«Техника-молодежи» 2004 г №4, с. 10-14
 | Так выглядел Марс 26 июня 2001 г. (в это время он находился на расстоянии 68 млн км от Земли). На снимке, полученном с помощью космического телескопа «Хаббл», видны холодные белые облака и крутящиеся воронки ураганов (мутные желто-коричневые пятна). Большая пыльная буря вспенивается над северным полюсом, ниже слева также видно облако бури. Еще одна пыльная буря — справа южнее, над Бассейном Эллады |
То, что это не дефекты съемочной аппаратуры, стало ясно в начале декабря, когда к Марсу прибыл советский аппарат «Марс-3». Он подтвердил, что действительно на Марсе бушует небывалая по мощности пылевая буря. Кроме того, приборы советского спускаемого аппарата показали, что температура поверхности планеты упала более чем на 30°С благодаря поглощению солнечного излучения облачным покровом. И одновременно происходил разогрев атмосферы из-за нагрева взвешенных пылинок. Пылевая буря продолжалась почти два месяца, и все это время при наблюдениях Земли Марс выглядел как мутный оранжевый диск. Только к концу января 1972 г. пыль почти полностью осела и «Маринер-9» начал регулярную фотосъемку поверхности Марса (всего за 9 месяцев работы было получено 7329 снимков с разрешением около 100 м).
Ровно через 30 лет. 26 июня 2001 г., космический телескоп «Хаббл» зафиксировал начало самой сильной за последние годы пылевой бури на Марсе. Она оказалась такой интенсивной, что ее можно было наблюдать с Земли даже в небольшие любительские телескопы. Впервые детальные сведения об этом событии удалось получить с помощью космического аппарата «Глобал Сервейер», находящегося в то время на орбите вокруг Марса и оснащенного тепловым спектрометром. Прибор измерял температуру воздуха и содержание пыли в марсианской атмосфере. Руководитель эксперимента Фил Кристенсен после обработки наблюдений сообщил, что пылевая буря началась в кратере Бассейна Эллады глубиной около 6 км и диаметром 2000 км. Сначала в кратере появилось маленькое пылевое облако, которое росло в течение дня, а ночью сокращалось в размерах. Но потом что-то произошло, и облако стало стремительно расти, вышло за пределы кратера, и в первых числах июля уже вся планета была охвачена пылевой бурей. Температура воздуха при этом поднялась на 30°С, а общее количество поднятой с поверхности пыли достигло миллиона тонн. Пыль в атмосфере Марса держалась несколько месяцев.
 | Розовое небо Марса. Снимок на месте посадки «Викинга-2». Очень тонкая красная пыль висит в атмосфере со времени последней пылевой бури и выпадает настолько медленно, что окраска неба сохраняется до следующей пылевой бури |
В июле 2003 г. большое облако пыли снова вышло из того же Бассейна Эллады и за четверо суток растянулось почти на 2000 км (примерно четверть диаметра Марса). Никто не мог сказать, как долго будет продолжаться на этот раз пылевая буря и какие площади она захватит. Но поскольку скорость ветра в ней может достигать 100 км/с, американские ученые, выполняющие программу с марсоходами «Спирит» и «Оппортьюнити», были очень обеспокоены этим обстоятельством. С одной стороны, во время прохождения бури солнечные батареи посадочных модулей могли покрыться пылью, и вырабатываемой электроэнергии не хватило бы для нормального функционирования аппаратов. С другой стороны, сильный порыв ветра мог опрокинуть марсоход и таким образом полностью сорвать выполнение миссии. Однако определенный оптимизм внушал тот факт, что посадочные модули «Викинг-1» и «Викинг-2» в 1976 г. пережили две достаточно сильных бури и не были разрушены.
 Высочайшая из известных в Солнечной системе вершин — гора Олимп — поднимается на 27,4 км от подножия (диаметр около 600 км) |
Интересно, что пылевые бури на Марсе наблюдались задолго до начала космической эры. Начиная с 1877 г., когда итальянский астроном Дж. Скиапарелли, объявил об обнаружении на поверхности Марса разветвленной сети «каналов», красная планета попала под пристальное внимание как профессиональных астрономов так и многочисленных любителей. Занятые изучением сначала «каналов», затем полярных шапок, «растительности» и других образований на поверхности Марса, наблюдатели попутно отмечали и наиболее сильные пылевые бури. К настоящему времени известно, что самые мощные бури происходили в 1892, 1924, 1956, 1971 и в 2001 гг.
