надлежащие ионные
концентрации и равновесия, на основе которых только
и могут осуществляться коллоидохимические явления.
С другой стороны, неорганические вещества выступали
в качестве катализаторов процессов синтеза и распада
в коацерватных каплях. Для того чтобы в водной среде той
или иной планеты создалась надлежащая смесь неорга-
нических соединений, необходим сложный и длительный
процесс миграции составляющих эти соединения эле-
ментов.
Уже в процессе образования планеты происходила да-
леко идущая селекция входящих в нее элементов. В даль-
нейшем соединения этих элементов подвергались на по-
верхности планеты, в районе ее будущей биосферы, зако-
номерно идущей миграции, смешивались в различных
отношениях и комбинациях. На Земле это происходило
главным образом на основе круговорота воды — процес-
са, исключительно эффективного в этом отношении. Но
на других планетах это могло осуществляться и иными
путями. При этом совершенно не обязательны именно те
соотношения элементов, которые характерны для зем-
ной биосферы. Даже в земных условиях разные организ-
мы обладают различным составом зольных элементов не
только в количественном, но и в качественном отношении.
При этом сходные реакции в одних живых телах катали-
зируются железом, в других — медью, в третьих — мар-
ганцем или даже ванадием. Несомненно, что на разных
небесных телах эти процессы могут совершаться в различ-
ных, очень далеко отстоящих друг от друга вариантах.
Тот период времени, в течение которого происходила,
так сказать, подготовка планеты к образованию в ее во-
дах коацерватных капель, был очень длительным; пови-
димому, он должен исчисляться многими сотнями мил-
лионов лет. За это время в процессе миграции элементов
должен был сформироваться неорганический состав био-
сферы и должна была пройти чрезвычайно сложная орга-
нохимическая эволюция от углеводородов и их •простей-
ших производных до белков и других высокомолекуляр-
ных органических соединений. Но и то время, которое бы-
ло необходимо, чтобы из первичных коацерватов в про-
цессе их развития, в результате медленно совершающего-
48
ся естественного отбора, образовались простейшие живые
существа, являлось громадным. Длительность этого тре-
тьего этапа развития материи вполне сопоставима с тем
периодом времени, который потребовался для превраще-
ния простейших организмов в современные высшие расте-
ния и животные. За этот период времени среда обитания,
внешние условия многократно менялись, сохраняясь, од-
нако, у нас на Земле в известных, сравнительно узких рам-
ках примерно такими, какими мы их видим и сейчас. На
других планетах такого рода изменения внешних условий
могли и выходить за пределы этих рамок, не вызывая,
однако, прекращения органической эволюции. Здесь нуж-
но особенно подчеркнуть, что решающим фактором в про-
цессе возникновения жизни являлось взаимодействие
органической системы с внешней средой. Среда форми-
ровала жизнь. Поэтому в пределах самого понятия
«жизнь» мы можем иметь весьма различные варианты.
Здесь может изменяться и характер построения белков,
и состав действующих в системе катализаторов, и после-
довательность реакций обмена, а следовательно, и харак-
тер возникающих на этой основе энергетических и синте-
тических процессов и т. д. Важно то, чтобы всегда при
этом обеспечивалось постоянное самовосстановление
и самовоспроизведение системы в существующих условиях
внешней среды.
Поэтому очень трудно предполагать, что те формы
живых существ, которые населяют другие планеты, близ-
ко напоминают земные растения и животные. Уже в са-
мом процессе становления жизни здесь должны были
возникать существенные различия, которые все более
и более нарастали в процессе биологической эволюции.
На Земле первично возникшие организмы должны
были прежде всего являться существами, способными
к питанию только готовыми органическими веществами
В этом нас убеждает сравнительное изучение обмена
у всех современных организмов. Способность именно к та-
кого рода питанию присуща всем без исключения извест-
ным нам живым существам; она заложена в самой осно-
ве организации живой материи. Такое питание не только
давало первичным живым существам готовый строитель-
ный материал, но и делало их не зависящими от других-
источников энергии. Всю потребную им для жизни
4 А. И. Опарин, В. Г. Фесенков	49
энергию они получали на основе разложения первично
возникших абиогенным путем органических соединений.
При этом из-за отсутствия в тогдашней земной атмосфере
молекулярного кислорода разложение органических ве-
ществ осуществлялось первичными организмами путем
брожения, на основе их анаэробного распада.
Но в процессе развития жизни запас абиогенных ор-
ганических веществ на земной поверхности должен был
постепенно истощаться. Как мы видели выше, основная
масса этих веществ возникла на нашей планете в то
время, когда она находилась в восстановительной стадии
своего существования, еще до перехода к окислительной.
Этот период в жизни Земли миновал. В процессе жизне-
деятельности организмов наличные абиогенные органиче-
ские вещества постепенно превращались в углекислоту,
новые же запасы углеводородов, возникающие путем
взаимодействия карбидов и воды, пополнялись относи-
тельно медленно.
Это коренное изменение условий существования поро-
дило в определенный период развития живой природы
новые формы обмена. Некоторые организмы приспособи-
лись к использованию той энергии, которая образуется
при окислении восстановленных соединений железа, серы
и азота. Так возник хемосинтез. Но особенно выдвину-
лись на первый план такие живые существа, которые бла-
годаря приобретенной ими способности поглощать свет
определенной длины волн получили возможность исполь-
зовать световую энергию для фотолиза воды и для син-
теза органических веществ из углерода углекислоты. Изу-
чение сущности фотосинтеза показывает, что этот про-
цесс требует уже очень совершенной организации, очень
четкой согласованности многих световых и темновых
реакций, участия целой серии ферментов и наличия
сложных структурных образований. Фотосинтез мог сло-
житься только на довольно высоком уровне организации
обмена веществ.
Возникновение фотосинтеза коренным образом изме-
нило обстановку жизни на Земле. Период острого недо-
статка органических веществ остался позади. Часть ор-
ганизмов сама стала создавать потребные им органиче-
ские соединения, другая часть сохранила прежние формы
питания, используя те вещества, которые возникали
50
теперь уже биогенно — в процессе фотосинтеза. На этой
основе произошло разделение организмов на мир расте-
ний и мир животных.
Весьма важным следствием фотосинтеза явилось так-
же возникновение свободного газообразного кислорода,
отсутствовавшего ранее в атмосфере Земли. Это позво-
лило большинству живых существ значительно рациона-
лизировать свой энергетический обмен, перейдя от анаэро-
биоза к кислородному дыханию, при котором целиком
используется скрытая в органических веществах энергия.
Конечно, этот переход стал возможным только на основе
пополнения прежней системы обмена новыми фермента-
ми и другими белковыми веществами. Эти добавочные
системы действительно можно обнаружить в протоплаз-
ме высших организмов, как некоторые надстройки на
прежнем механизме анаэробиоза, лежащем в основе
энергетического обмена всех живых существ. Но так как
дыхание возникло на сравнительно поздней стадии раз-
вития жизни, эти надстройки носят различный характер у
различных представителей животного и растительного
мира.
В тесной связи с изменением организации обмена про-
исходило и изменение структуры, морфологии живой ма-
терии. Возникла клеточная структура, затем образова-
лись многоклеточные живые существа с их сложными си-
стемами тканей и органов и, наконец, возник человек.
Как совершалось и совершается усложнение и разви-
тие жизни, возникшей на других небесных телах при
свойственных этим телам условиях, мы, конечно, сказать
не можем. Но несомненно, что формирующиеся здесь
в процессе биологической эволюции организмы должны
очень существенно отличаться от земных животных и ра-
стений, так как среда формирует жизнь.
4*
Глава II
ПОЛОЖЕНИЕ СОЛНЦА ВО ВСЕЛЕННОЙ
Из всех космических тел наибольшее значение для
Земли имеет Солнце, центральное тело нашей планетной
системы, ближайшая к нам звезда, управляющая движе-
нием планет и посылающая им непрерывный и постоян-
ный поток излучения. Благодаря своей огромной массе
Солнце не только объединяет в одну систему все обра-
щающиеся вокруг него планеты, но и обеспечивает их не-
прерывным потоком излучения за счет самопроизвольно
выделяющейся в его недрах атомной энергии.
Без выделения атомной энергии Солнце не могло бы
поддерживать интенсивное лучеиспускание за время сво-
его существования, т. е. в течение примерно 4 миллиар-
дов лет. Это становится очевидным, если только подсчи-
тать, сколько энергии Солнце должно было потерять за
указанное время. Каждую секунду Солнце излучает
4-Ю33 эргов, а масса его составляет 2-Ю33 г. Отсюда
легко установить, что каждый грамм солнечной массы
теряет в секунду 2 эрга и за все время существования
Солнца расход энергии на каждый грамм массы состав-
ляет столько эргов, сколько секунд содержится в 8 мил-
лиардах лет (т. е. 2,5 • 1016 эргов). Несмотря на такой
чудовищный расход энергии, Солнце и теперь остается
сильно нагретым телом с температурой в центре около
20 миллионов градусов. Источником солнечной энергии
может быть только «сгорание» водорода и превращение
его в гелий с выделением атомной энергии. Аналогичные
процессы происходят и внутри каждой звезды. Но они
могут происходить только в телах, обладающих достаточ-
52
но большой массой. Если масса космического тела незна-
чительна, как, например, масса нашей Земли, то атомная
энергия не может самопроизвольно выделяться, так как
температура и давление в центральных частях тела будут
слишком малы для преодоления межатомных сил и для
проникновения протонов внутрь ядер.
Таким образом, различие между звездой и планетой за
ключается именно в том, что они имеют разные массы.
Тело малой массы само по себе является холодным, и ни-
какие ядерные реакции в нем не могут происходить. Но
если масса тела увеличится примерно до 72о—V25 массы
нашего Солнца, то внутреннее давление и температура
повысятся настолько, что ядерные реакции станут воз-
можными, и такое тело превратится в звезду, т. е. будет
самопроизвольно испускать лучистую энергию.
Таким образом, звезды благодаря выделяемой ими
атомной энергии являются самосветящимися телами. По-
этому при осмотре ночного неба складывается впечатле-
ние, что Вселенная состоит преимущественно из звезд,
вокруг которых могут обращаться не видимые для нас
планеты. В действительности Вселенная имеет гораздо
более сложное строение. Прежде всего, звезды не разбро-
саны случайным образом по бесконечному пространству,
но образуют в нем более или менее обширные системы.
Такой системой является, например, наша Галактика —
огромное скопление звезд, которое образует на небесном
своде знакомую всем картину Млечного Пути.
В центре Галактики находится ее «ядро», состоящее
из множества звезд, расположенных более тесно, чем в
других областях Галактики. Масса ядра незначительна
по сравнению с массой всей Галактики. Из ядра выходит
несколько спиральных ветвей, в которых расположены
особенно яркие и массивные звезды, а также облака газо-
вой материи и мелкая пылевая материя, поглощающая
значительную часть света, идущего от звезд. Наблюдае-
мое разделение Млечного Пути на две широкие ветви,
которые затем снова соединяются в одну полосу, в дей-
ствительности только кажущееся. Оно зависит от погло-
щения света в пылевой среде, сосредоточенной преимуще-
ственно в экваториальной плоскости Галактики. Размеры
Галактики настолько велики, что свету, распространяю-
щемуся со скоростью 300 000 км/сек, требуется около
53
Рис. 8. Южный Млечный Путь над горами Алатау
100 тысяч лет для того, чтобы пересечь Галактику от од-
ного края до другого. Для сравнения укажем, что рас-
стояние между Землей и Солнцем (150 млн. км) свет
проходит всего только за 8 минут 22 секунды.
Рис. 9. Шаровое скопление
В нашей Галактике насчитывается около 150 милли-
ардов звезд. Расстояния между ними увеличиваются по
мере удаления от центра, вокруг которого медленно вра-
щаются все звезды. Например, наше Солнце, находящее-
ся на расстоянии в 30 тысяч световых лет от галактиче-
ского центра, делает вокруг него полный оборот примерно
за 250 миллионов лет.
Период полного обращения Солнца вокруг галакти-
ческого центра принято называть галактическим, или кос-
мическим, годом. На основании современных исследова-
ний возраст нашей Земли определяется в 372—4 мил-
лиарда лет; столько же времени, можно полагать, суще-
55
ствует и вся планетная система. Следовательно, возраст
Земли составляет примерно 15—16 космических ^ет,
другими словами, наше Солнце за время существования
Земли и планет уже сделало 15—16 оборотов вокруг цен-
тра Галактики.
Внутри нашей Галактики звезды образуют более тес-
ные группировки; очень часто в ту или иную группировку
входят звезды, близкие по своим физическим свойствам.
Прежде всего следует отметить обширные группировки
звезд, так называемые плоские и сферические подсисте-
мы, подробно исследованные советскими астрономами
Б. В. Кукаркиным и П. П. Паренаго, главным образом
по свойствам находящихся в них переменных звезд.
Плоские подсистемы располагаются преимущественно в
галактической плоскости и состоят из звезд с относитель-
но медленным движением (звезды в сферических подси-
стемах показывают гораздо большее разнообразие скоро-
стей). Кроме того, известны так называемые галактиче-
ские скопления звезд, расположенные преимущественно
в центральной области Галактики, вблизи от ее экватора,
и шаровые скопления, состоящие из сотен тысяч звезд и
окружающие Галактику на значительном расстоянии от
ее центра. Если представить себя находящимся внутри
такого шарового скопления, то окажется, что все небо
усыпано множеством звезд, представляющихся весьма
яркими вследствие их относительной близости. В шаро-
вых скоплениях движение звезд происходит вокруг обще-
го центра тяжести по эллиптическим орбитам с очень
длительными периодами. В этих скоплениях незаметно
присутствие пылевой и газовой межзвездной материи,
а звезды в них обладают теми же физическими свойства-
ми, как и звезды в других областях Галактики.
С точки зрения проблемы жизни во Вселенной значи-
тельный интерес представляют тесные системы двойных
пли кратных звезд, которые, как правило, обращаются
совместно вокруг общего центра тяжести. Число подоб-
ных систем очень велико, но многие из них трудно разли-
чимы вследствие удаленности от нас и близкого расстоя-
ния между составляющими их звездами. Очень многие
двойные звезды вообще не могут быть различимы в теле-
скоп из-за близости между обеими составляющими,
и двойственность их обнаруживается только при спект-
56
ральных наблюдениях благодаря разделению спектраль-
ных линий вследствие неодинакового движения состав-
ляющих звезд по лучу зрения; это так называемые спек-
трально-двойные звезды. В некоторых спектрально-двой-
ных системах звезды настолько сближены между собой,
что при каждом своем обращении спутник закрывает
1908	19/5	1920
Рис. 10. Кратная звезда (орбитальное движение в системе двойной
звезды Крюгер 60 с 1908 по 1920 г.)
главную звезду, и тогда для земного наблюдателя меняет-
ся блеск всей системы. Такие системы носят название за-
тменных переменных звезд.
К очень интересным выводам приводит исследование
ближайших окрестностей Солнца, например рассмотрение
звезд, находящихся на сравнительно небольшом от него
расстоянии, именно в пределах сферы с радиусом, в мил-
лион раз превышающим расстояние от Солнца до Земли
(это составляет около 16 световых лет). В пределах этой
сферы находятся 42 звезды, включая и Солнце. Самая
близкая к нам звезда — а Центавра, расположенная в
южном полушарии небесного свода, по своей действитель-
ной яркости не намного превосходит Солнце и является
двойной звездой. К числу близких звезд принадлежит и
Сириус — самая яркая по своему видимому блеску звезда
на небе. Сириус имеет спутника, принадлежащего к осо-
бой группе звезд, так называемых белых карликов, отли-
чающихся малыми размерами и огромной плотностью.
Масса спутника Сириуса примерно равна солнечной,
но плотность его в 30 тысяч раз больше, чем плотность
Солнца. Другая сравнительно яркая звезда в пределах
той же сферы — Процион — в 6 раз ярче Солнца и также
представляет собой двойную систему. Остальные звезды,
57
расположенные в ближайшем соседстве с Солнцем, в боль-
шинстве своем гораздо слабее его по действительной ярко-
сти. Большей частью это маленькие красные звезды с по-
верхностной температурой в 2—3 тысячи градусов, и излу-
чение их в сотни и тысячи раз слабее солнечного. Тем не
менее многие из них представляют двойные (в сфере ука-
занного радиуса известно 11 двойных звезд), а может
быть и еще более сложные системы. Таковы звезды
70 Змееносца, 61 Лебедя, 60 Крюгера и другие. Звезда
61 Лебедя, которая, несмотря на свою близость к нам,
представляется слабенькой звездочкой 6-й величины и с
трудом различима простым глазом, состоит в действи-
тельности из двух звезд, примерно одинаковых по блеску
и близко расположенных одна к другой. Эта звезда инте-
ресна еще и в том отношении, что около нее сравнительно
недавно Холмбергом и Стрэндом был обнаружен неболь-
шой невидимый спутник. Обнаружить его удалось по тем
небольшим периодическим отклонениям в движении глав-
ной звезды, которые он производит действием своего при-
тяжения. Более полное исследование этого невидимого
спутника было произведено А. Н. Дейчем в Главной астро-
номической обсерватории в Пулкове. Такой же невидимый
спутник открыт Рейли и Холмбергом у звезды 70 Змее-
носца. Массы этих спутников составляют всего 2—3%
массы Солнца и лишь в 10—20 раз превышают массу
Юпитера.
Следует отметить, согласно замечанию Б. В. Кукарки-
на, что если в системе 61 Лебедя имеются в действитель-
ности две планеты таких размеров, как Юпитер и Сатурн,
то их совокупное действие могло бы произвести тот же
эффект, как и одного более массивного тела. Такой спут-
ник во всяком случае не может представлять собой обыч-
ную звезду, так как при такой незначительной массе тем-
пература его поверхности ни при каких обстоятельствах
не может быть больше нескольких сот градусов, а этого
недостаточно для самостоятельного свечения. Руковод-
ствуясь чисто физическими соображениями, можно так-
же доказать, что тела таких незначительных размеров
не могут заключать в себе источников ядерной энергии,
т. е. не могут быть звездами, так как в противном слу-
чае они просто должны были бы рассеяться в простран-
стве.
58
Как показал Г. М. Идлис, наименьшая масса звезды,
которая еще находится в устойчивом состоянии, должна
быть больше 0,04—0,05 солнечной.
Таким образом, рассматривая звезды, находящиеся в
ближайших окрестностях Солнца, и считая их типичными
представителями звездного населения всей нашей Галак-
тики, мы приходим к двум весьма важным заключениям
Во-первых, большинство звезд образует тесные двой-
ные или кратные системы и, во-вторых, вокруг мно-
гих звезд, как можно ожидать с большой степенью
вероятности, обращаются небольшие темные тела, пред-
ставляющие собой настоящие планеты, которые могут
слабо светиться, только получая свет от своего солнца.
Само собой разумеется, что обнаружение таких неболь-
ших тел связано с очень большими трудностями, и даже
у ближайших звезд при современных астрономических
средствах могут быть открыты только наиболее массив-
ные планеты. Можно указать, что Юпитер — самая круп-
ная из планет солнечной системы — все же по своей массе
в 1047 раз меньше Солнца, и потому производимое его
притяжением периодическое гравитационное смещение
Солнца, конечно, не могло бы быть обнаружено при со-
временных средствах исследования даже с ближайшей
к нам звезды. При этом было бы невозможно увидеть
Юпитер даже в самые мощные современные телескопы,
так как даже с а Центавра он представлялся бы свети-
лом 26-й звездной величины, т. е. в несколько сот раз
слабее, чем наиболее слабые звезды, доступные самым
сильным современным инструментам. К тому же, нахо-
дясь на близком угловом расстоянии от Солнца, Юпитер
совершенно тонул бы в его лучах. Но если, несмотря на
все эти трудности, у нескольких из ближайших к нам
звезд все-таки обнаружены планеты, хотя и гораздо более
массивные, чем планеты нашей солнечной системы, то
это приводит к выводу, что вообще во Вселенной планет-
ные системы имеются у очень многих звезд.
Заключение о большой распространенности в Галак-
тике двойных и кратных систем находит подтверждение
в недавнем детальном исследовании Г. Кейпера. На
основании всех собранных в настоящее время фактиче-
ских данных о визуально- и спектрально-двойных звездах
Кейпер пришел к выводу, что минимальное число двой-
59
ных и кратных звезд в нашей Галактике составляет по
крайней мере 80% общего количества звезд в Галактике.
Это означает, что из каждых 10 звезд, взятых наугад,
восемь входят в двойную или кратную систему. При этом
тройная звезда считается за две двойные, четверная —
за три двойные. Далее Кейпер находит, что масса и све-
тимость звезды-спутника в системе двойной звезды по су-
ществу не зависят от массы и светимости главной состав-
ляющей; следовательно, массы и светимость составляю-
щих в системах двойных звезд должны рассматриваться
совершенно независимо для каждой из них. Отсюда сле-
дует заключить, что двойные звезды, как правило, не мо-
гут возникать в результате деления одной первоначально
существовавшей звезды с большим моментом вращения.
К такому заключению приводит и тот факт, что в случае
деления одной звезды на две составляющие расстояние
между ними никогда не могло бы превысить нескольких
десятков астрономических единиц (т. е. расстояний от
Земли до Солнца). Путем такого деления могли образо-
ваться только самые тесные пары, в которых составляю-
щие почти касаются друг друга, но и в этом случае не все
поддается объяснению. Еще Джинсом было показано тео-
ретически, что разделение одной звезды на две составляю-
щие невозможно, если эта звезда имеет неоднородное
строение. Кроме того, из исследования Кейпера вытекает,
что как визуальные, т. е. двойные звезды, в которых рас-
стояния между составляющими велики, так и спектрально-
двойные, т. е. тесные звездные пары, по существу пред-
ставляют один класс небесных объектов и поэтому и те
и другие имеют одинаковое происхождение.
Вывод, что звезды, как правило, образуют более или
менее тесные пары и лишь немногие из них оказываются
одиночными звездами, подобными нашему Солнцу, имеет
большое значение при рассмотрении проблемы жизни во
Вселенной. Дело в том, что простые, близкие к круговым
орбиты у планет возможны при наличии только одного
центра притяжения, т. е. в системе одиночной звезды.
Планеты, находящиеся в двойной или еще более сложной
системе тесных звезд, должны описывать вокруг некоторо-
го общего центра тяжести в высшей степени сложные кри-
вые. Это резко отличается от положения в нашей солнеч-
ной системе. Земля и другие большие планеты обращают-
60
Ся вокруг Солнца по почти круговым орбитам, и это обес-
печивает более или менее постоянный приток солнечного
излучения на их поверхности. Если бы, однако, Солнце
представляло собой двойную звезду, то планетные орби-
ты отличались бы такой сложностью, расстояния планет
от Солнца могли бы изменяться настолько значительно,
что неизбежны были бы
резкие изменения прито-
ка излучения на поверх-
ность планет. Э. Стрем-
грен и его сотрудники
вычислили множество
весьма сложных тра-
екторий планет для
звездной пары, в кото-
рой масса одной звезды
в 10 раз меньше массы
другой, а обращающая-
ся в этой системе пла-
нета имеет совершенно
незначительную массу
и ее притяжение не мо-
жет влиять на взаимные
движения звезд. Таким
образом, несомненно,
что для возможности
жизни на планетах
чрезвычайно важно,
чтобы эти планеты были
связаны с одиночной, но
отнюдь не с кратной
звездой.
Рис. 11. Возможная орбита астерои-
да по отношению к двум центрам
притяжения
Уже указывалось, что характерным свойством каждой
звезды является ее способность выделять атомную энер-
гию. Происходящие в звездах атомные реакции, связан-
ные с проникновением протонов в ядра более тяжелых
элементов, в большой степени зависят от температуры в
центре данной звезды, т. е. от энергии движения атомов
газа. Но центральная температура у газовых шаров, нахо-
дящихся в равновесии, пропорциональна массе и обратно
пропорциональна радиусу. Поэтому неизбежно получает-
ся, что у более массивных звезд выделение энергии на
61
единицу массы происходит гораздо более интенсивно. При
увеличении массы звезды количество энергии, выделяе-
мой на грамм вещества, резко увеличивается. Если звезда
имеет, например, массу в 10 раз большую, чем солнечная,
то ее излучение в целом в 10 тысяч раз больше, чем Солн-
ца. Массивные звезды имеют и более высокую поверх-
ностную температуру, доходящую до нескольких десят-
ков тысяч градусов. Существует довольно много таких
звезд, например, в созвездии Ориона и в некоторых дру-
гих областях неба. Излучение этих звезд настолько вели-
ко, что даже преобразование в их недрах водорода в ге-
лий не может продлить их существование до миллиардов
лет. Такие массивные звезды могут существовать только
миллионы, но не миллиарды лет. Некоторые из них могли
возникнуть лишь несколько сот тысяч лет назад и, таким
образом, с космической точки зрения являются совсем
недавними образованиями.
Только сравнительно небольшие звезды, как наше
Солнце, с умеренным излучением могут существовать
долго без особенно значительной потери массы. Это имеет
огромное значение для возникновения и эволюции жизни
на планетах, обращающихся около таких звезд.
Вместе с тем следует иметь в виду, что существует
значительная категория звезд, находящихся в неустойчи-
вом состоянии, которое проявляется в изменении их раз-
меров, а также температуры и излучения !. Если бы наше
1 Переменными звездами в широком смысле называются все
звезды, у которых сила видимого блеска так или иначе меняется. Не
у всех таких звезд изменение блеска связано с реальным увеличе-
нием или уменьшением их светимости. Существуют так называемые
затменные переменные звезды. Это — тесные звездные пары, в кото-
рых звезда-спутник, обращаясь вокруг главной звезды, периодиче-
ски затмевает ее. Этим вызывается изменение видимого блеска, но
реального изменения светимости (количества излучаемой энергии)
при этом, конечно, не происходит.
Звезды, у которых в силу внутренних физических причин перио-
дически или непериодически меняется светимость, называются физи-
ческими переменными звездами. Особый класс таких звезд состав-
ляют цефеиды. У каждой звезды-цефеиды блеск меняется строго
периодически, но у разных цефеид эти периоды различны (от немно-
гих часов до многих недель). Все цефеиды являются по размерам
и светимости гигантскими и сверхгигантскими звездами, но, как уже
давно установлено, чем больше период изменения блеска у цефеиды,
тем больше ее светимость.
Причина колебаний блеска цефеид, по современным воззрениям
62
Солнце было физически переменной звездой и интенсив-
ность его излучения изменялась хотя бы только на 50%
в обе стороны от своего среднего значения, то температу-
ра на земной поверхности постоянно колебалась бы в пре-
делах 60°, что представляло бы некоторую помеху для
развития жизни. К особому типу переменных принадле-
жат так называемые новые звезды По каким-то еще
не вполне выясненным причинам блеск такой звезды
вдруг увеличивается за несколько часов примерно в
100 тысяч раз, причем вся ее внешняя оболочка в резуль-
тате внутреннего взрыва начинает бурно расширяться и
выбрасываться в пространство, окружая вспыхнувшую
звезду обширным облаком разреженного газа. Такие яв-
ления наблюдаются в нашей Галактике несколько раз в
год. Иногда наблюдаются вспышки гораздо более крат-
ковременные и незначительные и у карликовых звезд,
окруженных обширной газовой оболочкой, когда общий
блеск звезды за несколько часов увеличивается в 10—20
раз. Однако такие явления происходят в нашей Галактике
довольно редко.
Гораздо большее значение имеет то обстоятельство,
что каждая звезда наряду с обычным излучением, рас-
пространяющимся в виде потоков света и тепла, испус-
кает еще потоки частиц-корпускул, т. е. обладает еще и
корпускулярным излучением и, следовательно, в процессе
своего развития непрерывно теряет массу. Этот вывод с
математической необходимостью вытекает из сопоставле-
ния основных закономерностей в строении звезд, установ-
ленных современной астрофизикой, и подтверждается
также, как показали детальные расчеты А. Г. Масевич,
заключается в периодической пульсации этих звезд, вызываемой
внутренними физическими причинами. При этом меняются размеры
звезды и ее светимость. (Примечание редактора.)
1 В свое время высказывалось предположение, что все звезды
на протяжении своей эволюции должны вспыхивать в качестве новых
звезд. Отсюда следовало, что и Солнце также со временем должно
вспыхнуть. Изучение физической природы звезд показало ошибоч-
ность этого предположения. Вспыхивать в виде новых могут только
звезды определенного типа, причем эти вспышки у них могут перио-
дически повторяться. Солнце не принадлежит к этому типу. Оно
является устойчивой звездой, физическое состояние которой не
подвержено сколько-нибудь значительным изменениям. Такое устой-
чивое состояние Солнца будет продолжаться, несомненно, еще
многие миллиарды лет. (Примечание редактора.)
63
теорией внутреннего строения звезд. У массивных звезд
непрерывное истечение массы, а тем более отдельные
взрывы, могут наблюдаться непосредственно. Академик
Г. А. Шайн показал, что хотя у некоторых гигантских
звезд и не происходит интенсивных взрывов, но они, одна-
ко, находятся в неустойчивом состоянии. Наружная обо-
лочка их почти полностью поддерживается силами оттал-
кивания, имеющими, вероятно, электромагнитную при-
роду, и поэтому является как бы невесомой. У таких звезд
непрерывно происходит потеря вещества, поступающего в
межзвездное пространство.
Корпускулярное излучение, т. е. непрерывное истече-
ние вещества из звезд в окружающее пространство, осо-
бенно легко наблюдается, если у звезды имеется близкий
к ней спутник, как, например, у спектрально-двойных
звезд. Хорошо известна спектрально-двойная звезда
(3 Лиры, имеющая очень близкого спутника, при каждом
своем обращении частично закрывающего главную звезду.
Анализ изменения спектра (3 Лиры показал, что из глав-
ной звезды непрерывно выбрасывается мощная струя газа,
которая частично обволакивает спутника, а частично по-
ступает в состав общего газового кольца, окружающего
всю систему. Аналогичные явления обнаружены у всех
массивных спектрально-двойных звезд. Все они, как по-
казывают наблюдения, интенсивно теряют свое вещество,
выбрасывая его в межзвездное пространство. Это явление,
по крайней мере частично, обусловливается тем, что мас-
сивные звезды, как правило, отличаются очень быстрым
вращением вокруг оси. Скорость вращения зачастую до-
ходит на экваторе до 300, 400 и даже до 500 км/сек.
Быстрое вращение, при котором развивается значительная
центробежная сила, приводит к тому, что выброс веще-
ства происходит главным образом на экваторе звезды и
выброшенное вещество располагается преимущественно в
плоскости экватора, как это и наблюдается во многих
случаях.
Можно думать, что явление корпускулярного излуче^
кия есть некоторое общее явление природы, но оно про-
исходит очень интенсивно у всех массивных и горячих
звезд и значительно менее интенсивно у более слабых
звезд. Например, это явление чрезвычайно слабо выра-
жено у Солнца, которое давно уже пришло в устойчивое
64
состояние и практически не изменило свою массу за по-
следний миллиард лет. Кроме того, установлено, что яв-
ление корпускулярного излучения происходит, вообще
Рис. 12. Схема истечения материи в системе £ Лиры
говоря, пропорционально обычному световому излучению.
На основании этого можно чисто теоретически предста-
вить то распределение звезд по их светимости, массам
и температурам, которое наблюдается в действительности
и известно под названием диаграммы светимость — тем-
пература, устанавливающей зависимость между спектра-
ми звезд и их светимостью.
Эта диаграмма за последние годы была значительно
дополнена П. П. Паренаго и Б. А. Воронцовым-Вельями-
новым. Большинство звезд нашей Галактики распола-
гается на этой диаграмме в один определенный ряд, назы-
ваемый главной последовательностью. В него входят более
массивные и, следовательно, более яркие звезды, отли-
чающиеся и более высокой температурой и очень быстрым
вращением вокруг оси. С уменьшением массы падает све-
тимость, уменьшается температура и замедляется враще-
ние. Это особенно хорошо заметно при исследовании
звезд, принадлежащих к одному и тому же звездному
скоплению, в котором все звезды находятся от нас практи-
чески на одном расстоянии. Хорошим примером этого яв-
ляются звездные скопления Плеяд, Гиад, Ясли и другие.
5 А. И. Опарин, В. Г. Фесенков	65
Наблюдаемые соотношения между физическими свой-
ствами звезд можно объяснить теоретически, основываясь
на явлении корпускулярного излучения. При этом полу-
чается, что каждая звезда в процессе своего развития
Температура поверхности обязательно должна пере-
25DDD ново 7000 5700 65003500 мещаться вдоль кривой
главной последовательно-
сти в направлении умень-
шения своей массы и за-
медления скорости враще-
ния. Это замедление ско-
рости вращения, происхо-
дящее в ходе звездной эво-
люции, связано с тем, что
при корпускулярном излу-
чении звезда вместе с ма-
терией теряет и часть сво-
его вращательного момен-
та, вследствие чего ее вра-
щение тормозится.
Нужно заметить, что
звезда при своем возник-
новении вовсе не должна
непременно иметь очень
большую массу. Напро-
тив, как показывает изу-
Спентральные типы	чение отдельных галакти-
ческих скоплений, напри-
Рис. 13. Диаграмма светимость — мер того же скопления
температура	Плеяд, где на несколько
ярких и горячих звезд при-
ходится несколько сотен гораздо более слабых, звезды с
самого начала могут иметь различные массы. Тем не м,е-
нее дальнейшая эволюция звезды всегда происходит в на-
правлении уменьшения ее массы и понижения темпера-
туры.
Если рассматривать в свете этих идей историю разви-
тия нашего Солнца, которое является очень старой звез-
дой, то можно прийти к выводу, что оно образовалось не-
сколько миллиардов лет назад, первоначально имело мас-
су в несколько раз больше современной и очень быстро
вращалось. Планеты, как можно полагать, образовались
66
5*
почти в одно время с Солнцем и во всяком случае имеют
возраст того же порядка, исчисляемый в несколько мил-
лиардов лет. Эволюция Солнца должна была вместе с тем
обусловить и эволюцию всей планетной системы в целом.
В самом деле, с уменьшением солнечной массы умень-
шается и сила, с которой Солнце притягивает планеты.
При этом, как было показано Джинсом, произведение
массы Солнца на радиус орбиты планеты должно оста-
ваться постоянным, другими словами, в давно прошедшие
эпохи линейные размеры солнечной системы были настоль-
ко меньше, насколько масса Солнца была больше. Это об-
стоятельство также имеет большое значение при рассмот-
рении условий жизни на планетах в течение долгой эпохи
их эволюции. Для нашей солнечной системы, однако, та-
кое изменение в течение последнего миллиарда лет ее су-
ществования было совершенно ничтожно, так как масса
Солнца за это время изменилась очень мало.
Однако для более массивных звезд, у которых измене-
ние массы происходит несравненно быстрее, размеры
орбит возможно существующих у них планет оказыва-
ются далеко не постоянными. Вместе с тем в гораздо
большей степени должны меняться термические условия
на самих планетах.
Действительно, параллельно с изменением массы про-
исходит и изменение общего потока лучистой энергии Q,
испускаемой звездой, причем оно пропорционально чет-
вертой степени ее массы. Количество энергии £, падающее
на единицу поверхности планеты, изменяется, кроме того,
обратно пропорционально квадрату расстояния ее от
звезды.
Таким образом
Но так как, согласно сказанному выше,
Q —/И4, г — ЛГ1,
то получается, что степень обогревания планеты ее цент-
ральным телом — звездой — оказывается в каждый дан-
ный момент пропорциональной массе звезды, возведенной
в шестую степень. Температура же поверхности планеты в
68
условиях термического равновесия будет пропорциональ-
на массе звезды в степени 3/2.
Если бы, например, масса звезды изменилась всего
только на 20%, то средняя температура планеты должна
была бы измениться почти на 30%. Если бы наша Земля
находилась в таких условиях, то ее средняя температура,
равная примерно 290° абс, упала бы до 203° абс, т. е.
вместо +17° С сделалась бы равной —70° С.
Такое изменение температуры имело бы неблагоприят-
ное влияние на развитие жизни на Земле и это влияние
проявлялось бы и при незначительном изменении массы
Солнца. Отсюда видно, что существование и развитие
жизни на какой-либо планете в течение длительного вре-
мени возможно только в том случае, если эта планета
обращается вокруг звезды, находящейся миллиарды лет
в устойчивом состоянии. Именно такой звездой является
Солнце, но большинство ярких горячих и массивных звезд
возникло недавно, и у них, повидимому, не может быть
планет, на которых могла бы возникнуть и существовать
жизнь.
Как было указано, в нашей Галактике, имеющей про-
тяженность примерно в 100 тысяч световых лет, находится
около 150 миллиардов звезд. Такое количество звезд в
Галактике кажется чрезвычайно большим, но оно очень
мало по сравнению с объемом Галактики. Расстояния ме-
жду звездами огромны, и их размеры ничтожны по срав-
нению с этими расстояниями. В этом заключается харак-
терная особенность нашей звездной системы. Так, напри-
мер, диаметр Солнца приблизительно в 200 раз меньше
диаметра земной орбиты 1 и в 7600 раз меньше, чем диа- 1
1 Амплитуда размеров звезд очень велика. В то же время
амплитуда звездных масс не столь значительна. Некоторые звезды
(е Возничего, VV Цефея) по диаметру в тысячи раз, а по объему в
миллиарды раз превосходят Солнце. Но масса таких звезд только
в несколько десятков раз превосходит массу Солнца. Вещество в
них чрезвычайно разрежено — плотность его в тысячи, иногда в
миллионы раз меньше плотности земной атмосферы.
Так называемые белые карлики представляют собой полную
противоположность звездам-сверхгигантам. Их размеры сравнимы
С размерами планет солнечной системы. Спутник Сириуса, например,
69
метр орбиты наиболее отдаленной планеты солнечной си-
стемы (Плутона), но вместе с тем диаметр Солнца
в 52 миллиона раз меньше расстояния до ближайшей к
нам звезды — а Центавра. Есть звезды, по линейным раз-
мерам превосходящие Солнце в сотни и даже в тысячи
(а по объему в миллионы и в миллиарды) раз, но и их
размеры теряются по сравнению с межзвездными рас-
стояниями. Поэтому даже при совершенно хаотическом
распределении звездных скоростей вероятность того, что
какая-либо звезда может пройти на малом расстоянии от
нашего Солнца или, по крайней мере, пройти случайно
через нашу планетную систему, в высшей степени мала.
