Геология в век изучения космоса

Предисловие

 

За последние годы накоплен обширный материал, позволяющий изучать отдельные проблемы геологии планет. Познание геологии планет может иметь определенное значение для выявления некоторых закономерностей строения Земли. В настоящее время ученые пришли к выводу о том, что фундаментальные закономерности в строении и эволюции Земли как планеты могут быть выявлены только в сравнении с другими небесными телами. Так, например, еще академик А. П. Павлов выделил "лунную стадию" в развитии Земли, когда на ней преобладали вулканические процессы; В. Пикеринг объяснил происхождение впадины Тихого океана отрывом Луны от Земли; А. В. Хабаков наметил аналогии в строении лунных и земных вулканических аппаратов и в проявлении на этих планетных телах систем разрывных нарушений.

 

С началом космической эры, когда был запущен первый искусственный спутник Земли и затем к Луне и к планетам Солнечной системы устремились автоматические межпланетные станции (АМС), а на Луне были проложены первые геологические маршруты, подобные сравнительно‑планетологические исследования становились все более многочисленными. На первых порах при неполноте ранних сведений о других планетах возникало естественное стремление объяснить все непонятные феномены привычными в земных условиях геологическими явлениями: кольцевые формы на других планетах пытались сопоставить с земными вулканическими аппаратами; светлые породы на лунных материках сравнивали с гранитами земных континентов. Множество проблем при таком сравнении было решено однозначно. Например, темные породы лунных морей большинство геологов всегда считало базальтовыми лавами. Во всяком случае, различные формы поверхности, выявленные на снимках Луны, Марса, Меркурия, а потом и далеких спутников Юпитера и Сатурна, на радиолокационных снимках Венеры под покровом атмосферы, сразу же получали вполне достоверное геологическое обоснование.

Геологическое изучение других планет дало новый импульс познанию Земли. Успешно расшифровываются все более ранние этапы геологической летописи нашей планеты. Становятся более понятными процессы дифференциации вещества, приводящие к образованию оболочек Земли – геосфер. Выявляется все больше земных гигантских метеоритных кратеров – аналогов кольцевых образований такого же происхождения на других небесных телах. Изучение далеких планет способствовало формированию новых представлений о путях эволюции Земли, рассмотрению ее строения в глобальном аспекте, во взаимосвязи с развитием Солнечной системы и Галактики в целом.

Задача этой книги – в популярной форме рассказать всем, кто интересуется вопросами строения и развития Земли и других планет с геологических позиций, об общности и различиях их природы.

Сейчас, когда популяризации достижений в изучении космического пространства уделяется большое внимание, многим читателям будет интересно ознакомиться с проблемами геологии планет. Мы надеемся, что эта книга привлечет внимание широкого круга читателей и специалистов‑геологов.

Конечно, геология планет во многом еще является наукой будущего, но уже и сейчас накоплен огромный фактический материал, выдвинуты интересные гипотезы, намечены пути решения многих геологических проблем на базе сравнительно‑планетологических исследований. Пользуясь случаем, авторы выражают искреннюю благодарность своим коллегам по работе: М. Д. Полторак, Г. М. Симоновой и Т. Н. Хохловой за помощь в оформлении книги.

 

Гигантские трещины

 

 

В своих исследованиях геологи уделяют много внимания разломам – гигантским трещинам в земной коре; некоторые из них прослеживаются на сотни и тысячи километров. В зависимости от характера напряжений в коре возникают разломы разного типа. В условиях растяжений образуются трещины отрыва, так называемые раздвиги, а при значительной величине растяжения происходит разрыв земной коры, и возникают громадные впадины – рифты. Примером такого рифта служит впадина озера Байкал, детально изученная в последние годы советскими учеными. Рифты прослежены на дне океанов вдоль срединно‑океанических хребтов. Вместе с подобными структурами на континентах они образуют мировую рифтовую систему. Рифты намечают положение границ между плитами литосферы. Вдоль них концентрируются очаги землетрясений и вулканические аппараты.

При сжатии горные породы сминаются в складки, сопровождаемые разрывами типа взбросов и надвигов. При большой величине сжатия возникают шарьяжи, при которых пластины горных пород наползают друг на друга, перемещаясь иногда на многие десятки километров. Если такая пластина пересекается буровой скважиной, то под ней могут быть вскрыты более молодые отложения.

