Текст книги "Шестьдесят лет у телескопа"

Автор книги: Гавриил Тихов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 7 (всего у книги 10 страниц)

Суровые условия и жизнь

Вернемся на Марс. Мы уже знаем о его суровом климате и установили, что он не является препятствием для жизни растений. Они приспосабливаются к низким температурам.

Но способно ли растение существовать при крайней недостаточности воды?

Снова возьмем для примера Памир. Памир – высокогорная пустыня. Переваливая через высочайшие хребты «Крыши мира» воздушные течения иссушаются, приходят в долины с ничтожным количеством влаги.

В летние полуденные часы, когда температура бывает наиболее высокой, относительная влажность воздуха не превышает 9-15 процентов. Насколько мала эта цифра, можно понять из того что падение относительной влажности ниже 50 процентов уже неблагоприятно сказывается на человеке.

Представители дикой высокогорной флоры приспособились к этим суровым условиям. Но и для культурных растений «крайности» климата не являются непреодолимым препятствием. Памирская закалка помогает растениям приспосабливаться к заморозкам.

Все знают, как боится даже легких морозов картофель, а на Памире он спокойно переносит отрицательные температуры в 7–8 градусов.

Своеобразная природа Памира преобразует и растения, испаряющие много влаги – в науке их называют высокотранспирирующими, – в малотранспирирующие-то есть испаряющие мало влаги. Думается, что приведенных примеров совершенно достаточно, чтобы не считать чрезвычайную сухость марсианской атмосферы препятствием для существования растений.

Правда, есть ученые, которые этим не согласны. Академик Фесенков, например, говорит, что «соображения астроботаников подкрепляются результатами их исследований, произведенных только в отношении зеленой растительности в различных земных условиях, и поэтому ничего не могут сказать о марсианских условиях и растениях».

Конечно, наши теоретические выводы подкрепляются результатами работ в земных условиях. У астроботаников пока нет возможности побывать на Марсе. Но и земные растения дают право говорить о том, какова растительность на Марсе.

«Мы знаем, что на Земле растительность приспосабливается к окружающей среде. И происходит этот процесс довольно быстро. В силу материального единства мира мы с научной точки зрения можем утверждать, что и на Марсе должен действовать закон единства организма и среды, точно так же как и на Земле. И, если растения на нашей планете приспособились к условиям существования, не может быть никаких сомнений в том, что на Марсе так же растительность приспособилась к условиям жизни», – так отвечают ученые-астроботаники на подобные возражения.

Теперь несколько слов о возможности жизни растений при кислородном голоде; ведь на Марсе, как известно, крайне мало кислорода.

Снова спустимся для этого на Землю.

Оказывается, на Земле есть достаточное количество растений, существующих при уменьшенном количестве кислорода. Это растения болотные и подводные. Они имеют значительные запасы воздуха внутри своего тела в виде широких межклетников, дыхательных корней и других приспособлений.

То же возможно и на Марсе. Для фотосинтеза растение использует углекислый газ. Его в атмосфере Марса достаточно.

Кислород, который выделяется при этом процессе, необходим для дыхания растения. И оно может не только выделять его в атмосферу, но и оставлять в различных частях – например, в корнях.

Противники астроботаников выдвигают еще одно условие в защиту своей точки зрения: жизнь на Марсе не может существовать, так как там действуют гибельные для живого организма ультрафиолетовые лучи. В земной атмосфере роль фильтра, поглощающего ультрафиолетовые лучи, играет озон. В атмосфере Марса озона, или, как говорят, озонового экрана, нет. Следовательно, растения существовать там не могут.

Что касается меня, то я считаю ультрафиолетовые луча неопасными.

Во-первых, из Марсе есть фиолетовый слой, который, по словам исследователей, еще лучше рассеивает ультрафиолетовые лучи, чем наш озон.

Во-вторых, когда жизнь зачиналась на Земле, кислорода в ее атмосфере не было.