Согласно расчетам Джинса, при современном строении
нашей Галактики близкое прохождение какой-либо
звезды около Солнца можно ожидать только один раз за
1017 лет. Поскольку возраст самой Галактики, как и на-
шего Солнца, порядка 109 лет, подобное событие может
произойти только с одной звездой из ста миллионов за
все время существования Галактики.
Около полустолетия назад знаменитый ученый Анри
Пуанкаре считал возможным сравнивать нашу Галактику
с облаком разреженного газа, в котором отдельная моле-
кула играет роль звезды. В обычном облаке газа взаимо-
действия между молекулами определяются известными
законами газовой динамики и прежде всего законом рав-
ного распределения кинетических энергий между моле-
кулами разных масс. Но наша Галактика устроена иначе.
Воздействие нерегулярных сил на звезды ничтожно ма-
ло вследствие почти полного отсутствия близких взаим-
ных сближений звезд. Таким образом, действительная
структура Галактики даже приблизительно не соответ-
ствует равновесному состоянию, при котором осущест-
вляется закон распределения скоростей Максвелла. Поэто-
му можно быть уверенным в том, что планетная система,
раз образовавшись, не испытает катастрофических
следствий близкого прохождения какой-либо посторон-
ней звезды, при котором могло бы произойти резкое из-
меньше Урана или Нептуна, а некоторые белые карлики меньше
Земли. Но масса белых карликов порядка массы Солнца. Плотность
вещества в них иногда в десятки тысяч раз превосходит плотность
самых тяжелых элементов в земных условиях. (Примечание редак-
тора.)
70
менение планетных орбит и даже полный отрыв их от
Солнца.
К. Фламмарион в своей книге «La fin du Monde» («Ко-
нец мира») разбирает вопрос о возможных причинах
прекращения жизни на Земле в будущем. Он вы-
двигает предположение и о встрече Земли с кометой,
и об остывании Солнца, и о столкновении его с другой
звездой.
Все эти предположения не имеют под собой никакой
почвы. Земля уже много раз за свою историю встреча-
лась с кометами и даже проходила через их хвосты без
всяких ощутимых последствий. Остыть Солнце не может,
так как его лучеиспускание поддерживается ядерными
реакциями — превращением водорода в гелий. Благодаря
обилию водорода на Солнце и незначительности солнеч-
ного лучеиспускания эти реакции будут продолжаться
еще десятки миллиардов лет. Наконец, как только что
было указано, не только столкновение, но даже и близкая
встреча с другой звездой фактически невозможна. Однако
наша планетная система, как и планетные системы дру-
гих звезд, должна была неоднократно за время своего
существования проходить через разреженные газово-пы-
левые облака, часто встречающиеся в межзвездном про-
странстве.
В 1904 г. Гартман открыл в спектрах горячих звезд так
называемые стационарные линии, принадлежащие иони-
зованному кальцию. По своей природе эти звезды не могут
характеризоваться такими линиями; к тому же выясни-
лось, что вновь открытые линии не смещаются при движе-
нии звезд по лучу зрения, устанавливаемому согласно
принципу Допплера. Таким образом, было установлено,
что эти линии относятся не к звездам, а к межзвездному
газу. Детальное изучение межзвездной среды показало,
что в ней обильно представлен прежде всего водород, яв-
ляющийся наиболее распространенным элементом во Все-
ленной, но обнаруживаемый с известным трудом. В окрест-
ностях нашего Солнца на каждый см3 межзвездного про-
странства приходится в среднем 2—3 атома водорода.
Другой распространенный в природе газ — гелий имеется
в количестве, примерно в десять раз меньшем. Остальные
элементы представлены в еще меньших количествах.
В общем в межзвездной среде на каждую тысячу атомов
71
водорода приходится примерно 100 атомов гелия, 10 ато-
мов кислорода, углерода, азота, неона, вместе взятых,
2—3 атома железа, калия, кальция, кремния, магния и дру-
гих элементов. Таково количественное соотношение раз-
личных элементов во Вселенной. Как показали иссле-
дования химического состава звездных атмосфер и пла-
нетарных туманностей, в них наблюдается такое же соот-
ношение.
Таким образом, плотность вещества во Вселенной оп-
ределяется главным образом водородом, который являет-
ся наиболее распространенным элементом, далеко пре-
восходящим по количеству атомов все остальные элемен-
ты, вместе взятые, несмотря на то, что за все время суще-
ствования Галактики в ней непрерывно происходит необ-
ратимый процесс образования очень устойчивых атомов
гелия за счет уменьшения числа атомов водорода.
В связи с этим следует указать на следующее интерес-
ное обстоятельство. Нормально образованное космическое
тело, обладающее достаточной массой и состоящее из
различных элементов в указанном соотношении, при тем-
пературе, подходящей для существования жизни, должно
состоять почти исключительно из газообразного веще-
ства. Химические элементы, которые при температуре,
необходимой для органической жизни, находятся в твер-
дом состоянии и способны образовать поверхность плане-
ты, содержатся при этом только в виде ничтожных при-
месей. Эта сторона вопроса в дальнейшем будет рассмот-
рена более подробно.
Межзвездное вещество в газово-пылевых туманностях
отличается совершенно ничтожной плотностью; так,
в окрестностях нашего Солнца она составляет примерно
3-10-24 г/см3, т. е. один лишь грамм вещества на объем в
300 миллионов куб. километров. Однако общая масса
этого вещества в объеме всей Галактики оказывается та-
кого же порядка, как общая масса всех звезд. При этом
нужно иметь в виду, что межзвездная материя распреде-
лена в Галактике крайне неравномерно. Благодаря интен-
сивным турбулентным движениям, которые возникают
вследствие значительных скоростей, создаются большие
«перепады» плотностей. Так или иначе, непосредственные
наблюдения показывают, что в Галактике имеется боль-
шое число газовых диффузных облаков, разделенных
7,2
Рис. 15. Туманность „Америка*
между собой значительными промежутками. По приблизи-
тельным оценкам В. А. Амбарцумяна, Ш. Г. Горделадзе
и П. П. Паренаго, одна такая туманность приходится на
объем куба с ребром приблизительно в 2 миллиона ра-
диусов земной орбиты (около 32 световых лет). Очень
часто, как было показано акад. Г. А. Шайном и его со-
трудниками, масса такой туманности во много раз превос-
ходит массу Солнца. В этих туманностях нередко наблю-
даются звезды, которые либо возникли из вещества ту-
манностей, либо имеют общее с ними происхождение. Осо-
бенно интересна известная туманность Ориона, почти
73
видимая невооруженным глазом. Масса всего вещества,
связанного с этой туманностью в виде газа, пыли и, может
быть, каких-то тел дозвездной природы, составляет по
крайней мере миллион солнечных масс и далеко превосхо-
дит массу звездного скопления, которое как раз центри-
руется с этой туманностью и в значительной мере состоит
из звезд, лишь недавно возникших, очевидно, из этой же
самой среды.
Хотя механизм образования звезд еще полностью
и не известен, в ряде случаев едва ли можно сомневаться
в том, что звезды должны происходить из первоначально
рассеянной диффузной среды, причем большое значение
при этом имеет примесь твердых частиц пыли. Действи-
тельно, пылевые частицы, температура которых должна
быть гораздо ниже, чем температура окружающей газо-
вой среды, служат мощным средством для охлаждения
туманности и, кроме того, благодаря своей большой погло-
щательной способности экранируют туманность от на-
гревания со стороны соседних звезд. Это способствует
конденсации туманности и превращению ее в более плот-
ное сгущение. Из этих сгущений и могут затем развивать-
ся обычные звезды.
Благодаря большому объему, который занимают газо-
во-пылевые туманности, звезды, и в том числе наше
Солнце, при движении в Галактике могут многократно за
время своего существования проникать в туманную среду.
Спрашивается, что можно при этом ожидать?
Некоторые иностранные ученые, как, например, Хойл
Бонди, Литтлтон, Мак Кри, разрабатывали вопрос о воз-
можности захвата проходящей звездой вещества из окру-
жающей туманности и исследовали, может ли при этом
получиться значительное увеличение массы звезды и обо-
гащение ее водородом и другими элементами. Предполага-
лось, что при этом может происходить как бы «омоложе-
ние» звезды, что должно сопровождаться перемещением
ее вверх по кривой главной последовательности на диа-
грамме спектр — светимость. Названные ученые пришли к
заключению, что такой процесс может происходить только
в случае, если звезда имеет большую массу, а скорость
сближения звезды и туманности очень мала. Фактически,
однако, подобное явление следует считать совершенно не-
возможным. Как было показано Г. А. Гурзадяном, каж-
74
Рис. 16. Туманность в Орионе
Рис 17. Туманность в Единороге
дая достаточно актиничная звезда на своем пути отталки-
вает своим излучением атомы водорода; В. С. Сафронов
установил, что все звезды с температурой поверхности
Рис. 18. Центральная часть туманнссти Ориона
около 8000° и выше отталкивают мелкую пыль с большей
силой, чем ее притягивают. Это подтверждается также
различными наблюдениями, в подробности которых здесь
нет надобности входить. Вообще говоря, ни при каких
обстоятельствах прямая встреча звезды с отдельными мо-
лекулами или частицами туманности не может иметь су-
щественного значения, если бы даже это и могло проис-
ходить в действительности.
Поэтому даже и ученые, отстаивающие возможность
«омоложения» звезд, считают, что оно может происходить
77
лишь косвенным образом: звезда своим притяжением
искривляет пути проходящих мимо нее частиц и тем са-
мым заставляет их конденсироваться в ее тыльной сторо-
не, а оттуда эти частицы, сталкиваясь между собой и
теряя кинетическую энергию, в конце концов, выпадают на
звезду.
Но и такое объяснение могло бы быть пригодным
в отношении пылевых частиц, способных к неэластичным
столкновениям с потерей кинетической энергии, только
при условии достаточно малой скорости проникающей в
туманность звезды. Однако всякая посторонняя звезда,
первоначально не связанная с туманностью, неизбежно
должна «разгоняться» благодаря притяжению туманно-
сти. Аналогичным образом и всякая частица, попадаю-
щая на Землю из космического пространства, непременно
должна иметь скорость встречи с Землей не менее
11,3 км/сек — это скорость ее «разгона» земным притя-
жением; в то же время всякое тело, находящееся на
Земле, непременно должно получить скорость не менее
11,3 км/сек для того, чтобы покинуть Землю и уйти
в межпланетное пространство.
При очень малой, относительно туманности, скорости
звезда должна быть с нею генетически связана. В этом
случае вероятнее всего, что звезда развивалась в недрах
туманности, а не попала в нее в результате случайного
прохождения.
С другой стороны, возникает вопрос, может ли при
прохождении нашего Солнца или какой-либо другой
звезды, окруженной семейством планет, через туманность
произойти заметное ослабление излучения, падающего на
поверхности планет, благодаря поглощению света звезды
туманностью. Такое ослабление излучения может приве-
сти к изменению жизненных условий на планетах. Неко-
торые ученые связывали наступление ледниковых перио-
дов в истории Земли с такими случайными прохождения-
ми Солнца через плотные космические облака.
Заметим, что хотя на протяжении прошлых геологи-
ческих эпох нельзя установить никакого систематического
изменения интенсивности солнечного излучения, темпера-
тура на поверхности Земли неоднократно менялась. Так,
например, согласно Бруксу, в прошлом оледенения на
Земле происходили в кембрийский период (около
78
400 миллионов лет назад), затем в самом конце каменно-
угольного и во время пермского периода и, наконец, в
плиоценовую и, в особенности, в плейстоценовую эпохи.
С другой стороны, конец пермского периода, меловой
период, начало эоцена, миоцен отличались умеренным
климатом. В силурийский и девонский периоды и в боль-
шую часть каменноугольного, а также во время триасо-
вого и юрского периодов и позже, в эпоху эоцена и олиго-
цена, на Земле был теплый климат.
Таким образом, на протяжении последних 400 мил-
лионов лет в истории Земли климат ее менялся довольно
резко и без какой-либо правильной периодичности. Од-
нако простой расчет показывает, что это изменение кли-
мата не могло быть следствием прохождений Солнца че-
рез космические облака, так как прямое поглощение
внутри межзвездного облака на протяжении радиуса зем-
ной орбиты слишком незначительно. Кроме того, возник-
новение ледникового периода связано прежде всего
с резким повышением конденсации влаги в земной атмо-
сфере и выпадением ее в виде дождя и снега. На Марсе,
например, нет никакого ледникового периода просто по-
тому, что там крайне мало воды и нечему замерзать, хо-
тя температура этой планеты несравненно ниже, чем
Земли.
Принимая во внимание, что периоды оледенения Зем-
ли совпадали с периодами усиленного горообразования
и вообще тектонических сдвигов, с которыми всегда связа-
но резкое усиление вулканической деятельности, можно
считать гораздо более вероятным, что в данном случае
основным фактором было систематическое поступление
мелкой вулканической пыли в атмосферу Земли и вслед-
ствие этого происходило ослабление солнечной радиации
на земной поверхности и вместе с тем резкое увеличение
числа ядер конденсации, необходимых для усиленного об-
разования дождя.
Таким образом, насколько можно судить, известные
нам резкие изменения в климате Земли, оказывающие
большое влияние на развитие на ней органической жизни,
обусловливались внутренними, главным образом тектони-
ческими причинами, но вовсе не какими-либо изменени-
ями в самом Солнце или воздействием на него диффуз-
ных туманностей, через которые наша планетная система
79
неоднократно проходила в течение своего долгого сущест-
вования.
Но хотя газово-пылевые облака и не оказывают на
самые звезды или на окружающие их планеты никакого
заметного воздействия, они могут влиять на изменение
распределения скоростей звезд в Галактике, обусловли-
вая, например, расширение отдельных звездных скопле-
ний.
Аналогичным образом можно поставить вопрос о воз-
можных последствиях взаимных встреч между собой га-
зово-пылевых облаков. Подобные явления неизбежны
уже в силу того, что такие облака, в отличие от звезд, за-
нимают очень большие объемы сравнительно с их взаим-
ными расстояниями. Оорт исследовал эту проблему и при-
шел к заключению, что при встречах облаков происходит
значительное нагревание материи, заметная ионизация
водородных и других атомов, испарение пылевых частиц,
которые, таким образом, не могут разрастаться в более
крупные тела. В среднем подобные встречи газово-пыле-
вых облаков должны происходить, согласно современным
данным, примерно каждые 5—10 миллионов лет.
Этот процесс столкновения газово-пылевых туманно-
стей имеет существенное значение для рассматриваемой
нами проблемы, если он совершается в более крупном
масштабе между соседними галактиками.
Современные средства исследования позволяют нам
проследить расположение внегалактических туманностей,
т. е. внешних галактик, вплоть до расстояния в 500 мил-
лионов световых лет. В сфере, описанной таким радиусом,
находится не менее 100 миллионов галактик, разделяю-
щихся на три основных типа — эллиптические, спираль-
ные и неправильные. Галактики всех типов находятся так-
же и в непосредственном соседстве с нашей звездной си-
стемой. Сама наша Галактика принадлежит к категории
спиральных, так же как и расположенная от нее на рас-
стоянии в 2 миллиона световых лет большая внегалакти-
ческая туманность Андромеды. Эта туманность имеет двух
спутников, являющихся эллиптическими галактиками.
Наша Галактика также имеет двух спутников, принадле-
жащих к категории неправильных галактик. Это извест-
ные Магеллановы облака, впервые открытые Магелла-
ном во время его кругосветного путешествия.
80
Рис. 19. Темная туманность в Щите
6 А. И. Опарин, В. Г. Фесенков
Строение туманности Андромеды почти не отличается
от строения нашей Галактики. Она также является пло-
ским образованием с гораздо более ярким центральным
ядром, вокруг которого происходит вращение туманности
с различными скоростями, зависящими от расстояния от
центра, и с периодом обращения в общем около 200 мил-
лионов лет. В спиральных ветвях галактики Андромеды
также расположены преимущественно очень яркие и мас-
сивные звезды с высокой температурой, поэтому эти ветви
имеют несколько более синеватый цвет по сравнению
с центральными областями. В галактике Андромеды так-
же можно заметить многочисленные скопления звезд,
вполне аналогичные звездным скоплениям в нашей Га-
лактике; имеются правильные и неправильные перемен-
ные звезды и протяженные газово-пылевые туманности,
а также длинные темные «прогалины», заполненные
поглощающей свет пылевой материей. Единственное отли-
чие туманности Андромеды от нашей Галактики заклю-
чается в том, что, как теперь стало известно, она имеет
вдвое большие линейные размеры, чем наша звездная
система.
Галактики располагаются во Вселенной преимуще-
ственно группами. Наша Галактика также входит в состав
небольшой подобной группы, включающей 13 объектов —
три спиральные туманности, шесть эллиптических, с раз-
личной степенью сжатия, и четыре неправильные. Все они
состоят из звезд и газово-пылевой материи в различных
пропорциях. В пространстве, доступном для современных
телескопов, имеется большое количество таких, а нередко
и более обширных скоплений галактик. Все они в сово-
купности входят в систему более высокого порядка — Ме-
тагалактику, до границ которой даже и наиболее мощные
телескопы еще не проникли L Как уже указывалось, рас-
стояния между звездами в галактиках огромны по срав-
нению с размерами самих звезд. Наоборот, расстояния
1 В последнее время установлено, что в Метагалактике сущест-
вуют не только «местные» скопления галактик, но и более крупные
их объединения, получившие название сверхгалактик. В частности,
установлено существование большой системы галактик, центром
которой является ранее известное скопление галактик в созвездии
Девы. Диаметр этой системы — от 15 до 20 миллионов световых лет.
(Примечание редактора.)
82
между галактиками в обширной метагалактической си-
стеме не особенно велики по сравнению с размерами са-
мих галактик. Так, например, поперечник нашей Галак-
тики составляет, как было указано выше, около ста тысяч
Рис. 20. Внегалактическая туманность Андромеды
световых лет, т. е. он только в 20 раз меньше расстояния
до внегалактической туманности Андромеды. Поэтому во-
все не исключена возможность столкновения отдельных
галактик между собой, тем более что они движутся, вооб-
ще говоря, по разным направлениям.
Спрашивается, что же может произойти при подобном
столкновении? Вследствие крайне незначительных разме-
ров звезд по сравнению с межзвездными расстояниями
одна галактика может пройти через другую, но это ни в
6*	83
Рис. 21. Скопления туманностей около галактического
полюса
малейшей степени не отразится на их звездном населении.
Напротив, газово-пылевая промежуточная среда, запол-
няющая внутреннее пространство галактики, может быть
при таком столкновении просто выметена полностью. При
этом, как можно думать, развивается бурное радиоизлу-
чение, и в конечном счете галактика оказывается лишен-
ной внутренней диффузной среды, которая поступает, та-
84
Рис. 22. Тесная группа галактик с промежуточной материей
между ними в созвездии Змеи
ким образом, в межгалактическое пространство. Нам
трудно судить, какие последствия это может повлечь для
дальнейшего развития галактик.
Повидимому, гораздо чаще галактики оказывают друг
на друга более или менее значительные приливные воз-
85
действия. При этом из сблизившихся галактик выбрасы-
ваются по направлению одна к другой языки светящегося
вещества, и тогда соседние галактики представляются как
бы соединенными слабо светящимися «мостами», как это,
например, обнаружено Цвикки на фотографиях Паломар-
ской обсерватории.
Эти «мосты» состоят, вероятно, из звезд, выброшенных
из своих галактик.
Итак, пространство между галактиками не является
совершенно пустым. Оно заполнено очень разреженной
газовой средой, в нем должны также встречаться и изо-
лированные звезды, потерявшие связь со своими галакти-
ками. Для ухода звезд из пределов своей галактики вовсе
не требуется непременно сильных приливных воздействий
со стороны соседних галактик. Любая звезда, получившая
достаточно большую скорость, освобождается из-под
влияния общего притяжения своей галактики и уходит в
межгалактическое пространство. В значительном количе-
стве такие внегалактические звезды были найдены Цвик-
ки в направлении галактического полюса. Он обнаружил
там очень слабые голубые звезды без заметного собствен-
ного движения; в действительности, они являются гиган-
тами и находятся очень далеко за пределами нашей
Галактики, на расстоянии в 130 тысяч световых лет и
более.
Если бы Солнце со своими планетами покинуло Галак-
тику и удалилось в бесконечные просторы Вселенной, то
это едва ли сказалось бы на условиях существования
жизни на планетах. Правда, вместо ярко блещущих звезд
небесный свод представлялся бы нам усеянным едва за-
метными туманными пятнами — галактиками и их скоп-
лениями. Очевидно, заметно уменьшилась бы интенсив-
ность космических лучей и они получили бы большую
направленность. Других последствий это, повидимому, не
имело бы, поскольку мы очень мало зависим от других
звезд нашей Галактики, кроме Солнца.
Глава III
ОСНОВНЫЕ ЧЕРТЫ СТРОЕНИЯ И ПРОИСХОЖДЕНИЯ
СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ
Не подлежит сомнению, что жизнь возможна только
на поверхности твердого тела — на планете, окруженной
газовой оболочкой и получающей свет и тепло от связан-
ной с ней звезды. К сожалению, единственная нам извест-
ная планетная система есть наша собственная, управляе-
мая Солнцем. Остановимся более подробно сначала на
общих особенностях солнечной системы и постараемся
показать, имеют ли они достаточно универсальный харак-
тер. Для этого необходимо затронуть вопрос о происхож-
дении планет, которое тесно связано с происхождением
самого Солнца.
Вокруг Солнца обращаются 9 больших планет, а имен-
но: Меркурий (0,39) \ Венера (0,72), Земля (1,0),
Марс (1,52), Юпитер (5,20), Сатурн (9,54), Уран (19,2),
Нептун (30,1), Плутон (38). Предполагая, что плане-
ты нагреваются исключительно Солнцем, можно пока-
зать, что их температура Т должна меняться обратно
пропорционально корню квадратному из радиуса орби-
ты г, т. е.
где То — средняя температура Земли, равная примерно
290° абс.
1 В скобках рядом с названием планеты приводится радиус ее
орбиты в единицах расстояния Земли от Солнца.
87
По этой формуле выводятся следующие значения тем-
пературы планет, подтверждаемые в общем и радиомет-
рическими наблюдениями.
Планеты	Мерку- рий	Вене- ра	Земля	[ Марс	Юпи тер	Са- турн	Уран	Неп- тун	Плу- тон
Абсолютная температура Температура в °C ... .	464 +191	342 +69	290 + 17	235 -38	127 —146	94 —179	66 —207	53 —220	47 —226
88
Мы выводим эти примерные средние температуры,
зависящие только от расстояния планет от Солнца, пред-
полагая, что все остальные физические особенности пла-
нет одинаковы. В действительности на каждой планете
в зависимости от особенностей ее строения, скорости вра-
щения, состава атмосферы температура может меняться
в значительной степени. Например, на лишенном атмо-
сферы Меркурии, который одной своей стороной всегда
обращен к Солнцу, температура в точке поверхности, для
которой Солнце находится в зените, доходит до 670° абс.,
а на противоположной, ночной, стороне может быть
близкой к нулю. Даже на Луне, лишенной и атмосферы
и воды, максимальная температура поверхности на эква-
торе во время полудня подымается выше 100°, но за
время долгой лунной ночи или лунных затмений опу-
скается до —140°. Тем не менее приводимая таблица
позволяет в общем правильно ориентироваться в темпе-
ратурных условиях на планетах.
Планетные орбиты отличаются прежде всего своей
большой правильностью и устойчивостью. Они имеют
почти круговую форму и расположены приблизительно
в одной и той же плоскости. Только Меркурий и Марс
обращаются по более эллиптичным орбитам и поэтому пре-
дельные расстояния этих планет от Солнца отличаются
соответственно на 20,6% и 9,3% от средних расстояний.
Орбиты остальных планет, особенно Земли, Венеры,
Юпитера, настолько близки к круговым, что при графи-
ческом изображении не могут быть от них отличены.
Вследствие этого каждая планета получает примерно по-
стоянный приток излучения от Солнца. Наблюдаемые
сезонные изменения климата зависят только от угла
наклона экватора планеты к плоскости ее орбиты, но эти
углы также не особенно велики, например для Земли —
23,5°, для Марса 25,2°, а для Юпитера всего только око-
ло 3°. Экватор Юпитера, таким образом, почти в точности
совпадает с плоскостью его орбиты, и потому эта пла-
нета не имеет фактически никаких сезонных изменений
температуры. Исключение составляет только Уран, у ко-
торого экватор наклонен к плоскости орбиты почти под
прямым углом, так что за время полного обращения этой
планеты Солнце дважды проходит через зенит любой
точки его поверхности. Однако Уран настолько далек от
89
Солнца, что это обстоятельство не оказывает влияния на
температуру его поверхности.
Огромное значение имеет то, что массы планет очень
малы по сравнению с массой Солнца и что планетные
орбиты разделены между собой большими промежутка-
ми. Масса Солнца в 800 раз превосходит массу всех пла-
нет, и сила его притяжения обеспечивает устойчивость
солнечной системы. Взаимные притяжения планет малы
и могут вызывать лишь незначительные возмущения в их
движении, к тому же имеющие периодический характер.
Выводы небесной механики доказывают, что планетные
возмущения не влияют на расстояния планет от Солнца
и не в состоянии нарушить целостности солнечной си-
стемы. Поэтому отношения радиусов планетных орбит
можно считать характерным свойством солнечной систе-
мы, которое сохранялось в течение всего ее существо-
вания. Это отношение в известной степени зависит от
масс планет. Для более крупных планет (Юпитер, Са-
турн, Уран) отношение радиусов близко к 2, для планет
с незначительной массой (Венера, Земля, Марс) это от-
ношение близко к 1,5. Все эти особенности должны найти
свое истолкование в теории происхождения солнечной
системы.
Между орбитами Марса и Юпитера имеется большая
«прогалина», существование которой явно нарушает
общую закономерность в распределении планетных рас-
стояний. Однако в результате исследований XIX—XX вв.
выяснилось, что в этой «прогалине» обращается огром-
ное количество мелких планет — астероидов. В боль-
шинстве случаев астероиды представляют собой углова-
тые обломки неправильной формы. Например, астероид
Эрос, каждые 30 лет довольно близко подходящий
к Земле и поэтому особенно пригодный для точного опре-
деления масштаба солнечной системы, имеет форму
бруска, или, скорее, огурца, длиной в 10 и шириной
в 5 км; он обращается вокруг своей оси в течение не-
скольких часов, как и многие другие астероиды. Наибо-
лее мелкие астероиды, доступные наблюдениям, имеют
в поперечнике примерно 1 км, но без сомнения, суще-
ствует множество еще более мелких.
Принято думать, что эти мелкие тела представляют
собой раздробленные остатки ранее существовавшей
90
планеты. Даже в настоящее время вследствие взаимных
столкновений это дробление еще продолжает происхо-
дить, в результате чего солнечная система пополняется
совсем мелкими осколками, вплоть до пыли.
Рис. 24. Кратер,образованный падением Сихотэ-Алинского
метеорита
Показано, что мелкие пылевые частицы испытывают
заметное торможение в световом поле Солнца и под
действием силы его притяжения постепенно оседают на
поверхность Солнца. Эти частицы иногда проникают
с большой скоростью в атмосферу Земли, и тогда они на-
блюдаются в виде метеоров, или, как их раньше назы-
вали, падающих звезд.
Иногда падают довольно крупные метеориты, как
было, например, 12 февраля 1947 г., когда выпал целый
метеоритный дождь общей массой не менее 150 т. Круп-
ные обломки при своем падении образовали около
110 кратеров и воронок в скальных породах отрогов Си-
хотэ-Алинского хребта. Однако несмотря на то, что ско-
рость проникновения метеорита в земную атмосферу
91
составляла всего около 14 км/сек, большая часть его
рассеялась в воздухе, и на земную поверхность выпало
лишь около 10% его массы.
Исследования метеоритов показали, что они имеют
очень сложную химическую структуру, в которой суще-
ствуют определенные соотношения между различными
элементами. Соотношения между железом, никелем, ко-
бальтом и другими элементами, содержащимися в ме-
теоритах иногда в виде ничтожных примесей, но в строго
определенных пропорциях, могли установиться, по еди-
нодушному мнению минералогов и геохимиков, только
в первоначально расплавленной среде. Правда, прихо-
дится учитывать то, что метеориты за время своих долгих
странствий в солнечной системе могли подвергаться пе-
реплавке, приближаясь слишком близко к Солнцу, и,
таким образом, их первоначальная структура могла
в ряде случаев значительно отличаться от современной.
Это усложняет изучение минералогических особенностей
метеоритов, но можно считать, что их химический состав
остался без всякого изменения, за исключением содер-
жащихся в метеоритах газов.
В настоящее время получено убедительное подтвер-
ждение того, что метеориты являются осколками ранее
существовавшей планеты, которая распалась на части,
по всей вероятности, вследствие сильного удара при
столкновении с другим аналогичным телом. Это подтвер-
ждение связано с определением «возраста» метеоритов.
Он может быть определен, во-первых, на основании со-
держания в метеоритах редкого изотопа Не3, который
получается при облучении ядер атомов железа космиче-
скими лучами во время продолжительных странствий ме-
теоритов в межпланетном пространстве. Этот изотоп, как
известно, не может получаться в результате обычного
радиоактивного распада. С другой стороны, возраст ме-
теорита может быть установлен при помощи радиоактив-
ного метода по относительному содержанию свинца.
Оказалось, что возраст метеоритов, определенный пер-
вым методом, составляет не более 300—400 миллионов
лет. Но в данном случае под «возрастом» понимается не
время существования вещества метеорита, а время его
странствования в межпланетном пространстве. По вто-
рому методу возраст метеоритов оказывается порядка
92
4 миллиардов лет, т. е. соответствует времени существо-
вания самого вещества метеорита еще в недрах родона-
чальной планеты. Возможно, однако, что планет, из ко-
торых путем распада получались метеориты, было не-
сколько и что последнее большое столкновение между
ними произошло около 300 миллионов лет назад.
Рис. 25. Большой метеорит Сихотэ-Алинского железного дождя
Итак, отдельные астероиды, возникшие в области
между орбитами Марса и Юпитера, были, вероятно,
сравнительно немногочисленны и имели гораздо боль-
шие размеры, чем большинство подобных тел, существу-
ющих в настоящее время и продолжающих дробиться на
все меньшие и меньшие осколки, вплоть до метеоритов и
еще более мелкой космической пыли.
Перейдем теперь к краткой характеристике крупных
тел солнечной системы. Большие планеты можно разде-
лить на две группы, резко различные по своим физико-
химическим свойствам. Планеты «земного» типа, к кото-
рым принадлежат Меркурий, Венера, Земля и Марс, т. е.
планеты, более близкие к Солнцу, отличаются небольши-
ми массами (наибольшая из них Земля, масса которой
в 330 тысяч раз меньше массы Солнца), сравнительно
93
медленными вращениями и большими плотностями, так
как они состоят из тяжелых элементов. Их атмосферы,
ничтожные по своей массе и объему по сравнению с мас-
сами планет в целом, имеют вторичное происхождение,
т. е. образовались уже после возникновения планет,
в ходе их развития.
Рис. 26. Юпитер
Внешние планеты — Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун —
отличаются совсем другими свойствами. Они имеют
очень большие массы (например, масса Юпитера
в 318 раз больше массы Земли), очень быстро вра-
щаются вокруг оси (период обращения Юпитера 9 час.
50 мин.) и, следовательно, обладают очень большим за-
пасом энергии вращения. Несмотря на большое внутрен-
нее давление, средние плотности этих планет очень малы
(например, плотность Сатурна составляет всего 0,7 плот-
ности воды). Это зависит от того, что они состоят глав-
94
ным образом из наиболее легких газов, водорода и гелия,
и только в недрах их содержится некоторая примесь
более тяжелых элементов.
Вопрос о химическом составе больших планет имеет
важное значение для выяснения происхождения солнеч-
ной системы. Массы Юпитера и Сатурна составляют ос-
новную часть всей массы планет солнечной системы и
поэтому в наибольшей сте-
пени характеризуют состав "
первичной среды, послу-
жившей для образования
планет. До недавнего вре-
мени этот вопрос, однако,
не мог быть решен, так
как не было известно,
как ведет себя обычное
твердое тело при давле-
ниях, существующих внут-
ри планет, т. е. в мил-
лионы и десятки миллио-
нов атмосфер. В настоя-
щее время этот вопрос ре-
шается на основании опы-
тов, выясняющих поведе-
ние твердых тел при дав-
лениях до сотен тысяч
атмосфер, и теоретических
соображений, вытекаю-
Расстояние от центра
Рис. 27. Внутреннее строение
Юпитера
щих из наших знаний о
строении вещества. Для
Юпитера, вращение кото-
рого, а также масса, раз-
меры и степень сплющенности на полюсах хорошо из-
вестны, возможно определить химический состав и рас-
пределение плотностей на разных расстояниях от центра.
По фигуре планеты (степени ее сплющенности на по-
люсах) и скорости вращения можно судить о степени не-
однородности ее внутреннего строения. Планета будет
тем более сплющенной, чем она однороднее, т. е.
чем большая доля ее масса сосредоточена в наружных
слоях, на большем расстоянии от центра, подвергаясь,
следовательно, большему действию центробежной силы.
95
Сжатие Юпитера, т. е. превышение его экваториального
радиуса над полярным, равно одной шестнадцатой. Но
если бы Юпитер был более однороден, он был бы еще
более сплюснут. Не делая никаких особых предположе-
ний относительно поведения его вещества с изменением
давления, можно на основании только механических за-
конов определить степень неоднородности строения этой
планеты. Оказывается, что Юпитер по своему строению
более неоднороден, чем Земля или какая-либо другая
планета земной группы. Таким образом, определяя сте-
пень неоднородности Юпитера, можно довольно просто
найти нижний и верхний пределы содержания в нем во-
дорода.
Нижний предел получается при сомнительном пред-
положении, что вещество в центральных частях Юпитера
совершенно несжимаемо, т. е. что эта планета, несмотря
на огромное внутреннее давление, состоит из вполне од-
нородных слоев. В таком случае, как было давно пока-
зано Бильдтом, масса Юпитера должна на одну треть
состоять из водорода.
Верхний предел содержания водорода получается при
обратном предположении, что все вещество Юпитера на-
ходится в совершенно вырожденном состоянии, т. е. что
атомы его полностью раздавлены, другими словами,
ядра их отделены от электронов. В таком случае теоре-
тическое рассмотрение вопроса показывает, что Юпитер
и Сатурн могут в основном состоять только из водорода
с очень небольшой примесью более тяжелых элементов.
Другие планеты той же группы — Уран и Нептун, имею-
щие несколько меньшую массу, отличаются меньшим
процентным содержанием водорода и гелия. Вместе с тем
получается, что масса больших планет никоим образом
не может целиком состоять из соединений водорода
с другими газами, например из углеводородов.
Рассматривая уравнение состояния водорода при
различных давлениях, можно попытаться построить чисто
водородную модель Юпитера, при которой должны вос-
производиться как масса, так и радиус планеты при на-
блюдаемой степени ее неоднородности. В результате
подробного рассмотрения получается, что наиболее ве-
роятное содержание водорода в Юпитере равняется при-
мерно 85%, а остальные 15% принадлежат гелию в смеси
96
с другими, более тяжелыми элементами. При этом на-
ружные слои планеты до глубины в 0,86 ее радиуса, счи-
тая от центра, или 0,14 радиуса, считая от поверхности,
состоят преимущественно из молекулярного водорода.
На этой глубине плотность достигает 0,4 плотности воды.
Далее происходит скачок в значении плотности из-за
изменения состояния водорода — перехода его в атомар-
ное состояние, в так называемую металлическую фазу,
когда вследствие огромного давления, достигающего на
этом уровне 700 тысяч атмосфер, электроны как бы
«освобождаются» и становятся уже не связанными
с определенными атомными ядрами. При переходе в ме-
таллическую фазу плотность водорода скачкообразно
увеличивается в два раза. В дальнейшем плотность не-
прерывно растет вплоть до глубины, соответствующей
0,29 радиуса планеты, считая от центра, после чего про-
исходит новое скачкообразное ее изменение при переходе
к центральной части планеты, состоящей уже из смеси во-
дорода с другими, более тяжелыми элементами.
Заметим в дополнение к этим чисто теоретическим
расчетам, что в последнее время при непосредственных
наблюдениях удалось определить общий примерный хи-
мический состав атмосферы Юпитера по ее среднему мо-
лекулярному весу. Этот средний молекулярный вес мо-
жет быть найден на основании определения преломляю-
щей способности на различных высотах атмосферы этой
планеты, что довольно уверенно устанавливается по по-
крытиям звезд планетой.
Когда диск Юпитера надвигается на звезду, послед-
няя исчезает не сразу, так как лучи света, исходящего от
звезды, пронизывают сначала высокие и сравнительно
разреженные слои атмосферы, преломляясь в ней раз-
лично в зависимости от расстояния до края диска. Вслед-
ствие неодинаковости преломления пучок света, прошед-
ший через атмосферу планеты, выходит из нее в на-
правлении к наблюдателю уже до некоторой степени
расходящимся, что при большом расстоянии между Юпи-
тером и Землей обусловливает быстрое уменьшение
блеска звезды. Точная регистрация этого уменьшения
блеска звезды с течением времени позволяет определить
преломляющую способность атмосферы Юпитера, а сле-
довательно, и соответствующий молекулярный вес. Еще
7 А. И. Опарин, В. Г. Фесенков	97
б 1937 году английский астроном Пик нашел таким
путем для среднего молекулярного веса величину около 4,
что соответствует 6 молекулам водорода Н2 на 1 мо-
лекулу метана СН4, содержание которого очень отчет-
ливо проявляется в спектре Юпитера.
В недавнее время Баум и Коде на основании покры-
тия Юпитером довольно яркой звезды а Овна, происшед-
шего 20 ноября 1952 г., определили более точно,
что средний молекулярный вес составляет 3,3. Для
сравнения напомним, что средний молекулярный вес зем-
ной атмосферы, состоящей из 21% кислорода и 79% азо-
та в молекулярном состоянии, почти в десять раз больше,
а именно около 30. Отсюда ясно следует, что атмосфера
Юпитера должна отличаться большей примесью водо-
рода. Так, например, учитывая относительную распро-
страненность различных элементов во Вселенной, най-
денный молекулярный вес можно представить следую-
щим соотношением в содержании атомов различных эле-
ментов.
молекулярного водорода ....	100	молекул
гелия............................... 20	»
прочих, более тяжелых соединений	7	„
К числу этих более тяжелых соединений относятся
метан СН4 и аммиак NH3, которые вследствие слабых
молекулярных связей возбуждаются уже при незначи-
тельном облучении со стороны Солнца и поэтому могут
быть хорошо заметны в спектрах всех больших планет,
начиная с Юпитера.