Каковы же причины возникновения пыльных бурь на Марсе? Оказывается, все они происходили вблизи времени так называемых Великих противостояний Марса. Астрономический термин «противостояние Марса» подразумевает такое расположение космических тел, когда Земля и Марс оказываются на одной линии с Солнцем и по одну сторону от него. В этот момент Земля и Марс, космические «соседи», двигаясь по своим орбитам, находятся на минимальном расстоянии друг от друга. Расчеты показывают: если бы орбиты Земли и Марса были круговыми, противостояния Марса случались бы в среднем каждые 2,135 года (или 26 месяцев), и он в эти моменты приближался бы к Земле на расстояние около 75 млн км. Однако из-за сильной вытянутости (эллиптичности) марсианской орбиты, от встречи к встрече, это расстояние меняется от 55.5 млн км до 101.1 млн км, т.е. почти в два раза. На минимальном расстоянии (около 55.5 млн км) планеты оказываются, в среднем, через каждые 16 лет — это и есть Великие противостояния Марса. Для выяснения причин марсианских глобальных пылевых бурь необходимо иметь в виду следующее важное обстоятельство: в моменты Великих противостояний Марс обязательно находится на минимальном расстоянии от Солнца.
ОТКУДА БЕРЕТСЯ ПЫЛЬ? Как уже отмечалось, орбита Марса представляет собой очень вытянутый эллипс. По этой причине количество приходящего от Солнца излучения в ближайшей к Солнцу точке орбиты (в перигелии) примерно на 45% больше, чем в противоположной точке орбиты — в афелии. Ясно, что в перигелии должен происходить интенсивный прогрев поверхности планеты. Нагретый воздух поднимается вверх, а на его место снизу поступает холодный воздух. Образуются конвективные ячейки, в центре которых воздух поднимается вверх, а по краям опускается вниз. Возникшие течения воздуха начинают засасывать пыль с поверхности и переносить ее в верхние слои атмосферы. Солнечные лучи, перехватываемые этой пылью, не доходят до поверхности, которая в результате этого начинает охлаждаться. В то же время, взвешенная в воздухе пыль нагревается и нагревает молекулы воздуха. Разность температур между поверхностью планеты и атмосферой нарастает, скорость восходящих потоков увеличивается, и количество выбрасываемой в атмосферу пыли также растет. На каком-то этапе этот «маховик» начинает идти «в разнос», в результате чего отдельные пылевые облака превращаются в сплошную пелену охватывающую всю поверхность Марса. Когда Марс пройдет перигелий и начнет удаляться от Солнца (на это требуется несколько месяцев), количество поступающей от Солнца энергии уменьшится, и температура атмосферы начнет падать — выброс пыли в атмосферу прекратится. Постепенно пыль из облаков осядет на поверхность, и воздух снова станет прозрачным. Наступает конец пылевой бури на Марсе.
Таков современный сценарий развития пылевых бурь на красной планете и выглядит он вполне убедительно. К сожалению, наблюдения плохо укладываются в эту схему. Действительно, согласно представленной выше картине, пылевые бури на Марсе должны происходить при каждом прохождении Марсом перигелия своей орбиты, то есть, через 1.88 года. Но, в действительности, в периоде 1892 по 1971 г. глобальные марсианские пылевые бури в четырех случаях из пяти наблюдались с интервалом примерно 30 лет, и лишь в одном случае этот интервал составил 15 лет. Можно, конечно, это объяснить тем, что в моменты Великих противостояний Марс ближе всего подходит к Земле, и пылевую бурю легче заметить.
Дж. Скиапарелли после открытия «каналов» 1877 г. еще в течение 12 лет вел тщательные наблюдения поверхности Марса и ни разу не упомянул о пылевых бурях, повторяющихся каждые два года. Его последователь, американский астроном П. Лоуэлл, горячий сторонник идеи искусственного происхождения «каналов», который начал свои наблюдения в 1895 г. и за 10 лет составил самую точную карту Марса с 160 «каналами», также не оставил каких-либо свидетельств о частых пылевых бурях. И все же 2-летний период «пылевой активности» на Марсе существует, что подтвердили современные исследования Марса с помощью космических аппаратов. Так, посадочные модули «Викингов», проработавшие на Марсе более 4 лет (с 1976 по 1980 г.), дважды фиксировали прохождение пылевых бурь. Начавшаяся в 2003 г. пылевая буря также произошла спустя 2 года после глобальной бури 2001 г. Однако в обоих случаях можно говорить лишь о локальных пылевых бурях, которые хотя и захватывали большие площади, но не становились глобальными.