По общепринятому мнению, пионерами жизни на нашей планете были микроорганизмы. Значительно позже появились растения, а в результате их жизнедеятельности – кислород.

Из кислорода образовался тот слой озона в 3 миллиметра толщиной (при нормальном давлении), который поглощают ультрафиолетовые лучи, гибельные для теперешних земных организмов.

И если не говорить о пока неизвестных нам других поглотителях ультрафиолетовых лучей, то, следовательно, зачинатели жизни на Земле не боялись этих лучей. Об этом мы и должны, помнить.

Можно говорить о гибельном действии коротковолновых ультрафиолетовых лучей на бактерии, если прибавить к слову «бактерии» «современные». Но нельзя так говорить о бактериях древнейших геологических периодов.

Кроме того, диалектический материализм учит, что жизнь есть явление закономерное, появляющееся с железной необходимостью как результат эволюции материи. Если бы в земной атмосфере не появился озон, то жизнь все равно существовала бы, приспособившись к ультрафиолетовым лучам.

И нет никаких оснований думать, что за многие сотни миллионов лет марсианские растения не могли бы приспособиться к действию коротковолновых ультрафиолетовых лучей.

В связи со всем этим хочется рассказать об интересных опытах, проведенных в Нальчике профессором Кабардинского педагогического института С. М. Токмачевым.

Он сделал два опыта. В обоих случаях он брал по шесть семян кукурузы, клал их на влажную пропускную бумагу и помещал под колокол воздушного насоса объемом в 5,5 литра.

Температура во время опытов поддерживалась в пределах 20–22 градусов днем и ночью. Это соответствует летней марсианской температуре в зоне незаходящего солнца. Давление воздуха поддерживалось такое же, как на поверхности Марса.

В первом опыте воздух меняли два раза в сутки, и растения находились в течение трех суток под давлением от 20 до 70 миллиметров ртутного столба. Ростки в начале образования листьев развивались лучше, чем в контрольных семенах.

Во втором опыте те же проросшие семена были перенесены в условия неменяющегося разреженного воздуха -18-22 миллиметра ртутного столба – и выдерживались в этих условиях в течение пяти суток. Развитие листьев замедлилось в сравнении с контрольным опытом, но ростки сохранили свежий вид. Никаких признаков увядания не было.

Из опытов можно сделать два вывода. Первый: семена кукурузы хорошо проросли бы до начала образования листьев, если бы были высажены на Марсе. Второй: в обстановке обычного парника семена кукурузы могли бы прорастать до момента возникновения листьев на высотах, достигающих 25 километров в условиях Земли.

Все это говорит о том, что жизнь на Марсе возможна.

Изучение ее ставит много интересных задач перед биологией и биофизикой, которые помогут разгадать тайны жизни вообще.

Астроботаника, как мы видим, не остается в долгу у земных наук. Она уже имеет практическое значение, так как показала, что нельзя ограничивать биологические исследования только окружающими нас организмами и на этом основании делать выводы о законах развития жизни.

Она говорит также о том, что для познания законов жизни недостаточно изучать живой организм только в нормальных условиях – надо рассматривать и крайние условия окружающей среды, в которых живой организм может оказаться, не отрывать развитие жизни на данном этапе от ее общего геологического развития.

НА НОВУЮ СТУПЕНЬ

О древних растениях Марса

В увлекательно написанной книге покойного А. В. Кожевникова «Весна и осень в жизни растений» есть замечательное место: «…далеко не всегда мы можем объяснить особенности сезонной жизни растения одними современными условиями. Для их понимания надо учитывать происхождение растения, его историю…»

Эти слова натолкнули меня на мысль о том, что для изучения жизни растений на Марсе надо проникнуть и в историю растительности на далекой планете.

Наука о древних земных растениях, остатки которых находятся в напластованиях земно коры, называется палеоботаникой.