Непосредственное спектроскопическое доказательство
наличия водорода в спектрах больших планет получено
пока только для Урана и Нептуна, и то лишь в самое по-
следнее время.
В спектре Урана и Нептуна наблюдается полоса при
длине волны 8270 А, как это было установлено Кейпером.
Ряд опытов, проведенных Герцбергом в лабораторных
условиях при температуре жидкого азота, приближаю-
щейся к температуре атмосфер этих планет, показад, что
эту полосу следует приписать молекулярному водороду.
Однако рядом с этой полосой должна находиться еще
полоса молекулярного водорода при длине волны 8166 А,
которая в спектре Урана и Нептуна незаметна. Опыты
98
показывают, что эта вторая полоса обязательно осла-
бляется, и притом весьма значительно, если к молекуляр-
ному водороду примешивается какой-либо нейтральный
газ, атомы которого многократно сталкиваются с моле-
кулами водорода. Лучше всего подобный эффект может
производить примесь гелия, причем для объяснения на-
блюдаемых спектральных особенностей необходимо, что-
бы в атмосферах указанных планет гелия было примерно
в 3 раза больше, чем молекулярного водорода.
Отсюда следует, что имеется некоторая зависимость
между массой большой планеты и содержанием в ней
легких газов, наиболее показательным из которых яв-
ляется, конечно, водород.
Содержание различных элементов в планетах земного
типа совершенно другое. Например, на Земле преобла-
дают те элементы, которые конденсируются в жидкое и
твердое состояние при высоких температурах, а также
кислород, который при высокой температуре еще спосо-
бен входить в устойчивые соединения. Все те элементы,
начиная с водорода, у которых температура ожижения
достаточно низка и которые не могут образовывать
устойчивых соединений с металлами при высоких темпе-
ратурах, на Земле очень редки сравнительно с их содер-
жанием на Солнце и на других звездах.
Кроме того, очень важно отметить, что распределе-
ние широко распространенных на Земле элементов со-
вершенно такое же, как и на Солнце. Еще Рессел, кото-
рый один из первых произвел количественный химиче-
ский анализ солнечной атмосферы, обратил внимание на
то, что все элементы с высокой температурой ожижения,
которые оказываются наиболее распространенными на
Солнце, так же обильны и на Земле. Для иллюстрации
этого замечательного соотношения он выбрал 14 элемен-
тов этого типа, которые по степени их обилия распреде-
лил на три группы. При этом для Солнца и Земли полу-
чилось следующее соотношение:
Группа I	Земля	Солнце
(наиболее распростра-	Железо	Магний
ненные элементы)	Алюминий	Железо
	Никель	Калий
	Кальций	Кальций
	Натрий	Алюминий
	Калий	
7*
99
Группа 11	Земля	Солнце
(менее распростра- ненные элементы)	Титан Хром Марганец Кобальт	Марганец Никель Хром Кобальт Титан
Группа III		
(еще менее распро- страненные элементы)	Медь Ванадий Цинк	Ванадий Медь Цинк
Действительно, мы видим, что группировка элементов
во всех трех группах почти аналогична. Химический ана-
лиз метеоритов, которые представляют собой осколки
космической материи, попадающей на Землю, показы-
вает такой же порядок распределения элементов с вы-
сокой температурой плавления. Такое сравнение можно
продолжить и в отношении еще более редких элементов,
не представленных в данной таблице. При этом полу-
чаются аналогичные результаты.
Исключение составляют только 4 элемента, сравни-
тельное распределение которых на Солнце и на Земле
различно. Однако это как раз те элементы, о распростра-
ненности которых на Земле нет достаточных данных. По-
этому едва ли можно вполне достоверно утверждать на-
личие на Солнце какого-либо металла в большем относи-
тельном количестве, чем на Земле.
Это поразительное соответствие между Солнцем и
Землей в относительном обилии элементов с высокой
температурой плавления можно рассматривать как на-
глядное доказательство общности происхождения нашего
Солнца и окружающих его планет. Солнце и планеты
должны были образоваться из некоторого общего мате-
риала, характеризовавшегося таким содержанием раз-
личных элементов, которое вообще является свойствен-
ным Вселенной в целом. Имеющееся резкое расхождение
между Солнцем и Землей в отношении распределения
элементов с низкой температурой ожижения объясняется
особыми причинами.
Несмотря на то, что водород является наиболее рас-
пространенным элементом во Вселенной и изобилует как
на Солнце, так и на больших планетах, содержание его
на Земле сравнительно невелико. Общее количество во-
100
дорода в земной коре и в океанах занимает только вось-
мое место среди других элементов. На первом месте
стоит кислород, который вследствие своего огромного
химического сродства составляет не менее 51% веса зем-
ной коры.
Может показаться удивительным, что даже инертные
элементы с очень большим молекулярным весом, такие,
как аргон, неон, криптон, ксенон, довольно широко рас-
пространенные во Вселенной, очень слабо представлены
на Земле. Аргон, входящий в состав земной атмосферы
в количестве примерно одного процента, имеет, как из-
вестно, радиоактивное происхождение и образовался на
протяжении долгой истории Земли в результате распада
радиоактивного калия с атомным весом 40. Неон, безу-
словно не имеющий радиоактивного происхождения и
очень обильно распространенный во Вселенной, пред-
ставлен на Земле в совершенно ничтожном количестве.
Заключение о количестве этих инертных газов на Земле
можно сделать, определяя их содержание в земной атмо-
сфере или в различных минералах, входящих в состав
земной коры, или, наконец, исследуя различные натураль-
ные газы, выделяющиеся в источниках и скважинах. От-
носительное обилие этих газов во всех случаях найдено
примерно одинаковым. Для определения относитель-
ного содержания этих газов на Земле и во Вселенной це-
лесообразнее всего принять за единицу содержание крем-
ния, который входит как один из основных элементов в
состав земной коры и обнаруживается также в космиче-
ском пространстве. Для некоторого уточнения получен-
ных данных можно воспользоваться определенными со-
отношениями, установленными для Вселенной, между
распространенностью элементов и их атомными весами.
Было, например, установлено, что несоответствие в содер-
жании неона во Вселенной и на Земле составляет вели-
чину порядка около 1010. Это означает, что во Вселенной,
точнее в той ее части, которая доступна для исследова-
ния, неона по сравнению с кремнием имеется в десять
миллиардов раз больше, чем на Земле. Для более тяже-
лого инертного элемента — криптона подобным же обра-
зом найдена величина 106.
Эти инертные газы, которые не выделяются из зем-
ных недр в результате тектонической деятельности и не
101
входят в соединения с другими элементами, должны, оче-
видно, характеризовать судьбу первоначальной атмосфе-
ры нашей планеты. Другие элементы — азот, кислород,
углекислота, водяные пары, составляющие в настоящее
время нашу воздушную оболочку, не являются в этом от-
ношении характерными, так как сравнительно инертный
азот выделяется в большом количестве из различных тек-
тонических скважин, кислород, как известно, выделяется
в свободном состоянии в результате деятельности расте-
ний (фотосинтез), а небольшое содержание углекислоты
вполне объясняется как процессами горения, в том числе
в живых организмах, так и выделением из недр Земли,
что наблюдается при каждом проявлении вулканической
деятельности. Заметим, что всякое остывание лавы, вся-
кое извержение вулканов непременно сопровождается
огромным выделением в атмосферу водяных паров. Та-
ким образом, современный состав земной атмосферы
сложился на протяжении геологических эпох и, без сомне-
ния, имеет вторичное происхождение, резко отличаясь от
состава атмосферы первобытной Земли.
Может показаться странным, что в составе земной ат-
мосферы не смогли сохраниться в первоначальном коли-
честве даже такие тяжелые газы, как ксенон и криптон;
между тем относительное содержание этих газов на Зем-
ле примерно такое же, как и в мировом пространстве.
Причина этого может быть только одна. Диссипация пер-
воначальной атмосферы нашей планеты происходила не
в отдельности для каждого газа, а определялась исключи-
тельно водородом — несравненно более обильным эле-
ментом, который должен был увлекать за собой все
остальные газы, составлявшие относительно ничтожные
примеси. Даже в настоящее время вследствие неизбеж-
ной турбуленции атмосферы распределение в ней различ-
ных газов вовсе не связано с их молекулярным весом
Так, например, даже такой тяжелый газ, как углекисло-
та, содержится, как показали опыты, на высоте в 20 км,
в таком же относительном количестве, как и на поверх-
ности Земли. Средний молекулярный состав атмосферы
остается почти постоянным вплоть до самых больших вы-
сот несмотря на то, что в нее входят газы различного атом-
ного веса. Аналогично следует полагать, что при интенсив-
ной диссипации водорода от первоначальных планетных
102
сгущений или от уже образовавшихся планет происходило
увлечение им и других газов, независимо от их атомного
веса. Если согласиться с этим, то нужно будет признать,
что основным элементом, определявшим конечный хими-
ческий состав планет, был именно водород вследствие
его исключительного первоначального изобилия.
Как было указано, водород, будучи наиболее распро-
страненным элементом во Вселенной, занимает на нашей
Земле лишь восьмое место среди других элементов, и это
обстоятельство определяется, очевидно, условиями обра-
зования Земли как тела сравнительно малой массы. Если
теперь перейти к Марсу, масса которого составляет одну
девятую массы Земли, то и здесь также можно найти под-
тверждение отмеченной закономерности. Действительно,
как известно, на Марсе совсем нет открытых водных бас-
сейнов, нет рек и каких-либо протоков со свободной во-
дой, и при разреженности его атмосферы, состоящей, по-
видимому, главным образом из азота, содержание в ней
водяных паров настолько мало, что они способны давать
лишь тонкий слой изморози. Даже так называемые по-
лярные снега на Марсе, которые способны почти полно-
стью стаивать, несмотря на очень низкую температуру
этой планеты, состоят из слоя снега и льда, не превышаю-
щего в лучшем случае нескольких сантиметров. Таким об-
разом, совершенно очевидно, что содержание водорода
на Марсе должно быть несравненно меньше, чем на Зем-
ле, и это, по всей вероятности, зависит от первоначальных
условий образования планеты. Наконец, Луна, масса ко-
торой в 80 раз меньше земной, совершенно лишена атмо-
сферы, и содержание водорода на ней даже в виде каких-
либо соединений в ее коре, очевидно, близко к нулю.
Впрочем, для полного обоснования этого заключения от-
носительно Луны нужно знать, каким образом она обра-
зовалась, так как Луна не представляет собой само-
стоятельную планету и состав ее пород мог быть в неко-
торой мере заимствован от Земли, если оба эти тела воз-
никли совместно из одного уплотненного сгустка мате-
рии. Ранее, на основании приливной гипотезы Дж. Дар-
вина, предполагалось, что Луна отделилась от Земли и ее
отделение произошло ь районе Тихого океана. В настоя-
щее время эта точка зрения уже неприемлема, но со-
вместное образование обоих тел представляется весьма
103
вероятным. Аналогичным образом можно думать, что
один из наиболее массивных спутников в солнечной си-
стеме — Титан (спутник Сатурна) — также мог в изве-
стной мере заимствовать от своей планеты метановую ат-
мосферу, которую он, обладая низкой температурой, спо-
собен удерживать и в настоящее время.
Как бы то ни было, но представляется довольно оче-
видным, что содержание водорода и вместе с тем плот-
ность и протяженность атмосферы планеты определен-
ным образом связаны с ее массой. При меньшей массе
планета при своем образовании получала и меньшее ко-
личество водорода. На Юпитере, масса которого состав-
ляет около 2 • 1030 г, имеется почти нормальное обилие
водорода, быть может лишь немного меньшее, чем сред-
нее обилие этого элемента во Вселенной. На Уране
и Нептуне, массы которых примерно в 15—16 раз мень-
ше массы Юпитера, содержание легких газов, прежде
всего водорода, уже заметно понижено. На Земле, с
массой в 318 раз меньшей, чем масса Юпитера, водород
стоит уже на восьмом месте, но еще возможны его
обильные соединения с кислородом в виде океанов; на
Марсе, с еще меньшей массой, водорода и его соедине-
ний, прежде всего воды, уже почти нет, хотя в разрежен-
ной атмосфере Марса имеются другие газы, правда, по
всей вероятности, тектонического и радиоактивного про-
исхождения. На Луне, масса которой в 80 раз меньше
массы Земли, нет вообще никакой атмосферы. Пример-
ное соотношение между содержанием водорода и массой
планеты может быть представлено для наглядности гра-
фически (рис. 28), где по оси абсцисс отложен логарифм
массы, выраженной в граммах.
Для возможности зарождения и развития жизни на
планете необходимо, чтобы при прочих равных условиях
величина ее массы находилась в пределах около 1027—
1028 г (для нашей солнечной системы). Масса планеты,
пригодной для обитания, должна приходиться на спадаю-
щую часть кривой содержания водорода, точнее на ее
нижнюю часть, но все же не на самый низ.
Планета, объединяющая все элементы в их естествен-
ном обилии, не пригодна для жизни, так как ее газовая и
облачная оболочки непомерно велики и твердая поверх-
ность, содержащая соединения металлов, фактически от-
104
сутствует. Подобная твердая поверхность могла бы обра-
зоваться, например, на Юпитере на столь большой глу-
бине, что давление вышележащих слоев раздавило бы
электронные оболочки наиболее устойчивых атомов и
образование каких-либо сложных и потому неустойчивых
белковых соединений было бы совершенно невозможно.
Слишком малая масса планеты обусловит фактическое
отсутствие или по крайней мере недостаточность и не-
пригодность для жизни ее атмосферы.
Рис. 28. График примерного обилия водорода в зависи-
мости от планетной массы
Водород на планете должен обязательно присутство-
вать в достаточном количестве для образования больших
водных масс, которые могли бы обеспечить интенсивный
круговорот воды в природе, производящий рассеяние все-
возможных элементов на поверхности планеты. Именно
в результате такого круговорота воды на Земле на про-
тяжении долгих геологических эпох воды океанов, в ко-
торых и зародилась жизнь, были обогащены всеми эле-
ментами и их соединениями, необходимыми для построе-
ния белковых молекул. Возникновение и развитие жизни
не может происходить на таком небесном теле, где круго-
ворот воды почти отсутствует или происходит в крайне
незначительном объеме. К числу таких планет, мало при-
способленных для развития жизни, относится Марс, где
вследствие недостатка воды рассеяние элементов могло
происходить в гораздо более замедленных темпах, чем на
Земле.
105
Итак, изучение химического состава планет нашей
солнечной системы приводит к заключению, что все пла-
неты должны были образоваться из той же среды, что и
Солнце, и, может быть, одновременно с ним, но при этом
планеты с недостаточной массой должны были в боль-
шей или меньшей степени потерять первоначальные лег-
кие газы. В частности, Земля полностью потеряла свою
первоначальную атмосферу и вместе с тем значительную
долю своей первоначальной массы. Именно поэтому
современный состав Земли так сильно отличается от нор-
мального химического состава, свойственного Вселенной.
Можно поставить вопрос о том, каковы были темпе-
ратурные условия на начальной стадии существования
планетных сгущений, в период их формирования. Юпи-
тер, который сохранил почти полностью первоначальное
обилие элементов, не может быть в этом отношении по-
казательным примером. Более характерным является,
например, такая планета, как Уран, на котором потеря
легких элементов определенно началась, но не успела
зайти слишком далеко.
Температура Земли, значительно более близкой к
Солнцу, на ранней стадии ее развития должна была быть
значительно выше, независимо от того, каким было по-
глощение солнечной радиации в первоначальном прото-
планетном облаке. Несомненно, что Земля, как и другие
планеты земного типа, с самого начала должна была
почти полностью потерять водород и вместе с ним осталь-
ные элементы, оставшиеся в газообразном состоянии и не
вступившие в соединения с другими, более тугоплавкими
элементами.
Итак, мы можем заключить, что потеря водорода, по
всей вероятности, происходила еще в период формирова-
ния планеты. Это был довольно быстрый процесс, кото-
рый успел закончиться уже в самую раннюю эпоху жиз-
ни планеты как космического тела. Мы не имеем, таким
образом, никакого основания считать, что на какой-либо
планете происходит медленное и постепенное уменьшение
содержания водорода и тем более его соединений. В част-
ности, нет оснований думать, что на Марсе в отдален-
ном прошлом воды было больше и существовали усло-
вия, более пригодные для жизни, чем в настоящее время.
Равным образом, нет никаких указаний на то, что на
106
Земле в течение долгих геологических эпох общее содер-
жание воды в океанах изменилось в сколько-нибудь ощу-
тимой мере. Напротив, данные геологии и палеонтологии
указывают на то, что общая поверхность, занятая океа-
нами, становится большей по мере того, как на Земле
уменьшается тектоническая деятельность. В результате
этого процесса за время геологических периодов исчезли
некоторые материки, например материк Гондвана, соеди-
нявший ранее Азию с Австралией, и сравнительно недав-
но Атлантида, от которой, повидимому, остались только
острова Эгейского архипелага.
По всей вероятности, за последние несколько сот мил-
лионов лет общая масса воды на Земле нисколько не из-
менилась. Однако разные планеты отличаются различной
способностью удерживать около себя газовые атмосферы,
так что возможна некоторая диссипация легких элемен-
тов в пространство и в настоящее время. Этот процесс
отличается крайней медленностью. На нем мы остано-
вимся в дальнейшем более подробно.
Рассмотрим теперь другие особенности планет солнеч-
ной системы и постараемся решить вопрос, насколько эти
особенности должны быть характерными для других пла-
нетных систем. Мы видели, что планета в случае доста-
точно большой массы имеет химический состав, тожде-
ственный с составом своего центрального светила. Вооб-
ще, как уже говорилось, разница между звездой и плане-
той заключается только в массе, только в том, что звезда
благодаря достаточному давлению и температуре в своих
центральных областях способна излучать атомную энер-
гию; планеты такой способностью не обладают. Однако
при увеличении массы хотя бы до V20—V25 солнечной,
планета неизбежно превратится в самосветящееся тело —
звезду. Вообще есть все основания считать, что процесс
образования планет у звезд является чрезвычайно рас-
пространенным в природе.
Можно очень легко показать, что для образования из
достаточно уплотненного газово-пылевого облака единич-
ной звезды, даже быстро вращающегося гиганта, потре-
бовалась бы исключительно точная компенсация враща-
тельных моментов отдельных частиц, входящих в состав
облака. Несравненно чаще конечным результатом такой
конденсации должно быть образование одновременно
107
нескольких звезд, между которыми распределяется весь
первоначальный запас вращательного момента. Кроме
этого, вращательный момент частично связывается с про-
межуточной средой, также значительно уплотнившейся и
не имеющей возможности войти в состав самой звезды без
нарушения ее гравитационного равновесия. Поэтому в га-
лактике обычно образуются не одиночные звезды, как
наше Солнце, а кратные системы. Таким образом, сле-
дует считать, что несколько миллиардов лет назад наше
Солнце сформировалось подобно другим звездам из
некоторого местного уплотнения в газово-пылевой сре-
де. Это местное уплотнение по сравнению с другими ана-
логичными уплотнениями имело небольшой запас враща-
тельного момента, и это обстоятельство повело к обра-
зованию лишь одной звезды — Солнца. Тем не менее
значительная часть массы первоначального уплотнения
не могла вследствие чрезмерного вращательного момен-
та сосредоточиться в одном теле и потому осталась
вне его, расположившись в его экваториальной плос-
кости.
Таким образом, все данные относительно процесса
звездообразования показывают, что первичное Солнце
должно было быть окруженным газово-пылевой средой
в виде достаточно плотного диффузного облака, сплюс-
нутого и уплотненного к своему центру. Ныне существую-
щие планеты образовались из этого облака и сохраняют
часть его вращательного момента. Это газово-пылевое
облако, конечно, того же состава, что и первоначальное
Солнце, могло, кроме того, непрерывно пополняться газо-
выми струями вследствие интенсивного корпускулярного
излучения, происходящего на этой ранней стадии также
преимущественно в экваториальной плоскости.
Если средняя плоскость первичного облака была не
очень малой, в ней вследствие неизбежных местных «пе-
репадов» плотностей должны были возникать местные
сгущения, способные противостоять разлагающему при-
ливному действию центрального тела. Если бы плотность
подобного облака, оставшегося вне первичного сгущения,
не была достаточной, то после окончательного формиро-
вания звезды как самосветящегося тела это облако неиз-
бежно рассеялось бы в пространстве, а отдельные пыле-
вые частицы, входящие в его состав, могли бы постепен-
108
но упасть на центральное тело вследствие лучевого тор-
можения.
Итак, первичное газово-пылевое облако и возникаю-
щие в нем сгущения должны были быть с самого начала
достаточно плотными. Устойчивые относительно разла-
гающего приливного действия Солнца, эти сгущения про-
должали самостоятельное существование, двигаясь в бо-
лее разреженной окружающей среде и присоединяя ее
частицы к своей массе.
Этот процесс постепенного роста образовавшихся кон-
денсаций можно, вообще говоря, представлять себе по-
разному. Мы видели выше, что температура при такой
конденсации должна была быть невелика. Охлаждение
первоначального облака было достигнуто вследствие
снижения температуры газовых молекул при их беспре-
станных столкновениях с холодными пылинками. В даль-
нейшем, при сгущении облака эта низкая температура
поддерживалась благодаря тому, что облако отличалось
большой поглощательной способностью в отношении из-
лучений короткой длины волны, но продолжало свободно
пропускать собственное низкотемпературное излучение.
Однако температура его ни при каких обстоятельствах не
могла упасть ниже температуры пылевой материи в меж-
звездном пространстве в отдалении от актиничных звезд.
Это определяет нижний возможный предел температуры
протопланетного облака, который оценивается, согласно
современным данным, в 10—20° абс. При такой темпера-
туре водород, даже в молекулярном состоянии, а тем бо-
лее гелий, должны были оставаться в газообразном со-
стоянии.
Движение в сопротивляющейся среде, а также усред-
нение вращательных моментов встречных частиц приво-
дят к тому, что с самого начала орбиты сгущений мало
отличаются от круговых. Кроме того, вследствие сплюс-
нутой формы исходного облака они располагаются при-
мерно в одинаковой плоскости, мало отличающейся от
плоскости солнечного экватора. Из этих соображений не-
трудно вывести все основные свойства солнечной систе-
мы, если только знать примерное распределение планет-
ных масс. В частности, можно указать точный закон
планетных расстояний и объяснить, почему планеты вра-
щаются вокруг своей оси именно с наблюдаемым в
109
настоящее время периодом обращения. Для этого нужно
прежде всего найти математическое выражение того, что
образовавшаяся планета устойчива не только по отноше-
нию к Солнцу, т. е. способна противостоять его разла-
гающему приливному действию, но и по отношению к
ближайшей планете, т. е. может выдерживать и ее допол-
нительное приливное действие. Другими словами, нужно
найти выражение для закона распределения планет, исхо-
дя из условия, чтобы планеты возможно меньше «меша-
ли» друг другу.
По всей вероятности, сначала должны были образо-
ваться отдаленные планеты, а формирование более круп-
ных планет происходило на все более близких расстоя-
ниях от Солнца. Естественно, сначала должен был обра-
зоваться наиболее отдаленный от Солнца Плутон — пла-
нета небольшой массы. Образование следующей плане-
ты— Нептуна должно было удовлетворять условию при-
ливной устойчивости по отношению к Солнцу, а также к
уже существующему Плутону. Следовательно, Нептун
мог сформироваться только на достаточно «безопасном»
для себя расстоянии от этой планеты, и этим был опреде-
лен первый интервал между планетными расстояниями.
Образование следующей планеты — Урана могло про-
изойти только на достаточно большом расстоянии от Неп-
туна, и так далее. Отсюда понятно, почему интервалы
между орбитами массивных планет, таких, как Юпитер
и Сатурн, самые большие в солнечной системе; для на-
ружных и для внутренних областей солнечной системы
эти интервалы суживаются.
Меркурий — самая близкая к Солнцу планета и Плу-
тон — самая далекая от Солнца являются наименьшими
из больших планет. Нужно, однако, заметить, что закон
планетных расстояний для всех планет без исключения
основан на чисто физических рассуждениях при предпо-
ложении, что первоначальные планеты, или, вернее ска-
зать, планетные сгущения, имели одинаковый химический
состав, т. е. состояли в среднем из одних и тех же элемен-
тов, главным образом водорода. В дальнейшем очень
массивные планеты, как, например, Юпитер, расположен-
ные к тому же на значительном расстоянии от Солнца,
почти полностью сохранили свой первоначальный состав
и в настоящее время состоят в большей части из водоро-
110
да и частично из гелия с большой примесью более тяже-
лых элементов. Планеты, более близкие к Солнцу и с
самого начала менее массивные, не сохранили своего
первоначального состава и представляют собой только
ядра первоначальных планет, состоящие из более тяже-
лых элементов.
Итак, при указанном условии одинакового химическо-
го состава всех планет солнечной системы можно полу-
чить следующие значения их расстояний от Солнца, исхо-
дя из несколько сглаженного распределения масс:
Планеты
Расстояние от Солнца (в ра-
диусах земной орбиты)
наблюдаемое вычисленное
Меркурий
Венера
Земля . .
Марс . . .
Астероиды
Юпитер .
Сатурн . .
Уран . . .
Нептун . .
Плутон . .
0,39
0,72
1,00
1,52
5,2
9,5
19,2
30
39
0,43
0,64
0,98
1,55
2,65
5,2
11,0
19,6
29
40
Как видно, заданные значения планетных масс по-
зволяют найти расстояния планет от Солнца. Если бы
планетные массы были другими, то распределение пла-
нет в общей плоскости планетных движений было бы от-
личным от существующего.
Найти планетные массы чисто теоретически не пред-
ставляется возможным. Возможность такого вычисления
означала бы, что все планетные системы у всех звезд
должны быть в точности одинаковыми, что, разумеется,
нелепо. Можно только высказать общее соображение, что
в средней части первоначального планетного облака, сла-
бо прогреваемой солнечным излучением, создаются усло-
вия, наиболее благоприятные для образования массивных
планет.
Для определения периода вращения планеты при за-
данной массе и расстоянии ее от Солнца нужно предста-
111
вить, что образовавшееся планетное сгущение объедини-
ло в себе массу не в одной только ограниченной области
первоначальной туманности, а почти вдоль всей окруж-
ности своей орбиты и что угловые скорости обращения
вокруг центра были в значительной мере выравнены бла-
годаря взаимодействию частиц между собой, в особен-
ности благодаря их перемешиванию. При этом получает-
ся очень простое выражение, которое показывает, что
количество вращения образующейся планеты пропорцио-
нально массе, умноженной на квадратный корень из ее
расстояния от Солнца.
И здесь получается тесная аналогия со звездами. Дей-
ствительно, именно массивные звезды имеют наибольший
запас вращения и вращаются вокруг оси с наибольшей
скоростью. Для солнечной системы также оказывается,
что более массивные планеты должны вращаться быстрее,
что и наблюдается в действительности.
Представленная здесь концепция происхождения сол-
нечной системы, основанная на анализе ее общих законо-
мерностей, позволяет объяснить все ее основные особен-
ности. Эта концепция была впервые высказана в СССР
еще в 1919 г., хотя в недостаточно разработанной форме
из-за отсутствия в то время точных исходных данных.
Из этой теории вытекает, что возникновение планет
есть определенный закономерный процесс, широко рас-
пространенный в природе, и что планеты образовались из
вещества, тесно связанного с первичным Солнцем, без
всякого вмешательства внешних сил. В настоящее время
с полной определенностью выясняется, что зарождение
планет связано с образованием звезд, около которых они
находятся, и представляет одну из сторон общего про-
цесса образования звезд и звездных систем.
Проблемой происхождения солнечной системы всегда
интересовались передовые умы человечества. Первая
научная гипотеза о развитии звездных систем и планет
была выдвинута еще в 1755 г. немецким философом Им-
мануилом Кантом, который исходил из идеи первоначаль-
ного хаоса, состоящего из отдельных твердых частиц, по-
добных метеоритам. Эта гипотеза, впервые рассматри-
вающая процесс развития космических тел, считавших-
ся до того времени неизменными с самого момента их
предполагаемого «творения», имела большое прогрес-
112
сивное значение для своей эпохи и была высоко оценена
Ф. Энгельсом.
Знаменитый математик и астроном Лаплас в конце
XVIII в. высказал более частную, но лучше разработан-
ную гипотезу происхождения солнечной системы из пер-
воначальной газовой туманности, имеющей весьма значи-
тельное центральное сгущение. Из этой туманности, вра-
щающейся вокруг оси, в результате ее постепенного ох-
лаждения и сжатия последовательно отделялись газовые
кольца, в дальнейшем распадающиеся на второстепенные
сгущения — будущие планеты. Эта так называемая не-
булярная гипотеза пользовалась почти всеобщим призна-
нием в течение XIX в. В настоящее время установлено,
что в своем первоначальном виде эта гипотеза несостоя-
тельна и не может объяснить все наблюдаемые законо-
мерности в солнечной системе.
Заменившая ее гипотеза Джинса удержалась в тече-
ние двух десятилетий потому, что в этот период не было
еще никаких представлений об эволюции Солнца и звезд и
считалось, что Солнце и в эпоху возникновения планет об-
ладало примерно теми же свойствами, что и в настоящее
время. Согласно этой гипотезе, планеты образовались из
гипотетического сгустка материи, вырванного из Солнца
близко прошедшей звездой. Это представление неизбежно
приводит к идеологически порочному заключению об ис-
ключительности солнечной системы во Вселенной. Кроме
того, гипотеза Джинса также оказалась не в состоянии
объяснить основные особенности солнечной системы.
После крушения гипотезы Джинса было высказано
много различных соображений, часто представлявших
остроумные догадки и предположения, но без достаточного
обоснования.
Большое значение для развития космогонии имели
работы, проведенные за последнее десятилетие в Совет-
ском Союзе. Академик О. Ю. Шмидт в своих многочис-
ленных исследованиях развивал идею захвата Солнцем
части пылевого метеорного облака и рассматривал меха-
низм преобразования его в отдельные конденсации — бу-
дущие планеты — в результате взаимных столкновений и
«слипаний» пылевых частиц. Исходя из этих соображений
и принимая некоторые упрощающие гипотезы, он вывел
математически основные закономерности, наблюдаемые в
8 А. И. Опарин, В. Г. Фесенков	ИЗ
солнечной системе. А. И. Лебединский и Л. Э. Гуревич рас-
сматривали аналогичную проблему образования планет
из исходной рассеянной среды, предположив, что перво-
начально Солнце было окружено довольно плотной газо-
во-пылевой туманностью, принявшей вскоре форму весьма
плоского диска. В этом диске вследствие его низкой
температуры произошло «вымораживание» всего газа
путем оседания его на пылинках. Распад возникшего та-
ким образом пылевого диска на отдельные массивные тела
с правильными промежутками между ними связан, по
мнению авторов, с движением частиц по эллиптическим
орбитам с некоторой определенной степенью вытянутости.
И в этом случае также проводится идея о непосредствен-
ном механическом взаимодействии частиц в исходной
газово-пылевой среде.
Далее, В. А. Крат предполагал существование перво-
начального рассеянного облака, главным образом газово-
го состава, из которого лишь очень небольшая доля пошла
на образование планет, вся же остальная масса была рас-
сеяна в пространстве, так же как и значительная доля
солнечной массы.
Таким образом, оставляя в стороне детали процесса
возникновения солнечной системы, никто уже не сомне-
вается в том, что планеты возникли из некоторой, доста-
точно уплотненной газово-пылевой среды, первоначально
окружавшей Солнце. В отношении происхождения этого
облака до последнего времени не было единого мнения,
и этот вопрос оставался вообще без рассмотрения. Од-
нако теперь космогония планетной системы имеет твердую
основу благодаря полученным недавно результатам
относительно процесса образования звезд и, следова-
тельно, Солнца. Исходные условия возникновения планет
делаются достаточно ясными и не должны более слу-
жить предметом необоснованных догадок и научной фан-
тазии.
Мы видели, что вполне сформировавшиеся и обладаю-
щие нормальными свойствами звезды тем не менее еще
погружены в общую среду газовой материи. Процесс об-
разования звезд, происходящий в отдельных областях
Галактики, наглядно показывает, что возникшее Солнце
в первые эпохи своего существования, будучи массивной
и быстро вращающейся звездой, было окружено той самой
114
газово-пылевой средой, из которой оно само возникло. Из
этой среды, которая не могла объединиться в одно цен-
тральное тело вследствие ее слишком быстрого вращения,
и образовались современные планеты.
Из многих образующихся сгущений «выживали» и да-
вали начало планетам лишь те, которые подвергались наи-
меньшим возмущениям. Применение этого простого прин-
ципа наименьшей взаимной помехи позволяет найти пра-
вильное распределение планет в зависимости от расстоя-
ния от Солнца, а также объяснить характерные особен-
ности систем спутников.
Итак, изучение различных закономерностей единствен-
ной известной нам, нашей собственной, планетной систе-
мы, приводит нас к убеждению, что образование планет-
ных систем представляет некоторый закономерный про-
цесс во Вселенной и должен весьма часто сопровождать
образование самих звезд.
Однако планеты, достаточно массивные, чтобы быть
пригодными для развития на них жизни, не могут обра-
щаться вокруг своего Солнца по близким между собою
орбитам. Интервалы между орбитами соседних планет
должны быть обязательно достаточно велики, и потому
планеты, получая излучение от Солнца, должны находить-
ся в совершенно различных температурных условиях.
Число планет в одной и той же системе может быть доста-
точно большим, порядка десятка, но только на очень
немногих из них могут быть условия, благоприятствую-
щие возникновению и поддержанию жизни.
8*
Глава IV
ОБЩИЕ СООБРАЖЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНО СТРОЕНИЯ
И ЭВОЛЮЦИИ АТМОСФЕР ЗЕМЛИ И ПЛАНЕТ
Как известно, всякий газ стремится занимать возможно
больший объехм вследствие беспорядочных и независимых
движений составляющих его молекул. Поэтому Земля и
некоторые другие планеты имеют достаточно плотные га-
зовые атмосферы только в силу того, что рассеянию их
в пространстве препятствует сила тяготения. Вместе с тем
всякий газ при известной температуре обладает более или
менее значительным запасом кинетической энергии. Чем
больше температура, тем значительнее способность газа
к расширению, так как тем больше скорость движения со-
ставляющих его молекул. При температуре абсолютного
нуля молекулы газа потеряли бы всякое движение и дол-
жны были бы выпасть на поверхность планеты. Вследствие
беспрестанных столкновений друг с другом, носящих
вполне эластичный характер, получается беспрерывное
перераспределение скоростей между отдельными молеку-
лами, но в общем средняя скорость молекул данного газа
представляется следующей простой формулой:
i/W
~ у р, »
где Т — абсолютная температура, р — молекулярный вес
и k — некоторая физическая постоянная, определенная
Больцманом и получившая название по его имени.
Согласно этой формуле, имеем, например, следующие
средние скорости молекул (в м/сек) для разных газов при
температуре 0° С или 273° абс.
116
Водород атомарный	Водород	Азот молекулярный	Кислород	Углекислота	Водяной пар
н	н2	n2	о2	со2	Н2О
2600	1839	493	461	392	708
Максвелл показал, что		в результате беспрерывных		
столкновений между молекулами того же газа скорости
распределяются в обе стороны от указанного выше сред-
него значения таким образом, что наряду с быстро движу-
щимися молекулами имеются также и движущиеся мед-
ленно. Относительное количество молекул с некоторой
скоростью v представляется выражением
N(v) = CNe 557-о2,
где С — постоянная, зависящая от массы молекулы и тем-
пературы газа. Это выражение может быть представлено
следующим графиком (см. рис. 29).
Это распределение Максвелла неизбежно устанавли-
вается за очень короткое время в
случае достаточно плотного газа,
но может совершенно не иметь
места в случае газа весьма разре-
женного, в котором столкновения
молекул происходят очень редко и
длина свободного пробега, т. е.
промежуток между последователь-
ными столкновениями, делается
уже сравнимой с размерами всего
объема, занимаемого данным га-
Рис. 29. Максвелловское
распределение скоростей
зом. В реальных планетных атмо-
сферах условие достаточно частых
столкновений удовлетворяется
всегда, и потому распределение скоростей отдельных мо-
лекул и их средняя скорость вполне определяются темпе-
ратурой среды и молекулярным весом газа.
Если скорость данной молекулы достаточно велика,
то при некоторых условиях она может ускользнуть из-под
гравитационного влияния планеты и уйти в межпланетное
пространство. В этом заключается процесс диссипации,
который в какой-то мере происходит беспрерывно и при-
водит к постепенному уменьшению масс газовых оболочек
117
Рис. 30. Искривление тра-
ектории горизонтально ле-
тящего тела
вокруг планет. Рассмотрим более подробно, каким обра-
зом происходит эта диссипация и к каким результатам она
может привести за время существования планеты.
Начнем с того, что всякое тело около земной поверх-
ности подвержено ускорению силы тяжести, равному
9,8 м/сек, и потому в первую же секунду свободного паде-
ния проходит 4,9 м/сек в направлении к центру Земли
независимо от направления своего движения. Предполо-
жим, что тело выброшено по го-
ризонтальному направлению;
тогда траектория его будет ис-
кривляться по направлению к
земной поверхности, и, как
можно легко рассчитать, это
искривление при скорости дви-
жения в 8 км будет в точности
соответствовать кривизне зем-
ного шара. Следовательно, при
такой скорости выброшенное
тело (если не принимать во вни-
мание сопротивление атмо-
сферы) не может упасть на
Землю и будет обращаться
вокруг нее по круговой орбите.
При энергии выброса вдвое
большей и, следовательно, при скорости движения в
11,3 км/сек. тело полностью потеряет связь с Землей
и будет отдаляться от нее вплоть до бесконечности. Это
и есть так называемая скорость ускользания, равная па-
раболической скорости по отношению к данной планете.
Она определяется простым математическим выражением
и может быть легко рассчитана для любой планеты:
I /" 2GM	* 1 о л Г М ,
Ууск = у =11,3 у -£ км/сек,
где М — масса планеты и R — ее радиус, выраженные в
единицах массы и радиуса Земли.
Таким образом, очевидно, что если какая-либо молеку-
ла движется по отношению к Земле со скоростью, боль-
шей, чем параболическая, то она неизбежно уйдет в кос-
мическое пространство, если не встретит какого-нибудь
118
препятствия, например, других молекул, которые могут
оказаться на ее пути.