Итак, на основании наблюдений можно утверждать, что каждые 2 года на Марсе происходят региональные пыльные бури, а каждые 30 лет (а иногда 15 лет) эти бури перерастают в глобальные. Возможно, что во всех случаях бури начинаются либо в Бассейне Эллада, либо на вулканах области Фарсида и марсианском Олимпе.
Эти факты можно объяснить с помощью альтернативной гипотезы возникновения, развития и затухания пыльных бурь на Марсе. Она основана на результатах расчетов движения Солнца вокруг центра масс Солнечной системы (барицентрическое движение Солнца), проведенных группой астрономов в ГАИШ МГУ.
СВЯЗИ ПРИВОДЯТ К ТЕОРИИ. Многим известно, что все планеты движутся вокруг Солнца по эллиптическим орбитам. Но, главным образом, только специалисты знают, что любая планета и Солнце движутся вокруг их общего центра масс по эллиптическим орбитам. Чем больше масса планеты и чем дальше она от Солнца, тем больший эллипс описывает Солнце относительно центра масс. Если объединить действие всех девяти планет Солнечной системы, то вместо отдельных эллипсов получается довольно сложная кривая, похожая на сердечко (она даже получила название «кардиоида», рис.на стр. 13).
Наличие барицентрического движения Солнца приводит к новому представлению о движении планет. Планеты движутся вокруг Солнца, каждая по своему эллипсу. Но при этом все они вынуждены «гоняться» за непрерывно «ускользающим» Солнцем и повторять все его замысловатые пируэты. Особенности движений каждой планеты «зашифрованы» в этих движениях и через движение Солнца передаются всем остальным планетам. Солнце как бы принимает на себя роль «активного ретранслятора», принимая сигналы от каждой из планет, усиливая их и затем передавая всем остальным планетам. Есть ли наблюдения, подтверждающие это? Оказывается, есть и довольно разнообразные.
Еще в 70-х гг. прошлого века французский астроном М. Трелли, изучая многолетние наблюдения за положением Красного Пятна на поверхности Юпитера, установил, что оно колеблется относительно окружающих деталей с периодом около 90 суток. Он предположил, что это как-то связано с Меркурием, период обращения которого вокруг Солнца равен 88 суткам. Однако никто всерьез не воспринял это, поскольку прямое гравитационное воздействие Меркурия на Юпитер просто мизерное из-за огромного расстояния между ними. Но вот воздействие Меркурия на Солнце, из-за их близкого соседства, оказывается в 180 раз больше, и потому воздействие Меркурия на Юпитер через Солнце, как промежуточное звено, становится вполне реальным.
Хорошо известно, что в метеорологии 2-летний цикл изменения погодных условий на Земле — один из самых заметных. В последнее десятилетие исследователи солнечной цикличности стали говорить о том, что и у Солнца существует «квазидвухлетний» цикл (по значимости он второй после 11-летнего). Таким образом, в согласии с «барицентрической» гипотезой, сразу на трех телах солнечной системы обнаруживаются процессы, происходящие с одним и тем же периодом (на Марсе — пылевые бури).
Также давно замечено, что вспышки на Солнце и землетрясения и извержения вулканов на Земле происходят часто почти одновременно. В последнее десятилетие геофизики обнаружили так называемые декадные колебания вод Тихого океана с периодом от 10 до 20 лет (что близко к 16-летнему периоду повторения Великих противостояний Марса). В начальной фазе этих колебаний огромные массы нагретой воды нагоняются ветрами от Индонезии и Австралии к берегам Центральной и Южной Америки (явление, известное под названием Эль Ниньо). Во второй фазе поднявшаяся из глубин океана более холодная вода движется обратно к берегам Индии, Индонезии и Австралии (явление Ла Нинья). Эти циклические колебания, возбуждаемые вариациями осевой скорости Земли, оказывают сильное влияние на погоду по всему земному шару.
 На рисунке для примера представлена траектория движения Солнца с учетом только двух больших планет — Юпитера и Сатурна. Центр масс системы лежит в начале координат, а красная окружность — размер Солнца. Из рисунка видно, что центр Солнца может отходить от общего центра масс более чем на 1 млн км. Для всех девять планет траектория движения Солнца усложняется, а максимальное удаление центра Солнца от барицентра достигает 1.5 млн км |  |
И наконец, нами впервые была обнаружена связь между мощными пылевыми бурями на Марсе и жесточайшими засухами на Земле на огромной территории, включающей Центрально-Черноземный район, Поволжье, Северный Кавказ и восток Украины (рис. на стр. 14). Пылевые бури и засухи наступали почти одновременно, причем обязательно вблизи Великих противостояний Марса. Из общей закономерности выпадают только засухи 1931 и 1946 гг., которые пришлись на те годы противостояний Марса, когда расстояние между ним и Землей было почти в два раза больше, чем в годы Великих противостояний. Возможно, по этой причине исследователям Марса не удалось рассмотреть в свои телескопы признаков пылевых бурь.