Иногда массивы горных пород оказываются смещенными относительно друг друга в вертикальном направлении. В этом случае обычно они обрамляются прямолинейными уступами в рельефе, которым отвечают сбросы. Нередко блоки смещаются в горизонтальном направлении, то есть параллельно поверхности Земли. Подобные нарушения называются сдвигами. Широко известны Талассо‑Ферганский сдвиг в Средней Азии и Сан‑Андреас в Северной Америке, по которым допускаются перемещения на многие десятки и даже сотни километров.

Изучение разломов имеет важное практическое значение. Разломы сопровождаются зонами повышенной раздробленности пород, а, следовательно, и повышенной проницаемости для магматических расплавов и рудоносных растворов. Таким образом, они приобретают рудоконцентрирующее значение.

Особенно отчетливо разломы выделяются на космических снимках земной поверхности. Благодаря большой обзорности этих снимков на них видна вся сложная система гигантских трещин, рассекающих земную кору.

В изучение разломов большой вклад внесли советские геологи – А. В. Пейве, В. В. Белоусов, В. Е. Хаин, Н. А. Беляевский, А. И. Суворов, Д. П. Резвой, А. Е. Михайлов, М. В. Гзовский, Е. Е. Милановский и др. Несмотря на большое число исследований, еще многие проблемы, связанные с изучением разломов, остаются нерешенными. Например, одни исследователи полагают, что в земной коре проявлена единая сеть крупных разломов, закономерно ориентированная по отношению к оси вращения Земли. В этом случае образование разломов должно быть определено проявлением напряжений, возникающих при вращении земного шара, иначе говоря,‑ ротационных сил. Другие исследователи объясняют образование разломов, прежде всего перемещениями литосферных плит с образованием трещин растяжения – рифтов – в местах их расхождения, надвигов и шарьяжей – в местах их сближения.

Изучение дна океана позволило выявить в его пределах многочисленные разломы. Океанические разломы явно превосходят континентальные по протяженности. Они прослеживаются на расстоянии 3‑4 тыс. км. К ним относятся и рифты вдоль срединно‑океанических хребтов, а также поперечные, так называемые "трансформные" разломы.

В земных условиях многие вопросы, связанные с изучением, глобального рисунка разломов, решаются с трудом. Во‑первых, большая часть поверхности скрыта под водами морей и океанов и пока еще изучена недостаточно. Во‑вторых, и на суше значительные пространства покрыты чехлом осадочных пород и поверхностных отложений, скрыты под густой растительностью, где трудно расшифровать структурный рисунок. В этом отношении фотопортреты Луны, Марса, Меркурия выглядят более структурно. На них виден как бы остов горных пород, рассеченный множеством трещин, в том числе и гигантских разломов.

На поверхности Луны трещины впервые были детально изучены по телескопическим и космическим снимкам известным геологом и селенологом А. В. Хабаковым. Трещины довольно густо насыщают лунные континенты. В пределах многих участков разломы образуют сетки северо‑восточного и северо‑западного направлений. Длина таких линий достигает 100 км. Особенно отчетливо сетка разломов выражена в районе так называемого Центрального перешейка между Морем Дождей и Морем Ясности. Некоторые крупные разломы на поверхности Луны имеют собственные названия. Выделяется, например, разлом Прямая Стена в Море Облаков. Это довольно крутой уступ, наклон которого местами достигает 40°.

Несмотря на огромные успехи последних лет в изучении лунных пород, исследования разломов Луны продвинулись ненамного. Один из небольших разрывов на днище кратера Лемонье, затопленного базальтами, был изучен с помощью "Лунохода‑2" в районе зоны сочленения горного массива Тавр и впадины Моря Ясности. Этот разлом протяженностью около 18 км и шириной 0,3‑0,5 км назван "Борозда Прямая". Разлом выражен в рельефе в виде прерывистой борозды глубиной до 50‑60 м. На склонах борозды развиты глыбовые россыпи.