Такая утечка газа в пространство может, таким обра-
зом, происходить фактически только в наиболее высоких
атмосферных слоях, где плотность газа очень мала, где
длина свободного пробега делается уже сравнимой с ра-
диусом самой планеты и где поэтому на пути молекул
не обязательно попадаются какие-либо другие молекулы.
Поднимаясь от поверхности планеты постепенно все выше
и выше, мы констатируем, наконец, прежде всего в на-
правлении на зенит, что молекулы не полностью загора-
живают собою небо, что между ними начинают постепенно
появляться прогалины, которые расширяются по мере
подъема на все большую высоту. Для земной атмосферы
подобные прогалины около зенита, так называемый конус
ускользания, возникают впервые на высоте 400—500 км
над поверхностью Земли. Таким образом, только здесь
начинают осуществляться условия, необходимые для дис-
сипации газов в космическое пространство. Для того что-
бы подобная диссипация произошла в действительности,
т. е. чтобы молекула, направляющаяся в конус ускольза-
ния, никогда не вернулась обратно, нужно еще, как было
уже сказано, чтобы она имела скорость, большую пре-
дельной параболической, равной для Земли 11,3 км/сек.
Теоретически каждый газ, для которого осуществляется
максвелловское распределение скоростей, будет иметь не-
которое количество молекул с подобными большими ско-
ростями, но относительное количество таких молекул
очень быстро падает с увеличением молекулярного веса
или с понижением температуры.
Следовательно, если средняя молекулярная скорость
значительно меньше параболической, то процесс ускольза-
ния будет происходить чрезвычайно медленно вследствие
того, что в нем может принимать участие только очень не-
большая доля всех имеющихся молекул. В то же время
после того, как наиболее быстрые молекулы будут «отсор-
тированы» в пространство, максвелловское распределение
будет, очевидно, нарушено, и потребуется некоторое вре-
мя для того, чтобы взаимные столкновения оставшихся
молекул повели к его восстановлению. При этом получится
новая такая же доля молекул с большими скоростями
движения, которые снова могут уйти в пространство. Если
119
в процессе диссипации принимает участие только очень
малая часть всей атмосферной массы, то можно считать,
что снизу непрерывно подаются в разреженные атмосфер-
ные слои все новые молекулы с уже готовым максвеллов-
ским распределением скоростей, и, исходя из этого, сде-
лать расчет скорости течения этого процесса.
Впервые такие расчеты были сделаны Джинсом, кото-
рый показал, что продолжительность существования атмо-
сферы для данной планеты чрезвычайно сильно зависит
от средней молекулярной скорости газа. Именно, если
скорость ускользания в 4 раза больше средней молекуляр-
ной скорости, то атмосфера практически полностью рас-
сеется в пространстве в течение 50 тысяч лет, т. е. геоло-
гически за очень короткий промежуток времени; если ука-
занное отношение будет равно 4V2, то атмосфера сможет
сохраниться в течение 30 миллионов лет; если же, нако-
нец, скорость ускользания в 5 раз больше средней молеку-
лярной скорости, то для полной диссипации потребуется
огромный промежуток времени, именно 25 миллиардов
лет, что значительно превосходит возраст Земли и планет.
Итак, на основании этих расчетов мы будем считать, что
критерием полной сохранности атмосферы является такая
величина средней молекулярной скорости, которая должна
составлять не более 0,2 скорости ускользания.
Эта средняя молекулярная скорость для всякого рас-
сматриваемого газа зависит от температуры планеты, как
было указано выше; температура же определяется при
прочих равных условиях расстоянием планеты от Солнца.
В общем средняя молекулярная скорость вследствие этой
причины уменьшается с расстоянием от Солнца пропор-
ционально
_2_
г 4 ,
где г — радиус планетной орбиты.
Вследствие этого отдаленные планеты находятся в го-
раздо лучших условиях для сохранения своих атмосфер,
чем более близкие к Солнцу. Можно считать, что способ-
ность планеты удержать вокруг себя атмосферу характе-
ризуется величиной
______1
‘UycK^*
120
Для различных планет нашей солнечной системы мы по-
лучаем следующие числа:					
Планеты	^уск (км/сек)	^уск г *	Спутники ^уСК	(км/сек)	S'yCK Г *
Меркурий	3,8	3,0	Луна		2,4	2,4
Венера . .	10,4	9,6	Тритон (спутник		
Земля . .	11,3	11,3	Нептуна) . .	2,8	6,6
Марс . . .	5,1	5,7	Титан (спутник		
Юпитер .	61	92	Сатурна) . .	2,8	5,0
Сатурн . .	36,7	64	Спутники Юпи-		
Уран . . .	21,6	45	тера I ...	2,4	3,7
Нептун . .	23,8	56	II		2,1	3,1
Плутон . .	11	27	III		2,9	4,4
			IV		2,4	3,6
Как указано, приводимая в этой таблице величина					
1
^Уск Г ь характеризует способность планеты удерживать
атмосферу в условиях ее термического равновесия и по-
зволяет в известной степени сравнивать между собой раз-
личные планеты и их спутники.
Согласно этой таблице, можно, например, сказать, что
на Земле при существующих температурных условиях мо-
гут свободно удерживаться всевозможные газы, даже
наиболее легкий из них — водород, поскольку его средняя
молекулярная скорость, равная 1,8 км/сек, значительно
меньше 20% от скорости ускользания.
Наша Луна, напротив того, должна была потерять
почти все свои газы. Только те из них, молекулярный вес
которых превосходит 60, могли остаться на Луне. Из
таких газов на Луне, возможно, находится окись серы SO2
с молекулярным весом 64,1, которая обычно связана с
вулканической деятельностью. Уже небольшое содержа-
ние в атмосфере подобного газа с эквивалентной толщей
всего лишь в 1 мм способно обусловить резкие линии по-
глощения в области спектра 3000—3100А. Однако тща-
тельные поиски подобных линий поглощения в спектре
Луны, произведенные Кейпером, ни к чему не привели.
Тем более трудно ожидать присутствия на Луне каких-
либо других, более легких газов.
Нужно заметить, однако, что действительные условия
диссипации атмосферы в пространство значительно более
сложны, чем это представлено в приведенной таблице.
121
Прежде всего температура самого слоя ускользания, кото-
рый для Земли лежит на высоте 400—500 км, вовсе не
определяется температурой поверхности Земли. На раз-
личных высотах земной атмосферы температура в боль-
шой степени зависит от химического состава атмосферы и
от взаимодействия молекул различных газов с высокоча-
стотными квантами солнечного излучения. Известно, что,
начиная примерно с высоты в 100 км, кислород земной
атмосферы представлен атомами, а не молекулами и при
большой разреженности воздуха и, следовательно, срав-
нительной редкости встречи с другими атомами и моле-
кулами может сохранять свое состояние возбуждения
только в особых условиях. Возбужденный атом кислорода,
находящийся в таких условиях и предоставленный само-
му себе, может свой энергетический заряд отдать и дру-
гому любому налетающему на него атому, причем в этом
случае получается увеличение кинетической энергии по-
следнего и, следовательно, в конечном счете повышение
температуры атмосферы. Таким путем может происходить
повышение температуры в высших слоях нашей атмосфе-
ры, значительно большее, чем это возможно на самой зем-
ной поверхности, и таким образом облегчается диссипация
газа, которая как раз и происходит на подобных высотах.
Как показывают наблюдения, температура земной атмо-
сферы достигает минимума на высоте около 80 км, далее
непрерывно повышается с высотой и на очень больших вы-
сотах может достигнуть даже нескольких сот градусов
Цельсия. По всей вероятности, этим можно объяснить тот
факт, что самые легкие газы — водород и гелий, безуслов-
но, не удерживаются на Земле в свободном состоянии. Ко-
личество гелия в свободной атмосфере чрезвычайно мало,
именно всего только около 5 миллионных по объему у зем-
ной поверхности, а это значительно менее того, что можно
было бы ожидать, принимая во внимание непрерывное вы-
деление этого газа в результате радиоактивности за дол-
гие геологические эпохи.
Все это позволяет сделать следующее заключение: са-
мые большие планеты солнечной системы могут при совре-
менном состоянии полностью удерживать все газы. Земля
теряет свободный водород и гелий, повидимому, вслед-
ствие наличия на больших высотах атомарного кислоро-
да, но могла бы удерживать и эти газы при температур-
122
ных условиях, свойственных ее поверхности. Примерно в
таком же положении находится Венера. Марс может лег-
ко удерживать атмосферу из молекулярного кислорода и
азота, а тем более из углекислоты, но свободный водород
должен был очень быстро диссипировать в пространство,
и потому, как можно полагать, даже его соединения с дру-
гими элементами, прежде всего с кислородом, на этой пла-
нете не могут быть обильными.
На Меркурии вообще не может быть воздушной обо-
лочки. Все спутники планет вследствие своей малой
массы, за исключением одного лишь Титана — наиболее
массивного спутника Сатурна, имеющего к тому же очень
низкую температуру, находятся в неблагоприятных усло-
виях для удержания около себя воздушных оболочек.
Многочисленные астероиды, обращающиеся преимуще-
ственно в интервале расстояния между орбитами Марса
и Юпитера, тем более должны быть лишены атмосфер.
Приведенные выше соображения основаны на совре-
менных свойствах планет, в особенности Земли. Они до-
вольно хорошо определяют условия сохранения уже суще-
ствующих атмосфер и указывают на то, что атмосфера,
состоящая из определенного газа, или сохраняется почти
полностью на протяжении геологических эпох, или же дис-
сипирует. Действительно, как мы видели, достаточно весь-
ма небольшого увеличения средней молекулярной скоро-
сти, чтобы продолжительность возможной диссипации
уменьшилась во много раз.
Однако эти соображения не имеют прямого отношения
к вопросу о том, каковы были начальные условия, в кото-
рых оказалась планета, когда она уже превратилась в
полностью отвердевшее тело. Какова была при этом тем-
пература ее поверхности? Представляла ли планета
раскаленное огненно-жидкое тело, как это принималось
почти всеми геологами в недалеком прошлом и частично
принимается еще и теперь, или же планетная масса была
первоначально совершенно холодной и лишь постепенно
разогревалась вследствие радиоактивного распада, осо-
бенно интенсивного несколько миллиардов лет назад?
Можно ли считать, что ничтожное содержание в современ-
ной атмосфере инертных газов с большим молекулярным
весом — неона, аргона, криптона и ксенона является сви-
детельством в пользу высокой температуры первичной
123
Земли? Выше уже приводились аргументы против подоб-
ного заключения. Почти полное отсутствие этих газов бы-
ло, очевидно, обусловлено огромной утечкой водорода,
увлекавшего с собой все другие элементы первоначаль-
ной атмосферы.
По всей вероятности, современное состояние Земли
определялось условиями ее образования из первоначаль-
ного сгущения, в котором утечка водорода и вообще лег-
ких элементов происходила еще на ранней стадии кон-
денсации. С точки зрения теории происхождения планет
из первоначального газово-пылевого облака, окружаю-
щего солнечное сгущение, не может быть и речи о высокой
температуре первоначальной Земли. Напротив, образова-
ние устойчивых конденсаций было возможно, как мы виде-
ли выше, только при весьма низкой температуре газово-
пылевого облака. В дальнейшем, по мере уплотнения
конденсаций, происходило увеличение температуры, что,
по всей вероятности, и определило отсортировку водорода
в пространство, за исключением лишь того его количе-
ства, которое успело войти в устойчивые соединения с дру-
гими элементами, главным образом с кислородом.
В результате остались в основном более тяжелые и
тугоплавкие элементы с некоторым количеством окклюди-
рованных в них газов, которые образовали современную
Землю. Различные соединения внутри Земли определя-
лись главным образом условиями высокого давления и
происходили преимущественно в направлении уменьшения
эквивалентного объема. Так, например, поскольку обыч-
ная молекула железа отличается гораздо меньшим эквива-
лентным объемом, чем соединение железа и кислорода
Ре20з, то в глубоких недрах Земли даже без какой-либо
высокой температуры создавались условия, благоприят-
ствующие нарушению молекулярных связей и выделению
железа в чистом виде. Все химические реакции при огром-
ных давлениях, существующих внутри Земли, должны
были подчиняться этому принципу.
Согласно вычислениям Парсона, давление, необходи-
мое для диссоциации окиси железа, составляет 570 тысяч
кг/см2, что соответствует глубине примерно в 1400 км.
При еще большем давлении, около миллиона кг/см2,
должны уже нарушаться электронные оболочки в атомах
и всякое вещество получает электропроводящие, «метал-
124
лические» свойства при одновременном значительном уве-
личении удельного веса, что именно и произошло внутри
центрального ядра Земли. У планет с малой массой и
сравнительно малым давлением в центре не может раз-
виться подобное «металлическое» уплотненное ядро.
Таким образом, и с точки зрения наблюдаемой слои-
стости земного шара нет оснований предполагать, что тем-
пература в нем с самого начала могла быть высокой и что
внутри Земли происходили значительные конвекционные
течения и перемещения вещества различного удельного
веса. Напротив, эта слоистость объясняется главным об-
разом эффектом давления. Тем не менее внутреннее тело
Земли имеет значительный запас энергии и даже в настоя-
щее время не находится в спокойном состоянии. На протя-
жении эволюции нашей планеты много раз поднимались
горы, сглаживаясь затем деятельностью воды и ветра.
Насчитывается четыре крупных цикла горообразования в
Европе, именно до кембрия, в силуре, в конце каменно-
угольного периода, в третичном периоде, причем между
ними имеется еще по 5 или 6 более мелких. В общей слож-
ности, согласно Холмсу, в Европе установлено 20 циклов
горообразования, включая и более мелкие, и примерно
такое же количество в Америке. Поднятие гор в результа-
те образования складок сопровождалось длительными
периодами денудации, размывания и нивелирования.
Итак, с наиболее ранних эпох существования Земли,
которые возможно проследить по геологическим данным,
земная кора находилась в движении, которое периодиче-
ски то усиливалось, то замирало. На какой же глубине
земного шара заложена первопричина этих движений?
Можно утверждать, что эта глубина далеко превосходит
толщину земной коры и соответствует глубоким недрам
Земли. Главное основание для этого дают астрономиче-
ские исследования изменений продолжительности суток.
В результате работ Джефрейса, де Ситтера, Броуна,
Клеменса и других удалось показать, что вращение Земли
постепенно замедляется, главным образом под действием
приливных сил Луны и Солнца. Однако это замедление не
равномерно. Оно часто скачкообразно прерывается в ре-
зультате ускорения или замедления скорости вращения.
Отклонения в длине суток выражаются лишь в тысячных
долях секунды. Это требует изменения относительных
125
моментов инерции порядка 10 "9. Наибольшее относитель-
ное изменение момента инерции произошло в 1897 г. и
составляло 4 • 10 ~8. Подобные скачки происходят быстро,
так что все изменение занимает немного месяцев, макси-
мум 2—3 года. Начиная с 1667 г. можно указать даты
семи подобных скачков в скорости вращения Земли, а
следовательно, и в моменте ее инерции. Это важное
явление требует объяснения.
Если бы в деформации 1897 г. принимала участие вся
масса земного шара, то радиус Земли должен был бы из-
мениться всего лишь на 13 см. Наоборот, если, согласно
Броуну, предположить, что изменение происходило лишь в
поверхностном слое толщиной в 80 км, в то время как вся
остальная земная масса оставалась без всякого измене-
ния, то радиальное смещение по всей сферической поверх-
ности составило бы 5—6 м. Однако совершенно невозмож-
но допустить, что подобные скачки могут охватывать
одновременно всю земную поверхность. Гораздо естествен-
нее считать, что они происходят в результате местных
деформаций, например под отдельными материками. В та-
ком случае они должны быть значительно больше. При
толщине слоя в 80 км местные радиальные смещения
должны, быть может, достигать сотен метров. Этого, без-
условно, не наблюдается. Отсюда неизбежен вывод, что
в радиальных смещениях участвуют значительные мас-
сы земного шара и очаги этих смещений возникают на
глубине многих сотен километров. Этому как раз
соответствует расположение очагов глубинных землетря-
сений.
Подобные глубинные очаги землетрясений были, на-
пример, обнаружены А. Н. Заварицким вблизи Камчатки
под Азиатским материком. Глубина залегания их оказа-
лась около 600 км; на той же плоскости разлома, ориенти-
рованной к земной поверхности под углом в 30°, располо-
жены центры вулканизма на глубине в 150 км. Аналогич-
ные глубинные очаги тектонических смещений обнаруже-
ны во многих областях земного шара.
Таким образом, вся совокупность подобных данных
показывает, что основная масса Земли вовсе не находит-
ся в условиях термического равновесия, как это было бы в
случае холодного тела, окруженного радиоактивной излу-
чающей оболочкой.
126
Напротив, оказывается, что на весьма больших глуби-
нах происходят мощные процессы, находящие свое отра-
жение на поверхности и сотрясающие всю планету.
Таким образом, нет оснований считать, что первона-
чальная Земля была совершенно холодным телом, хотя,
безусловно, она не находилась в раскаленном состоянии.
Это представление о сравнительно высокой температуре
Земли, которая и теперь в наиболее глубинных слоях соот-
ветствует, на основании сейсмических данных, 3000°, под-
тверждается также распределением в Земле радиоактив-
ных элементов.
Известно, что уран, наиболее тяжелый элемент, скап-
ливается преимущественно в кислых породах, базальтах,
но основные породы сравнительно бедны им. Он очень
распространен в гранитах, обогащает водные растворы и
поэтому встречается во всех осадочных слоях. С погру-
жением внутрь Земли количество его быстро уменьшается.
Старые лавы, соответствующие мощным извержениям с
больших глубин, содержат его в незначительном количе-
стве; более молодые лавы — в количестве гораздо боль-
шем. В метеоритах его примерно в 100 раз меньше, чем в
базальтах.
Естественно считать, что каким бы способом ни обра-
зовалась Земля, распределение в ней радиоактивных ве-
ществ было в начале равномерным. В процессе дальней-
шей эволюции земного шара эти радиоактивные вещества,
несмотря на свой исключительно большой атомный вес,
выделились из центральных и промежуточных частей зем-
ного шара и образовали сравнительно тонкий поверхно-
стный слой, скапливаясь преимущественно на континен-
тах. Этот процесс дифференциации связан, очевидно, с ма-
лой способностью урана входить в соединения с другими
элементами, но вместе с тем он должен определяться и
какими-то интенсивными циркуляциями вещества между
глубинными и поверхностными частями земного шара.
Подобные течения не могут иметь места без достаточно
высокой температуры. В противном случае, при давле-
ниях в сотни тысяч и миллионы атмосфер и при соот-
ветственно огромной вязкости, настолько полное обогаще-
ние ураном поверхностных слоев за счет основной массы
земного шара было бы невозможным. К этому можно
127
добавить, что современные воззрения на природу земного
магнетизма также исходят из предположения об интенсив-
ных циркуляционных течениях во внутреннем жидком
ядре Земли.
Итак, повидимому, следует считать, что Земля образо-
валась из достаточно холодного протопланетного облака
и первоначально представляла одно из образовавшихся в
нем сгущений. Это сгущение в процессе сжатия должно
было нагреться, что содействовало потере легких газов, в
первую очередь водорода. Кислород удержался в значи-
тельном количестве вследствие своего огромного химиче-
ского сродства в соединениях с водородом, углеродом и
многими другими элементами. При образовании твердой
коры и далее, в процессе многочисленных и интенсивных
вулканических извержений, Земля получила большое
количество водяного пара, углекислоты и других газов,
которые выделились из жидкой магмы. Эти выделившиеся
газы образовали вторичную газовую оболочку вокруг
Земли. Масса этой оболочки невелика, несколько менее
миллионной доли массы всей Земли.
В этой вторичной атмосфере Земли совершенно не
было свободного кислорода, а следовательно, и озона. Как
всеми признано в настоящее время, свободный кислород
в земной атмосфере представляет результат деятельности
зеленых растений и водорослей, именно продукт фотосин-
теза. Под действием солнечного излучения углекислота на
протяжении многих миллионов лет расщеплялась на угле-
род и кислород. Углерод шел на построение самого орга-
нического вещества, которое в значительной мере погре-
балось в недрах Земли в виде каменного угля, торфа и
нефти, кислород поступал в атмосферу. Таким образом,
присутствие свободного кислорода в атмосфере планеты
есть прямое и несомненное доказательство наличия на ней
биосферы, способной преобразовывать состав атмосферы
и даже свойства поверхности планеты.
Итак, мы видим, что земная атмосфера прошла длин-
ный путь эволюционного развития. Эта эволюция тесным
образом связана с возникновением и развитием жизни.
Знание первоначальных условий, в которых находилась
наша Земля, имеет большое значение для лучшего пони-
мания зарождения и развития жизни на Земле и на дру-
гих планетах.
Глава V
О ФИЗИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ И возможности
ЖИЗНИ НА ЛУНЕ
Вскоре после изобретения телескопа и применения его
для исследования небесных тел стало ясно, что природа
Луны резко отличается от земной, что там нет воды, обла-
ков, воздуха и вообще самых необходимых условий для
существования жизни. Уже около двухсот пятидесяти лет
назад Фонтенелль в книге «Разговоры о множестве ми-
ров» 1 писал относительно природы Луны следующим об-
разом:
«...Солнце не поднимает сверх Луны ни курения ни
паров. Надобно, чтобы она была куча некая диких кам-
ней и мраморов, в которой не бывает никаких паров вос-
хождения. Столь свойственно и нужно бывать им там, где
вода имеется, что где они не делаются, там и воде быть не
должно. Кто убо таковы жители тех диких камней, кото-
рые ничего производить не могут, и такой земли, которая
вод не имеет?» Итак, Фонтенеллю было уже совершен-
но ясно, что на Луне нет ни воды, ни воздуха. Отсюда
вполне разумно было сделать заключение, что там не мо-
жет быть и никаких жизненных форм, по крайней мере
высокоорганизованных. Однако стремление населять
каждое космическое тело живыми и даже мыслящими
существами было слишком велико, чтобы перед ним могло
устоять трезвое научное исследование. Тенденция во что
1 Перевод А. Д. Кантемира, 1740.
9 А. И. Опарин, В. Г. Фесенков	129
бы то ни стало населять Луну какими-то формами жизни
продолжалась и в дальнейшем и в некоторой мере про-
должается даже сейчас.
В начале XIX в. защитниками идеи жизни на Луне
были известные астрономы Шретер, много занимавшийся
наблюдениями Луны, и Гершель. Оба они пользовались
большим научным авторитетом. В 1822 г. немецкий астро-
ном Грутгуйзен — родоначальник метеоритной теории
происхождения лунных кратеров объявил, что он открыл
лунный город на границе Синус Медии недалеко от цент-
ра лунного диска. Грутгуйзен дал даже подробное описа-
ние этого воображаемого города. Лишь позднее исследо-
ватели Луны Бер и Медлер показали, что все это было не
более как игра воображения, стремление непременно най-
ти хотя какое-нибудь обоснование предположению об оби-
таемости Луны. Бер и Медлер впервые установили, что
Луна не может быть обитаема, по крайней мере высши-
ми формами жизни. Однако интересно отметить, что
еще 120 лет назад широкие слои населения были очень
склонны считать, что на Луне имеется разнообразная
жизнь.
Интересным примером этого служит мистификация,
проделанная одним американским журналистом, который
воспользовался большой популярностью астронома Джо-
на Гершеля и его путешествием в Южную Африку для на-
блюдения южного, еще совершенно не изведанного неба.
Этот журналист напечатал в газете «Нью-йоркское солн-
це» («New York Sun») потрясающее сообщение об откры-
тии Гершелем при помощи 20-футового телескопа с приме-
нением огромных увеличений и подсвечиванием фокаль-
ных изображений замечательных форм жизни на Луне.
Обезьяноподобные люди с крыльями, как у летучих мы-
шей, и еще более странные создания сферической формы,
которые с большой быстротой катались по склону гор,—
подобные описания поразили воображение доверчивых чи-
тателей.
Тираж газеты, в которой печатались эти сообщения,
быстро поднялся в несколько раз. Широкие слои населе-
ния были введены в заблуждение. Такие серьезные газе-
ты, как «New York Times» и «New Yorker», объявили, что
эти открытия Гершеля начинают новую эру в наблюда-
тельной астрономии.
130
Рис. 31. Горная цепь Апеннин
9*
Вся эта чепуха была, конечно, опровергнута Гершелем,
как только он узнал про нее, но важно отметить, что по-
добные измышления попадали на весьма благоприятную
почву.
Нашелся и в Петербурге бойкий журналист, издав-
ший на русском языке книгу о жителях Луны, в которой
в еще более развязной форме рассказывалось об «откры-
тиях» Гершеля. Появление этой книги вызвало уничто-
жающую отповедь со стороны В. Г. Белинского, расце-
нившего ее как издевательство над наукой.
Хотя представление о наличии разумных существ на
Луне было опровергнуто работами Бера и Медлера, но
наличие на ней животных и растений продолжало счи-
таться вероятным почти до последнего времени. Извест-
ный астроном конца XIX — начала XX в. Вильям Пике-
ринг нашел в лунном кратере Эратосфене, замыкающем
горную цепь Апеннин, некоторое количество странных
темных пятен, которые показывали каждую лунацию пра-
вильные изменения и даже перемещения. Он предложил
объяснение (1924 г.), согласно которому эти пятна пред-
ставляют целые сборища насекомых. По его словам, пят-
на походят по своим размерам на те сборища бизонов,
переходящих с места на место, которые мог бы видеть
лунный астроном около сотни лет назад на обширных
равнинах Северной Америки. Большой авторитет, кото-
рым пользовался Вильям Пикеринг, заставил отнестись
со вниманием к его странной гипотезе, но в настоящее
время она, конечно, никем не принимается серьезно.
Однако изменения на Луне до настоящего времени
приводят в смущение наблюдателей и заставляют их
искать объяснение этих явлений в том, что они якобы свя-
заны с развитием растительности. Такие изменения более
или менее правильного характера, повторяющиеся каж-
дую лунацию, наблюдались, например, в кратерах Энди-
мионе, Гримальди, Риччиоли. Так, например, в Эндимионе
замечены пятна, которые представляются более серыми,
чем общий тон дна кратера, расширяются или сужаются
и даже пропадают в зависимости от поднятия Солнца
над горизонтом. Тот же В. Пикеринг был убежден, что
все это определяется развитием и умиранием раститель-
ности.
В другом кратере — Аристилле в Море Дождей Пике-
132
ринг открыл две параллельные полоски, названные им
каналами, контраст которых возрастает по мере нагрева-
ния при поднятии Солнца над горизонтом. В недавнее
время Мур указал на интересное явление аналогичного
характера внутри известного кратера Аристарха — само-
го яркого места на всей лунной поверхности, хорошо ви-
димого в пепельном свете даже на неосвещенной части
лунного диска.
Еще в 1868 г. Филлипс нашел, что когда Солнце под-
нимается над дном кратера Аристарха и тени, отбрасы-
ваемые валами, достаточно укорачиваются, можно заме-
тить в нем очень слабые темные радиальные полосы. По-
степенно они все более темнеют и делаются отчетливее.
В большие телескопы видно, что эти полосы разделяются
на ряд отдельных небольших пятнышек. Во время своего
наибольшего развития они, как указывает Мур, сначала
достигают внутренних валов кратера, распространяясь от
его центра, а затем даже переходят через валы на окру-
жающую местность. Такие изменения наблюдались в не-
большом кратере Бирт, расположенном в южной части
лунного диска около известной «прямой стены»; в 1949 г.
Мур открыл аналогичные полосы переменной интенсив-
ности в кратере к востоку от Буллилдуса в Море Нубиум
и т. д. Согласно А4уру, можно указать примерно 20—25
аналогичных кратеров, но Аристарх является наиболее
крупным и доступным из них.
В 1951 г. Мур предположил, что эти явления связаны
с развитием растительности. Он представлял, что от цен-
трального кратера тянутся глубокие радиальные трещи-
ны, из которых поднимаются газы неизвестной природы.
Ночью они замерзают, но днем, при большом солнечном
нагреве, эти газы воздействуют на почву и способствуют
развитию растительности. Наибольшее количество газов
выделяется в области центральной горки, которая пред-
ставляет центр вулканической активности, поэтому имен-
но от этой горки и происходит распространение расти-
тельности. По мнению Мура, эти газы не водяные пары
и, конечно, не кислород, но, возможно, углекислота. Он
считает, что подобная лунная растительность совершенно
не похожа на земную.
Само собой разумеется, что во всех этих рассужде-
ниях вовсе не учитываются специфика живого вещества
133
и условия, необходимые для его возникновения и суще-
ствования.
Некоторым оправданием для авторов подобных вы-
сказываний может служить только их неосведомленность
р вопросах биологии.
Для более детального рассмотрения проблемы жиз-
ни на Луне остановимся прежде всего на ее физических
свойствах. Уже простой глаз свободно различает на лун-
ном диске многочисленные темные пятна, получившие
названия морей, но в действительности представляющие
собой бассейны застывшей лавы стекловидного характе-
ра. Названия этим пятнам были даны учеником Гали-
лея — Риччиоли, который первый нанес их на карту.
Изолированное овальное море, заметное на краю лунно-
го диска уже через несколько дней после новолуния,—
Море Опасностей — получило свое название, по всей ве-
роятности, вследствие того, что с положением Луны око-
ло новолуния связывались резкие перемены погоды. Эти
«моря», преимущественно сосредоточенные в северном
полушарии Луны, образуют сплошной пояс, везде и всег-
да сохраняя приблизительно круговую форму. Если бы
Море Опасностей находилось около центра диска Луны,
то оно представлялось бы в виде довольно правильного
круга. То же самое можно заметить и относительно Моря
Дождей, огромной равнины, ограниченной с юга наибо-
лее высоким на Луне горным хребтом Апеннин, с запа-
да — горами Кавказа и Альп, с севера рядом кратеров и
кольцевых гор, из которых особенно заметен Платон и
обрывистый вал Залива Радуги, и только с востока по-
степенно переходящей в общую поверхность Океана
Бурь.
Подобную же круглую форму имеет Море Спокой-
ствия, до некоторой степени также и Море Ясности и дру-
гие, если они не слишком сильно деформированы наложе-
нием других образований. Вообще круглая форма впадин
представляет наиболее распространенный тип лунного
рельефа. Между огромными морями, поперечником око-
ло тысячи километров, кольцевыми горами — равнина-
ми, окруженными кольцевым валом, кратерами, и, нако-
нец, едва заметными впадинами — порами можно просле-
дить непрерывную последовательность формаций. Круп-
ная кольцеобразная гора, как Гримальди, нисколько не
134
Рис. 32. Луна после первой четверти
отличается по форме от маленького моря. Между малым
кратером и порой также нет никакой разницы. С телеско-
пом средних размеров можно насчитать на обращенной
к нам части Луны не менее 40 тысяч подобных образова-
ний. Одни из них возникали раньше, другие позже и за-
частую разрушали при этом уже существовавшие валы.
Горные цепи окружают преимущественно края лунных
морей и все без исключения имеют сбросовый характер,
т. е. состоят из отдельных пиков, смещенных по отноше-
нию друг к другу в вертикальном направлении. Повиди-
мому, сама поверхность морей затвердела уже после того,
как образовались гористые части, в том числе горные
цепи; это видно из того, что некоторые из них частично
опустились и как бы растворились в окружающей равни-
не. В этом сбросовом характере лунных гор заключается
их коренное отличие от гор на Земле, которые, как пра-
вило, построены из складок, часто весьма запутанных.
Кроме кольцевых образований и отдельных пиков,
особенно хорошо видных на морях, на Луне при условии
благоприятного освещения заметны длинные трещины —
бороздки, которые обычно не имеют никакого отношения
к рельефу местности и иногда даже пересекают кратеры.
Такова, например, известная бороздка Гигинуса, прохо-
дящая через кратер того же названия и хорошо заметная
в средней части Луны около первой или последней четвер-
ти. Около кратера Триеснекер вся лунная поверхность по-
крыта густой сетью трещин, видимых в зрительную трубу
даже небольшого размера.
При условиях освещения, создаваемых в средней ча-
сти лунного диска, иногда можно легко заметить, что
трещины, линии сбросов на значительной площади ориен-
тированы по одинаковому направлению (в особенности
замечательна так называемая прямая стена около Пур-
баха). Все это показывает, что такие образования вызва-
ны внутренними причинами.
Несмотря на огромное развитие геологии за послед-
ние десятилетия, не было выдвинуто никакого нового объ-
яснения образования форм лунной поверхности. До сих
пор серьезно дебатируется так называемая метеоритная
теория образования лунных кратеров, выдвинутая впер-
вые Грутгуйзеном в 1824 г. Эта теория была вскоре за-
быта, но потом снова воскрешена английским астроно-
136
мом Проктором, который сам от нее отказался в поздней-
ших работах. Тем не менее она поддерживается многими
астрономами и в настоящее время. Этой теории посвяще-
на большая книга Болдуина «The Face of the Moon»
(«Лик Луны»), в которой приводятся различные аргу-
менты в ее пользу.
Рис. 33. Бороздка Гигинуса
Не подлежит сомнению, что отдельные кратеры круг-
лой формы могли образоваться в результате выпадения
крупных метеоритных масс, как это имело место в неко-
торых областях земной поверхности. При этом, однако,
не образуются формации с профилем лунных кольцевых
гор, в особенности центральные горки.
Можно выставить следующие основные возражения
против метеоритной теории. Во-первых, лунные кратеры
показывают известную закономерность в их расположе-
нии. Более мелкие располагаются преимущественно по
краям валов крупных кольцевых гор. Часто встречаются
двойные кратеры. В ряде случаев имеются тесные цепоч-
ки, состоящие из маленьких кратеров или пор. Между тем
метеориты должны были падать более или менее случай-
но, и следы от их падения не должны иметь какого-либо
систематического расположения. Во-вторых, иногда в
137
одном и том же образовании можно заметить различные
напластования, относящиеся к разным эпохам. Таков,
например, известный кратер Коперник, подробно изучен-
ный геологом Сперром. В-третьих, центральные горки кра-
теров, как правило, имеют на своих вершинах маленькие
отверстия — жерла вулканов. Болдуин насчитал 12 таких
отверстий на вершинах центральных горок и вычислил,
что если они также образованы падением метеоритов, то
подобных случаев должно быть для всей лунной поверх-
ности около 15, что как будто соответствует действитель-
ности. Однако Вилкинс и Мур при помощи наибольшего
телескопа в Европе — 82-сантиметрового рефрактора Ме-
донской обсерватории, а также 62-сантиметрового реф-
рактора Кембриджской обсерватории открыли много но-
вых образований этого рода, так что в настоящее время
известны не менее 40 таких жерл на вершинах централь-
ных горок. Принимая во внимание трудность их наблюде-
ния, можно быть уверенным, что их действительное число
во много раз больше и что подобные жерла центральных
горок составляют правило, а вовсе не редкое исключение.
Это тем более очевидно, что отверстия на центральных
горках всегда встречаются в точности на их вершинах,
но никогда не встречаются на склонах, как должно было
бы быть при их случайном образовании от падений
метеоритов.
В то же время при более детальном рассмотрении лун-
ных образований обнаруживается множество следов тек-
тонической и вулканической деятельности. Лунные кра-
теры оказываются в некоторых случаях явственно поли
тональной формы; они образовались по линиям разрыва,
отмеченным более или менее явственно видимыми трещи-
нами или линиями сбросов. Таковы многочисленные по-
лигональные формы вблизи центрального меридиана
средней части лунного диска, а также в области, приле-
гающей к северному полюсу. Эти полигональные формы
были подробно изучены Пюизе. В качестве примера мож-
но привести цирк Птолемей, представляющий обширную,
слегка волнистую равнину, окаймленную уступами скал,
образующими почти правильный шестиугольник. Вся эта
местность с кольцевыми горами Птолемей, Альфонс, Ар-
захель, Альбатений, Гершель и т. п. изобилует прямоли-
нейными сбросовыми линиями, определяющими форму и
138
расположение кратеров. Укажем, например, на длинную
линию провала, идущую вдоль северного края Птолемея
касательно к валу Альбатения. Эта линия изобилует мно-
жеством мелких кратеров, образующих длинную цепочку.
Рис. 34. Лунные кальдеры Птолемей, Альфонс,
Арзахель
Подобные линии, совпадающие с контурами кратеров
или кольцевых гор, обусловливают обилие мелких крате-
ров на их валах, в чем легко убедиться при помощи про-
стого статистического подсчета.
Внимательное наблюдение показывает, что строение
поверхности Луны везде определяется ее тектоникой.
Например, на бороздке, проходящей через кратер Гигинус,
139
можно насчитать примерно полтора десятка мелких кра-
теров. Замечательно, что направление горных хребтов,
долин и других деталей строения в этом районе парал-
лельно северной части этой бороздки. В западной части
этой области, на значительном расстоянии от Гигинуса,
видна другая бороздка, совершенно прямолинейная и в
точности параллельная южной половине бороздки Гиги-
нуса. Подобных трещин — бороздок на Луне многие сот-
ни, и все они связаны с рельефом окружающей местности.
Нанесение на карту этих расселин, частично открытых,
частично проявляющихся в линиях провалов, показывает,
что основной очаг их расположен в области Моря Дож-
дей. Более сложное сочетание направлений разрывов в
лунной коре наблюдается в области южного полюса.
Из других проявлений тектоники отметим часто
наблюдаемое расположение кратеров длинными цепоч-
ками, а также упомянутое выше характерное явление
«двойникования», когда рядом встречаются, большей
частью по меридиональному направлению, пары кратеров,
вполне схожих между собой, как, например, Автолик
и Аристилл, Аристарх и Геродот, Мессье и Мессье-А
и т. д. Причина этого заключается, очевидно, в том, что
оба кратера образовались на одной и той же тектониче-
ской линии.
На Луне остались многочисленные следы былой вул-
канической деятельности. В ряде случаев (например,
в районе Эратосфена) внешние склоны кальдеры и вся
прилегающая область на расстоянии в десятки километ-
ров засыпаны выброшенными обломками. Далее следу-
ют отложения пепла в виде системы лучей более или
менее правильного характера. Лавовые поля на Луне
сравнительно редки. Геолог Сперр, исследовавший Луну
главным образом по фотографиям Маунт-Вилсоновской
обсерватории, указывает лишь две области — Фонте-
нелль-А около северного полюса и в центре Луны, вокруг
небольшого кратера между Манилием и Гигинусом,—
покрытые слоем темной базальтовой лавы. Гораздо чаще
встречается характерная каналовая структура, радиаль-
но бороздящая наружные склоны валов кальдер. Эти
радиальные линии действительно представляют собой
углубления в виде рвов. При низком положении Солнца
они хорошо заметны, но исчезают по мере приближения
140
Рис. 35. Горная область вокруг Тихо
к полудню. Получается впечатление, что когда-то жид-
кость низвергалась вдоль склонов кратера, прокладывая
подобные каналы — овраги. Единственный аналог на
Земле, который может произвести подобное действие,—
это вода. Возможно, что водяные пары, выделявшиеся
в обилии при извержениях лунных кратеров, конденсиро-
вались в воду, которая текла вдоль склонов, далеко не
распространяясь и снова превращаясь в пар. Этим же
можно объяснить и происхождение широких извилистых
бороздок, очевидно, не имеющих ничего общего с тре-
щинами и линиями сбросов. Эти бороздки (например,
в области кратеров Аристарха и Геродота) исходят из
кратера и, следуя рельефу местности, исчезают на окру-
жающей равнине.