Займемся и мы палеоботаникой, но палеоботаникой Марса.

В 1948 году я наблюдал противостояние Марса на Ташкентской астрономической обсерватории. Воспользовавшись прекрасной библиотекой обсерватории, я сделал выписки из работ выдающихся французских ученых – Антониади и Бальдэ, которые проводили наблюдения Марса в 1924 году при помощи огромного рефрактора Медонской обсерватории.

Некоторые результаты их наблюдений меня удивили своей необычностью. Необычность состояла в том, что весенний цвет растительности в южной полярной области был коричневым. Такое явление долго казалось мне непонятным.

В журнале «Л'Астрономи» Бальдэ пишет, что, начиная с 9 августа (это соответствовало той поре марсианской весны южного полушария, какая бывает 18 мая в Северном полушарии Земли), вокруг южной полярной шапки Марса постепенно развилась полоса коричнево-шоколадного цвета, имевшая перед тем зеленовато-голубой оттенок.

Такое явление наблюдалось, в частности, на море Хрониум, на широте 59 градусов. Некоторые части Киммерийского моря, моря Сирен, расположенных на широте 28 градусов, а также все Тирренское море приобрели коричнево-лиловый или коричнево-фиолетовый цвет.

А Антониади замечает, что все места Марса с широтами от 60 до 80 градусов впервые, приобрели коричневый цвет между 15 и 24 мая.

С другой стороны, места с низкими широтами, от 17 до 37-градусов, в промежуток времени от 30 мая до 8 июня переменили свой цвет из зеленого, серого или голубого на коричнево-лиловый. Эти даты указывают марсианское время года Южного полушария в переводе на даты Северного полушария Земли.

В 1947 году была напечатана статья профессора Н. П. Барабашова об изменении цвета «морей» Марса».

«Для «морей» и «заливов», лежащих между широтами 30 и 60 градусов, зеленая и голубая окраска, – пишет автор статьи, – наблюдается лишь вблизи лета. До наступления зеленой окраски эти области бывают коричневыми. Та же коричневая окраска наблюдается и после зеленого и голубого периода».

Поистине непонятная закономерность в изменении цвета.

Но вот летом 1952 года С. Н. Серединский – председатель Минского отделения Всесоюзного астрономо-геодезического общества – сообщает мне, что весной 1951 года в окрестностях Минска, вблизи биостанции университета, он наблюдал, как преобладает ранней весной – в апреле и начале мая– красноватый цвет растительности.

Трава еще не показалась, а было очень много мхов. Все они имели красноватую.

красно-желтую и красно-бурую окраску. Из зеленых «трав» был только плаун – вечно-зеленое растение сыроватых лесов вблизи торфяников.

Позднее наблюдателя поразил общий красноватый оттенок кустарниковых зарослей: ветки, почки, нераспустившиеся листья красного, розового, красно-бурого цвета.

Это явление С. Н. Серединский объясняет, опираясь на известный закон биологии; онтогения – история индивидуального развития живого существа – повторяет филогению – историю развития вида и рода.

Закон подтверждается интересными примерами из палеоботаники. Ученые установили, что многие из листьев растения группы гинкго из меловых отложений (меловой период был от 125 до 60 миллионов лет до нашего времени) довольно глубоко разрезаны. По мере удаления в прошлое глубина разрезов все более и более увеличивается.

После мелового периода наступил миоцен – от 19 до 7 миллионов лет до нашего времени. Гинкго этого периода почти не отличаются от современных – разрезы у листьев незначительны. Но у сеянцев теперешних гинкго, как и у далеких их предков, листья разрезаны сильно.

Таким образом, существует большое сходство между современными молодыми растениями и взрослыми растениями далекого прошлого. Поэтому часто не удается объяснить сезонные изменения в жизни растений од и современными условиями. Что бы их понять, надо учитывать происхождение растения, его историю. В этой связи интересна работа научного сотрудника сектора астроботаники 3. С. Паршиной «Об изучении спектральных свойств растений в зависимости от их исторического развития».