Конечно, не Земля вызывает пылевые бури на Марсе и не Марс вызывает засухи на Земле. Согласно «барицентрической» гипотезе, взаимные движения Земли и Марса трансформируются в ускоренное движение Солнца, а через него снова возвращается к этим планетам. В настоящее время метеорологи считают, что засухи на Земле вызываются сильными нарушениями типичной для летнего сезона циркуляции воздушных масс в результате изменения ротационного режима Земли. Учитывая это, можно предположить, что вблизи противостояний Марса из-за дополнительного ускорения всей Солнечной системы происходит заметное изменение скорости вращения планет вокруг оси. Это приводит, с одной стороны, к нарушению циркуляции в атмосферах планет, а с другой, к сдвиговым процессам в их недрах. Первый эффект проявляется в катастрофических сбоях погоды, а второй приводит к землетрясениям и активизации вулканической деятельности.
 Здесь приведена рассчитанная нами кривая (похожая на синусоиду), показывающая расстояния между Землей и Марсом в моменты всех известных противостояний с 1880 по 2020 г. (DR — в астрономических единицах, 1 а.е. = 149,5 млн км). Значками в виде пальмы на рисунке отмечены моменты сильных пылевых бурь на Марсе, а вертикальными линиями указаны годы наиболее сильных засух на Земле |
Возможно, что и до сих пор вулканическая деятельность в Бассейне Эллада не прекратилась полностью, и во время противостояний, когда осевая скорость Марса резко меняется, из него происходит выброс струй пара и газа, как в вулканах газового (сольфатарного или фумарольного, затухающего) типа, к которому в конечном итоге приходят все земные вулканы. Не исключено, что вулканы Фарсиды и гора Олимп тоже относятся к этому типу вулканов, и тогда они тоже могут инициировать пылевые бури.
Итак, загадка пылевых бурь на Марсе может быть разрешена следующим образом: в периоды противостояний ускорения от движений Марса и Земли передаются сначала Солнцу, а от него — к Марсу и Земле обратно. В результате обмена между орбитальным и осевым моментами Марса, его угловая скорость резко меняется. Это приводит к деформациям в теле планеты. «Дремлющие» вулканы Марса активизируются, происходит выброс паров воды и газов, и образующиеся облака начинают перехватывать солнечное излучение, идущее к поверхности. Поверхность быстро остывает, а облачный слой, наоборот, разогревается. Начинается активная циркуляция воздуха, приводящая к выбросу большого количества пыли в верхние слои атмосферы. Это приводит к дальнейшему росту перепада температур между поверхностью Марса и его атмосферой, усилению ветров, и, как следствие, к взрывному нарастанию количества пыли в атмосфере. Чем больше вариации угловой скорости планеты, тем сильнее пылевая буря. Так можно объяснить 2-летний период пыльных бурь. Если теперь предположить, что орбитальное движение Сатурна вокруг Солнца с периодом 29,5 лет «резонирует» с периодом противостояний Марса (16 лет) и вызывает соответствующие изменения угловой скорости красной планеты, то становится понятным и происхождение Великих марсианских пылевых бурь.
Как считается, все вулканы Марса потухли около 500 млн лет назад и сейчас они не «дышат». 20 января 2004 г. орбитальный аппарат ESA «Марс Экспресс» передал уникальные снимки марсианской поверхность с 10-метровым разрешением. На некоторых снимках хорошо видны следы водной эрозии, похожие на овраги. Они встречаются как на склонах вулканов, так и в каньонах и по форме напоминают громадные сосульки: широкие сверху и узкие внизу. По-видимому, механизм образования этих «оврагов» такой же, как и сосулек: вытекающая из-под поверхности теплая вода попадает в среду с отрицательной температурой и быстро замерзает. А все новые и новые порции воды приводят к постепенному росту «сосулек».
Поскольку на Марсе каждые 30 лет происходят мощные пылевые бури и раз в 2 года — локальные, эти гигантские «сосульки» очень быстро будут погребены под слоем пыли. То, что «Марс Экспресс» их обнаружил, означает: водная эрозия на красной планете не прекратилась сотни миллионов лет назад, а происходит и сейчас. Это поддерживает нашу гипотезу о продолжающейся слабой вулканической активности на марсианских глубинах. Остается только подождать, когда космические зонды обнаружат ее следы на беспокойной красной планете.