Интересно провести сравнение былой вулканической
деятельности на Луне с вулканическими процессами на
Земле. Академик А. П. Павлов, характеризуя огромное
развитие вулканизма в истории Земли, давал следующие
примеры: «Река Колумбия и ее проток Змеиная река на
значительном протяжении своего течения прорезывают
толщи застывшей базальтовой лавы в сотни метров тол-
щиною, и эти лавы покрывают необозримое глазами
пространство в 150—300 км в поперечнике, причем не
видно никаких следов вулканов, из которых излилась эта
лава, как будто лава эта изливалась просто из трещин
земной коры и затопляла целую область, скрывая под
собою ее первоначальный рельеф... Еще более замеча-
тельное древнее лавовое излияние в области верховьев
реки Иеллостоуна, где находится знаменитый националь-
ный парк, занимающий площадь, равную третьей части
быв. Московской губернии. Это слегка холмистое плато
среди горных цепей Скалистых гор со средней высотой
2400 м представляет колоссальную массу лавы, некогда
излившейся в это замкнутое среди гор пространство
и образовавшей здесь лавовое озеро, затопившее основа-
ния гор до высоты 500—600 м. Лава этого озера излива-
лась местами через промежутки между горами в сосед-
ние горные области»
В других местах земного шара подобные базальтовые
потоки также занимают огромное пространство. Напри-
1 А. П. Павлов. Вулканы, землетрясения, моря, реки. М.,
1948, стр. 30—31.
142
мер, в северо-западной части США базальтовое плато
занимает площадь в 15 тысяч кв. миль. То же самое мы на-
ходим в Западной Индии. Аналогичные массы базальтов
в северной части Британских островов, возможно, прости-
раются под океаном до самой Исландии и захваты-
вают ее.
При таких мощных проявлениях вулканической дея-
тельности на Земле, сохраняющихся до настоящего вре-
мени несмотря на непрестанное действие воды и ветров,
следует признать, что на Луне вулканическая активность
была относительно слабой. Учитывая большую легкость
выброса пепла из лунных вулканов вследствие малой силы
тяжести (в 6 раз меньшей, чем на Земле) и отсутствие
атмосферы, можно сказать, что эти выбросы покрывают
в общем незначительную площадь.
Райт указывает, что траектории тел, выброшенных из
лунных кратеров, при тех же начальных скоростях и угле
выброса должны быть на Луне в 20—50 раз длиннее, чем
на Земле. Несмотря на это, одно из наибольших полей,
покрытое пеплом и связанное с кратером Коперник, про-
стирается по радиальному направлению лишь на 600 км,
занимая площадь примерно в 1 миллион км2.
В то же время на Земле при извержении Кракатоу в
1883 г. облака пепла, выброшенного на высоту 50 км,
плавали в течение нескольких месяцев вокруг всей Земли,
а при извержении Томборо в 1815 г. выпадение пепла
произошло на площади около 2 миллионов км2.
Таким образом, детальное изучение лунных форм поз-
воляет судить об образовании и развитии нашего спутни-
ка. Весьма вероятно, что образование лунных морей было
вторичным явлением и вызывалось частичным расплавле-
нием тонкой лунной коры, причем вылившаяся магма в
некоторых случаях заливала окрестные участки.
Очень многим кажется странным, что на Земле, как
правило, отсутствуют кольцевые формы рельефа, столь
обычные на Луне. Это объясняется чрезвычайно быстрым
разрушением земных форм под действием воды и ветра.
В результате такого разрушения сравниваются и исче-
зают целые горные хребты, а тем более вулканические
образования кольцевого строения.
В настоящее время лишь две области на Земле актив-
ны в вулканическом отношении: область Средиземного
143
моря и область тихоокеанской вулканической дуги. В свя-
зи с этим отметим, что в окрестностях Неаполя имеется
сохранившееся кратерное поле, состоящее из ряда тесно
расположенных кальдер. Много других кальдер было об-
наружено на Камчатке А. Н. Заварицким в результате
аэрофотографической съемки. Валы этих кальдер частич-
но размыты и местами нарушены, но очень хорошо рас-
познаются с воздуха. Вполне понятно, что в древних
вулканических областях Земли подобные кальдеры дол-
жны были давно исчезнуть.
В очень слабой степени вулканическая деятельность
проявляется на Луне и в настоящее время. Почти каждый
исследователь, много лет изучающий Луну при самых раз-
личных условиях ее освещения, может привести несколь-
ко примеров небольших изменений. Так, например, В. Пи-
керинг указывал на изменения в районе дна цирка Пла-
тон, в области Эратосфена, Аристарха и в других местах.
Иногда эти изменения проявляются в виде местного по-
нижения видимости различных деталей, как будто над
лунным рельефом образуется легкая дымка тумана. Ино-
гда происходят изменения очертаний отдельных пятен в
зависимости от обстоятельств их освещения или инсо-
ляции.
Пожалуй, более достоверный пример реального про-
явления внутренних сил на Луне, происшедший на гла-
зах у астрономов, представляет кратер Линней. Этот
кратер расположен на видном месте в Море Ясности,
многократно наблюдался, измерялся и заносился на карты
Лорманом, Медлером и в особенности Шмидтом. В част-
ности, на рисунках Шмидта, выполненных в 1841—
1843 гг., он изображен как очень заметный кратер диа-
метром около 6 миль. Медлер отмечал его значительную
глубину и отсутствие центральной горки.
Однако 16 октября 1866 г. Ю. Шмидт, снова наблю-
давший Море Ясности, не нашел этого кратера. Вместо
глубокой впадины осталось только беловатое пятно.
Многочисленные наблюдатели, обратившие внимание на
этот исключительный объект, подтвердили, что глубокий
кратер, описанный ранее, действительно отсутствует.
Вскоре после извещения Шмидта многие наблюдатели
нашли только сравнительно мелкую впадину диаметром
в 6 миль, которая затем, невидимому, исчезла, так как в
144
настоящее время, согласно Торнтону, исследовавшему
Линней с помощью сильного телескопа, имеется только
беловатое пятно переменной величины и возвышение с
маленьким и глубоким центральным кратером. Таким
образом, в данном случае как будто имело место исчез-
новение довольно значительного и глубокого кратера с
поверхности Луны, причем это событие произошло между
1843 и 1866 гг. Причина его неизвестна, но, повидимому,
оно может быть объяснено только проявлением вулкани-
ческой активности. По всей вероятности, внутренняя маг-
ма заполнила кратер и образовала возвышение с неболь-
шой центральной впадиной 1.
Можно указать и другие аналогичные, но менее досто-
верные случаи. На западном краю Моря Опасностей Шре-
тер в свое время указал и описал довольно большой кра-
тер диаметром в 23 мили с резкими валами и темным
дном, видимый при всех условиях освещения. Он выбрал
этот кратер в качестве опорного пункта, что указывает на
его хорошую видимость. К середине XIX в. этот кратер
почти полностью исчез, и от него осталось только плохо
заметное понижение между двумя горными пиками. Мед-
лер перенес название этого кратера — Альхазен на дру-
гой объект, расположенный несколько южнее, так что
современный Альхазен не имеет ничего общего с кра-
тером Шретера. Повидимому, мы имеем здесь также
вполне реальное изменение в рельефе Луны.
Большой интерес вызвал также двойной кратер Мес-
сье (один из его составляющих называется теперь Пике-
рингом), расположенный в Море Изобилия. Этот двой-
ной кратер интересен тем, что от него в восточном направ-
лении тянется короткий штрих, напоминающий кометный
хвост. Кратеры разделены между собой небольшим хреб-
том. Найниджер недавно высказал странную идею, что
эти кратеры представляют два отверстия огромного тун-
неля, пробитого каким-то метеоритом в этом горном хреб-
те. Подозрения относительно возможного изменения кра-
тера Мессье основаны только на недостаточно достовер-
ном свидетельстве Бера и Медлера о том, что оба крате-
1 На карте Кассини (конец XVII столетия) кратер Линней так-
же не отмечен. Очевидно, что этот кратер никогда не был легким
объектом для наблюдения.
Ю А. И. Опарин, В. Г. Фесенков	145
ра в точности одинаковы, известно, что в настоящее вре-
мя они заметно различны. Это несоответствие, вероятно,
обусловлено различием в условиях освещения в пределах
одной и той же лунации. Кроме того, согласно Клейну, эта
область иногда покрывается туманом, который в этих слу-
чаях частично скрывает отдельные детали кратера. 20 ав-
густа 1950 г. Мур нашел внутри одного из этих кратеров
блестящее белое пятно, которое, как будто, не могло быть
не замеченным ранее. Вообще эта область лунного диска
заслуживает внимания.
Итак, мы можем предполагать, что в некоторых случа-
ях на Луне и в настоящее время происходят явления вул-
канического характера, вызывающие изменения не толь-
ко окраски деталей поверхности, но и ее рельефа. Но, ко-
нечно, к констатации этих явлений нужно подходить с
большой осторожностью.
Существенно отметить, что лунная поверхность способ-
на очень сильно нагреваться солнечными лучами и быст-
ро отдавать тепло в пространство при своем охлаждении.
Петтит и Никольсон, работая с чувствительными тер-
моэлементами и вводя необходимые поправки для отде-
ления более высокочастотной солнечной радиации, непо-
средственно отраженной от лунной поверхности, показа-
ли, что температура на лунном экваторе поднимается
свыше 100°, когда Солнце находится в зените, и падает
до 14° при заходе, а в течение продолжительной лунной
ночи опускается до —150°, т. е. почти до температуры
жидкого воздуха.
Это говорит об очень низкой теплопроводности лун-
ной поверхности, примерно в 1000 раз меньшей, чем обыч-
ная теплопроводность земных пород, например гранита,
песчаника и т. п. Во время лунных затмений, когда зем-
ная тень надвигается и покрывает лунные скалы, темпе-
ратура их падает приблизительно на 140° в течение одно-
го часа.
Интересные результаты были получены в 1949 г. в
Австралии Пиддингтоном и Миннетом, которые при по-
мощи металлического рефлектора диаметром в 120 см
фокусировали радиолучи, исходящие от слабо нагретой
Луны на радиоприемник, и измеряли их интенсивность.
Полученные температуры оказались гораздо более равно-
мерными, чем это было найдено ранее Петтитом и Ни-
146
кольсоном на основании световых лучей. Максимум тем-
пературы оказался не в полдень, а примерно спустя три
земных дня после полудня. Можно полагать, что внеш-
ний слой лунной поверхности, имеющий незначительную
толщину, достаточно прозрачен для радиолучей, так как
авторы измеряли температуру некоторого слоя, находяще-
гося на известной глубине, где максимальная температу-
ра наступает заметно позднее момента наиболее высокого
положения Солнца.
Итак, лунная поверхность покрыта тонким слоем, со-
стоящим, вероятно, из вулканического пепла и частич-
но из метеорной пыли. Его толщина, вероятно, не превы-
шает нескольких сантиметров. Под этим слоем распо-
ложены более твердые лунные породы, которые отли-
чаются значительно меньшими колебаниями температуры.
Наличие подобного распыленного слоя также свидетель-
ствует о былом лунном вулканизме.
Остановимся теперь на вопросе о том, имеется ли на
Луне хотя бы разреженная атмосфера, без которой, ко-
нечно, никакой жизни быть не может.
Теоретически можно ожидать, что сравнительно тяже-
лые газы, как молекулярные кислород и азот, могут удер-
живаться в течение всей истории развития Луны при
условии достаточно низкой температуры ее поверхности.
Однако в данном случае надо принимать во внимание
именно максимальную температуру Луны, которая может
значительно превысить 100° С. При решении вопроса о на-
личии на Луне атмосферы учитывались данные наблюде-
ний, устанавливающие видимое отсутствие сумерек на
Луне, удлинения рогов лунного серпа и т. д. Однако это
не привело к решающим выводам. Наблюдение продол-
жительности покрытий звезд луной, при котором выяв-
ляется возможная преломляющая способность лунной ат-
мосферы, также не дало ничего положительного — преж-
де всего из-за значительных неправильностей в очерта-
ниях лунного края. Определения плотности лунной ат-
мосферы по времени между исчезновением и выхождени-
ем звезды оказались совершенно противоречивыми.
Гораздо более эффективный метод был предложен
в 1942 г. Институтом астрономии и физики Академии
наук Казахской ССР. Этот метод исходит из того, что
10*	147
разреженная лунная атмосфера, наблюдаемая вблизи
терминатора на неосвещенной части лунного диска в мо-
мент первой или последней четверти, должна рассеивать
солнечный свет и поляризовать его полностью. В то же
время фон, на который проектируются эти лунные су-
мерки, должен быть совершенно неполяризован, т. е.
испускать световые колебания, ориентированные в ка-
ких угодно плоскостях, проходящих через направление
луча. В действительности этот световой фон, накладываю-
щийся на темную поверхность Луны, составляется из
света самой Луны, рассеянного в земной атмосфере, и в
слабой степени из так называемого пепельного света,
представляющего освещение Луны Землею. Между тем,
если рассеянный свет наблюдается под малым углом от
источника, то он всегда представляется неполяризован-
ным, каков бы ни был характер рассеяния.
Таким образом, для решения вопроса о лунной атмо-
сфере достаточно лишь определить, имеется ли в осве-
щении фона на Луне около первой или последней чет-
верти вблизи терминатора, т. е. около центра лунного
диска, какая-либо примесь поляризованного света. Эта
примесь может производиться только лунными сумерками.
В положительном случае по величине поляризации мож-
но судить об общем количестве рассеивающих частиц,
т. е. о массе лунной атмосферы. Способ этот чрезвычайно
чувствителен, так как в нем лунная атмосфера, освещае^
мая Солнцем под прямым углом к наблюдателю, сравни-
вается лишь с темным фоном земной атмосферы, осве-
щенной в ночных условиях в несколько миллионов раз
слабее.
Фотометрические измерения, произведенные на гор-
ной обсерватории Института, показали, что заметной по-
ляризации на Луне за пределами терминатора не имеет-
ся. Отсюда можно было рассчитать, что масса лунной
атмосферы в столбе над единицей поверхности должна
быть по крайней мере в 2—3 миллиона раз меньше, чем
аналогичная масса столба земной атмосферы. Более си-
стематические наблюдения Ю. Н. Липского, проведенные
тем же методом, но в худших атмосферных условиях,
привели его к выводу о существовании на Луне атмосфе-
ры с плотностью примерно в 10 тысяч меньше земной.
Совсем недавно такие же измерения по поляризационно-
148
му методу производились Лио на высокогорной обсерва-
тории Пик дю Миди на высоте около 3000 м, но они не
показали наличия какой бы то ни было атмосферы на
Луне. Точнее говоря, максимальная плотность лунной ат-
мосферы должна быть по крайней мере в миллион раз
меньше плотности земной атмосферы.
Интересно, однако, отметить, что на Луне имеются
все же местные помутнения типа временных туманов, ко-
торые отмечались многими наблюдателями. В 1892 г.
В. Пикеринг наблюдал при покрытии луной Юпитера
темную полосу, проходящую через диск планеты, пересека-
ющую систему ее полос и параллельную лунному краю.
Если это наблюдение справедливо, то указанное явление
носило только временный характер, так как не было под-
тверждено позднее другими наблюдателями в аналогич-
ных условиях. Интересный пример подобных помутнений
наблюдался Торнтоном 10 февраля 1949 г. в долине Ге-
родота. Применяя свой 45-сантиметровый телескоп, при
хороших атмосферных условиях он видел клуб беловато-
го пара, закрывающего детали на протяжении нескольких
миль, в то время как окружающая местность оставалась
совершенно чистой и хорошо видимой. В 1949 г. Мур, по
его словам, был свидетелем того, что весь кратер Шикард
был наполнен беловатой мглой, которая мешала видеть
детали дна этого кратера. Насколько можно судить, на-
блюдатели обычно заключают о наличии подобных тума-
нов по отсутствию видимости отдельных деталей на дне
кратера или в его окрестности, в то время как видимость
других деталей вполне отчетлива. По этому признаку
можно заключить о местных помутнениях дна целого ря-
да кратеров, например Платона, Тимохариса и других.
Мур описывает довольно много таких случаев.
Из всего изложенного можно, повидимому, сделать
следующее наиболее вероятное заключение. На Луне и в
настоящее время происходит очень небольшое поступле-
ние в атмосферу различных газов из многих трещин
и продолжающих еще слабо действовать вулканов. В прош-
лом на Луне протекала активная вулканическая деятель-
ность, о чем свидетельствуют, например, обширные обла-
сти лунных морей, представляющих большие бассейны
застывшей магмы, а также огромное количество крате-
ров и кольцевых гор, также являющихся образованиями
149
тектонического характера. В отдаленном прошлом на
нашем спутнике существовали обширные области с высо-
кой температурой — порядка нескольких сот градусов,—
и это было причиной того, что обильные газы, выделив-
шиеся из недр Луны при формировании ее поверхности,
диссипировали в космическое пространство. Даже углеки-
слота, а тем более кислород и азот, не могли удержать-
ся на Луне, где скорость ускользания составляет толь-
ко 2,4 км/сек.
В настоящее время на Луне могут оставаться лишь
слабые следы первоначальной атмосферы, пополняемые
ничтожным количеством газов, повидимому, продолжаю-
щих отделяться от Луны. Вода на Луне, конечно, не мо-
жет находиться в жидком или твердом состоянии и не
входит в состав ее газообразной оболочки в каком-либо
измеримом количестве. При подобных условиях серьезно
говорить о возможности какой-либо жизни на Луне не
приходится.
Глава VI
БОЛЬШИЕ ПЛАНЕТЫ
Планеты — гиганты солнечной системы — Юпитер,
Сатурн, Уран, Нептун резко отличаются от планет зем-
ного типа большими массами (в дальнейшем будем на-
зывать их большими планетами), сравнительно малой
плотностью, быстрым вращением вокруг оси, а в химиче-
ском отношении обилием легких газов — водорода и ге-
лия. По отношению к воде их средние плотности состав-
ляют соответственно 1,34; 0,71; 1,27; 1,58. Особенно ма-
лой плотностью отличается Сатурн. Принимая во внима-
ние его низкую температуру и большую массу (в 80 раз
превышающую массу Земли), можно заключить даже без
точных вычислений, что эта планета должна находиться
в газообразном состоянии, и если в ней имеется твердое
ядро, которое, естественно, должно находиться под боль-
шим давлением со стороны вышележащих слоев, то оно
должно иметь совершенно ничтожные размеры по срав-
нению с радиусом всей планеты. Известно, что даже при
нормальном давлении твердый кислород имеет плотность
1,45, азот — 1,02, аммиак 0,82 и все это значительно пре-
вышает среднюю плотность Сатурна. Только огромное
содержание в этой планете водорода и гелия в газообраз-
ном состоянии может объяснить малую плотность плане-
ты в целом.
Аналогичное заключение можно сделать и относи-
тельно Юпитера, масса которого в 318 раз превосходит
земную. Детальное исследование его внутреннего строе-
ния показало, что наблюдаемая неоднородность в его
строении при большой скорости вращения может быть
151
объяснена только огромным содержанием во всей его
массе водорода и частично гелия. Более тяжелые элемен-
ты могут составлять в этой планете, как и вообще во Все-
ленной, только ничтожную примесь. Содержание различ-
ных элементов в массе Юпитера довольно близко соответ-
ствует их естественному количеству во Вселенной. Это
заключение полностью подтверждается также и непосред-
ственными наблюдениями спектров больших планет, про-
веденными в последнее время.
Остановимся теперь более подробно на том, что можно
непосредственно наблюдать на больших планетах, како-
вы их физические особенности и насколько эти планеты
могут быть пригодны для развития на них органической
жизни.
Типичным представителем больших планет является
гигантский Юпитер, находящийся на относительно близ-
ком расстоянии от нас, имеющий наибольшие размеры и
потому легко доступный для наблюдения даже в неболь-
шие зрительные трубы. Достаточно сказать, что с увели-
чением всего только в 40 раз Юпитер представляется
нам как Луна, видимая невооруженным глазом.
Юпитер имеет большие угловые размеры, чем, напри-
мер, Венера в момент ее максимального блеска, но да-
леко уступает ей по яркости. Причина этого в том, что
Юпитер светится довольно тусклым желтым светом, Ве-
нера же представляется ослепительно белой. Здесь ска-
зывается большое расстояние Юпитера от Солнца, на
котором солнечные лучи в 50 раз более разрежены, чем
на расстоянии Венеры.
Можно было бы думать, что температура Юпитера
очень низка, поскольку он получает такое небольшое ко-
личество тепла от Солнца. Приписывая ему свойства аб-
солютно черного тела, можно без труда рассчитать, что
при температуре —150° эта планета должна была бы из-
лучать в пространство столько же тепла, сколько она по-
лучает от Солнца. Тем более кажется удивительным, что
на Юпитере, который должен был бы представлять со-
вершенно застывшее тело, все находится в бурном дви-
жении. С обеих сторон от светлой экваториальной зоны
тянутся широкие темные полосы коричневого оттенка и
довольно сложного строения. В умеренных областях пла-
неты расположены многочисленные менее интенсивные и
152
Рис. 36. Фотографии Юпитера
в значительной степени переменные полосы, но полярные
пространства затянуты равномерным сероватым фоном и
не показывают никаких деталей. В разных областях пла-
неты, но главным образом вблизи экватора, постоянно
образуются отдельные светлые облака, темные полосы
иногда разбиваются на цепочки каких-то темных образо-
ваний и постоянно меняют свое строение, которое пред-
ставляется чрезвычайно сложным. Однако самым замеча-
тельным образованием на Юпитере является, без сомне-
ния, красное пятно, ставшее особенно заметным в 70-х
годах XIX в. Оно имело тогда вид изолированного крас-
ного облака овальной формы, висящего в пространстве
между южной экваториальной и южной умеренной поло-
сами. Часть первой полосы оказалась при этом разру-
шенной, и красное пятно, окруженное со всех сторон бе-
лым слоем облаков, помещалось в образовавшейся та-
ким образом выемке. Дальнейшие исследования пятна
обнаружили в нем еще более интересные особенности.
Уже Кассини определил, что период вращения Юпи-
тера составляет всего только 9 час. 50 мин. Каждая точ-
ка экватора планеты перемещается при этом со ско-
ростью 10 км/сек. Если бы планета вращалась только в
3 раза быстрее, то она уже не могла бы существовать
как самостоятельное тело, так как сила тяжести на ее
экваторе сравнялась бы с центробежной силой, развива-
емой в результате вращения. Запас устойчивости для
Юпитера, таким образом, весьма невелик, гораздо мень-
ше, чем для Земли, а тем более для Солнца. Академик
А. А. Белопольский собрал наблюдения над положением
многочисленных пятен в разных полосах планеты и об-
наружил с несомненностью подозревавшийся ранее
факт, что Юпитер на разных широтах вращается с раз-
ной скоростью. В сущности, можно выделить два главных
периода вращения. Один соответствует самой экваториаль-
ной зоне и составляет приблизительно 9 час. 50 мин.,
другой относится ко всем другим областям планеты
и равняется 9 час. 55 мин.
Темные экваториальные полосы находятся как раз на
границах между обеими зонами, и именно в этих поло-
сах происходит быстрое изменение вращения. Подобным
же образом каждая темная полоса второстепенного ха-
рактера ограничивает зональные потоки на Юпитере,
154
движущиеся с разными скоростями, хотя различие этих
периодов вращений выражается только в немногих се-
кундах. Подробные исследования этого явления, основан-
ные на многолетних наблюдениях, были произведены
английским любителем астрономии С. Вильямсом.
Итак, Юпитер обладает экваториальным ускорением,
т. е. большей скоростью вращения на экваторе по сравне-
нию с другими частями планеты. В солнечной системе по-
добное явление было до этого обнаружено только для
Солнца с той, однако, разницей, что скорость вращения
Солнца изменяется непрерывно от экватора к полюсам
и притом в очень широких пределах, именно от 25 до 30
суток.
Красное пятно Юпитера и в отношении вращения
представляет любопытные особенности. Движение его
на поверхности планеты непостоянно. В 1899 г. оно
было медленнее всего, так что красное пятно отставало
от других образований, которые его обгоняли в своем
вращательном движении вокруг оси. В то же время оно
представляет собой единственное постоянное образование
на Юпитере. Правда, красное пятно не было еще извест-
но Галилею, в распоряжении которого были только очень
несовершенные зрительные трубы, не давшие ему воз-
можности даже различить кольцо Сатурна. Впервые
красное пятно было открыто Кассини в 1664 г. Начиная
с этого времени оно несколько раз появлялось и исчеза-
ло, не меняя заметным образом своей формы и широты
расположения по отношению к экватору Юпитера. Его
наблюдали на протяжении последних столетий Мараль-
ди, Шретер, Грутгуйзен, Дауес, Лозе, И. Е. Кортацци,
Ф. А. Бредихин и многие другие. Став снова видимым
в 1870 г., красное пятно представлялось в необычайно
контрастном виде, сделавшись особенно ярким. Начиная
с 1882 г. интенсивность его стала постепенно ослабевать, и
в настоящее время пятно имеет лишь крайне слабую окрас-
ку, с трудом различимую даже в большие инструменты.
В южной экваториальной полосе попрежнему остается
все та же выемка, в которой лежит это пятно и которая
движется вместе с ним. Многочисленные наблюдения по-
казывают, что красное пятно оказывает какое-то воздей-
ствие на окружающие его облака и полосы. Пространст-
во между южной экваториальной и южной умеренной
155
полосами, в котором находится пятно, отличается не-
сколько большей скоростью вращения. Поэтому образую-
щиеся в этом пространстве облака должны непремен-
но прийти в соприкосновение с пятном. Можно было бы
ожидать, что если красное пятно занимает сравнительно
низкий уровень, как это представляется, судя по его мед-
ленному вращению и большому постоянству формы, то
облака, плавающие в атмосфере планеты на значитель-
ной высоте, пройдут над пятном. Этого, однако, никогда
не бывает. Приближаясь к пятну, облака обычно разде-
ляются на два потока. Один направляется к северу, дру-
гой — к югу. Облака огибают пятно с обеих сторон в
пространстве между пятном и соответствующими темны-
ми полосами и, пройдя мимо него, снова соединяются в
один поток. Это происходит так, как будто красное пят-
но является центром отталкивательных сил, тем более
значительных, чем интенсивнее окраска пятна.
При уменьшении контрастности пятна отталкиватель-
ные силы, исходящие от него, значительно уменьшаются,
и пятно начинает затягиваться сначала в центре, а за-
тем и по краям равномерным белесоватым слоем, кото-
рый, наконец, скрывает его от наблюдателя. Местом, ука-
зывающим на положение пятна, остается выемка в тем-
ной экваториальной полосе, участвующая во всех его дви-
жениях.
Говоря о Юпитере, нельзя не упомянуть еще одно за-
мечательное, хотя, может быть, и не такое постоянное
явление. Это — вуаль, или, по терминологии француз-
ских наблюдателей, «большое южное возмущение». Оно
заключается в том, что пространство между южной эква-
ториальной и умеренной полосами представляется затя-
нутым более или менее однородным серым покровом на
протяжении примерно 90° по долготе. Двигаясь значи-
тельно быстрее красного пятна, вуаль примерно каждые
два года приходит с ним в соприкосновение. Однако да-
же в настоящее время, когда красное пятно не видимо,
можно быть уверенным, что вуаль никогда его не покры-
вает. Когда вуаль «настигает» пятно, наблюдается, что
обе полосы, расположенные по разным сторонам от крас-
ного пятна, резко расширяются и становятся более от-
четливыми. Можно полагать, что темная материя вуали
под влиянием отталкивательных сил пятна обходит его
156
по боковым полосам. Через некоторое время западный
край вуали показывается уже по другую сторону от
красного пятна, и тогда оно резко выделяется на сером
фоне вуали. Вообще несомненно, что оба эти образова-
ния оказывают одно на другое возмущающее влияние.
Вдали от красного пятна вуаль имеет более или менее
однородную структуру. Во время же ее прохождения че-
рез пятно она приобретает хаотические очертания, а ок-
ружающие полосы сильно темнеют, и на них образуются
отдельные маленькие черные пятна, иногда изолирован-
ные, иногда собранные в цепочки и перемешанные со
светлыми местами вуали. При этом каждый раз наблю-
дается значительное изменение угловых скоростей как
пятна, так и вуали.
Можно еще упомянуть о наблюдениях многих уче-
ных, подметивших и описавших другие случаи значи-
тельных возмущений на Юпитере, а также появление не-
обычайных образований с быстрыми перемещениями,
внезапные распады обширных облаков на отдельные
пятнышки и т. п.
Откуда же берется энергия, необходимая для таких
быстрых и значительных изменений? На земном шаре
основным источником атмосферной энергии служит теп-
ло, получаемое от Солнца. Но Юпитер получает солнеч-
ного тепла очень мало. Отсюда можно было бы заклю-
чить, что источником энергии на Юпитере служит его
собственная внутренняя энергия, т. е. что Юпитер еще
не вполне остыл и отличается довольно высокой темпера-
турой, при которой только в его внешних слоях возмож-
но частичное образование водяных облаков. Большая
масса Юпитера, казалось бы, подтверждает правильность
такого заключения. Но от него пришлось отказаться пос-
ле того, как Кобленцом (сначала в 1914, а затем в
1922 г.) была непосредственно определена температура
облачной поверхности Юпитера. При этом выяснилось,
что излучение, посылаемое нам Юпитером, является от-
раженным излучением Солнца. Собственная теплота этой
планеты, зависящая от ее температуры, почти отсутству-
ет. Температура Юпитера, по определению Кобленца,
оказалась близкой к —140°. Дальнейшие определения
подтвердили это заключение.
В сущности, такой результат не должен был оказать-
157
ся неожиданным. Если бы атмосфера Юпитера содержала
пары воды в значительном количестве, то это непремен-
но было бы обнаружено спектроскопическим путем. Имен-
но спектроскопу принадлежит здесь решающее слово.
Между тем в спектре Юпитера, который детально изу-
чался уже с 70-х годов XIX в., было обнаружено значи-
тельное количество полос и линий поглощения неизвест-
ного происхождения, но ни одна из них не принадлежала
водяному пару.
Таким образом, решение вопроса о физическом состо-
янии видимой поверхности Юпитера сводилось к выясне-
нию природы полос поглощения его спектра. Те же поло-
сы были обнаружены и в спектрах других больших пла-
нет — Сатурна, Урана и Нептуна, при этом их ширина
и интенсивность оказались тем больше, чем дальше пла-
нета от Солнца.
Только в 1932 г. американские ученые Адамс и Денгем
на основании лабораторных опытов установили, что эти
полосы принадлежат соединениям водорода с углеродом и
азотом (метан и аммиак) при низкой температуре. По
мере понижения температуры соединения водорода с азо-
том постепенно выпадают в жидком состоянии, и полосы
поглощения все больше ослабевают. По интенсивности
линий поглощения аммиака в атмосфере Юпитера Ден-
гем заключил, что количество аммиака, оставшееся не-
конденсированным, равно эквивалентному слою толщиной
в 8 м при температуре 0° и давлении в 760 мм.
На Сатурне, а тем более на Уране, облачный слой, об-
разованный сгустившимся аммиаком, уже более тонок,
чем на Юпитере; на Нептуне он практически отсутствует,
так как при очень низкой температуре этой планеты весь
аммиак должен был выпасть в твердом состоянии в ее
более глубокие слои. Поэтому для наблюдения гораздо
более доступна атмосфера, состоящая из соединения во-
дорода и углерода СН4 (так называемого метана, или
болотного газа), дающего интенсивные полосы в спектре.
Таким образом, понятно, что интенсивность полос метана
должна постепенно увеличиваться для больших планет в
порядке их удаленности от Солнца, как это и было уста-
новлено наблюдениями.
Адел и Слайфер в 1935 г. на основании проведенных
ими экспериментальны^ сравнений спектра метана со
158
Рис. 37. Сатурн при различных положениях наблюдателя относи-
тельно плоскости кольца
спектрами больших планет показали, что столб этого
газа высотой в 13 м при давлении в 40 атмосфер об-
разует полосы поглощения, промежуточные по своей ин-
тенсивности между спектрами Юпитера и Сатурна. Ока-
залось также, что полосы метана в спектре Нептуна мо-
гут быть произведены слоем атмосферы в 40 км, состоя-
щим из метана при нормальном атмосферном давлении.
Для сравнения укажем, что эквивалентная высота зем-
ной атмосферы составляет, как известно, всего только
8 км. Но не подлежит сомнению, что в действительности
толща метана на Нептуне несравненно больше, но слои
его, расположенные более глубоко, уже не могут произ-
водить заметного поглощающего действия на проникаю-
щие снаружи солнечные лучи, а поэтому и не дают соот-
ветствующего спектроскопического эффекта.
Можно было бы предполагать, что помимо аммиака и
метана в атмосферах больших планет находятся и дру-
гие углеводороды, такие, как этан, этилен, ацетилен. По-
иски линий и полос поглощения, принадлежащих этим
соединениям, не привели к положительным результатам.
Оказывается, что все особенности спектров больших пла-
нет вполне объясняются только присутствием аммиака и
метана. При этом чем дальше планета и чем ниже ее
температура, тем меньше становится интенсивность по-
лос аммиака, в то время как интенсивность полос метана
резко увеличивается.
Необходимо признать, что физические особенности
Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна являются неизбеж-
ным следствием их большой массы и, следовательно, ис-
ключительно большого обилия водорода.
Прежде всего отметим, что уже в атмосферах срав-
нительно холодных звезд спектральных типов М и N по-
являются различные молекулярные соединения, по боль-
шей части окислы с различными металлами. При обилии
углерода проявляются очень интенсивные окислы угле-
рода, что характерно для красных звезд типа N, При
еще большем понижении температуры неизбежно появ-
ляется углекислота, которая образуется уже на звездной
стадии и для планет является первичным газом.
В атмосфере такого тела сначала начинается конден-
сация элементов, имеющих высокую точку плавления,
преимущественно металлов — калия, натрия, магния,
160
алюминия, которые, окисляясь кислородом, образуют ми-
нералы, по своему составу похожие на первичные извер-
женные породы на Земле. При высоких температурах
кислород, входящий в соединения железа, восстанавли-
вается водородом. Поэтому железо остается неокислен-
ным и благодаря своей большой плотности собирается
преимущественно в более глубоких слоях. При падении
температуры примерно до 700—800° кислород, как чрез-
вычайно активный газ, связывается с водородом, обра-
зуя пары воды. Поскольку имеется всегда избыток
водорода по сравнению со всеми другими газами, весь
кислород может оказаться связанным. При последующем
падении температуры водород, если он удерживается
планетой, вступает в другие соединения с углеродом
и азотом, давая в конечном счете метан СН4 и аммиак
NH3.
Так как при образовании метана происходит умень-
шение объема газа, то этой реакции при прочих равных
условиях способствует большее давление, т. е. большая
масса планеты. При падении температуры количество ме-
тана увеличивается. При 600° углекислота и метан нахо-
дятся уже в одинаковых количествах, а при 300° почти
весь углерод соединяется с водородом. Вообще говоря,
возможно образование различных углеводородных соеди-
нений, но при высоком давлении углеводороды обяза-
тельно переходят в тот же метан. Поэтому при низких
температурах всегда имеется тенденция к образованию
именно метана; этим и объясняется, что метан занимает
исключительное место в атмосферах больших планет.
Кроме того, происходит также реакция между азотом и
водородом с образованием аммиака, освобождающая
меньше энергии и потому происходящая менее интен-
сивно. При избыточном количестве водорода, нормаль-
ном атмосферном давлении и температуре 200—300° ко-
личество свободного азота и аммиака одинаково. При
более низкой температуре относительное количество
аммиака все более увеличивается. При дальнейшем
охлаждении вода постепенно сгущается и выпадает из
атмосферы. К этому времени уже большая часть азота
переходит в аммиак, что может, однако, происходить
только при наличии подходящих катализаторов, каким,
например, служит железо. Практически, поскольку твер-
А.	И. Опарин, В. Г. Фесенков	161
дые породы, содержащие окислы металлов, покрываются
слоем льда, катализатором, способствующим указанным
реакциям, могут быть электрические разряды, наличие
которых весьма вероятно, так как в атмосферах больших
планет наблюдаются сильные движения, описанные вы-
ше. При температуре Юпитера аммиак сгущается в
белые облака, образующие наблюдаемую поверхность
планеты.
Таким образом, объясняются физические особенности
далеких больших планет солнечной системы, в частности
резкое отличие их атмосфер от атмосферы Земли. Те же
самые соображения могут быть применены к любой
планете достаточно большой массы, где бы она ни обра-
зовалась. Такая планета должна иметь протяженную ат-
мосферу, состоящую в основном из водорода и его соеди-
нений, главным образом метана, но без соединений кис-
лорода, а тем более без кислорода в свободном состоя-
нии. При низких температурах таких планет соединения
водорода с кислородом в виде льда должны быть сосре-
доточены в более глубоких слоях планеты и не могут
быть доступны наблюдению, не говоря уже про различ-
ные минеральные соединения, которые образуются при
высоких температурах и могут присутствовать только в
гораздо более глубоких слоях. Можно, однако, сомне-
ваться в возможности существования у массивной плане-
ты центрального ядра, состоящего из более тяжелого
тугоплавкого вещества. Во всяком случае в недрах
Юпитера давление вследствие большой силы тяжести
возрастает настолько быстро, а его внешняя водородная
оболочка настолько велика, что можно сомневаться в
существовании твердого ядра у этой планеты.
Нужно отметить, что над наблюдаемой поверхностью
Юпитера (представляющей собой всего только облачные
слои из сконденсированного аммиака) находится лишь
сравнительно разреженный атмосферный слой газа.
Это заключение хорошо согласуется с данными наблю-
дений.