Лунные разломы выражены трещинами растяжения, иногда сбросами. Несмотря на тщательные исследования, на видимой стороне Луны было отмечено лишь несколько больших сдвигов со смещением до 7‑8 км. Снимки Луны особенно благоприятны для обнаружения перемещений по разломам из‑за развития множества кратеров. Перемещения легко устанавливаются по нарушениям валов кратеров, пересеченных разломом. Вдоль некоторых разломов прослеживаются длинные узкие гребни, очень напоминающие дайки – пластины магматических пород, выжатые и застывшие вдоль трещин.

По сравнению с лунными континентами на лунных морях разломов гораздо меньше. Однако концентрация разломов отмечается в зонах сочленения континентов и морей. Это вполне закономерно. Достаточно вспомнить Тихоокеанский пояс на Земле со множеством разрывов, с которыми связаны очаги разрушительных землетрясений. Несмотря на слабую в целом сейсмичность Луны, здесь также была отмечена повышенная концентрация эпицентров лунотрясений в зоне перехода между континентальной областью и впадиной Океана Бурь.

Разломы Марса сразу привлекли внимание исследователей. Они оказались очень разнообразными, а по размерам даже превосходящими наиболее протяженные аналогичные структуры земной поверхности.

Особенно выделяется система разломов, получившая название Копрат, позднее переименованная в Долину Маринер. Она протягивается почти на 4000 км. Ширина этой системы разломов достигает 500 км. Она состоит из целого ряда гигантских провалов глубиной в несколько километров и шириной до 100‑250 км. На склонах провалов развиты оползни и обвалы. По облику на снимках эта система полностью аналогична рифтовым структурам на Земле. Рифты Земли и Марса оказались настолько похожими, что пока еще никто из исследователей даже не усомнился в общности их происхождения. Рифтовая система Марса располагается на своде и склоне грандиозного поднятия Фарсида, увенчанного гигантскими вулканами. Интересно, что и в земных условиях рифты обычно оказываются приуроченными к сводовым воздыманиям и сопровождаются многочисленными вулканами.

На поднятии Фарсида видно множество радиальных трещин. Отдельные их группы протягиваются на огромные расстояния – до 5000 км. Они имеют формы вееров, так как при удалении от склона поднятия Фарсида густота разрывов резко снижается. На самом поднятии трещины иногда разделены промежутками всего в несколько километров. На Земле нет аналогов такому удивительному сочетанию разрывов, хотя нередко можно наблюдать радиальное расположение разрывов по отношению к сводовым поднятиям.

На снимках Марса привлекают внимание своеобразные структуры – так называемые лабиринты и хаосы. Особо выделяется Лабиринт Ночи, также расположенный на поднятии Фарсида вблизи окончания рифтовой системы. Это участки с повышенной раздробленностью коры. Здесь располагаются многочисленные удлиненные провалы с крутыми склонами. Провалы прямолинейны и в целом образуют сложную мозаику блоков коры. На Земле нет подобных образований, хотя в чем‑то на них немного похожи некоторые участки океанического дна со сложным рельефом, например, в проливе Дрейка между Южной Америкой и Антарктидой.

 

Система гигантских провалов в Долине Маринер на Марсе. Видны оползни и обвалы

 

Обширные океанические пространства северного полушария Марса сравнительно слабо затронуты разрывными нарушениями, зато в пределах континентального полушария разрывов очень много. Большинство разломов на континентах Марса имеет незначительную протяженность в пределах первых десятков километров. Но многие разломы группируются в зоны‑линеаменты, которые прослеживаются на тысячи километров. В рисунке разломов проявляется вполне отчетливая закономерность. Большинство разломов ориентировано диагонально по отношению к оси вращения планеты.

На снимках Меркурия отчетливо выделяются трещины, образованные при растяжении. Особенно много таких трещин во впадине Калорис. Наряду с трещинами растяжения в коре Меркурия проявлены специфические разрывы типа взбросов и надвигов, что совершенно не свойственно Луне, несмотря на всю схожесть фотопортретов этих небесных тел.

На снимках Меркурия внимание исследователей сразу же привлекла система протяженных уступов в виде изогнутых, дуговидных, иногда извилистых линий. Они прослеживаются на десятки и сотни километров. Высота уступов – от нескольких сотен метров до 3 км. Их ограничивают округленные, неровные края, не характерные для нормальных сбросовых уступов Земли и других планет. Иногда уступы переходят в гребни. Можно считать, что уступы и гребни связаны в своем происхождении с короблением коры.