В результате исследования было выяснено, что оптические свойства растений изменяются в зависимости от количества солнечной энергии, которое поглощает растение.

Во влажные и теплые древние геологические периоды, когда густые облака и большое количество углекислого газа атмосферы пропускали только длинноволновую часть солнечных лучей, древние растения поглощали красные лучи, которые могли пробиваться через густую атмосферу земли. В спектре подобных растений наблюдается четкая полоса поглощения хлорофилла.

С течением времени атмосферные условия изменялись – воздух становился более прозрачным, и на Землю беспрепятственно начали попадать разнообразные лучи солнечного спектра, поэтому более современные растения стали полнее использовать солнечную энергию. У таких растений полоса поглощения хлорофилла в спектре менее ярко выражена. И чем суровее условия жизни растения, тем больше лучистой энергии оно поглощает, тем менее заметна полоса поглощения хлорофилла.

Если предположить, что на Марсе, как и на Земле, жизнь зародилась в далеком прошлом, ока не могла остановиться в своем развитии, и несомненно, что с изменениями физических условий на этой планете изменились и растения: они приспособились к условиям внешней среды.

То обстоятельство, что ранней весной земные растения окрашены в коричнево-красный цвет, можно объяснить воспроизведением растениями цвета своих далеких взрослых предков. Значит, цвет растительности в древние времена, за 100 миллионов лет до нашего времени, был на Земле красноватым.

Мичурин (я уже приводил его слова) установил влияние теплых и влажных условий на выращивание роз с желтыми цветами. В биологии неоспоримо доказано, что в палеозойскую эру, особенно в каменноугольный период, климат на Земле был сумеречный, влажный и теплый. Поэтому можно предположить, что органы размножения растений имели тогда желтоватый цвет. И в настоящее время цвет органов размножения тропических растений преимущественно желтый. Такие растения являются наследниками древних предков.

Все эти данные помогают представить себе растения Марса в наиболее влажных полярных областях, покрывающихся зимой снегом и льдом. Очень возможно, что в древние в геологическом смысле времена растительность и на Марсе была «теплых» цветов – с преобладанием красных и желтых лучей и что климат на Марсе был мягкий. Там находилось гораздо больше воды, чем теперь, атмосфера была плотнее, с большим количеством водяных паров, углекислого газа и значительной облачностью. Вот тогда и могла зародиться жизнь на Марсе.

В дальнейшем климат на планете становился все более и более суровым. Поэтому для жизни растение поглощало все больше и больше разнообразных лучей солнечного спектра.

Вероятно, там живут вечнозеленые растения типа наших мхов, плаунов и жестколистых приземистых растений вроде брусники, клюквы, морошки. Могут жить и низкорослые деревца похожие на земные карликовые березки и ивы.

Ранней весной молодые листочки брусники, клюквы и морошки окрашены в коричнево-красный цвет. У карликовых березок и ивы такую окраску приобретают побеги. Затем она сменяется зеленой.

Растения типа мхов и плаунов на Марсе, как и на Земле, сохраняют зеленовато-голубой цвет и под снегом, как и отмечает Бальдэ в своих наблюдениях.

С началом весны на местах, освободившихся из-под снега мхи и жестколистые кустарники приобретают красно-бурый цвет. Деревья вроде карликовых березок и выпускают красно-бурые побеги. И полоса вокруг южной полярной шапки окрашивается в коричнево-каштановый цвет.

Прослеживая изменения растительности Земли по климатическим зонам, можно установить следующий ряд жизненных форм вечнозелёных растений.

Тропический пояс. Равномерно теплый и влажный климат. Преобладают крупные древесные формы – например, фикусы.

В субтропической зоне более мелкие вечнозеленые растения: лавр, олеандр, магнолия.

В умеренной зоне – например, в лесах Кавказа – вечнозеленые кустарники: рододендроны, азалии.