Удалось также выяснить, что рассеивающая способ-
ность атмосферы Юпитера над его облачным слоем со-
ставляет всего только 710 рассеяния, производимого атмо-
сферой Земли. Однако плотность этого атмосферного
слоя у видимой поверхности планеты оказалась очень
162
незначительной, и при такой плотности рассеивающая спо-
собность представляется относительно большой. Отсюда
возникает предположение, высказанное Э. Шенбергом, что
в атмосфере Юпитера плавает мелкая пыль, которая и
обусловливает эту увеличенную рассеивающую способ-
ность. В свою очередь, присутствие пыли является косвен-
ным указанием на то, что помимо соединений метана и
аммиака на поверхности Юпитера имеются и другие со-
единения, которые никак не сказываются на состоянии
линий поглощения в его спектре. Об этом же свидетель-
ствует большое разнообразие окраски различных обра-
зований на Юпитере, от белой, желтоватой, до красной и
коричневатой. Вильд указывает на возможность наличия
на Юпитере и на Сатурне раствора металлического нат-
рия в аммиаке, который отличается яркой окраской. Из-
вестно, что с понижением температуры окраска этого
раствора ослабевает и он отвердевает в виде серых кри-
сталлов. Это согласуется и с повышенной рассеивающей
способностью атмосфер этих планет и с тем обстоятель-
ством, что Сатурн, имеющий более низкую температуру,
чем Юпитер, обладает и общей более сероватой окраской.
Как известно, атомы натрия интенсивно светятся в атмо-
сфере Земли на довольно больших высотах и дают яркие
эмиссионные линии в спектре ночного неба. Хотя этот
элемент имеется в межзвездном пространстве, едва ли
можно сомневаться в том, что в верхние слои атмосферы
он попадает в результате турбулентного перемешивания
из более низких слоев, где образуется путем сдувания
мелких капелек воды с гребней волн на обширных океан-
ских просторах. Именно таким путем могут образоваться
многочисленные аэрозоли земной атмосферы, которые
поднимаются вплоть до ее наиболее высоких слоев. Не-
сомненно, что и в атмосферу Юпитера поступают различ-
ные соединения и элементы из более низких его слоев, и
этому способствует наблюдаемая на этой планете огром-
ная турбулентность, перемешивающая ее внешние слои
и особенно интенсивная именно в области темных полос,
параллельных экватору.
Для выяснения природы темных полос весьма сущест-
венно проследить, каким образом происходит их образо-
вание. В этом отношении всего более пригодна северная
экваториальная полоса, которая иногда совершенно исче-
11*
163
зает, иногда же представляется очень широкой и интен-
сивной. Различные наблюдатели неоднократно исследо-
вали особенности строения этой полосы. Лау, Ганский,
Барнард и другие замечали присутствие в ней многочис-
ленных темных зерен с очень незначительными угловыми
размерами. Описывая процесс образования этой полосы
в 1906 г., Лау отмечает, что сначала на месте полосы
появилась неправильная и во многих местах прерываю-
щаяся цепь черных пятнышек. Из них начала выбрасы-
ваться красноватая масса, заполнившая всю зону до
широты в 22°. Черные пятнышки превратились при этом
в большие размытые узлы, которые, быстро распростра-
няясь в восточном направлении, образовали неравномер-
ную узловатую полосу. Когда этот процесс закончился,
то вся местность от полосы до полюсов была завуалиро-
вана красновато-коричневой или красновато-серой мас-
сой. В конечном счете появилась широкая и темная
полоса, которая по направлению к полюсу постепенно
переходила в слабую вуаль.
Отсюда несомненно вытекает, во-первых, что темные
полосы, а также темные пятна на Юпитере вовсе не пред-
ставляют собой просто промежутки между светлыми об-
разованиями. Совершенно очевидно, что на Юпитере
существует два типа образований — светлые облака, по-
видимому, продукты конденсации аммиака, составляющие
видимую поверхность планеты, и темные полосы, имею-
щие совершенно иную природу. Во-вторых, картина обра-
зования полос Юпитера, очевидно, указывает на то, что
они возникают в результате турбуленции, заставляющей
подниматься на поверхностный уровень более глубинные
конденсации. Если считать, согласно Гельмгольцу, что
общая циркуляция атмосферы планеты обусловливается
не столько ее температурным режимом под разными ши-
ротами, сколько вращением ее вокруг оси, то можно упо-
добить экваториальную зону Юпитера пассатной зоне на
Земле, хотя на Юпитере эта зона атмосферных течений
имеет несколько меньшую ширину.
Особенно интенсивно турбулентные движения проис-
ходят, естественно, на границе раздела потоков, движу-
щихся с различной скоростью. Именно в этих местах
происходит перемешивание продуктов конденсации, при-
водящее к исчезновению наружных продуктов и появле-
164
нию из глубинных слоев других материалов, повидимому,
более нагретых и отличающихся другой окраской. Таким
образом появляются полосы, которые должны быть ори-
ентированы параллельно экватору и вместе с тем могут
состоять из множества отдельных элементов и узлов тур-
буленции, сравнительно быстро меняющихся.
Итак, даже внешний вид Юпитера и других больших
планет показывает, что в состав их поверхностных слоев
входят не только соединения аммиака, образующие об-
лачный слой, но и соединения различных других элемен-
тов, относительно которых сейчас трудно сказать что-либо
определенное. Тем не менее большие планеты вследствие
своей огромной массы и избыточного содержания свобод-
ного водорода представляют поразительный контраст с
планетами земного типа. Если бы даже большие плане-
ты не отличались в своих поверхностных слоях крайне
низкими температурами, то и в этом случае при полном
отсутствии водяных паров или воды в жидком состоянии
в атмосфере, никакая жизнь, как мы себе ее представля-
ем, не была бы возможна. Тем более невозможна жизнь
в глубинных слоях больших планет. Если температура
в этих слоях и не особенно высока, то огромное давление
очень скоро нарушает молекулярную структуру и делает
невозможным существование даже нейтральных атомов.
Уже указывалось, что подавляющая часть массы Юпитера
состоит из атомарного водорода и частично из других эле-
ментов, которые в глубинных слоях теряют даже свои
электронные оболочки. При таких условиях существова-
ние внутри больших планет сложных и неустойчивых бел-
ковых соединений совершенно невозможно.
Глава VI1
НАШИ БЛИЖАЙШИЕ СОСЕДИ - МАРС И ВЕНЕРА
Разбирая вопрос о возможности жизни в нашей сол-
нечной системе, естественно обратить особое внимание на
наших ближайших соседей — Марса и Венеру. Марс обра-
щается вокруг Солнца на несколько большем расстоя-
нии, чем Земля (радиус орбиты Марса составляет
228 млн. км), и продолжительность его полного оборота
равняется 687 земным суткам; Венера расположена к
Солнцу несколько ближе (радиус ее орбиты равняется
108 млн. км), и время ее обращения составляет 225 суток.
Обе планеты окружены атмосферами, могут иметь воду
в жидком состоянии, и потому на первый взгляд на них
вполне возможна жизнь в тех или иных формах.
Остановимся прежде всего на изложении того, что из-
вестно о природе Марса. Наблюдения этой планеты на-
чались еще в конце XVII в., и первым систематическим
наблюдателем ее был X. Гюйгенс.
Очень ценные наблюдения над Марсом были проведе-
ны в конце XVIII — начале XIX в. любителем астрономии
Я. Г. Шретером в небольшом немецком городке Лилиен-
тале. Шретер имел в своем распоряжении наилучший по
тому времени телескоп с объективом в 23 см, отличав-
шийся прекрасными оптическими качествами (такой те-
лескоп даже в настоящее время был бы вполне пригоден
для подобных наблюдений). Шретер тщательно зарисо-
вывал очертания различных деталей на диске планеты, в
особенности ее темных пятен — морей, как их потом на-
звал Скиапарелли. Сам Шретер считал эти пятна облака-
ми и пытался изучать их возможные перемещения, чтобы
166
таким образом определить силу ветров в атмосфере пла-
неты.
Опытность наблюдателя и многочисленность его на-
блюдений обусловили большую ценность полученного ма-
териала. Сравнивая рисунки Шретера с современными
рисунками и фотографиями и отождествляя на них оди-
наковые детали, можно с очень большой точностью опре-
делить период вращения Марса вокруг оси и в дальней-
шем судить о постоянстве этого периода; в то же время
возможно заключить, насколько постоянными являются
темные образования на Марсе. Вообще говоря, наблюдае-
мые на Марсе детали относятся, как правило, к его твер-
дой поверхности, различные облачные образования встре-
чаются на нем довольно редко и носят преходящий
характер. Относительно темных пятен — морей установи-
лось мнение, что они в общем не изменяются и характе-
ризуют, по всей вероятности, более низкие и притом бо-
лее влажные области планеты. Это довольно справедли-
во. Однако уже наблюдения Шретера, производившиеся
около 150 лет назад, показали, что на Марсе иногда мо-
гут происходить и крупные изменения в очертании и рас-
положении морей. Так, например, отмеченная им обшир-
ная темная область в виде заостренного треугольника,
изображенная на 16 рисунках (долгота 225°, широта 15°)
в период 1798—1800 гг., в настоящее время не сущест-
вует. Эта область находилась на краю современного Маге
Cimmerium и в течение примерно 20 лет представляла
один из наиболее доступных для наблюдений объектов
на Марсе.
После Шретера в течение первых десятилетий XIX в.
производились только спорадические наблюдения Марса,
не давшие ничего существенно нового. Новая эпоха в из-
учении этой планеты началась, бесспорно, с работ Скиа-
парелли, который систематически и длительно наблюдал
Марс под ясным и устойчивым небом Милана с прекрас-
ным в оптическом отношении телескопом с 21-сантимет-
ровым объективом. В 1877 г., во время систематических
наблюдений Марса с целью составления его карты, Скиа-
парелли, терпеливо выжидая прекращения атмосферных
дрожаний и редких моментов устойчивости изображений,
внезапно заметил тонкую прямую линию, протянувшую-
ся через красноватую пустыню и соединяющую два
167
соседних моря. Продолжая наблюдения, он смог зареги-
стрировать целый ряд таких тонких темных линий пра-
вильного очертания, которые неизменно соединяли от-
дельные темные пятна на поверхности Марса. Иногда они
пересекались, и место их пересечения всегда представля-
ло кругловатое темное пятно, как будто бы некоторый
«оазис». Спустя несколько месяцев Скиапарелли сооб-
щил в печати об открытии им этих линий, так называе-
мых каналов, что послужило поводом для оживленной
дискуссии и возбудило широкий интерес к изучению Мар-
са. Очень скоро Скиапарелли открыл и другие особенно-
сти поверхности Марса. Он установил, что темноватые
пятна имеют в действительности разнообразные цветовые
оттенки, от коричневого до зеленого в различных сочета-
ниях; что моря экваториального пояса значительно тем-
нее, чем расположенные ближе к полюсам, и что вообще
эти образования не могут рассматриваться, как водные
поверхности, как предполагалось ранее, в частности
Фламмарионом. Континенты, или пустыни, Марса также
отличаются разной окраской, от желтоватой до красной,
хотя и гораздо более однородны, чем моря. Далее Скиа-
парелли открыл, что каналы — тонкие, более или менее
отчетливые линии в некоторые эпохи представляются
двойными, с расстоянием между составляющими иногда
в несколько сот километров. В течение девяти лет никто
не мог подтвердить существование каналов, хотя для это-
го применялись несравненно более сильные инструменты,
чем телескоп Скиапарелли. Лишь в 1886 г. их существо-
вание было подтверждено английским астрономом-люби-
телем С. Вильямсом при помощи небольшого 15-сантимет-
рового телескопа. Вскоре каналы были замечены фран-
цузскими астрономами — Перротеном и Толлоном в 75-
сантиметровый рефрактор Ниццской обсерватории.
После этого и многие другие наблюдатели также ста-
ли замечать каналы, хотя и с различной степенью отчет-
ливости. Во всяком случае существование каналов ока-
залось вне сомнения, но природа их представлялась за-
гадочной. Легко понять, что каналу Марса после их от-
крытия стали рассматриваться как несомненное доказа-
тельство наличия на планете высокоразвитых существ,
которые построили каналы, очевидно, в целях иррига-
ции — для проведения воды через сухие пустыни.
168
Необходимо напомнить, что в то время пользовалась
всеобщим признанием космогоническая гипотеза Лапла-
са, из которой вытекало, что Марс как планета старше
Земли. Поэтому представлялось правдоподобным, что
живые существа на Марсе достигли более высокого уров-
ня развития, чем земное человечество. Сам Скиапарелли
писал о каналах: «Их странный вид, их абсолютная гео-
метрическая правильность привели некоторых к воззре-
нию, что они построены интеллигентными существами,
обитателями этой планеты. Я не считаю возможным оспа-
ривать это предположение, которое не имеет ничего не-
возможного».
Понятно, что эти открытия Скиапарелли и других уче-
ных вызвали огромный интерес и побудили многих астро-
номов заняться систематическими наблюдениями Марса.
В особенности заинтересовался Марсом американский
дипломат П. Ловелл, немедленно вступивший в перепис-
ку со Скиапарелли и затем построивший специальную
обсерваторию для наблюдений Марса недалеко от го-
рода Флагстафа в Аризоне (США). Эта обсерватория
была снабжена большим рефрактором с объективом в
60 см. Визуальные и фотографические наблюдения, про-
изводившиеся в течение ряда лет Ловеллом и его сотруд-
никами в этой обсерватории, внесли много ценного в дело
изучения Марса. Ловелл не только полностью подтвер-
дил существование каналов, открытых Скиапарелли, но
и заметил новые. Он показал, кроме того, что каналы про-
ходят в равной мере как через пустыни, так и через моря,
причем пересечения их на морях также часто образуют
небольшие круглые «оазисы». Некоторые из таких кана-
лов можно было увидеть на фотографиях, полученных в
обсерватории Ловелла. Отдельные каналы были обнару-
жены также в 1909 г. Г. А. Тиховым на фотографиях,
снятых в Пулкове с 75-сантиметровым рефрактором во
время большого противостояния Марса. Ловелл тща-
тельно исследовал сезонные изменения на Марсе, заклю-
чающиеся, по его мнению, в том, что после начала таяния
полярных снегов моря, прилегающие к полярной шапке,
начинают темнеть и изменять свою окраску, причем
это потемнение постепенно распространяется все далее
к экватору и даже переходит через него в другое полу-
шарие.
169
Наблюдения Ловелла, подтвердившие правильный
геометрический вид системы каналов, привели его к
твердому убеждению, что они построены марсианскими
инженерами и являются неопровержимым доказатель-
ством высокой технической культуры населения этой пла-
неты. По мнению Ловелла, марсианские каналы пред-
ставляют искусственные сооружения, предназначенные
для перекачки воды от тающих полярных шапок к эква-
тору. Он даже вычислил мощность напорной системы,
которую якобы построили марсианские инженеры, и на-
шел, что она по крайней мере в четыре тысячи раз долж-
на превосходить мощность Ниагарского водопада. Все
эти соображения Ловелла изложены в его книгах «Марс
как пристанище жизни» («Mars as abode of life») и «Марс
и его каналы» («Mars and its canals»). Широкие круги
любителей астрономии были увлечены этими высказы-
ваниями о наличии на Марсе мыслящих существ. Неодно-
кратно предлагались различные способы установления
сношений с жителями Марса.
Но несмотря на то, что каналы Марса открыты уже
примерно 80 лет назад и наблюдались во время 36 раз-
личных противостояний этой планеты, до сих пор еще не
сложилось единого мнения об их природе, хотя давно уже
никто не сомневается в том, что они представляют собой
какие-то реальные образования на планете. Наибольшее
затруднение в решении вопроса заключается в том, что
даже опытные наблюдатели не всегда могут согласовать
свои наблюдения Марса при помощи тех же самых теле-
скопов. Как было доказано известными опытами Маун-
дера, такие объекты, как каналы, находящиеся почти на
границе зрительного восприятия и улавливаемые только
в редкие моменты спокойствия атмосферы, могут в дей-
ствительности быть сложными и неправильными мелкими
деталями, даже совершенно изолированными. Фотогра-
фически можно регистрировать только наиболее широкие
каналы. Несомненно, что самые тонкие каналы никогда
не были никем сфотографированы, так как малейшее
колебание воздуха должно было бы совершенно разма-
зать их изображение, если бы они и имелись в действи-
тельности. Таким образом, решение вопроса о природе
марсианских каналов в значительной степени зависит от
разрешающей способности телескопа и условий наблю-
170
дения, а также от опытности наблюдателя и его умения
объективно оценить данные наблюдений.
Для изучения Марса и его каналов очень много сде-
лал Б. Лио, выдающийся наблюдатель и конструктор
Рис. 38. Марс по Ловеллу
чрезвычайно оригинальных и точных оптических прибо-
ров, при помощи которых сам Лио и его сотрудники про-
водили наблюдения планет, в том числе и Марса. В не-
давнее время в высокогорной обсерватории Пик дю Миди,
расположенной на высоте около 3000 м, ими был приме-
нен телескоп с 60-сантиметровым объективом, позволив-
ший различить детали на поверхности планеты так, как
если бы она была приближена к наблюдателю в 300 раз.
171
Телескоп с объективом в 20 см, который применяли Скиа-
парелли и другие наблюдатели, может обеспечить «при-
ближение» в лучшем случае только в 100 раз. Правда,
такое увеличение возможно только при идеально спокой-
ной атмосфере. В действительности атмосферные условия
нередко препятствуют получению ясных изображений.
К обычной диффракции, искажающей изображение, при-
соединяется еще явление диффузии, связанное с неспо-
койным состоянием воздуха, и ее влияние обычно увели-
чивается при применении больших инструментов. Поэто-
му эффективная разрешающая способность телескопа
может не только не возрастать, но даже уменьшаться с
увеличением его размеров в зависимости от атмосферных
колебаний. Успех наблюдений планет зависит прежде
всего от выбора достаточно благоприятной для этой цели
местности, которая отвечала бы правильному располо-
жению атмосферных слоев в направлении луча зрения,
т. е. отсутствию турбулентного перемешивания воздуха,
отсутствию местных воздушных токов, происходящих от
неравномерного нагревания почвы и от деталей рельефа
самой местности, и т. д. Само собой разумеется, что долж-
ны быть также устранены всякие конвективные течения
воздуха внутри самой трубы телескопа, легко возникаю-
щие вследствие температурных колебаний. Таким обра-
зом, наблюдения планет требуют крайних предосторожно-
стей, соблюдение которых не обязательно при наблюде-
ниях звезд или протяженных туманностей. Необходимо
также учитывать, что планеты не могут успешно наблю-
даться в то время, когда они находятся низко над гори-
зонтом, так как в этом случае усиливаются мелкие дро-
жания изображений. Кроме того, необходимо, чтобы ви-
димые размеры самой планеты были достаточно велики,
а это возможно только при ее наибольшем приближении
к Земле.
В отношении Марса такое приближение происходит
во время противостояний, которые повторяются примерно
каждые 26 месяцев. Но так как орбита Марса представ-
ляет собой эллипс, то во время различных противостоя-
ний он оказывается на разных расстояниях от Земли —
в пределах от 35 до 62 миллионов миль. Наиболее благо-
приятные противостояния происходят каждые 15 лет,
когда Марс неизменно находится в южном полушарии и
172
притом в летнее время. Так, например, большое противо-
стояние произошло 2 июля 1954 г., когда Марс подошел
к Земле на самое близкое расстояние после 1941 г. Его
Рис. 39. Марс по Антониади
видимый диаметр составлял при этом примерно 70% воз-
можного максимального. В сентябре 1956 г. будет наи-
большее сближение между Марсом и Землей, когда види-
мый диаметр Марса составит 97% возможного максиму-
ма. После этого такое же сближение произойдет только
в 1971 г. Во время каждого противостояния Марс может
наблюдаться только в течение двух-трех месяцев. К со-
жалению, расположение его во время больших проти-
востояний в южном полушарии связано с низким его
173
положением над горизонтом для обсерваторий северного
полушария. Так, например, для Пулковской обсерватории,
расположенной под широтой в 60°, Марс во время боль-
шого противостояния 1909 г. находился на совсем неболь-
шой высоте над горизонтом — всего только в 26°. Для
наиболее успешного изучения Марса следует располагать
обсерваторией где-либо в южном полушарии земного
шара с тем, чтобы планета не отходила от зенита более
чем на 30°.
С телескопом, имеющим объектив в 60 см, и то при
исключительно благоприятных условиях, можно «при-
близить» планету в 300 раз. Это означает, что даже при
наибольшем приближении Марса к Земле эквивалентное
расстояние его условно сокращается в лучшем случае до
170 000 км. Но это достигается крайне редко, и в обычных
хороших атмосферных условиях Марс представляется
так, как он представлялся бы для невооруженного глаза
на расстоянии не менее 300 000 км. Наименьшая деталь,
которую можно при этом различить на планете, должна
иметь размеры не менее 100 км. Вполне понятно, что при
качестве изображений, беспрерывно меняющемся от мо-
мента к моменту и от ночи к ночи, наблюдатели могут в
зависимости от своего опыта и навыков угадывать нали-
чие на Марсе тех или иных деталей, которые они неиз-
бежно стилизуют, зарисовывают в достаточно отчетливом
и определенном виде и затем заносят на составляемые
ими карты. Так, например, поступал Ловелл, твердо убе-
жденный в существовании геометрически правильной сет-
ки каналов. Его рисунки, на которых Марс испещрен
множеством каналов в виде тончайших линий, вовсе не
представляют вид этой планеты в какой-то определенный
момент наблюдений,— это всегда сводка отдельных раз-
розненных набросков, из которых каждый содержит лишь
небольшое количество таких деталей. С другой стороны,
Антониади, также в высшей степени добросовестный на-
блюдатель и художник по профессии, работавший с боль-
шим телескопом Медонской обсерватории, никогда не
видел Марс покрытым геометрически правильной сетью
каналов, но отдельных мелких деталей, в особенности на
поверхности марсианских морей, он усматривал гораздо
больше, чем Ловелл. Ясно, что для выяснения подлин-
ного вида Марса необходимо увеличить разрешающую
174
Рис. 40. Марс по рисункам Лио
способность телескопов. Это до некоторой степени и
было достигнуто Лио и его сотрудниками, которыми вы-
полнены бесспорно наилучшие визуальные наблюдения
Марса.
Результаты, полученные ими на высокогорной обсер-
ватории Пик дю Миди, можно охарактеризовать следую-
щим образом. Темные моря, которые обычно изобража-
ются в виде однородных площадей, в действительности
отличаются чрезвычайно сложной структурой. В них
встречаются многочисленные мелкие пятна, неправильно
распределенные и разнообразно окрашенные. Расположе-
ние и вид этих мелких пятен меняются от одного противо-
стояния к другому, и это, в конце концов, обусловливает
изменение вида всего моря, в котором они расположены.
Не говоря о сезонных изменениях, которые происходят
довольно регулярно и закономерно, можно отметить из-
менения векового характера, иногда происходящие мед-
ленно и постепенно, в других случаях представляющие
внезапные катаклизмы, сразу изменяющие характер мест-
ности.
А. Дольфус приводит ряд примеров подобных измене-
ний на Марсе на основании своих наблюдений в обсерва-
тории Пик дю Миди в течение 1941 —1952 гг. Так, напри-
мер, им опубликована серия рисунков, показывающих
резкие изменения в области Тривиум Шаронтис, начиная
с 1943 г. Из темного пятна, обозначенного названием
Тривиум, в 1943 г. выходили два ясно видимых, четких
параллельных штриха, следующих почти по меридиональ-
ному направлению на протяжении примерно 500 км и
оканчивающихся небольшими утолщениями. В 1946 г. это
явление еще можно было проследить, хотя и в расплыв-
чатом виде, но с 1948 г. оно совершенно исчезло, хотя
другие более тонкие детали остались почти без всякого
изменения. Известное Озеро Солнца представляет пример
таких изменений в еще большем масштабе. Во времена
Скиапарелли оно представлялось в виде вполне резкого
и круглого образования, откуда и получило свое назва-
ние. Но в начале XX в. Антониади и затем все последую-
щие наблюдатели рисовали его в виде совокупности очень
неправильных пятен, вытянутых в общем по параллели.
По свидетельству А. Дольфуса и других наблюдателей,
темные пятна на Марсе подвержены постоянным и значи-
176
тельным изменениям, которые явно проявляются при
сравнении рисунков или фотографий, полученных с ин-
тервалами в десять или более лет.
Относительно природы каналов в настоящее время
можно вполне определенно утверждать, что они не явля-
ются непрерывными и геометрически правильными обра-
зованиями. Вообще каналы можно разделить на три ка-
тегории: сравнительно широкие бледные полосы с размы-
Рис. 41. Каналы Марса по Дольфусу
при посредственных (слева) и хороших (справа)
изображениях
тыми краями; узкие, правильные линии, но с несколько
неопределенными контурами, и собственно каналы —
нитеобразные, черные, появляющиеся лишь моментами,
а обычно невидимые. Установлено, что при особенно хо-
роших изображениях все эти виды каналов как таковые
исчезают. Вместо них оказывается совокупность мелких
деталей, различным образом окрашенных, неправильных
по форме и неправильно расположенных, которые вполне
походят на мелкие детали, имеющиеся в темных морях.
При очень хороших изображениях и при большом увели-
чении эти мелкие детали могут изучаться каждая в от-
дельности. Если в одну и ту же ночь происходит ухудше-
ние изображений, то на месте мелких деталей немедленно
вновь появляются сплошные полоски правильного вида,
причем наибольшие из них могут быть получены и на
фотографии. Эти выводы были подтверждены Н. П. Ба-
рабашевым на основании его систематических наблюде-
12 А. И. Опарин, В. Г. Фесенков	177
ний Марса в Харьковской обсерватории в течение 1920—
1950 гг. Таким образом, изображение каналов в виде по-
лос или линий является просто стилизованным объедине-
нием имеющихся на их месте мелких и неправильных
деталей. Что же касается каналов в виде тончайших ли-
ний, которые рисовал П. Ловелл, то в настоящее время
они рассматриваются как чисто субъективное явление,
свойственное глазу при его работе на границе восприятия.
Это видно, между прочим, уже из того, что ширина ка-
налов на рисунках Ловелла во много раз меньше той,
при которой они могли быть различимы в его телескоп.
Итак, следует считать, что так называемые каналы со-
стоят из таких же мелких деталей, какие изобилуют на
поверхности морей, причем их общее систематическое рас-
пределение, возможно, связано с какими-нибудь структур-
ными особенностями марсианской почвы.
Интересно поставить вопрос о том, каков может быть
марсианский рельеф? Никаких резких изменений рельефа
на Марсе не усматривается. Нет никаких данных в поль-
зу наличия на Марсе высоких гор. Судить о неравномер-
ности рельефа этой планеты проще всего можно по ско-
рости таяния полярных снегов. Наблюдения этого рода
весьма поучительны.
При быстром таянии полярных снегов и уменьшении
размеров полярной шапки можно наблюдать отдельные
зазубрины ее контура, образования нарастающих остро-
вов, которые каждый раз возникают на тех же самых
местах. Иногда отдельные области, уже освободившиеся
от снега, снова белеют на короткое время, очевидно бла-
годаря ночному выпадению инея. На рис. 42 представлен,
согласно наблюдениям А. Дольфуса, характер сезонного
изменения полярной шапки. Очевидно, что местные вре-
менно нарастающие островки полярной шапки находятся
на значительной высоте над общим уровнем планеты. Вы-
соту эту можно приблизительно оценить, если принять во
внимание температурный градиент в атмосфере Марса,
который, согласно Гессу, составляет примерно 4° на кило-
метр высоты. Получается, что около северного полюса
Марса имеются отдельные плато высотой около 1 км над
общим уровнем поверхности. Вполне возможно, что по-
добные же разности уровней существуют и в других об-
ластях планеты. Это обстоятельство делает еще более
178
невероятным наличие геометрически правильной сети ка-
налов. В то же время предположение Ловелла о том, что
сеть каналов служит водопроводной системой для подачи
воды из полярных областей в различные другие широты и
даже под экватор, также неверно, так как запас воды
в полярных шапках совершенно ничтожен.
Рис. 42. Таяние полярных снегов на Марсе
Идея о населенности Марса разумными существами,
широко распространенная в конце XIX — начале XX в.,
главным образом благодаря Фламмариону, Скиапарелли
и Ловеллу, в настоящее время не пользуется признанием.
Тем не менее предположение о существовании на Марсе
органической жизни, например растительности, почти ни
у кого не вызывает возражений. Главным доводом в поль-
зу существования растительности на Марсе служат на-
блюдаемые на нем изменения окраски и формы морей.
Так, например, Антониади, обнаружив большие изме-
нения Озера Солнца на Марсе, писал в 1924—1926 гг.:
«Какая-то темнозеленая субстанция залила красноватые
области на большом протяжении». Свидетельство этого
наблюдателя, много лет специально занимавшегося Мар-
сом, имеет большой вес. Антониади считал, что перед его
глазами на Марсе произошло развитие растительности.
Такого же мнения придерживается и огромное большин-
ство других исследователей. У нас в СССР эти взгляды
12е	179
получили большое распространение главным образом
благодаря работам Г. А. Тихова («Планета Марс»,
«О растительности на Марсе»).
Г. А. Тихов начал свои наблюдения над Марсом еще
в 1909 г., когда им при помощи пулковского 75-сантимет-
рового рефрактора были получены фотографии этой пла-
неты в разных лучах спектра. В 1918—1920 гг. Тихов про-
должал изучать Марс визуально, при помощи 38-санти-
метрового рефрактора в Пулкове и открыл правильную
смену окраски, связанную с марсианскими временами
года. Он является одним из главных пропагандистов идеи
о наличии на Марсе органической жизни. Взгляды
Г. А. Тихова излагались в многочисленных лекциях, бро-
шюрах и научно-популярных книгах различными авто-
рами.
Нужно отметить, что и за рубежом идея обитаемости
Марса также получила, и притом совершенно независимо,
широкое распространение. Так, например, Спенсер-Джонс
в своей книге «Жизнь на других мирах», вышедшей в рус-
ском переводе в 1946 г., высказывается следующим обра-
зом: «На планете Марс... мы действительно встречаем
почти окончательно доказанное наличие растительного
покрова... Я держусь того мнения, что мы должны видеть
в Марсе мир с вымирающей жизнью. Растительные фор-
мы, которые могут теперь продолжать на нем свое нена-
дежное существование, обречены на вымирание в буду-
щем, едва ли отдаленном...». В последней фразе, звуча-
щей несколько пессимистически, отражается оценка не-
благоприятного влияния на существование органической
жизни физических условий Марса, суровость которых по-
степенно выясняется.
В течение последних тридцати лет для изучения Мар-
са были применены вполне объективные физические ме-
тоды исследования — термоэлектрический, фотометриче-
ский, поляриметрический, в то время как ранее Марс
изучался только визуально и в лучшем случае делались,
как редкое исключение, более или менее удачные фото-
графии, передающие лишь основные детали. В СССР
важное значение имели систематические наблюдения
В. В. Шаронова и особенно Н. П. Барабашева.
Вообще углубление знаний о физических условиях на
Марсе заставляет, несмотря на широко распространенное
180
желание видеть в нем носителя жизни, аналогичной зем-
ной, постепенно отказываться от прежних увлечений.
Тем не менее и в настоящее время идея о жизни на Марсе
имеет самое широкое распространение среди астрономов,
независимо от их идеологического направления. Совре-
менные идеалисты не отличаются в этом отношении от
прежних. Так, например, английский астроном Смарт в
своей книге «Происхождение Земли», вышедшей в Англии
в 1951 году, сделав декларацию о «космической цели»
и о «божественном создателе», пишет о Марсе, что эта
планета отличается постепенно угасающей жизнью.
В этом отношении между идеалистом Смартом и стоя-
щим на материалистических позициях Спенсером-Джон-
сом нет никакого различия. Тот и другой одинаково при-
знают существование жизни на Марсе в какой-то более
или менее примитивной форме. Известный идеалист Дж.
Джинс, относившийся скептически к идее жизни на Марсе,
тем не менее, считал возможным широкое распростране-
ние жизни во вселенной вообще. В своей книге «Дви-
жение миров» (русский перевод издан в 1933 году) он
писал: «Возможно, что другие звезды в числе своих семей
имеют также и населенные планеты» (стр. 58).
Таким образом, отношение к одной лишь проблеме ор-
ганической жизни на других мирах в нашу эпоху не опре-
деляет полностью характера философских взглядов уче-
ных и не всегда служит поводом к идеологической борьбе.
Тем меньшее значение в идеологическом отношении может
иметь частный вопрос о жизни на Марсе в противополож-
ность мнению некоторых исследователей.
Однако и в настоящее время противоречащее факти-
ческим данным мнение о населенности Марса высшими
организмами приводит к нездоровым сенсациям. Приме-
ром этого могут служить рассказы о Тунгусском метео-
рите, выдаваемом некоторыми советскими литераторами
за межпланетный (марсианский) корабль, потерпевший
аварию во время приземления.
* *
*
Остановимся коротко на вопросе о физических усло-
виях на Марсе, как они представляются в свете современ-
ных данных. Общая сводка этих данных сделана в недав-
181
нее время де Вокулером в его книге, вышедшей в 1951 г.
Марс имеет заметную, хотя и довольно разреженную
атмосферу, в нижних частях которой расположен «фио-
летовый» слой (высотой 5—25 км), сильно поглощающий
в синей, фиолетовой и ультрафиолетовой частях спектра.
Природа его еще не известна; быть может, он состоит
даже из мельчайших кристалликов углекислоты, но вер-
нее всего — из кристаллов льда. Этот слой не вполне
однороден и иногда образует заметные просветы.
В атмосфере Марса плавают облака двоякого рода.
Нижние облака желтого цвета представляют, очевидно,
диффузную пелену песчаной пыли, поднятой ветрами
с почвы планеты. Как показали наблюдения многих иссле-
дователей, эта пыль может на значительное время засти-
лать детали поверхности. Облака верхнего яруса (18—
25 км) имеют фиолетовый цвет, в красных лучах прозрач-
ны и незаметны, но в синих и в особенности фиолетовых
видны очень хорошо. Поэтому Марс в фиолетовых и
ультрафиолетовых лучах имеет совсем другой вид, чем
в обычных визуальных, а тем более в красных лучах
спектра. Природа верхних облаков в настоящее время
почти не вызывает сомнений. По своим свойствам они
представляют полную аналогию земным серебристым об-
лакам, которые наблюдаются на высоте в 80 км, т. е.
именно на высоте с наиболее низкой температурой. Сереб-
ристые облака, как это было показано И. А. Хвостиковым,
состоят из тончайших кристалликов льда, и наличие их
именно на такой высоте можно определить на основании
распределения давления и температуры в земной атмо-
сфере. Такие облака и в земных условиях, а тем более на
Марсе, не могут давать никаких осадков.
Атмосферное давление и, следовательно, общая атмо-
сферная масса на Марсе могут быть установлены на осно-
вании чисто фотометрических наблюдений, произведен-
ных с различными светофильтрами. Такая работа была
выполнена в СССР В. В. Шароновым и Н. Н. Сытинской,
а также Н. П. Барабашевым, Б. Е. Семейкиным и Тимо-
шенко. Сначала производится разделение аэрозольной и
чисто газовой составляющих атмосферы, а затем оцени-
вается значение последней, обусловливающей атмосфер-
ное давление. Можно также пользоваться определениями
степени поляризации в различных точках диска планеты.
182
Такой способ был разработан и применен Лио и его уче-
ником Дольфусом. Наконец, Гесс показал, что если уста-
новлена сила тяжести, то атмосферное давление на по-
верхности Марса может быть определено путем рассмот-
рения высоты конденсации облаков (известной, например,
из наблюдений Антониади) и температуры его поверхно-
сти (определенной Кобленцом
и Лампландом). Из десяти раз-
личных определений получена
средняя величина атмосферно-
го давления на уровне почвы
Марса, равная 65 мм ртутного
столба или 87 миллибарам.
(Для возможности прямого
сравнения с земными условиями
при вычислении предположено,
что ртутный столб находился
под действием тяжести, равной
земной, но не марсианской).
Температура кипения воды при
этом давлении равна 43°. По-
скольку температура поверхно-
сти Марса всегда ниже, вода на
нем может находиться в жидком
состоянии.
Исходя из известной силы
тяжести, можно найти, что дав-
ление в атмосфере Марса
уменьшается в 10 раз при под-
нятии на каждые 40 км. Равен-
Рис. 43. Температура кипе-
ния воды на Марсе по срав-
нению с высокими горами
на Земле
ство давлений в атмосферах
Земли и Марса достигается на
высоте в 28 км. На больших вы-
сотах атмосферное давление на
Марсе больше, чем на Земле.
Атмосферная циркуляция на Марсе, как показывают
произведенные наблюдения, очень сходна с земной. Ско-
рость и распределение ветров, определяемые по переме-
щениям облачных масс, известны, однако, еще недоста-
точно.
Очень важен вопрос о химическом составе атмосферы
Марса. Непосредственно обнаружить удалось лишь при-
183
сутствие углекислоты в количестве, всего в два раза боль-
шем, чем на Земле. Кислорода обнаружить не удалось
совсем. Современные мощные спектрографы могут уве-
ренно отделять кислородные линии на Марсе от кислород-
ных линий земной атмосферы. При современном совер-
шенстве научной техники эти линии могли бы быть обна-
ружены даже в том случае, если содержание кислорода
на Марсе было бы в тысячу раз меньше, чем на Земле.
Однако ни малейших следов кислорода на Марсе обна-
ружить не удалось. Очень возможно, что кислород на
Марсе вообще отсутствует, так как трудно допустить, что
такой чрезвычайно активный газ может существовать в
атмосфере в ничтожном количестве. Кислорода на Марсе
должно быть во всяком случае меньше 0,1% того количе-
ства, которое имеется на Земле. Этот верхний предел неиз-
менно понижается при увеличении точности наблюдений.
Водяных паров в атмосфере Марса имеется так мало, что
обнаружить их спектроскопическим путем также совер-
шенно невозможно. Других газовых составляющих обна-
ружить не удалось.