Один из уступов, получивший название Дисковери, прослеживается на 550 км. На снимках отчетливо видно, как по уступу смещаются рассеченные им валы кратеров. У одного из кратеров диаметром 65 км полуокружности, образующие вал, смещены относительно друг друга на 10 км в направлении, перпендикулярном к линии уступа. Такие соотношения можно объяснить только образованием надвига.

Образование системы взбросов на Меркурии связывают с сокращением поверхности планеты. Р. Стром с соавторами подсчитал размеры такого сокращения. По его данным, площадь планеты при образовании взбросов и надвигов сократилась на 6,3*10⁴‑1,3*10⁵ км², что равносильно уменьшению радиуса планеты на 1‑2 км. Считают, что причина сокращения размеров планеты – фазовый переход части большого металлического ядра из жидкости в твердое состояние, который приводит к уменьшению объема и сжатию силикатной оболочки.

Перейдем теперь к трещинам растяжения. В Море Жары (впадина Калорис) намечается концентрическое расположение зон с трещинами различных размеров. По степени трещиноватости можно приблизительно оценить масштабы расширения этой обширной впадины. В пересчете на всю площадь Моря Жары общая площадь грабенов оказывается вполне сопоставимой с величиной сокращения поверхности в результате формирования системы взбросов и надвигов. Однако в земных условиях при образовании грабенов на долю растяжения поверхности приходится лишь часть площади грабена, точная оценка которой трудновыполнима. Ведь такая трещина не является зияющей, так как она заполнена просевшим блоком коры. Допускается обычно, что истинное расширение поверхности составляет примерно 1/10 Меркурия в результате образования трещин растяжения всего 9 тыс. км², что на целый порядок меньше величины сокращения поверхности Меркурия, допускаемой в результате формирования взбросов и надвигов. Следовательно, представления американских исследователей о сокращении поверхности Меркурия могут быть приняты, но с некоторыми ограничениями.

Очень интересно проявление разломов на спутниках Юпитера. На Ганимеде, преимущественно в светлых областях, видны серии узких субпараллельных светлых борозд. Светлые полосы пересекают все формы рельефа, в том числе кратеры. Вероятно, это трещины в ледяном покрове Ганимеда, образованные в результате тектонических деформаций благодаря проявлению новейшей активности.

 

Спутник Юпитера – Европа. Отчетливо видна сеть гигантских трещин, заполненных темным материалом

 

На Каллисто выявлены системы концентрических трещин, обрамляющие круговые впадины. Около крупнейшей из них (диаметром 3000 км) прослеживается 20 колец, вторая система диаметром около 1500 км состоит из 15 кольцевых трещин. В случае принятия гипотезы о метеоритно‑взрывном происхождении подобных впадин особо следует выделять по генетическому принципу импактный тип разрывных нарушений. Такое предположение подтверждается отсутствием на снимках Каллисто обычных разломов, связанных с внутренней активностью этого спутника.

Обилием разрывных нарушений выделяется спутник Европа. На его светлой поверхности видны многочисленные коричневатые полосы. Они имеют вид трещин, доверху заполненных темным материалом. Протяженность разломов превышает 1000 км. Ширина наиболее крупных трещин достигает 200‑300 км. При малой высоте Солнца над горизонтом Европы видна очень сложная сеть трещин и узких гряд, напоминающая участки хаотического рельефа на Марсе. Протяженность гряд около 100 км при ширине 5‑10 км. Молодость рельефа Европы указывает на ее современную тектоническую активность. Она объясняется приливным воздействием Юпитера в сочетании с разогревом спутника за счет распада радиоактивных элементов. Предполагается, что по разломам происходит выдавливание глубинного материала, приводящего к постоянному омоложению поверхности Европы.

Отчетливые признаки разрывных нарушений зафиксированы на спутниках Сатурна, которые, судя по малой средней плотности и высокой отражательной способности, сложены в основном льдом или (у наиболее крупных тел) смесью льда и силикатных горных пород. Из‑за развития облаков в атмосфере самого крупного спутника Титана нет пока данных о структуре его поверхности. На снимках Реи на фоне множества кратеров вполне определенно дешифрируются спрямленные линии, напоминающие "долины" Луны, протяженностью в десятки и первые сотни километров. На поверхности Дионы отмечены две долины длиной 300 км, которые также можно интерпретировать как разломы. Гигантский разлом зафиксирован на Тефии в виде долины протяженностью около 800 км при ширине 20‑60 км. По облику на снимках эта долина выглядит как самый настоящий рифт. При этом светлые полосы на поверхности Дионы и Тефии считаются инеем и рассматриваются в качестве продуктов своеобразного гидровулканизма, связанного с активностью разломов. Четкие разломы видны и на поверхности Мимаса. Это прямые узкие расселины протяженностью 400 и 200 км и шириной всего порядка 5 км.