В умеренно-холодной зоне, в среднерусских дубравах и северных борах, вечнозеленые кустарники сохраняются только в условиях припочвенного климата, под защитой кустарников, трав, мхов, снежного покрова.

Наконец, в тундровой зоне самые северные потомки вечнозеленых растений, распространенных в Евразии в древние геологические эпохи, продолжают существовать даже в суровом климате Приполярья, уходя под защиту трав, мха и снега.

Предполагаемое существование в приполярной зоне Марса вечнозеленых растений, в какой-то мере сходных с земными, может расцениваться как свидетельство того, что в прошлые геологические периоды истории Марса на планете был тропический климат.

Но почему же, как пишет Бальдэ, приполярная растительность Марса по мере продвижения весны стала приобретать более светлый коричневато-каштановый цвет? Это можно объяснить постепенным переходом окраски листьев к желтым тонам, которые предшествуют летнему цвету. Такое явление наблюдается и у некоторых земных растений.

И еще вопрос. Почему ближе к экватору, по наблюдениям Бальдэ, растения имели уже обычную марсианскую зеленовато-голубую окраску? Вероятно, потому, что там наступило лето и растения были в своей летней «одежде».

Сопоставляя теперь цвет марсианских растений летом, который видели Антониади и Бальдэ, с цветом памирских, который наблюдала А. П. Кутырева во время экспедиции 1950 года, мы видим, что между этими наблюдениями много общего. А если принять во внимание, что между климатом Марса и Памира так же много общего, то сходство между цветом растительных покровов на Марсе и цветом растительности на Памире уже нельзя считать случайностью.

Это и дает нам основание сравнивать весенние растительные явления на Марсе с весенними явлениями у растений земных.

Все изложенное в этом разделе – только научное предположение, гипотеза. Она требует еще многих и многих доказательств.

Наши исследования шли сначала в Институте астрономии и физики Казахского филиала Академии наук СССР. Однако работа развивалась так бурно, что вскоре понадобилось учреждение при Президиуме Академии наук Казахской республики специального сектора астроботаники, который открылся 11 ноября 1947 года.

Круг работ нового научного учреждения впоследствии не ограничился изучением марсианской флоры.

О Венере

Нас привлекала и планета Венера красивая утренняя и вечерняя звезда. Дело в том, что и Венера, как Марс и Меркурий, по размерам очень напоминает нашу Землю. Эти планеты даже называют, «земноподобными».

Правда, Меркурий расположен в два с половиной раза ближе к Солнцу, чем Земля. Поэтому температура на нем значительно выше, чем на нашей планете. К тому же Меркурий обращен к Солнцу всегда одной стороной. На этой солнечной стороне Меркурия температура достигает 340 градусов выше нуля, то есть почти точки плавления свинца, а на противоположной стороне царит вечный мрак и холод.

При высокой температуре солнечной стороны и малой силе тяжести на Меркурии не могла удержаться атмосфера. И действительно, наблюдения обнаруживают едва заметные ее следы на этой планете.

Венера окружена плотной атмосферой, открытой еще М. В. Ломоносовым в 1761 году. Это облачное покрывало застилает от наблюдателя твердую поверхность планеты, и поэтому

она пока недоступна наблюдениям. В будущем, применив новые средства исследования, человек, конечно, сумеет узнать, что представляет собой поверхность Венеры. А пока мы знаем лишь немногое о ее атмосфере. В основном она состоит из огромного количества углекислого газа. Его здесь гораздо больше, чем в атмосфере Земли.

Несмотря на большое сходство Венеры с Землей – они близки по величине, массе и плотности – в атмосфере Венеры нет паров воды и кислорода.