Из чего же преимущественно может состоять атмосфе-
ра Марса? При суждении об этом естественно исходить,
во-первых, из общего обилия различных элементов в при-
роде и, во-вторых, из состава атмосферы Земли. Очевид-
но, что наиболее легкие газы — водород и гелий, весьма
обильные во Вселенной, должны на Марсе фактически
отсутствовать, так как они почти не встречаются в
свободном состоянии и на Земле. Нельзя ожидать на
Марсе также и чрезвычайно распространенного в природе
неона, поскольку этот инертный газ, несомненно, является
первичным и даже в земной атмосфере почти совершенно
не встречается. Аргон, с атомным весом 40, имеющийся
в земной атмосфере в количестве, несколько меньшем
одного процента, является продуктом радиоактивного рас-
пада, а активность этого процесса на каждой планете
примерно пропорциональна ее массе. Можно считать, что
количество этого газа над единицей поверхности должно
быть приблизительно пропорционально радиусу планеты
при прочих равных условиях. Поэтому аргона на Марсе
также, очевидно, почти нет.
Основным газом в атмосфере Марса должен быть, по-
видимому, азот. Этот газ очень распространен во Вселен-
184
ной и обилен в земной атмосфере. На Земле он выде-
ляется в результате различных тектонических процессов,
частично в виде соединений с другими элементами, ча-
стично в свободном состоянии. Так, например, А. Е. Ферс-
ман отмечает высокое содержание азота в грязевых
сопках и холодных фумаролах камчатских вулканов.
При высокой температуре азот может выделяться в чи-
стом виде. Такое выделение произошло, например, из
скважины в дунитовом массиве Нижнего Тагила, где
выделяющиеся газы на 57% состоят из N2, из фумаролы
вулкана Авачи на Камчатке, где азот по объему состав-
ляет 24% всех выделяющихся газов, или из скважины в
штате Юта (США), где суточный дебит выделяющегося
азота превышает 500 тысяч м3 при давлении в 50 ат-
мосфер (содержание около 1,1%). Наивысшее содержа-
ние азота в газовых струях было отмечено в Эмба Тюлюс
(100% и редкие примеси), в Белокурихе на Алтае и в
других местах. Кроме того, в СССР имеется большое
количество источников, дающих воду с азотом, в особен-
ности в средней и северной части СССР. Азот в свобод-
ном состоянии может также выделяться в атмосферу из
почвы некоторыми бактериями — денитрификаторами
Возможно, что атмосферный азот имеет частично биоген-
ное происхождение, как это предполагал академик
Е. И. Вернадский, частично же тектоническое происхож-
дение, как это фактически наблюдается. Будучи сравни-
тельно инертным газом, азот, попав в атмосферу, может
оставаться в ней неопределенно долгое время, в особен-
ности при отсутствии потребляющих его микроорганиз-
мов. Поэтому можно допустить, что не меньше 98% ат-
мосферы Марса составляет азот. Остальные 2% прихо-
дятся на аргон, углекислоту и небольшие дополнитель-
ные примеси.
Как отмечает Вокулер, атмосфера при таком составе
интенсивно поглощает крайние ультрафиолетовые лучи.
В результате фотохимической диссоциации азота погло-
щаются все волны длиною меньше 0,17 микрона; углекис-
лота поглощает лучи при длине волны в 0,20 микрона;
однако фиолетовый слой атмосферы Марса, по всей ве-
роятности, поглощает значительную долю лучей в интер-
вале 0,35 — 0,40 микрона.
По сравнению с Землей облака на Марсе представ-
185
ляют крайне редкое явление, но тем не менее на всей по-
верхности планеты в целом их можно наблюдать доволь-
но часто. Так, например, Н. П. Барабашев почти каждый
раз мог наблюдать по одному — по два подобных образо-
вания. Твердые осадки выпадают значительно реже. Бе-
лые облака образуются главным образом около термина-
тора Марса, т. е. фактически на краю его диска, где тем-
пература значительно ниже и условия их конденсации
более благоприятны.
Гораздо реже наблюдаются облака серого расплывча-
того вида, которые различные наблюдатели приписывали
выбросу газов и мелкой пыли во время вулканических
извержений. Во время весьма благоприятных противо-
стояний 1909 и 1911 гг. Антониади на Медонской обсер-
ватории часто наблюдал, что область Девкалион Режио
была затянута сероватым покровом, который он припи-
сывает вулканизму. Т. Сахеки описывает ряд странных
серых облаков, которые наблюдались на Марсе
в разное время в период 1950—1952 гг. членами Мар-
сианской секции Восточной астрономической ассоциации
в Японии. Эти образования иногда расплываются и за-
нимают пространство диаметром около тысячи километ-
ров и, по словам Т. Сахеки, поднимаются над уровнем
поверхности планеты на высоту в 100 — 200 км. Если
они оказываются вблизи края диска, то представляют
определенное возвышение по сравнению с общим уров-
нем, хорошо различимое на сделанных рисунках. Пови-
димому, их образование не зависит от распределения
температуры на поверхности планеты. Если бы можно
было установить, что появление их связано с определен-
ными деталями поверхности, то предположение о нали-
чии вулканизма на Марсе получило бы значительное
наблюдательное обоснование. Во всяком случае на вы-
соте в сотни километров не представляется возможным
образование подобных облачных масс, сравнительно
компактных и состоящих, судя по их цвету, из довольно
крупных частиц. С другой стороны, если на Земле, изо-
билующей водой, и на Луне, где нет никакой воды
и воздуха, вулканизм проявлялся очень активно в
прошлом и в слабой степени проявляется в настоящее
время, то нет никаких оснований для отрицания таких
же явлений и на Марсе, который по своей природе за-
186
нимает промежуточное положение между Землей и Лу-
ной.
Климат Марса можно охарактеризовать следующим
образом. Температура поверхности этой планеты ниже
земной в среднем на 30 — 40°. На экваторе средняя тем-
пература почвы равняется —10, —20°, в полярных обла-
стях—60°. Амплитуда дневных колебаний температуры
свыше 50—60°, причем максимум достигается около од-
ного часа после полудня. Амплитуда годичных колеба-
ний принимается около 120° на южном полюсе, около
100° — на северном, 50° — в промежуточных областях и
примерно 30° — на экваторе.
Существенно отметить, что днем температура темных
пятен превышает примерно на 10— 15° температуру свет-
лых областей. Наивысшая температура почвы днем в
экваториальных областях равна +10° в марсианских
пустынях и + 20, + 25° в так называемых морях. Тем-
пература воздуха у поверхности значительно ниже тем-
пературы почвы и всегда остается ниже нуля. Днем эта
разность составляет не менее 30—40° и, вероятно, сгла-
живается ночью. Вследствие этого на Марсе должна
быть развита интенсивная конвекция с быстрым падением
температуры по мере возрастания высоты. Можно пола-
гать, что на высоте 15 км температура понижается
уже до — 80, — 100°.
Температура облаков первого типа (желтых) и по-
лярных туманов, поглощающих излучение поверхности,
составляет не свыше —70, —80°, что согласуется с ве-
роятной температурой марсианской атмосферы на вы-
соте 15 — 20 км. Облака второго типа, аналогичные на-
шим серебристым облакам, имеют еще более низкую тем-
пературу.
Полярные шапки на Марсе состоят в основном из
инея, имеющего очень низкую температуру. Толщина
этих шапок неизвестна, но должна быть незначительна —
порядка долей миллиметра, как об этом можно заклю-
чить на основании скорости их таяния. Не тающая цен-
тральная часть полярных шапок состоит, по всей вероят-
ности, изо льда, но и его толщина не может превышать
нескольких сантиметров.
Согласно современным спектроскопическим определе-
ниям, общее содержание воды в марсианской атмосфере
187
меньше 0,001 того, что имеется зимой на Земле, над го-
рами в 2000 м. Уже простой расчет показывает, что если
при температуре в —10° относительную влажность при-
нять равной 50%, что примерно соответствует нашим
горным условиям, то абсолютная влажность будет равна
только 1 мм. Отсюда, согласно известной формуле, содер-
жание воды во всей атмосфере в столбе воздуха над по-
верхностью Земли в 1 см2 будет только 2—4 мм (2—4 кг
на квадратный метр). Содержание воды в атмосфере Мар-
са будет меньше одной тысячной этого количества, т. е.
меньше слоя толщиной в 2 • 1СГ4— 4 • 10~4 см.
Такова необычайная сухость воздуха Марса, далеко
превосходящая все, что может встретиться в самых суро-
вых земных пустынях. Но абсолютная влажность при на-
сыщении быстро уменьшается по мере понижения темпе-
ратуры (примерно в тысячу раз при понижении на 65°);
следовательно, при температуре около —70°, которая на-
блюдается на Марсе в зимнее время, и это ничтожное ко-
личество паров способно конденсироваться в наблюдае-
мые тончайшие облака.
При неравномерном распределении паров этот процесс
конденсации происходит еще легче. Примем во внимание,
что атмосферная циркуляция ограничена, как правило,
определенной полусферой, т. е. циркуляция воздуха на
каждой полусфере происходит раздельно. Как известно,
на Марсе совершенно отсутствуют водоемы с открытой по-
верхностью и даже самые малые водные протоки. Это
отсутствие свободной воды на Марсе заставляет предпола-
гать, что при таянии снега, или, вернее, изморози, все
пары поступают непосредственно в атмосферу, и затем
конденсируются обратно. Таким образом, если не прини-
мать во внимание полярных снегов почти постоянного ха-
рактера, занимающих очень небольшую площадь, можно
прийти к заключению, что общее количество воды на Мар-
се едва ли в несколько раз больше того, что содержится
в его атмосфере. Полученное выше содержание водяных
паров дает для количества воды во всей марсианской ат-
мосфере величину, равную 2,88- 108 тонн.
Это примерно в миллион — десять миллионов раз
меньше того количества воды, которое имеется на Земле
в одних только живых организмах. При таких условиях
не приходится говорить о выпадении на Марсе снегового
188
покрова даже очень малой толщины. Наблюдаемый белый
покров, образующийся во время зимнего периода, должен
состоять просто из изморози, которая отлагается на по-
верхности планеты и быстро исчезает даже при неболь-
шом нагревании.
Сезонные изменения на Марсе заключаются в следую-
щем. В конце зимы — начале весны над полярной шапкой
образуется очень разреженное облако тумана, состоящее,
вероятно, из тонких кристалликов льда, плавающих в ат-
мосфере. Устойчивость его не велика, и оно рассеивается
в течение весеннего периода. Весной полярная шапка
окружается темной каемкой шириной в несколько сот
километров, получающейся, по всей вероятности, вследст-
вие наступающего таяния. Далее наблюдается распростра-
нение потемнения от соответствующей полярной шапки по
направлению к экватору со скоростью 45 км в сутки. Вол-
на потемнения переходит через экватор и продолжает рас-
пространяться в том же направлении в противоположном
полушарии и достигает примерно 40° широты к моменту
начала лета. По мнению Вокулера, эта картина изменений
установлена вполне достоверно. Таким образом, весь про-
цесс распространения потемнения от 60° северной до 40°
южной широты, т. е. в интервале широт в 100°, приходя-
щемся на оба полушария, связан с видимым движением
Солнца на небосводе Марса от экватора (начало весны)
до круга тропика (начало лета). Когда Солнце, повернув
обратно, снова пересекает экватор, переходя в другое
полушарие, эта волна потемнения начинает перемещаться
в обратном направлении, и явление повторяется во вре-
мени в симметричном порядке.
Совершенно очевидно, что подобные изменения не мо-
гут быть результатом простой атмосферной циркуляции,
которая ограничивается только каждым данным полуша-
рием в отдельности, а еще менее могут быть следствием
распространения какой-то влаги по поверхности планеты.
Вокулер склонен объяснять это явление атмосферной диф-
фузией. Он описывает еще другое явление, аналогичное
потемнению, распространяющееся в течение того же вре-
мени и в таком же порядке, но со скоростью вдвое мень-
шей — около 20 км в день. Природа этих явлений остает-
ся пока неизвестной. Следует, однако, заметить, что
Н. П. Барабашев, имеющий огромный опыт в исследова-
189
Рис. 44. Сезонные изменения на Марсе
нии Марса, ничего не упоминает о такого рода сезонных
изменениях.
При современном уровне знаний о физических усло-
виях на Марсе климат этой планеты можно сравнить толь-
ко с климатом воображаемых высокогорных плато на
190
Земле, высотой около 18—20 км, если понизить их темпе-
ратуру примерно на 30—40°, сильно уменьшить в их атмо-
сфере содержание водяных паров и полностью или почти
полностью устранить кислород. Полярная сухая высоко-
горная пустыня с ничтожным атмосферным давлением, но
без кислорода или почти без него,— таковы условия на
Марсе. Никакой воды в виде водоемов или потоков с от-
крытой водной поверхностью там нет. Это принимается
всеми исследователями без исключения, так как вытекает
из совершенно несомненных данных. Количество воды в
атмосфере, приходящееся на 1 см2 поверхности, не превы-
шает на Марсе немногих сотых долей грамма. Можно ли
думать, что при крайнем недостатке поверхностных и ат-
мосферных вод на Марсе могут быть в несравненно боль-
шем количестве грунтовые воды, как это имеет место в зем-
ных пустынях? Оснований для такого заключения нет,
очевидно, никаких, так как грунтовые воды на Земле пред-
ставляют те же поверхностные воды, лишь просочившиеся
вглубь, вплоть до определенного водопроницаемого гори-
зонта.
Если мы сравним Марс с Землей в отношении обилия
воды, то будем иметь следующее соотношение. Распреде-
ляя воды океанов равномерно вокруг всей земной поверх-
ности, получаем слой толщиной в несколько километров;
на Марсе весь запас воды, распределенной так же равно-
мерно, составит слой толщиной только в десятые доли
миллиметра.
* ♦
♦
Выскажем теперь некоторые общие соображения о
возможности зарождения и существования жизни на
Марсе, исходя из аналогии с Землей. На Земле, несмотря
на непрерывное поступление семян и зародышей из обла-
стей, богатых жизнью, несмотря на приспособление в раз-
витии новых жизненных форм, на протяжении миллионов
лет ясно проявляется зависимость жизни от условий су-
ществования. Под тропиками, где температура и, глав-
ное, влажность больше, чем где-либо на Земле, формы
жизни наиболее разнообразны. По мере перемещения к
полюсам и поднятия над земной поверхностью жизнь
беднеет и ограничивается все более элементарными фор-
мами. В земном климате у подошвы гор располагаются
191
сады, леса, возделываемые поля; выше, до высоты в 2—
2,5 км, только хвойные деревья, которые, к тому же, ис-
чезают в местах с пониженной влажностью (например,
южный, более сухой склон предгорий Заилийского Ала-
Тау совершенно лишен древесной растительности, кото-
рая, однако, густо покрывает северные, более влажные
склоны на той же высоте); на еще большей высоте нахо-
дятся альпийские луга, покрытые только травянистой
растительностью, а еще выше — каменистые осыпи с ред-
кой травой. Вслед за ними начинаются вечные снега, ко-
торые простираются, очевидно, по всей толще тропосфе-
ры, где происходит перенос влаги и образование облаков.
Если бы горы на Земле выходили далеко за пределы
тропосферы, т. е. за пределы атмосферного слоя, богатого
водяными парами, то на достаточной высоте на них пре-
кратились бы вечные снега и оставалась бы лишь сухая
каменистая пустыня, сильно нагревающаяся днем и так
же сильно охлаждающаяся ночью. Температура воздуха
оставалась бы при этом всегда крайне низкой, даже в
дневное время она была бы гораздо ниже температуры
почвы. Как было отмечено выше, такая воображаемая
пустыня, простирающаяся на высоте 18—20 км, но с тем-
пературой на несколько десятков градусов ниже земной и
с полным или почти полным отсутствием кислорода, пови-
димому, довольно близко напоминала бы поверхность
Марса, как она представляется по современным данным.
Какая же жизнь могла бы существовать на Земле на
подобном высокогорном плато? Может ли при подобных
условиях происходить обмен веществ в живых организ-
мах? Было бы нелепо ожидать, что, миновав область веч-
ных снегов и вступив в эту сухую и промерзшую пустыню,
мы снова встретили бы в ней травы, деревья и вообще
высшие формы растительности, давно уже исчезнувшие
на значительно меньшей высоте. Ясно, что даже на
Земле, где жизнь существует и видоизменяется, приспособ-
ляясь к окружающей среде в течение многих миллионов
лет, в таких условиях могли бы существовать только са-
мые примитивные ее формы.
К вопросу о возможности жизни на Марсе можно по-
дойти и с другой точки зрения. Для того чтобы жизнь
могла существовать, она, безусловно, должна сначала за-
родиться на данной планете. В настоящее время на осно-
192
вании физико-биологических данных можно считать со-
вершенно устраненной гипотезу панспермии — переноса
органических зародышей от одной планеты к другой.
Н. Г. Холодный чрезвычайно наглядно показал невозмож-
ность происхождения разнообразной органической жизни
из микроорганизмов, занесенных, согласно гипотезе пан-
спермии, с другой планеты. Следовательно, если жизнь
каким-то образом существует на современном Марсе, она
должна была зародиться на этой же планете. Однако в
условиях, существующих на Марсе в настоящее время,
возможность зарождения жизни представляется весьма
сомнительной.
Действительно, в основе жизни лежит белковая моле
кула, состоящая из четырех главных элементов: водорода,
углерода, азота и кислорода, а также из фосфора, серы и
некоторых других элементов. Для объединения этих эле-
ментов и построения белковой молекулы требуется не
только наличие их на данном небесном теле, но и воз-
можность их легкой миграции, возможность встреч меж-
ду ними, позволяющая осуществлять различные сочета-
ния и объединения. В совершенно сухой пустыне это, без-
условно, невозможно. Необходима какая-то водная среда,
содержащая в растворенном виде разнообразные неорга-
нические соединения. Поэтому для зарождения жизни
нужны водоемы. Эти водоемы могут быть разного разме-
ра, но должны обеспечивать деятельный обмен веществ,
например, через посредство ручьев с достаточно обшир-
ной поверхностью. Поэтому жизнь могла зародиться на
Марсе только при наличии условий, совершенно отличных
от современных, т. е. при более плотной атмосфере, при
существовании открытых водоемов и температуре более
высокой, чем в настоящее время.
Необходимо заметить, что только одного повышения
влажности и общего количества воды далеко не достаточ-
но для образования открытых водоемов. На Марсе, где
температура в среднем на 30—40° ниже земной, такие
водоемы были бы просто промерзшими и никогда не от-
таивающими бассейнами льда, как вечные снега и льды
на высоких горах Земли. Неоднократно высказывалось
мнение, что для наступления нового ледникового периода
на Земле, когда большая часть ее поверхности снова мо-
жет оказаться закованной в мощную толщу льда, доста-
13 А. И. Опарин, В. Г. Фесенков	193
точно понижения средней температуры всего только на
8—10°. На Марсе нет ледяных пространств только потому,
что там нет воды и нечему замерзать. То ничтожное коли-
чество водяных паров, которое имеется в атмосфере этой
планеты, образует иней и осаждается в виде изморози, а
затем снова испаряется вследствие того, что насыщение
атмосферы водяным паром соответствует там очень низ-
кой температуре.
Зарождение жизни на Марсе было бы в огромной сте-
пени облегчено, если бы на этой планете в прошлом были
более высокая температура и гораздо больший запас
воды. Однако в таком случае нужно было бы допустить
эволюцию Марса в направлении резкого усыхания и охла-
ждения. Подобный процесс, как можно считать, не про-
исходил на Земле, и нет никакого основания предпола-
гать, что он происходит на Марсе.
* ♦
*
Перейдем теперь к вопросу о том, имеются ли непо-
средственные доказательства существования на Марсе
органической жизни. Органическая жизнь на планете про-
является прежде всего в наличии на ней биосферы. Как
известно, В. И. Вернадский первый обратил внимание на
то, что жизнь на Земле проявляется в космическом мас-
штабе, занимая пространство с глубины в 3 км до высоты
около 10 км по отношению к земной поверхности. Эта
оболочка, в которой происходят жизненные процессы, на-
звана им биосферой. Согласно В. И. Вернадскому, все
наружные слои земной коры переработаны жизнью на
99% своего веса.
Современная земная атмосфера также в значительной
мере создана живыми организмами, которые принимают
деятельное участие в миграции и накоплении многих эле-
ментов — С, О, N, Са, К, Si, Р, S, Fe, Mg, Мп, Си, Zn,
Na, J и др. Организмы выделяют в атмосферу различные
газы, например, О2, СО2, N2, NH3, СН4, Н2 и др. В част-
ности, бактерии разрушают органические вещества с вы-
делением Н2О, СО2, N2, H2S, NH3, Н2, СН4 и др. Напря-
жение биохимической энергии живых организмов огромно.
Л. С. Берг приводит следующий пример: разложение
каолина на его составные части с выделением свободного
глинозема и кремнезема в лаборатории возможно осуще-
194
ствить при температуре не ниже 1000°; между тем живые
организмы — диатомеи делают то же самое при обычной
температуре. В неорганической земной коре никогда не
происходит разложения воды и углекислоты на составные
части; это возможно только в магме при очень высоких
температурах. А живые организмы производят это при
обычной температуре в громадных размерах.
Совершенно исключительна роль бактерий. Известно
что даже алюмосиликаты — необычайно стойкие соедине-
ния, составляющие, согласно Вернадскому, больше поло-
вины земной коры, легко выдерживающие воздействие
серной кислоты, разлагаются особыми бактериями. Сили-
катные бактерии разрушают даже гранит и подготавли-
вают почву для произрастания растений.
Наряду с этим живые организмы обладают способ-
ностью исключительно быстро размножаться при наличии
благоприятных условий. Так, например, холерный вибрион
за одни лишь сутки способен дать 6,4 • 1028 особей, пред-
ставляющих 61—62 поколения. Даже и простейшие во-
доросли — диатомеи способны давать 5 поколений в сут-
ки. При условии беспрепятственного размножения живые
организмы могли бы заполнить весь земной шар за нич-
тожно малое время; холерные вибрионы — за 1,25 суток,
диатомеи — за 16,8 суток, зеленый планктон — в среднем
за 168—183 суток, муха — за 366 суток и курица за 15 —-
18 лет.
В.	И. Вернадский исчисляет общий вес живого веще-
ства в земной биосфере примерно в 1014—1015 тонн, что
составляет 10“4 от веса земной коры. Количество свобод-
ного кислорода в атмосфере и гидросфере сравнимо с ве-
сом живого вещества и составляет примерно 1,5 • 1015 тонн.
Свободный кислород есть продукт зеленого раститель-
ного мира. Это положение общеизвестно и не нуждается
в доказательствах. Интересно отметить, что свободный
кислород в земной атмосфере в отличие от других газов
находится в состоянии динамического равновесия: он не-
прерывно расходуется на процессы окисления и непрерыв-
но возобновляется деятельностью зеленых растений. Если
бы их не существовало, то кислород мог бы полностью
исчезнуть из атмосферы уже за несколько лет. Л. С. Берг
отмечает, что через живое вещество ежегодно проходит
такое количество свободного кислорода, которое пример-
13*	195
но сравнимо со всем содержанием его в воздухе, именно
около 1015 тонн. Помимо зеленых растений, кислород по-
лучается в результате разложения воды ультрафиолето-
вым излучением Солнца и радиоактивными веществами.
Однако эти процессы совершенно незначительны. Не сле-
дует думать, что процесс выделения кислорода обусловли-
вается главным образом высшими хлорофильными расте-
ниями. Огромное значение в этом отношении имеет
планктон в океанах, который при толщине в среднем в
100 м занимает площадь в миллионы квадратных кило-
метров. В этой пленке, где обильно представлены зеленые
растения, создается некоторая часть атмосферного кисло-
рода.
Большая космическая роль живого вещества, состав-
ляющего биосферу, обусловлена процессами обмена с
окружающей средой, что сопровождается наиболее мощ-
ными химическими реакциями, а также быстрым размно-
жением, т. е. увеличением количества живой материи,
наконец, большой длительностью существования биосфе-
ры, исчисляемой по крайней мере в миллиард лет. За это
время живое вещество переделало поверхностные слои
Земли, создав почву и всевозможные местные скопления
руд и отложений, а также создало новую атмосферу вто-
ричного происхождения, преимущественно азотно-кисло-
родного состава. Следует отметить, что свободный кисло-
род не только создан, но и поддерживается жизнью, без
которой он не мог бы сохраниться благодаря своей чрез-
вычайно большой химической активности. Таким образом,
свободный кислород является признаком биосферы, су-
ществующей в данный мо*мент на рассматриваемой пла-
нете.
Более сложен вопрос об атмосферном азоте. Этот газ
сравнительно инертен и потому способен, повидимому,
сохраниться в атмосфере в течение весьма длительного
времени. Вместе с тем атмосферный азот может быть
лишь вторичного происхождения и поэтому должен был
образоваться уже после окончательного сформирования
Земли. Это ясно вытекает из того, что от газов в земной
атмосфере, именно от инертных газов различного атом-
ного веса, остались лишь ничтожные следы, несмотря на
то, что они принадлежат к элементам, весьма широко рас-
пространенным в природе. Академик В. И. Вернадский
196
считает, что весь атмосферный азот имеет биогенный ха-
рактер. Если бы это было справедливо, то наличие азота
в атмосфере могло бы служить признаком того, что по
крайней мере в прошлом на данной планете существовала
органическая жизнь хотя бы в виде бактерий — азотофи-
каторов, которые способны связывать атмосферный азот,
и денитрификаторов, которые могут освобождать этот газ
из неорганических соединений — нитратов и нитритов.
Однако современные данные геохимии определенно
указывают, что выделение свободного молекулярного азо-
та может в отличие от кислорода происходить непосред-
ственно в результате тектонических процессов из больших
глубин, где имеется температура, достаточно высокая для
разложения соединений азота без участия живых орга-
низмов. С другой стороны, соображения об участии в со-
здании молекулярного азота живых организмов пока не
имеют количественного обоснования, что крайне затруд-
няет оценку реального значения организмов в формиро-
вании земной атмосферы.
Итак, на основании всего сказанного следует заклю-
чить, что единственным бесспорным критерием в вопросе
о существовании биосферы на данной планете является
наличие в ее атмосфере свободного кислорода. Наличие
молекулярного азота подобным критерием служить не мо-
жет. На Марсе свободного кислорода не обнаружено. По-
этому нужно признать, что и биосферы на Марсе не суще-
ствует. Органическая жизнь на этой планете не проявила
себя в космическом масштабе, подобно тому, как она про-
являет себя на Земле.
♦ ♦
*
Если считать, что на Марсе нет биосферы, то, быть
может, органическая жизнь все же проявляет себя там
в отдельных очагах, хотя бы и очень незначительных?
Как указывалось выше, наиболее распространено мнение,
что марсианские моря с их сезонными изменениями отра-
жательной способности и окраски представляют простран-
ства, покрытые растительностью. Г. А. Тихов предпола-
гает даже, что эта растительность может принадлежать
к высшим лиственным или хвойным формам, которые при-
способились к суровым условиям этой планеты и, в част-
ности, потеряли способность интенсивного отражения сол-
197
нечных лучей в ближайшей инфракрасной части спектра.
Эти соображения подкрепляются результатами исследова-
ний Сектора астроботаники Академии наук Казахской
ССР, произведенных, правда, только в отношении зеле-
ной растительности, в различных земных условиях.
Г. А. Тихов пишет о предполагаемой им марсианской
растительности: «Какой же можно представить себе
растительность на Марсе? Прежде всего это должна быть
растительность низкорослая, жмущаяся к почве. В основ-
ном это должны быть травы и стелющиеся кустарники зе-
лено-голубого цвета... Некоторое отдаленное сходство с
марсианскими растениями могут иметь наши высокогор-
ный и полярный можжевельники, остролодка, клюква,
брусника, мхи, лишайники и другие северные и высокогор-
ные растения».
Выше нами уже указывалось, что существование ка-
ких-то форм растительности на Марсе утверждается или
по крайней мере считается весьма вероятным многими
исследователями в СССР и за рубежом.
Посмотрим, однако, какие фактические доказательства
можно привести в пользу этого утверждения. Наиболее
излюбленным методом, широко применяемым к Марсу,
является исследование распределения отражательной спо-
собности различных его деталей в разных спектральных
лучах при помощи светофильтров или, в редких случаях,
спектрографа.
Известно, что зеленая растительность обычно отличает-
ся наличием небольшого максимума отражения света в
области спектра около 560 тр (хлорофильный максимум),
а также резко выраженного инфракрасного избытка. Зе-
леная листва, сфотографированная через светофильтр,
пропускающий только инфракрасные лучи, кажется как
бы покрытой снегом и резко выделяется на совершенно
темном фоне неба. Эти особенности наиболее резко про-
являются весной на свежей зеленой растительности и не-
сколько сглаживаются осенью, как это хорошо видно на
спектрофотометрических кривых, полученных Е. Л. Кри-
новым в самых различных условиях.
Каковы же спектральные особенности темных пятен
на Марсе, его морей или оазисов,— единственных обла-
стей этой планеты, где можно предполагать наличие расти-
тельности? Хорошо известно, что марсианские моря в
198
спектрофотометрическом отношении совершенно не похожи
на земную растительность. Зеленый максимум там по су-
ществу не может быть установлен. Наличие его повело бы к
невероятно малому контрасту в зеленых лучах между свет-
лыми и темными областями на Марсе, что противоречило
бы наблюдениям. Инфракрасный избыток там также отсут-
ствует, и потому марсианские моря в этих лучах кажутся
наиболее контрастными по сравнению с пустынями.
Однако многолетние работы Сектора астроботаники
АН Казахской ССР наглядно показывают, что указанные
спектрофотометрические особенности не являются необхо-
димыми даже для зеленых растений. В суровое время
года, когда рост замирает, их спектральная отражатель-
ная способность сильно меняется и приближается к отра-
жательной способности минералов. Низшие растения, как,
например, лишайники, обладают такими свойствами лишь
в минимальной степени. С другой стороны, инфракрасным
избытком обладают и некоторые неорганические вещества.
Отсюда следует, что спектрофотометрический метод не
является эффективным. Его применение не позволяет су-
дить, представляют ли марсианские моря пространства,
занятые растительностью, или же нет.
По существу наиболее сильным аргументом в пользу
наличия растительности на Марсе являются сезонные из-
менения цветности морей и их зеленоватый или даже сине-
ватый оттенок. Здесь мы, однако, вступаем в очень нена-
дежную область чисто субъективных оценок и сразу стал-
киваемся с тем обстоятельством, что многие наблюдатели
с одним и тем же телескопом дают совершенно различ-
ные показания. Можно было бы привести много примеров
подобных противоречий.
Н. П. Барабашев в своей сводной статье об изменениях
видимости и формы темных пятен на Марсе, изложив мно-
гие поразительные случаи изменения очертаний марсиан-
ских морей, приходит к следующим окончательным вы-
водам.
а)	В большинстве случаев цвет моря меняется в сто-
рону покраснения по мере приближения Солнца к гори-
зонту.
б)	Подавляющее большинство морей красновато по
сравнению с белым экраном. Наблюдающиеся голубые
оттенки — следствие чисто субъективного ощущения, воз-
199
никающего в результате контраста в цвете морей и еще
более красных пустынь.
в)	В некоторых случаях темные области представляют
увлажненные участки пустынь.
г)	Относительное потемнение и изменение оттенков не
противоречит гипотезе о растительности в соответствую-
щих областях планеты.
Как видно, на основании наличия цветовых изменений
на Марсе невозможно сказать что-либо определенное о су-
ществовании на нем растительности, за исключением лишь
того, что другие причины подобных изменений нам неиз-
вестны. Впрочем, Н. П. Барабашев в той же статье при-
водит пример минерала — тихвинского боксита, который
заметно синеет при простом его увлажнении. Заметим, что
количественные спектрофотометрические наблюдения по-
зволяют по крайней мере учитывать и выделять искажаю-
щее влияние марсианской атмосферы, а чисто качествен-
ные оценки цветности, конечно, для этого совершенно
непригодны.
Применим теперь другие, более надежные критерии
для решения вопроса о том, что представляют собой мар-
сианские моря и имеется ли в них растительность, кото-
рая определяет их наблюдаемые свойства. Твердо установ-
лено, что температура почвы марсианских морей на
10—15° выше температуры пустынь. Этому соответствует
более темный вид морей. Само собой разумеется, что бо-
лее темное неорганическое вещество в большей мере по-
глощает падающие на него солнечные лучи и должно
нагреваться соответственно до более высокой температу-
ры. Весь процесс заключается при этом лишь в поглоще-
нии и нагревании. Можно утверждать, что механизм на-
грева марсианских морей тот же самый, что и пустынь,
т. е. сводится к простому поглощению солнечных лучей
с немедленным обратным излучением. Для доказательст-
ва этого приведем небольшой числовой расчет.
Примем отражательные способности пустыни и моря
Л1 и А2 соответственно в 0,30 и 0,15. В таком случае, со-
гласно известному закону Больцмана, температура моря
Т2 может быть получена по температуре пустыни Т\ на
основании выражения
лг» _ у /1“~
71 -
200
и оказывается на 15° выше, как это и наблюдается. Ре-
зультат был бы совсем иным, если бы свойства морей
определялись растительностью. Растительность, какова бы
она ни была, ведет себя совершенно иначе, чем простой
минерал. Поглощаемая ею солнечная энергия расходуется
на сложные процессы фотохимического характера, и эти
процессы характеризуются чрезвычайно большой интен-
сивностью. Вследствие этого излучение поверхности почвы,
занятой растительностью, никогда не может быть столь
же интенсивно, как излучение даже гораздо более светлой
поверхности минерального вещества в тех же условиях
облучения. Темный оазис среди раскаленной песчаной пу-
стыни, трава, растущая по обочине пыльной дороги, на-
гретой Солнцем, всегда отличаются более низкой темпе-
ратурой. Самая сущность живого растения заключается в
том, что оно затрачивает энергию, получаемую от Солнца,
на различные жизненные процессы, а вовсе не на простое
нагревание. Между тем темные марсианские пятна несо-
мненно подчиняются обычным законам нагревания и излу-
чения, установленным физикой для неорганических тел
без заметных селективных особенностей, и поэтому их на-
блюдаемые свойства не могут обусловливаться наличием
растительности.
В выше приведенном небольшом расчете применялась
формула Больцмана. Это, однако, вовсе не означает, что
поверхности Марса приписываются свойства абсолютно
черного тела. По существу мы оперируем только с пото-
ками излучения — единственными величинами, которые
можно наблюдать непосредственно. Сделанный расчет по-
казывает, что при большем поглощении энергии в той же
пропорции возрастает и тепловая отдача нагреваемой по-
верхности, независимо от того, будет ли это марсианское
море или пустыня. Положение было бы совсем другим,
если бы наблюдаемые свойства морей определялись расти-
тельностью.
Другим критерием для суждения о природе марсиан-
ских морей может служить закон отражения света от их
поверхности. Твердо установлено, что отражение света от
поверхности Марса довольно точно соответствует закону
Ламберта. Другими словами, Марс отражает свет, как
ровная матовая поверхность. По предложению В. В. Ша-
ронова, это выражается утверждением, что фактор глад-
201
кости для Марса близок к единице. Вполне гладкий шар,
полностью освещенный Солнцем, расположенный на зна-
чительном расстоянии от наблюдателя, будет казаться ему
ярче в центре и гораздо более темным на краях диска.
Достаточно взглянуть на Марс, чтобы убедиться, что этот
закон применим к нему, и притом не только к его пусты-
ням, но и к «морям». По мере приближения морей (вслед-
ствие суточного вращения Марса) к краю диска яркость
их значительно понижается.
Таким образом, пустыни Марса отражают свет по тому
же закону, что и моря. Фактор гладкости марсианских мо-
рей также весьма близок к единице. Известно, что отраже-
ние света матовым, непрозрачным веществом определяет-
ся свойствами его поверхности в толще того же поряд-
ка, что и длина световой волны. Наличие на поверх-
ности самых малых деталей, например мелких трещин
и т. п., может совершенно изменить характер отражения
света.
Напротив, всякого рода растительность, согласно опре-
делению Н. С. Орловой, характеризуется очень малым и
даже отрицательным фактором гладкости и в этом отно-
шении представляет разительный контраст с обычными
матовыми поверхностями. Это, повидимому, также отно-
сится к характерным особенностям всякой растительности,
которая получает питательные вещества из окружающей
воздушной среды и потому стремится развивать возможно
большую поверхность соприкосновения с этой средой. Об-
щая поверхность листвы какого-либо дерева или кустар-
ника. через которую происходит усвоение углекислоты, во
много тысяч раз превышает гладкую поверхность участка,
занятого этим деревом. Очевидно, что это стремление
растительного организма наиболее полно использовать
окружающую среду и служит причиной резкого отличия
его фактора гладкости от обычных матовых поверхностей,
сложенных из неорганического вещества. Итак, характер
отражения света от марсианских морей, установленный
недавними работами советских ученых, в корне противо-
речит утверждению о том, что они представляют простран-
ства, покрытые растительностью.
Еще один критерий, который можно применить для
суждения о природе темных пятен на Марсе, заключается
в сравнении их с пустынями по степени поляризации. По-
202
добные измерения производились сначала Лио в Медоне
и в последнее время его учеником Дольфусом.
Как известно, поляризация теснейшим образом связана
с состоянием отражающей поверхности. Наблюдения, по-
видимому, совершенно бесспорные, показывают, что поля-
ризация морей совершенно такова же, как и поляризация
светлых пространств — пустынь. Только в узкой темной
каемке, которая окружает тающие полярные снега, наблю-
дается изменение поляризации, носящее притом весьма
временный характер. Остальное пространство, занятое
темными пятнами, во все время года ничем не отличается
от заведомо безжизненных пустынь. Кроме того, Доль-
фус отмечает, что наши растительные пространства по
своей поляризации резко отличаются от темных марсиан-
ских пятен. Таким образом, все вполне достоверные и
объективные критерии противоречат предположению, что
отражательные свойства марсианских морей обусловлены
наличием какой-то растительности.
Что же представляют собой в действительности мар-
сианские моря, почему они отличаются более зеленоватым
цветом по сравнению с пустынями, почему они подвер-
жены сезонным и вековым изменениям; почему они до
сих пор не засыпаны песками и пылью, а продолжают
существовать, вероятно, в течение сотен лет?
В недавнее время Мак Лофлин, придя к убеждению,
что на Марсе не может быть никакой растительности,
выдвинул свою вулканическую гипотезу объяснения основ-
ных особенностей поверхности Марса. Он считает, что на
Марсе и в настоящее время проявляется довольно интен-
сивная вулканическая деятельность, причем вулканы, рас-
положенные преимущественно в областях тектонических
изломов и трещин, время от времени выбрасывают тучи
пепла, отлагающегося на поверхности планеты. Он счи-
тает возможным утверждать, что расположение основных
очертаний марсианских морей следует направлению ветров
в его атмосфере, и потому моря должны быть образованы
отложениями вулканического пепла, разносимого ветрами.