В последние годы геологи уделяют большое внимание геодинамике, изучающей глубинные тектонические процессы. С геодинамических позиций особый интерес представляет анализ разломов, характерных для всех планет земной группы. Разломы, связанные с условиями растяжения, выражены мировой рифтовой системой на Земле, экваториальной рифтовой системой Марса, тектоническими "долинами" Луны, многочисленными трещинами растяжения в Море Жары на Меркурии. Об условиях сжатия свидетельствуют складчатые пояса Земли с зонами надвигов, а также системы взбросов и небольших надвигов на Меркурии. Сдвиговые деформации допускаются в земной коре, тогда как на других небесных телах отмечены единичные сдвиги с амплитудами всего в несколько километров. На Луне и других планетах нет признаков перемещений литосферных плит, которые допускаются в земных условиях на основе концепций "новой глобальной тектоники".

 

Текли ли реки на Марсе?

 

 

На космических изображениях Марса, полученных с автоматических межпланетных станций "Марс‑4", "Марс‑5" и других, внимание исследователей привлекли формы рельефа, напоминающие земные речные долины. Ведь реки, вода – это возможная жизнь, если не сейчас, то в прошлом. Действительно ли это речные долины или формы рельефа, только похожие на них? Если это речные долины – когда они образовались, куда девалась вода, и была ли она вообще? А не могла ли вместо воды быть другая жидкость? На эти вопросы можно попытаться ответить, если детально изучить эти формы, насколько позволяют возможности космических снимков.

Прежде всего, посмотрим, где развиты эти долины, каково их географическое положение. Долинные формы приурочены к приэкваториальной зоне и не встречаются севернее и южнее 40°. Почему эти параллели служат своего рода границами развития долин? По‑видимому, одной из главных причин являются климатические условия, благоприятные здесь для существования воды в прошлом. В настоящее время вода на Марсе не может находиться в жидком виде: из‑за низких температур и давления она замерзает и испаряется. С другой стороны, севернее 40° с. ш. располагаются обширные океанические равнины Марса, которые, по аналогии с Землей, являются местом, куда долины впадают или, лучше сказать, в которые они открываются.

Среди долин Марса наблюдаются как крупные, так и мелкие. Самые крупные долины – Касэй, Арес, Тиу и Залбатану – достигают 1000 км в длину и 100 км в ширину, причем ширина их увеличивается от верховий к низовьям. Менее крупные долины – Самара, Локра, Клота, Ладон, Мангала и многие другие – имеют 100‑300 км в длину и ширину от 1 до 10 км.

Как и земные, марсианские долины имеют значительные уклоны русел. Их верховья расположены выше низовьев на 1‑2 км, а иногда и на 4 км. Большая часть крупных долин ориентирована меридионально, и лишь Нергал и Нанеди имеют широтную ориентировку. Начинаются долины чаще всего в кратерированной местности, пересекают кратеры или прорезают возвышенности – Кордильеры, как, например, Долина Маджа и другие, расположенные южнее Касэй. Долина Мангала берет начало или в озере (безводном в настоящее время), или на лавовом плато. Самые большие долины – Тиу, Арес, Залбатану, Симуд – берут начало в пределах полигонально‑блокового, или "хаотического" рельефа.

Многие крупные долины открываются на океанические равнины – Хриса (Тиу, Арес и др.), Элизий (Аль‑Кахир и Маадим), Амазония (Мангала). Исключение составляют долины Реулл, "впадающая" в бассейн Элладу, и Нергал – в кратер Холден. В устьях небольших долин, впадающих в бассейн Хриса, видны конусы выноса, как и у земных рек.