Отсутствие паров воды объясняется довольно просто. В атмосфере Земли над уровнем океана содержится 1,2 процента паров воды, а на высоте в 11 километров – всего 0,01 процента. Таким образом, если допустить, что высота облаков над поверхностью Венеры равна 11 километрам, то содержание паров воды над ними должно быть слишком ничтожно, чтобы их можно было обнаружить при помощи спектрального анализа.

Труднее понять, почему в атмосфере планеты нет кислорода.

К этому вопросу мы вернемся в дальнейшем. Сейчас же приведем слова профессора Н. П. Барабашова из его статьи «Жизнь во Вселенной»: «Кислород и водяной пар, а следовательно, и водные бассейны могут быть под густым облачным слоем планеты, скрытые от наших взоров. Большое количество углекислого газа Венеры, которое некоторые авторы считают свидетельством того, что на ее поверхности нет и никогда не было органической жизни, тоже еще ничего не опровергает. Ведь и в атмосфере Земли в эпоху зарождения первых живых существ было много углекислого газа, а потом, в течение, многих веков растения постепенно поглощали его из воздуха и обогащали атмосферу кислородом».

Что касается температурных условий, 70–80 градусов тепла, – они пригодны для жизни.

Какова же растительность Венеры, если она там существует?

Обратимся опять к спектру.

Из лучей, видимых человеческим глазом, больше, всего тепла несут лучи красные, оранжевые, желтые, зеленые и меньше голубые, синие и фиолетовые. Растения излучают из видимых лучей красные. Сочетание красных и желтых лучей придает растению оранжевый цвет.

Это теоретическое заключение подтвердилось наблюдениями А. П. Кутыревой на Памире в 1951 году. В районе Джеланды, на высоте 3400 метров, температура наиболее горячего источника равна плюс 71 градус. Обращают на себя внимание его водоросли: в самом горячем месте они преимущественно красные.

Позднее по водорослям стали даже узнавать горячие источники: где красновато-оранжевые водоросли, там и гейзеры.

На Западном Памире, в районе Гарм-Чешма (высота 2500–2600 метров), на склоне известковой горы расположено целое ущелье горячих источников. Три гейзера уступами спускаются к берегу горной реки. По их сторонам – естественные чаши с горячей водой, напоминающие цветные раковины. Температура наиболее горячего источника в верхней чаше равна плюс 61 градус, а в нижних – плюс 46 и плюс 32 градуса.

Выше верхнего гейзера при температуре воздуха плюс 45 градусов растет часто встречающееся в Средней Азии растение с пушистыми листьями-коровяк; иначе его называют «медвежьим ухом». Здесь листья его были желтоватыми, тогда как в обычных условиях – например, в Алма-Ате – они голубовато-зеленые.

Наблюдения, подтвердившие мнение о том, что растения в жарком климате должны иметь желтый или оранжевый цвет, позволяют кое-что сказать и о растительности на Венере. Прежде всего, при температуре, достигающей на Венере плюс 80 градусов, растения жить Могут. К этому они могли приспособиться за миллионы лет своего существования. Мы можем также сказать, что при такой температуре они должны быть окрашены в желтый цвет.

Работы профессора Барабашова в Харькове до некоторой степени подтверждают этот вывод. Наблюдая распределение яркости на облаках Венеры, он заметил избыток красных и желтых лучей в том месте облаков, куда падают лучи Солнца, отраженные поверхностью планеты.

Это, по мнению Н. П. Барабашова, означает, что красные и желтые лучи проходят облака Венеры легче, чем синие. Одной из причин, добавим мы, может быть цвет растительного покрова на Венере.

Итак, мы установили, что вследствие высокой температуры растительность на Венере желтая или оранжевая. Это дает нам право заключить, что климат на ней теперь такой же, какой был на Земле и на Марсе сотни миллионов лет назад.

Как заманчиво научиться наблюдать поверхность Венеры сквозь ее облака! Раньше или позже это сделают, изучая длинноволновые инфракрасные лучи, испускаемые поверхностью планеты. Тогда откроются и многие тайны этого интересного небесного тела.