Возобновление деятельности тех же вулканов приводит к
отложению свежего пепла и сохраняет наличие марсиан-
ских морей и их деталей с различными неизбежными изме-
нениями. Зеленый цвет морей есть, по его мнению, неиз-
бежный результат взаимодействия химического состава
203
вулканического пепла и марсианской атмосферы. Базаль-
товый и андезитовый пепел содержит высокий процент
ферромагнезиальных силикатов. На Земле, где свободный
кислород находится в изобилии, выветривание этих сили-
катов приводит к образованию железных окислов и гидро-
ксилов, отличающихся красным, желтым, коричневым
Рис. 45. Очертания морей на Марсе и направление ветров
(по Мак-Лофлину)
цветами. Напротив, на Марсе, где кислород отсутствует,
имеющаяся углекислота с небольшим количеством влаги,
воздействуя на те же минералы, образует из них вторич-
ные минералы, известные под названием хлоритов и эпи-
дотов. Эти минералы образуются в земных условиях толь-
ко на достаточной глубине, вне доступа свободного кисло-
рода. На Марсе же такие минералы образуются на самой
поверхности. Они отличаются зеленым цветом. Таким
образом области Марса, занятые отложениями вулканиче-
ского пепла, т. е. именно области морей неизбежно полу-
чают зеленоватый цвет. Сезонные изменения морей
обусловливаются изменением направления ветров, изме-
нением влажности и температуры. Систематическое на-
правление каналов также связано с выбросом вулканиче-
ского пепла в определенном направлении.
204
Таким образом, вулканическая теория гораздо лучше
согласуется с данными наблюдений, т. е. с отсутствием на
Марсе кислорода, с фактом значительного нагрева морей
по сравнению с желтыми пустынями, с полным сходством
этих морей с пустынями в отношении закона отражения
ими света, характера поляризации и т. п. Однако эта тео-
рия предполагает, что на Марсе имеется в настоящее вре-
мя активная вулканическая деятельность и что структур-
ные особенности морей соответствуют направлению пре-
обладающих ветров. Последнее весьма вероятно, но не
может считаться вполне установленным. Направление
ветров на Марсе не может изучаться по движению обла-
ков в его атмосфере вследствие редкости облачных обра-
зований. Однако очевидно, что общая атмосферная цирку-
ляция на этой планете не должна отличаться от земной,
что там также должна быть зона пассатных ветров, откло-
няющихся в своем направлении вращением планеты.
В эту общую циркуляцию воздушных течений можно вно-
сить местные коррективы на основании детального изуче-
ния распределения изотерм. В некоторых областях мар-
сианской поверхности установлено существование анти-
циклонов, которые нарушают общую правильность атмо-
сферной циркуляции и вносят различные особенности в
конфигурацию морей.
В ближайшие благоприятные противостояния Марса
будут, без сомнения, произведены новые определения тем-
пературы его облаков и многочисленных точек поверхно-
сти для уточнения термических условий на различных вы-
сотах в свободной атмосфере. Будут также сделаны опре-
деления величины суточного и сезонного запаздывания
максимума температуры, что позволит выяснить степень
теплопроводности его почвы и вместе с тем амплитуды
температурных колебаний. Необходимо еще многое сде-
лать в отношении исследования облаков и общей атмо-
сферной циркуляции Марса, в особенности, найти доста-
точно убедительные данные об интенсивности происходя-
щей на нем вулканической деятельности. Все это наряду
с детальными исследованиями вида и строения дета-
лей поверхности Марса позволит с гораздо большей опре-
деленностью судить о природе марсианских морей и о
причинах их систематических и сезонных изменений.
Несмотря на недостаточность имеющихся данных, в
205
настоящее время уже можно сделать заключение, что ни-
каких прямых указаний на существование жизни на
Марсе не имеется. Темные пятна на этой планете
не моря, как это предполагалось раньше, и не оазисы,
занятые растительностью, как многие думают и в настоя-
щее время. Но даже если на современном Марсе нет ни-
какой биосферы, если жизнь на нем не проявляет себя
в космическом масштабе и не обнаружена никакими на-
блюдениями с Земли, то мы все-таки не можем отрицать
возможности того, что какие-то живые организмы, хотя
бы самые примитивные, все же могли сохраниться от
прежних времен, когда условия на Марсе были, быть мо-
жет, более благоприятными для жизни, чем в настоящее
время. Было бы слишком смело утверждать, что на Марсе
должна полностью отсутствовать какая бы то ни было
жизнь. Тем не менее нет оснований и для того, чтобы
строить иллюзии о более благоприятных условиях на
Марсе в прошлом. Судя по чрезвычайно малой массе этой
планеты, можно предполагать, что уже при своем образо-
вании она могла удержать около себя легкие газы в го-
раздо меньшем количестве, чем, например, Земля, и по-
этому на Марсе никогда не было свободных морей или
вообще обширных водных пространств. Там никогда не
могло происходить тех процессов круговорота воды, при
которых водоемы имели бы возможность постепенно обо-
гатиться многими химическими элементами в растворен-
ном виде, необходимыми для образования чрезвычайно
сложного живого вещества.
На Земле процесс геологической подготовки для воз-
можности зарождения первоначальных форм жизни про-
должался в течение первых нескольких миллиардов лет
ее существования. Сама жизнь на Земле существует, на-
сколько можно судить, не свыше одного миллиарда лет,
а наиболее примитивные ископаемые ее формы имеют
давность не более 300—400 миллионов лет. Таким обра-
зом, высшие формы жизни развиваются на материках, на
твердой почве Земли только в течение примерно одной де-
сятой доли всего времени существования нашей планеты.
На Марсе условия для возникновения и развития жизни
всегда были несравненно более суровы, чем на Земле. Не
подлежит сомнению, что на этой планете не может суще-
ствовать никаких высших форм растительной и животной
206
жизни. Однако вполне возможно, что жизнь в низших фор-
мах там все же существует, хотя и никак не проявляет
себя в космическом масштабе.
* *
*
Быть может, условия существования жизни на Венере
являются более благоприятными, чем на Марсе? Эта пла-
нета по своим размерам и массе более чем какая-либо
другая походит на Землю и вместе с тем расположена не-
сколько ближе к Солнцу, получая тем самым примерно
вдвое больше света и тепла на единицу поверхности.
Можно поэтому с самого начала предполагать, что там
должна быть органическая жизнь, которая, как следует
думать, возникает всегда и везде, где для этого создаются
благоприятные физические условия в результате развития
неорганической материи. Однако наша задача заключает-
ся в том, чтобы, не ограничиваясь общим утверждением,
обнаружить факты, вполне определенно говорящие в поль-
зу существования жизни на этой планете. Нужно, однако,
с самого начала отметить, что условия наблюдения Вене-
ры с Земли хуже, чем условия наблюдения Марса. При-
чина этого совершенно очевидна. Венера является внут-
ренней планетой. Она расположена к Солнцу ближе, чем
Земля, и потому может наблюдаться только как вечер-
нее или утреннее светило на угловом расстоянии от Солн-
ца не свыше 40°, представляя все фазы — от полного диска
до крайне узкого серпа, вплоть до полного исчезновения
(аналогично новолунию).
Когда диск Венеры полностью освещен Солнцем, она
как раз находится дальше всего от Земли — в противо-
положной точке своей орбиты, именно на огромном рас-
стоянии в 1,7 астрономических единиц или 250 миллионов
километров. Это примерно в 5 раз больше, чем расстояние
между Землей и Марсом во время благоприятного про-
тивостояния. С другой стороны, когда Венера в наиболь-
шей степени приближается к Земле, она обращена к ней
своей неосвещенной стороной. Поэтому даже и при доста-
точно благоприятных условиях, когда Венера находится
на сравнительно большом угловом расстоянии от Солнца,
можно одновременно наблюдать лишь небольшую часть
ее поверхности. Во время своих соединений с Солнцем, ко-
гда долготы обоих светил делаются равными, Венера рас-
207
полагается то несколько выше, то несколько ниже Солнца
и только в редкие эпохи проходит в точности через Солн-
це, проектируясь на самый солнечный диск. Любопытно
отметить, что при приближении Венеры к Солнцу рога ее
серпа все более и более вытягиваются, пока, наконец, не
замыкаются в сплошное кольцо, которое легко может быть
сфотографировано. Это объясняется сумеречными яв-
лениями в атмосфере планеты. Существование атмо-
сферы на Венере установлено М. В. Ломоносовым при
наблюдении им прохождения Венеры по диску Солнца
в 1761 г.
Основная цель наблюдений этого прохождения состоя-
ла в определении солнечного параллакса и масштаба сол-
нечной системы по способу, предложенному Галлеем.
Явление это можно было наблюдать на огромной терри-
тории от Петербурга до Восточной Сибири, и Петербург-
ская Академия наук организовала эти наблюдения под
общим руководством Ломоносова. Однако из всех много-
численных наблюдателей только Ломоносов обнаружил
существование атмосферы на Венере. Когда диск планеты
подошел почти вплотную к Солнцу, Ломоносов заметил
вокруг него светящийся ободок, из чего он правильно за-
ключил о наличии вокруг Венеры достаточно плотной
атмосферы, заметно рассеивающей солнечные лучи и про-
изводящей явление сумерек. Лишь в дальнейшем эти на-
блюдения были полностью подтверждены и дополнены
соответствующими микро- и фотометрическими измере-
ниями.
С современными наблюдательными средствами можно
довольно легко заметить, что поверхность Венеры, не осве-
щенная прямыми солнечными лучами, светится слабым
светом, похожим на пепельный свет луны. Это явление
вполне аналогично свечению ночного неба на Земле, ко-
торое исходит от высоких слоев земной атмосферы (ионо-
сферы). Однако собственное свечение атмосферы Венеры
значительно более интенсивно, чем свечение атмосферы
Земли. По всей вероятности, это зависит от большей
близости Венеры к Солнцу. В 1953 г. на Крымской астро-
физической обсерватории были получены интересные спек-
трограммы, представляющие характер собственного све-
чения атмосферы Венеры. При помощи кварцевого спек-
трографа, смонтированного на 125-сантиметровый рефлек-
208
тор обсерватории, Н. А. Козыреву удалось обнаружить
целый ряд эмиссионных полос азота, из которых наиболее
интенсивные, именно 3914 и 4278 А, принадлежащие иони-
зованному азоту, характерны для спектра полярных сия-
ний. Таким образом, свечение ночного неба Венеры, неви-
димому, аналогично нашим полярным сияниям и поэтому
Углекислый газ
Углекислый газ
Рис. 46. Инфракрасные спектры Солнца и Венеры, а) Солнце;
У) Венера; с) Расширенный спектр Венеры
отличается значительно большей энергией излучения, чем
обычное ночное небо земной атмосферы. Интересно отме-
тить, что при наличии азота и каких-то других газов, о
присутствии которых можно судить по еще не расшифро-
ванным полосам в спектре, кислород на Венере, невиди-
мому, полностью отсутствует. В спектре земного ночного
неба при гораздо меньшей энергии возбуждения кисло-
род представлен интенсивными эмиссионными линиями.
Значительное поглощение в фиолетовой части спектра
неосвещенной поверхности Венеры и два явственных кан-
та молекулярных полос при 4372 и 4120 А показывают,
согласно данным Н. А. Козырева, что в атмосфере Венеры
имеется какая-то атомная молекула, которая, возможно,
играет такую же роль, как и водяные пары на Земле. Меж-
ду тем сами водяные пары не найдены. Исходя из интен-
сивности обнаруженных им эмиссионных полос, Н. А. Ко-
зырев рассчитал, что яркость ночного неба на Венере
должна быть примерно в 50 раз больше, чем яркость зем-
ного ночного неба, и может только в 5 раз уступать ярко-
сти неба во время полнолуния.
Гораздо легче исследовать спектр Венеры, представ-
ляемый ее яркой освещенной поверхностью, где должны
проявиться линии поглощения солнечных лучей, проникаю-
14 А. И. Опарин, В. Г. Фесенков	209
щих вплоть до облачного слоя этой планеты и после отра
жения от него выходящих обратно в мировое простран-
ство. В видимой области видны те же линии поглощения,
которые свойственны и солнечному спектру. В инфракрас-
ной области спектра Венеры Адамс и Денгем нашли в
1932 г. с большим 250-сантиметровым рефлектором
Маунт-Вилсоновской обсерватории три интенсивные поло-
сы, отсутствующие на Солнце и принадлежащие углекис-
лому газу. Теоретические расчеты и непосредственные
эксперименты, произведенные Аделом и Слайфером, по-
зволили по интенсивности этих полос определить количе-
ство углекислоты в атмосфере Венеры. Для сравнения
они пользовались светом, прошедшим через слой углекис-
лоты толщиной в 45 м при давлении в 47 атм. Получен-
ный при этом спектр полностью соответствовал обнару-
женным полосам поглощения на Венере, но был гораздо
менее интенсивен.
Эти исследования показали, что содержание углекис-
лоты над видимой поверхностью Венеры соответствует
эквивалентному слою этого газа толщиной примерно в
3 км при стандартном атмосферном давлении и темпера-
туре. Для сравнения можно указать, что на Земле толщи-
на слоя углекислоты составляет всего только 8,4 м. Таким
образом выяснилось, что у Венеры, которая, казалось бы,
должна быть вполне похожа на Землю, атмосфера содер-
жит огромное количество углекислого газа. Вместе с тем
ни малейших следов водяного пара или свободного кисло-
рода в атмосфере этой планеты не обнаружено. Нужно,
однако, заметить, что количественный спектроскопический
анализ содержания этих веществ не отличается очень
большой точностью. Вообще говоря, различные элементы
проявляются в спектре поглощения с разной легкостью.
Известно, например, что достаточно совершенно ничтож-
ной, почти неуловимой примеси натрия, зависящей от
простого присутствия наблюдателя около лабораторной
установки, чтобы в спектре поглощения уже появились бы
отчетливые линии этого элемента. Равным образом в
спектре Солнца с такой же почти легкостью обнаружи-
вается ионизованный кальций, хотя его содержание на
Солнце несравненно меньше содержания водорода. На
Венере, как и на Марсе, современным спектрографом мо-
жет быть обнаружен кислород, даже если его там в
210

21июня
21июня
’22 июня i
2011ЮНЯ
вишня
^2^мня^2^июня\^2биюня:л
27июня,
26 июня \ 26 июня
риюня. 6
28июня
\10июля. Ииюля ~(2ЛЮ31Я_. 13.ШРПЯ—. Ш1ЮЛЯ . _15июля

30 июня 30июня1 июля

Рис. 47. Фотографии серпов Венеры с облачными образованиями
6июля. ^7 июля ' t б^юля	'9gюля
1000 раз меньше, чем в земной атмосфере. В обычном
солнечном спектре водяные пары производят многочислен-
ные линии и полосы поглощения. На Венере такие полосы
(которые могли бы быть легко отделены от полос земного
происхождения на основании принципа Допплера) совер-
шенно незаметны.
Нужно, однако, заметить, что все наблюдения Венеры
относятся не к самой поверхности планеты, а только к
слою атмосферы, расположенному выше облаков, обычно
полностью закрывающих самую поверхность. Действи-
тельно, при наблюдении Венеры в телескоп нельзя не
испытывать чувства разочарования вследствие почти пол-
ного отсутствия каких-либо подробностей на ее диске.
Лишь иногда можно заметить какие-то смутные пятна, по
большей части в средней области терминатора, которые
обычно подолгу сохраняют свое положение. Даже произ-
водя снимки этой планеты при помощи инфракрасных лу-
чей, нельзя обнаружить на ней ничего нового, кроме того,
что уже найдено визуальными наблюдениями. Это пока-
зывает, что облачный слой, покрывающий планету, совер-
шенно непрозрачен и, следовательно, или состоит из срав-
нительно крупных частиц пыли, или же отличается значи-
тельной толщиной.
С другой стороны, фотографии, сделанные в ультра-
фиолетовых лучах, часто обнаруживают на Венере свет-
лые облака, в особенности на самом терминаторе, обра-
зующие довольно заметные выпуклости. Эти светлые обла-
ка представляют, по всей вероятности, образования, по-
добные нашим перистым облакам, и расположены в атмо-
сфере Венеры на большой высоте. Когда они отсутствуют,
атмосфера планеты остается затянутой густым желтова-
тым туманом, мало отражающим обратно ультрафиоле-
товые лучи солнечного спектра.
Так как мы никогда не можем наблюдать самую по-
верхность Венеры, то не представляется возможным
вполне надежно определить период вращения ее вокруг
своей оси. В свое время многие ученые на основании весь-
ма медленных изменений в положении расплывчатых тем-
ных пятен заключали, что Венера вращается крайне мед-
ленно и, по всей вероятности, подобно Меркурию всегда
обращена к Солнцу одной и той же стороной.
А. А. Белопольский сделал детальное исследование
212
возможного периода вращения Венеры спектроскопиче-
ским путем, применяя принцип Допплера и пытаясь уста-
новить смещение по лучу зрения линий поглощения в све-
те, отраженном от двух противоположных краев диска.
Однако никакого заметного смещения им обнаружено не
было, и отсюда он вывел заключение, что сутки на Венере
составляют по крайней мере несколько недель. Это все,
что можно сказать относительно периода ее вращения и
в настоящее время.
Некоторое косвенное указание о продолжительности
суток на Венере можно найти по величине перепада тем-
пературы между ее дневной и ночной поверхностью. Если
бы Венера всегда была обращена к Солнцу одной и той
же стороной, то разность температур на стороне, всегда
обращенной к Солнцу, и на противоположной стороне
была бы очень велика, не менее полутораста — двухсот
градусов. В действительности прямые радиометрические
измерения показали, что температура дневной и ночной
сторон Венеры почти одинакова и составляет около
—30° С (Петит и Никольсон). Адел и Герцберг по струк-
туре инфракрасных полос углекислоты нашли температу-
ру освещенной части Венеры равной +30°, что характери-
зует температуру самой среды поглощающего слоя, а не
просто интенсивность излучения планеты как нагретого
тела. Несомненно, что Венера не может быть обращена к
Солнцу одной стороной, но время ее обращения должно
быть, в согласии с выводами А. А. Белопольского, не ме-
нее нескольких недель.
Для рассмотрения вопроса о возможности жизни на
Венере необходимо знать химический состав ее атмо-
сферы, а также состояние и температуру поверхности. Не-
сомненно, что в атмосфере Венеры имеются азот, в боль-
шом количестве углекислота и какие-то газы, производя-
щие сильное поглощение света в синих лучах, но ни кис-
лорода, ни водяных паров не обнаружено. Известная
запыленность атмосферы Венеры проявляется в том, что
производимое ею рассеяние света резко отличается от чи-
сто газового. Это было установлено с полной определен-
ностью многочисленными исследованиями Н. П. Бараба-
шева и его сотрудников на Харьковской астрономи-
ческой обсерватории, работами В. В. Соболева, а также
Э. Г. Шенберга. Газовая среда с примесью известного ко-
213
личества аэрозолей гораздо больше рассеивает света впе-
ред, т. е. в направлении проходящего луча, чем назад,
причем эта асимметрия увеличивается с возрастанием раз-
меров рассеивающих частиц. В чисто газовой среде рас-
сеяние света происходит, как известно, согласно простому
закону Релея, т. е. пропорционально 1 +cos2#, если пони-
мать под & угол между падающим и рассеянным лучами.
По утверждению В. В. Соболева эта индикатриса рассея-
ния для атмосферы Венеры еще более вытянута, чем ана-
логичная индикатриса для земной атмосферы. Это свиде-
тельствует о присутствии в атмосфере Венеры сравнитель-
но крупных рассеивающих частиц, т. е. о значительной за-
пыленности атмосферы Венеры даже над ее облачным
слоем. К такому же выводу пришел и Н. П. Барабашев.
Как можно истолковать эти факты? Несомненно, что
над облачным слоем Венеры может быть только очень
мало водяных паров, если они вообще существуют, но это
еще не является решающим аргументом против наличия
воды на этой планете. При низкой температуре высоких
атмосферных слоев давление водяного пара может быть
настолько малым, что для его обнаружения современная
точность наблюдений может оказаться недостаточной.
Какова, однако, природа облачного слоя этой планеты?
Вильдт высказал предположение, что на Венере при не-
большом содержании воды возможно соединение угле-
кислоты с водяными парами; при этом образуется ядови-
тый газ формальдегид СН2О и выделяется свобод-
ный кислород. Это предположение мало соответствует
действительности, так как в спектре Венеры не обнаружи-
вается ни полос поглощения формальдегида, которые рас-
положены в ультрафиолетовой части спектра, начиная с
3600 А, ни полос поглощения кислорода. Д. Мензель и
Ф. Уиппл считают возможным, что облачный слой на Ве-
нере состоит все же из водяных паров; это согласуется
и с прежними исследованиями Лио, который нашел, что
кривая поляризации света Венеры весьма сходна с поля-
ризацией облака, состоящего из мелких капелек воды.
Поглощение же света в таких облаках не может быть об-
наружено по характеру спектральных линий.
Очень трудно сказать, какова может быть протяжен-
ность облачного слоя над поверхностью Венеры. Этот жел-
товатый слой, по всей вероятности, не очень толст и, воз-
214
можно, даже способен просвечивать, слабо обнаруживая
лежащую под ним подстилающую поверхность. Два об-
стоятельства говорят в пользу этого предположения. Во-
первых, согласно исследованию Минаэрта, основанному
на наблюдениях Э. Г. Шенберга и Н. П. Барабашева.
слой облаков на Венере имеет различное строение в пол-
день, утром и вечером, если только считать, что планета
имеет заметную скорость вращения в том же направле-
нии, что и Земля. Только в свете этого предположения
можно объяснить распределение яркости на диске Венеры,
подмеченное указанными наблюдателями. Если такие из-
менения в облачном слое происходят систематически, то
этот слой не может быть протяженным. Во-вторых, облач-
ный слой Венеры проявляет кое-какие признаки зеркаль-
ного отражения, что можно приписать только его под-
стилающей поверхности. Как это найдено Н. П. Бараба-
шевым, максимум яркости в красных и желтых лучах
соответствует тем участкам планеты, для которых угол
падения и угол отражения почти в точности равны, приче^м
падающий и отраженный лучи лежат по разные стороны
от нормали соответственно законам зеркального отра-
жения.
Сам по себе облачный диффузный слой не мог бы
произвести подобного эффекта. Однако представим себе,
что Венера покрыта обширной водной поверхностью, по-
добной земным океанам. В таком случае солнечные лучи,
зеркально отражаясь от этой поверхности, неизбежно
должны произвести яркий блик, который был бы прекрас-
но видим с Земли в виде яркой точки. Наличие располо-
женного выше облачного слоя, частично прозрачного для
солнечных лучей, поведет к значительному ослаблению
этого блика, который для земного наблюдателя превра-
тится просто в диффузное пятно повышенной яркости.
Можно еще упомянуть, что, согласно Мензелу и Уипплу,
большое содержание углекислоты на Венере несовмести-
мо с наличием на ней континентов, так как в присутствии
воды, действующей на твердые минеральные породы, не-
избежно должна происходить фиксация карбонатов, т. е.
образование твердых углекислых соединений, потребля-
ющих газообразную углекислоту из атмосферы.
Подобный процесс, связывающий газообразную угле-
кислоту. происходил, как известно, в широком масштабе
215
на Земле и привел к тому, что залежи углерода в иско-
паемом состоянии в виде каменного угля, торфа, нефти,
различных карбонатов, известняков и т. п. несравненно
превышают содержание углерода в атмосфере. На Земле
этот процесс произошел главным образом благодаря дея-
тельности растений на протяжении многих миллионов лет,
но он в некоторой мере, в особенности при достаточно
высокой температуре, может происходить при наличии
воды, увлажняющей твердую поверхность континентов.
Если бы все количество ископаемого углерода, погре-
бенного в Земле, снова выделить в атмосферу в виде угле-
кислого газа, то по содержанию атмосферной углекисло-
ты Земля вполне сравнялась бы с Венерой. Таким обра-
зом, повидимому, приходится думать, что по каким-то
причинам этот процесс вековой фиксации углерода на Ве-
нере не происходил. Это обстоятельство как будто говорит
против существования на Венере растительной, а следова-
тельно, и животной жизни. Причина такой аномалии мо-
жет, по мнению Мензела и Уиппла, заключаться в том,
что Венера целиком покрыта океаном — сплошным вод-
ным покровом. В свете этого предположения делается по-
нятным как отсутствие на Венере свободного кислорода,
который может образоваться только в результате веково-
го проявления фотосинтеза, так и сохранение огромного
количества газообразной углекислоты.
Приходится, повидимому, прийти к заключению, что
наблюдаемые данные говорят скорее против наличия на
Венере жизни, по крайней мере в ее высших формах.
Глава VIII
РАСПРОСТРАНЕННОСТЬ ЖИЗНИ ВО ВСЕЛЕННОЙ
Материя в своем постоянном развитии идет различ-
ными путями, и те формы ее движения, которые при этом
возникают, могут быть весьма разнообразными. Жизнь,
как одна из таких форм, возникает всякий раз, когда для
этого создаются надлежащие условия в том или ином
пункте Вселенной.
Однако совершенно необязательно, чтобы возникно-
вение жизни имело место на всех небесных телах. Напро-
тив, ни поверхность звезд с их чудовищно высокой темпе-
ратурой, ни холодные облака газово-пылевой материи не
могут служить местом возникновения и развития жизни.
Эти процессы совершались и совершаются лишь на по-
верхности планет, и то лишь в том случае, если при их
образовании и последующей эволюции создавались необ-
ходимые для этого химические соединения и указанные
нами выше физические условия.
Каким образом и как часто во Вселенной могут осуще-
ствляться подобные условия?
Во-первых, планета для возможности на ней органи-
ческой жизни должна получать от своей звезды некоторое
постоянное количество радиации. Орбита планеты должна
быть близкой к круговой, а для этого звезда не должна
быть двойной или кратной, вокруг которой не может быть
правильных и простых орбит. Кроме того, звезда должна
давать некоторое постоянное излучение, она не должна
быть переменной с большой амплитудой, взрывающейся
новой и т. д.
Далее, и радиус планетной оплаты должен заключать-
217
ся в тесных пределах. Только тогда будет обеспечена ну ж
ная температура на поверхности планеты. В нашей сол-
нечной системе из всех планет только Венера, Земля и
Марс удовлетворяют этому условию. Остальные планеты
не могут быть обитаемы. В особенности существенно, что-
бы масса планеты не была слишком большой или, напро-
тив, слишком малой. Если, например, масса планеты со-
ставляет 1/100 массы Солнца, то ее собственная темпера-
тура слишком велика; такая планета еще мало отличается
от звезды.
При массе в 1/1000 массы Солнца собственная темпе-
ратура планеты уже совершенно незначительна, но пла-
нета еще способна удерживать вокруг себя первичные
газы: водород, аммиак, метан в тех соотношениях, кото-
рые характерны для распространения элементов в космо-
се. Такая планета будет окружена огромной атмосферной
оболочкой с различными продуктами конденсации, и ее
твердое ядро не будет доступно для облучения Солнцем.
В таком состоянии в нашей солнечной системе находятся
Юпитер, Сатурн и другие внешние планеты.
Юпитер к тому же получает в 30 раз меньше тепла
чем Земля, и температура на нем равна около 140° холода.
Но если бы эта планета была даже достаточно близка к
Солнцу, то все равно при такой изобилующей водородом
атмосфере на ней не могла бы возникнуть жизнь.
С другой стороны, при слишком малой массе атмосфе-
ра фактически не удерживается, и никакой воды в жид-
ком виде быть не может. В таком состоянии находится,
например, Луна, на которой не видно ни малейших следов
деятельности воды и ветра, никакой атмосферы и, следо-
вательно, никакой жизни.
Нужно отметить, что возраст планеты, а следова-
тельно, и звезды, вокруг которой происходит ее обраще-
ние, должен быть достаточно велик для того, чтобы про-
изошла необходимая миграция зольных элементов, обра-
зовались сложные органические вещества, в частности
белки, и осуществился длительный процесс естественного
отбора коацерватных капель. Земля существует уже около
4 миллиардов лет, и первые миллиарды лет ее существо-
вания, когда условия на ее поверхности в отношении обо-
гревания, наличия воды лишь немного отличались от со-
временных, на ней, повидимому, жизни не былр.
218
Таким образом, требуется длительное существование
планеты для того, чтобы на ней в результате предваритель-
ной подготовки окружающей среды в виде водных раство-
ров со многими рассеянными в них элементами при соче-
тании целого ряда
необходимых усло-
вий могла зародиться
и постепенно разви-
ваться органическая
жизнь. Около моло-
дых звезд, на моло-
дых планетах, кото-
рые образуются в
настоящее время или
образовались всего
только десятки или
сотни миллионов лет
назад, жизнь сущест-
вовать еще не может.
Сделаем пример-
ную количественную
оценку вероятности
того, что на гипотети-
ческой планете, нахо-
дящейся в окрестно-
стях какой-либо слу-
чайно выбранной
звезды, может суще-
ствовать жизнь. При
этом будем исходить
из предположения,
что, как правило,
| Ядерные
[ реакции
Внутрен-
ность
звезд
Юв
Ws
Ю7-
10е-
10е
Термическая
ионизация
атомов
Поверх-
ность
звеод
Планеты
Ш//ЛШ
1O2---
Диссоциация
молекул
! Активная
I жизнь
! /казнь в
1 скрытой форме
Абсолютный
ноль
каждая звезда во о Л /Q rn
Вселенной является Рис’ 48< Шкала космических температур
центром планетной
системы. Так как мы не можем быть полностью уверены
в этом, то полученный результат представит, очевидно,
лишь возможный максимум искомой вероятности.
Как уже указывалось ранее, первым существенным ус-
ловием возможности жизни является приблизительно кру-
говая форма планетной орбиты. Только при такой ор-
бите планета в целом будет получать от своей звезды
219
примерно одинаковое количество света и тепла. Отсюда
следует, что все двойные и кратные системы звезд долж-
ны быть исключены из рассмотрения: планетные орбиты
вокруг двойных или кратных звезд неизбежно отличаются
чрезвычайной сложностью. Таким образом, только оди-
ночные звезды могут иметь около себя населенные пла-
неты.
Но даже и около подобных звезд планеты должны
иметь примерно круговые орбиты. Так, при сравнительно
небольшом эксцентриситете, всего только в V4, освещен-
ность планеты на единицу ее поверхности меняется за
время обращения вокруг звезды в три раза. Принимая во
внимание, что примерно 80% звезд входят в состав двой-
ных или кратных систем и что далеко не все орбиты могут
быть круговыми, можно приблизительно оценить вероят-
ность подходящей для возможности жизни формы орбиты,
как равную примерно 0,1. Из числа оставшихся одиноч-
ных звезд нужно, без сомнения, исключить все массив-
ные, актиничные и, следовательно, сравнительно молодые
звезды.
Жизнь для своего зарождения и дальнейшего разви-
тия требует длительных периодов, измеряемых милли-
ардами и сотнями миллионов лет. В течение всего соответ-
ствующего периода планета должна получать приблизи-
тельно постоянное количество энергии от своего Солнца.
Между тем все достаточно массивные звезды довольно
быстро теряют массу вследствие корпускулярного излу-
чения и тем самым ослабляют гравитационные силы, свя-
зывающие планетные системы. Вместе с изменением массы
довольно быстро уменьшается также и светимость подоб-
ных звезд. В результате этих причин освещенность пла-
неты звездой меняется пропорционально шестой степени
массы самой звезды.
При вековом уменьшении массы звезды всего только
на 10% средняя освещенность планеты уменьшается почти
в два раза. Только около вполне установившихся и доста-
точно старых звезд вроде нашего Солнца планеты могут
быть обеспечены светом и теплом без заметного измене-
ния на протяжении многих и многих миллионов лет.
Однако даже около подобных звезд планеты должны
пройти очень длительный период предварительной подго-
товки, обеспечивающей путем векового процесса круго-
220
ворота вещества надлежащее и достаточно полное обога-
щение самой поверхностной среды самыми различными
элементами. Аналогично этому на недавно образовавшей-
ся Земле жизнь не могла сразу возникнуть за отсутствием
подходящей для этого среды.
Принимая во внимание то, что среди образующихся
в настоящее время звезд многие могут иметь вполне нор-
мальные размеры, но лишь постепенно приходить в со-
стояние устойчивости; принимая во внимание, кроме того,
что все массивные звезды должны быть исключены, можно
полагать, что не свыше 10% всех одиночных звезд яв-
ляются достаточно устойчивыми и вместе с тем достаточно
старыми. Следовательно, вероятность и этого фактора
также невелика.
Далее, существенно иметь в виду, что по самому ме-
ханизму образования планет интервалы между планетны-
ми орбитами должны быть достаточно велики, если только
планеты имеют нормальные массы, пригодные для разви-
тия на них жизни. Как хорошо видно на примере нашей
солнечной системы, из большого количества планет лишь
весьма немногие, например одна или две, могут попасть
в интервал расстояний, достаточно благоприятный для
поддержания жизни. Остальные планеты будут неизбеж-
но расположены или слишком близко или, напротив,
слишком далеко от своего центрального светила. Таким
образом, из общего количества планет, верхний предел ко-
торого довольно затруднительно установить, возможно не
больше 10% попадут в необходимый благоприятный ин-
тервал расстояний. Следовательно, вероятность и этого
фактора — планетных расстояний — также составит при-
мерно такую же величину.
Как уже указывалось, для того чтобы быть носите-
лем жизни, планета должна иметь надлежащую массу,
не слишком большую, но и не слишком малую. Это пред-
ставляет, как можно думать, одно из наиболее жестких,
если не самое жесткое условие. Дело в том, что в зави-
симости от состояния начальной газово-пылевой среды,
окружающей образующуюся звезду, планета может обра-
зоваться любой массы, от звездной и вплоть до астеро-
идальной.
Все достаточно большие массы, начиная от 1029 г и
выше, удерживают вокруг себя все элементы в их нор-
221
мальном обилии, свойственном космосу, и для жизни не
пригодны уже вследствие этого обстоятельства. Все малые
массы, ниже 1025 г при условии нормальной для жизни
температуры не способны удерживать вокруг себя вообще
никаких газовых оболочек. Требуемая масса планеты
должна оказаться поэтому в пределах очень узкого интер-
вала всех возможных планетных масс, который соответ-
ствует уже далеко зашедшему процессу отсортировки
легких газов, по существу потере планетами их первичных
атмосфер, и вместе с тем полной возможности для них
удерживать свои вторичные атмосферы. В частности, во-
дород должен находиться в массе планеты в таком коли-
честве, чтобы было возможным образование достаточно
значительных масс воды, которые обеспечили бы кругово-
рот воды в природе. Вместе с тем надлежащая масса пла-
неты, очевидно, обеспечивает также и нужный химический
состав ее воздушной оболочки.
Какова вероятность того, что планета получит при
своем образовании необходимую массу, или, говоря дру-
гими словами, какая доля всех возможных планет отли-
чается нужными массами? Это очень трудно сказать.
Можно предположить, что эта доля едва ли превзойдет
1 % из числа всех возможных планет.
Если принять, что все факторы, определяющие воз-
можность наличия жизни, не зависимы друг от друга, то
результирующая вероятность, определяющая их совмест-
ное действие, будет равна произведению их вероятностей.
Можно считать поэтому, что вероятность наличия жиз-
ни в окрестностях какой-либо звезды, взятой наугад в на-
шей Галактике, составит примерно около одной стоты-
сячной или даже одной миллионной. Следовательно,
только в одном случае из миллиона пересмотренных
наугад звезд можно рассчитывать обнаружить планету,
где жизнь находится на той или иной ступени своего раз-
вития.
Таким образом, в противоположность идеализму, дек-
ларирующему примат духа над материей, утверждаю-
щему, что цель мироздания — это создание мыслящих су-
ществ, мы приходим к выводу, что материя в своем раз-
витии идет многообразными путями, и далеко не всегда и
не везде в результате этого развития должна возникать
жизнь как одна из возможных сложных и совершенных
222
форм движения материи. Напротив, на бесчисленном мно-
жестве небесных тел нет жизни, многие из этих тел никог-
да и не будут ею обладать в течение всего своего разви-
тия, так как оно здесь идет совершенно иными путями,
чем это имеет место на нашей планете.
Но из этого совершенно не следует, что только Земля
является единственным обиталищем жизни. В нашей мета-
галактической системе имеются сотни миллионов галак-
тик, и каждая отдельная галактика может состоять из
миллиардов и сотен миллиардов звезд. Даже в нашей Га-
лактике, включающей примерно 150 миллиардов звезд,
могут быть сотни тысяч планет, на которых возможно
возникновение и развитие жизни. Во всей бесконечной
Вселенной должно существовать также и бесконечное
множество обитаемых планет.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие............................................... 3
Введение ................................................. 4
Г лава I. Жизнь и ее возникновение........................ 15
Глава II. Положение Солнца	во	Вселенной........... 52
Глава III. Основные черты строения и происхождения сол-
нечной системы....................................... 87
Глава IV. Общие соображения относительно строения и эво-
люции атмосфер Земли и планет....................... 116
Глава V. О физических условиях и возможности жизни на
Луне.................................................129
Глава VI. Большие планеты............................... 151
Глава VII. Наши ближайшие соседи — Марс и Венера . .	166
Глава VIII. Распространенность	жизни во Вселенной ...	217
Опарин
Александр Иванович
Фесенков
Василий Григорьевич
Жизнь во вселенной
*
Утверждено к печати редколлегией научно-популярной литературы
Академии наук СССР
*
Редактор издательства Ю. Г. Перель. Технический редактор Т. В. Полякова
♦
Сдано в набор 17/Х 1955 г. Подп. в печ. 12/III 1956 г. Формат бум. 84ХЮ81/<««
Печ. л. 7 = 11,48. Уч.-изд. л. 11,3. Тираж 30000. Т-02615.
Изд. № 1405. Тип. зак. 1882
Цена 5 р. 50 к.
Издательство Академии наук СССР. Москва Б-64, Подсосенский пер., д. 21
2-я типография Издательства АН СССР. Москва Г-99, Шубинский пер., д. 10
Пена в переплете 5 р. 50 к. в обложке 4 р. 50 к.
ИСПРАВЛЕНИЯ И ОПЕЧАТКИ
Страница	Строка	Напечатано	Следует читать
9	14 св.	декларируют	они выступают с декла-
			рациями
И	12 св.	ставшей очень	очень популярной
		популярной	
21	15 сн.	слияние	сличение
24	4 св.	ответ,	ответ на вопрос,
А. И, Опарин п В. Г. Фесенков. Жизнь во Вселенной
Цена 4 р. 50 к.