Все долины в настоящее время сухие. Их дно плоское, на мелкомасштабных снимках оно выглядит гладким. В Долине Касэй на широком плоском дне выделяются светлые русла, слегка изгибающиеся и меандрирующие. Очень интересна в этом отношении Долина Мангала. На ее дне на снимках крупного масштаба видны формы, характерные для земных речных долин: разветвленные русла, острова, протоки, прирусловые отмели, валы (бары), описанные Д. Мильтоном. Острова наблюдаются во многих долинах, особенно в приустьевых частях Арес, Тиу, Касэй и др. Но скорее всего это не аккумулятивные формы, а останцы коренных пород, так как на многих из них сохранились кратеры – так же, как и на окружающих поверхностях. Из других эрозионных форм на дне долин встречаются воронки, ступени или сухие водопады, имеющие зубчатые края и форму подковы. Кроме речных форм встречаются дюны, образованные ветром.

Склоны долин в большинстве случаев крутые и высокие. По мнению Р. Шарпа и М. Малина, их высота достигает 0,5‑3 км. В основании склонов часто лежат обвальные и оползневые массы, сорвавшиеся с их верхних частей, где сохранились циркообразные ниши отрыва. Типичные террасы отсутствуют, но склоны некоторых долин имеют ступенчатое строение, по‑видимому, из‑за того что в обрывах обнажается слоистая толща. В долинах Мангала, Ведра, Моми на отдельных участках наблюдается как бы срезание основным руслом второстепенных. Это может свидетельствовать о двух этапах формирования долин. Были ли они разделены каким‑то промежутком времени – сказать трудно.

 

Формы рельефа, напоминающие земные овраги, широко развиты на склонах тектонической Долины Маринер. Наблюдается закономерная северо‑западная и северо‑восточная ориентировка 'оврагов', связанная с приуроченностью их к тектоническим трещинам, по своим размерам 'овраги' Марса намного превышают земные

 

Кроме форм, сходных с речными долинами, наблюдаются типичные овраги, развитые преимущественно на склонах рифтовой Долины Маринер. По своим размерам они не уступают некоторым "речным долинам" Марса и намного превышают земные овраги. Достаточно сказать, что наиболее крупная разветвленная овражная система на южном склоне Долины Маринер не намного меньше Большого Каньона Аризона в Северной Америке. Менее крупные овраги, рассекающие склоны Долины Маринер, похожи на обычные эрозионные сухие рытвины – саи, широко развитые в аридных областях Земли.

 

Долина Марса. 1 – Мангала; 2 – Косэй, 3 – комплекс долин Бахрам, Ведра, Мами, Маджа; 4 – Нажди; 5 – Залбатану; 6 – Симуд; 7 – Тиу; 8 – Арес; 9 – Нергал; 10 – Ладон; 11 – Самара, 12 – Реулл; 13 – Аль‑Кахира; 14 – Маадим

 

Разветвленная овражная сеть хорошо видна на снимках плато Альба, находящегося на северной окраине континентальной области. Она очень похожа на эрозионную сеть Исландии, прорезающую базальтовые покровы. Там тоже многие долины сухие, из‑за того что атмосферные осадки просачиваются сквозь пористые базальты, не задерживаясь на поверхности. Для долин Марса, в том числе и оврагов, характерны прямолинейность отдельных отрезков и закономерно повторяющаяся ориентировка последних на всем протяжении. Это свидетельствует о приуроченности их к тектоническим трещинам.

 

Долина Марса Бахрам, врезанная в склон Лунного плато

 

Самая крупная Долина Касэй является рифтом. Об этом свидетельствуют ее громадная ширина (300‑400 км, что вряд ли может быть объяснено только эрозией), зияющие трещины, параллельные долине, обвалы на склонах.

Весь облик долин Марса и их внутреннее строение говорят о том, что они были образованы водой. Только под действием воды могли сформироваться ветвящиеся русла, прирусловые отмели и валы. Пробовали сравнивать марсианские долины с лунными эрозионными формами, образованными текущей горячей лавой, – но общего не нашли. Лавовые потоки образуют русла преимущественно одиночные, не ветвящиеся, с неровным дном. Они могут заканчиваться внезапно, слепо.

Ученые также отбросили и предположение, что долинные формы могли быть образованы какой‑либо другой жидкостью, например типа нефти или жидкой углекислоты. Предположение о том, что долины сформировались ветром, т. е. являются формами выдувания, хотя и приуроченными к тектоническим трещинам, также не может быть принято, так как не объясняет всю сложность их строения и главным образом наличие аккумулятивных речных форм. Однако ветер, по‑видимому, играл немалую роль в последующей препарировке, т. е. очистке долин.

Несмотря на сходство марсианских долин с земными, у них есть и целый ряд различий. Во‑первых, если их длина соизмерима с длиной земных рек, то ширина их значительно больше. Во‑вторых, отсутствие террас свидетельствует о том, что марсианские долины, по‑видимому, сформировались без влияния тектоники. Кроме того при детальном исследовании марсианских форм выявляется, что угол впадения притоков в главную долину на Марсе меньше, чем у земных рек, что притоки более врезаны, чем основная долина, в которую они впадают, извилистость марсианских долин меньше земных, а острова более вытянутые. По‑видимому, дальнейшее изучение марсианских форм даст еще более интересные данные об их строении, пока же приходится использовать то, что уже известно.

Наилучшим образом строение крупных марсианских долин объясняется, если принять, что они образовались внезапно, катастрофически, при прохождении большого количества воды. Это объяснило бы и большую ширину долин, и преобладающую их прямолинейность, и отсутствие террас. По мнению Дж. Мак‑Коли, М. Карра, Д. Мильтона, В. Бекера и других ученых, сток воды в марсианских реках должен был быть намного больше, чем могла бы дать плотная земная атмосфера.

На Земле имеется пример такого внезапного катастрофического прохождения воды и образования многочисленных эрозионных форм. Это Спокайн‑поток в штате Вашингтон в Северной Америке. Он образовался 18‑20 тыс. лет назад вследствие прорыва озера Миссаула, подпруженного ледником. Сток воды, вероятно, продолжался от двух дней до двух недель и, как предлагал Д. Бретц, по объему в 10 раз превышал расход всех рек Земли. В результате возникла своеобразная выровненная базальтовая поверхность – скебленд, прорезанная глубокими разветвленными, в настоящее время сухими руслами‑каналами, почти лишенная отложений, с отдельными песчаными барами и эрозионными уступами‑водопадами. Сравнение марсианских эрозионных форм и форм скебленда показало на их большое сходство, хотя отмечаются и некоторые различия в длине и ширине отдельных форм.

Если принять гипотезу катастрофического образования долин, то возникает вопрос, откуда взялось такое громадное количество воды? Самые крупные марсианские долины берут начало в полигонально‑блоковом, или "хаотическом" рельефе, образование которого связано с таянием мерзлоты. Поэтому основным источником образования марсианских долин могла быть мерзлота, при быстром таянии которой выделилось огромное количество воды. Вследствие этого Р. Шарп и М. Мэлин называют долины, образовавшиеся в этом районе, выпускными каналами.

Отчего произошло таяние мерзлоты? Причинами могли служить или резкое потепление климата, или излияние магматических расплавов на поверхность в виде вулканической лавы. В настоящее время это одно из самых убедительных объяснений происхождения громадного объема воды. Формирование более мелких дендритовидных долин и оврагов также может быть результатом таяния льда.

Как указывалось выше, для марсианских долин характерна значительная глубина 1‑2 км. По мнению американских исследователей Д. Вэллиса, К. Сагана, В. Бекера, углубление русел происходило следующим образом: вода могла течь под слоем льда, образовавшимся вследствие того что замерзание воды на поверхности могло происходить быстрее, чем ее испарение. В результате этого под ледяным панцирем испытывающая высокое давление вода могла интенсивно углублять русло. Вообще ледовым процессам, в частности эрозии под действием льда, создающего заторы, в настоящее время придается большое значение не только в углублении марсианских русел, но и в их расширении. При этом предполагается, что имел место еще один специфический процесс – кавитация, заключающийся в разрушении пород под действием лопающихся пузырьков газа, выделяющихся из воды в поверхностных условиях. На Марсе этот процесс может иметь более существенное значение вследствие более низких значений гравитации и атмосферного давления. Таким образом, большое количество воды, большая скорость потоков и, по‑видимому, их высокая турбулентность в сочетании с ледовой эрозией и кавитацией могли привести к образованию глубоких и широких марсианских долин.

На вопрос о том, когда сформировались марсианские долины, т. е. когда текли реки на Марсе, точный ответ дать трудно. Ясно, что они моложе кратерированных равнин, в которые они врезаны. Поскольку многие из них открываются на океанические равнины, и конусы выноса наложены на океанические лавы, следовательно, долины моложе последних. Возраст океанических равнин и слагающих их пород определен в 1,5‑0,7 млн. лет. Эта цифра может служить нижним возрастным пределом долин.

В этой главе мы рассказали о речных долинах и оврагах Марса. Некоторые сведения о земных реках привлекались только в целях сравнения. Текли ли реки на других планетах? На этот вопрос пока можно ответить отрицательно, так как на имеющихся снимках не обнаружено каких‑либо признаков деятельности текучих вод ни сейчас, ни в прошлом.

 

Тайны марсианских каналов

 

 

С начала телескопического периода в истории астрономии Марс представлял собой один из самых интересных небесных объектов. Его изучали известные астрономы Г. Гадилей, X. Гюйгенс, Д. Кассини, В. Гершель и многие другие. На поверхности Марса были открыты темные и светлые пятна, которые предположительно считались морями и сушей. Несколько позднее были открыты полярные шапки Марса. В 1877 г. в особенно благоприятных для наблюдения условиях – во время противостояния Марса, когда он находился на ближайшем расстоянии от Земли (около 56 млн. км), итальянский астроном Дж. Скиапарелли открыл темные полосы, которые пересекали сушу и как бы соединяли различные моря. Он нанес на карту около 100 таких полос и назвал их каналами (природного или искусственного происхождения). Прямолинейность полос, их несоответствие извилистым земным рекам позволили Скиапарелли сделать вывод, что каналы представляют собой борозды или углубления природного образования, служащие для протока воды. Каналы не оставались неизменными, они расширялись, сужались, раздваивались и вновь соединялись. Все эти особенности каналов он объяснял сезонными климатическими изменениями, приводившими к таянию снега и увеличению или уменьшению стока воды.

Геометрически правильный рисунок каналов, нарисованный Скиапарелли, побудил многих исследователей считать их делом рук разумных существ. Сам же Скиапарелли не утверждал это, но и не выступал с критикой этого предположения.

Гипотезу об искусственном происхождении каналов поддерживал и развивал американский астроном П. Лоуэл. Он увеличил на своей карте количество каналов до 600 и считал, что они представляют собой громадные протоки, по которым тающие воды от полюсов переносятся на всю остальную поверхность Марса. Это – "искусственное произведение разума", созданное для сохранения жизни в марсианских пустынях, теряющих воду. Каналы сливаются в озера или "оазисы", где находятся плодородные земли.

Однако другие исследователи Марса – Э. Барнард и Э. Антониади – не видели четко проведенной сети каналов или видели их не столь прямыми и резкими, а размытыми, состоящими из отдельных, иногда округлых темных и светлых деталей. С тех пор вопрос о существовании каналов оставался предметом острых дискуссий. Против искусственного происхождения каналов говорили и такие аргументы, как физические свойства Марса, неблагоприятные для жизни,‑ разреженная атмосфера с почти полным отсутствием кислорода и водяных паров, постоянные низкие температуры. А после того как было определено давление у поверхности Марса, оказавшееся очень низким, стало ясно, что вода в жидком виде существовать на поверхности Марса длительное время не может. Таким образом, предположение об искусственном создании каналов и их заполненности водой в настоящее время является несостоятельным. Тем не менее, вопрос о природе каналов Марса остается нерешенным. Если это не искусственно созданные объекты, тогда что это такое?

Предположение о том, что каналы могут представлять собой трещины или уступы тектонического происхождения, высказывалось с первых шагов их изучения. В 1959 г. советские исследователи Г. Н. Каттерфельд, а затем и Г. В. Чарушин отметили закономерную ориентировку каналов, выделив несколько систем их простирания. Позднее они провели сопоставление марсианских каналов с глубинными разломами Земли, и нашли между ними много общих черт. Так же, как и у глубинных разломов Земли, на Марсе было выделено четыре основных направления каналов: субширотное, субмеридиональное, северо‑восточное и северо‑западное. Основная часть каналов на Марсе, так же как и разломов на Земле, приходится на континентальные, в том числе экваториальные области. Таким образом, авторы считают,