Г Тиxов - Есть ли жизнь на других планетах?
Инфракрасные лучи Солнца несут почти половину тепла, лучи красные, оранжевые, желтые и зеленые — одну треть, а лучи голубые, синие, фиолетовые и ультрафиолетовые — одну шестую. Поэтому лучи красные, оранжевые, желтые и зеленые называют иногда теплыми лучами, а лучи голубые, синие и фиолетовые — холодными.
Как же ведут себя обычные растения по отношению к особенно теплым инфракрасным лучам?
Сфотографируйте зеленое растение на обыкновенной фотопластинке, которая, как известно, всего чувствительнее к синим лучам. Если дерево проектируется на небо, то на позитиве небо выйдет белым, а дерево — темным.
Сфотографируйте затем дерево в инфракрасных лучах. Тогда на позитиве небо выйдет темным, а дерево совершенно белым, как бы покрытым густым слоем снега.
Между тем на Марсе такого явления нет. Наоборот, растительные покровы Марса при фотографировании в инфракрасных лучах выходят особенно темными.
Чтобы решить загадку, мы решили фотографировать спектр солнечного света, рассеянного листвою летне-зеленых и хвойных растений, живущих в суровом климате высоких гор и субарктики. Организовали экспедиции для изучения спектральных свойств растений в суровых климатических условиях.
По пути в Холодную пустыню Центрального Тянь-Шаня. Август 1949 года.
Было найдено, что многие из этих растений ведут себя в инфракрасных лучах именно так, как марсианские растения.
Между прочим, хвойные растения при фотографировании их в инфракрасных лучах летом выходят вдвое ярче, чем зимою. Это значит, что летом эти растения отбрасывают теплые инфракрасные лучи вдвое сильнее, чем зимой. Следовательно, летом инфракрасные лучи дают растению слишком много тепла, и растение от них в значительной мере избавляется.
Возьмем две пары растений: первая — зеленый овес и полярный можжевельник, вторая — береза и ель. Отражение инфракрасных лучей у хвойных растений — ели и можжевельника — в 3 раза меньше, чем у березы и зеленого овса. Значит, летне-зеленым растениям инфракрасные лучи не нужны, поэтому они отражаются. Полярному можжевельнику, живущему в суровом климате, и ели, не теряющей своей зелени и зимою, инфракрасные лучи необходимы для согревания, а потому они отражаются слабо.
Тянь-шаньская ель тем меньше отражает инфракрасные лучи, чем выше она растет в горах.
Для нас стало ясно, что в очень суровом марсианском климате растения должны относиться к инфракрасным лучам чрезвычайно бережно и впитывать их в себя, а не отражать.
Вот этот вывод и был первым достижением науки, родившейся в Алма-Ате 10 лет назад и получившей название астроботаники, из сочетания слов «астрономия» и «ботаника».
Развитие астроботаники шло так быстро, что уже в конце 1947 года при президиуме Академии наук Казахской ССР был утвержден первый на земном шаре сектор астроботаники, имеющий научных сотрудников и аспирантов.
Перейдем теперь к другим загадкам, с которыми встретился вопрос о растительной жизни на Марсе.
При изучении спектра солнечного света, отраженного зеленым растением, в крайних красных лучах заметна темная полоса, происходящая от поглощения этих лучей зеленым веществом, которое дает свою окраску растению и называется хлорофиллом, что по-русски значит листозелень.
Русский ученый К. А. Тимирязев показал своими многолетними исследованиями, что жизнь растения в смысле использования солнечного света в основном зависит именно от поглощения того участка спектра, где находится полоса поглощения хлорофилла.
Казалось естественным ожидать, что и у марсианских растений должна быть полоса поглощения хлорофилла. Об этом думал и К. А. Тимирязев. Он спрашивал американского астронома Ловелла, не наблюдал ли он на Марсе полосы хлорофилла?
Ответ был такой, что уже 14 лет Ловелл со своими сотрудниками ищет эту полосу на Марсе, но ее не нашел. Ловелл объяснил это техническими трудностями, происходящими от того, что изображение Марса в фокусе трубы очень мало, а места, где можно предполагать растительность, занимают небольшую часть поверхности планеты, потому решить столь трудный вопрос пока что не удалось.
Мы искали эту же полосу на Марсе в 1918 и 1920 годах и никаких технических трудностей не встретили. Но полосы все-таки не обнаружили.
Пришлось принять как факт, что полоса поглощения хлорофилла на Марсе отсутствует.
«Но если нет полосы поглощения хлорофилла, значит, нет и растительности на Марсе?» — спросит читатель.
Не торопитесь с таким выводом. Вспомните, что на Марсе чрезвычайно суровый климат.
Мы еще в 1946 году пришли к мысли, что причиной отсутствия на Марсе полосы поглощения хлорофилла опять-таки является суровый климат этой планеты.
В самом деле: если в мягком климате умеренных зон Земли для жизненных нужд растения достаточно поглощения сравнительно узкого участка солнечного спектра в теплых лучах, то для растений сурового климата этого мало. Растение должно поглощать и другие теплые лучи, то есть лучи, соседние с полосой хлорофилла, — оранжевые, желтые и зеленые. Вследствие этого полоса хлорофилла становится малозаметной или вовсе незаметной.
Это теоретическое заключение также было проверено на растениях сурового климата и подтвердилось. Оказалось, что многие растения высоких гор и субарктики не имеют заметной полосы хлорофилла.
Что же здесь происходит? Возможно, что сам хлорофилл не меняет своих оптических свойств, но он окружен другими красящими веществами — пигментами, которые помогают растению поглощать лучи, соседние с полосой хлорофилла.
Это явление позволило также объяснить и еще одно затруднение в допущении растительности на Марсе. Наблюдатели Марса согласно говорят и пишут, что марсианская растительность не зеленая, а голубая, синяя и даже фиолетовая. Если растение заметно поглощает теплые, то есть красные, оранжевые, желтые и зеленые лучи, то в отраженном растением свете получают перевес лучи холодные — голубые, синие и фиолетовые. Следовательно, растение приобретает соответствующую окраску.
Этот вывод также проверен на земных растениях, живущих в суровых климатических условиях. Из хвойных растений особенно характерна канадская ель, родина которой — суровая Канада. На морене Туюк-Су, близ Алма-Аты, на высоте 3 400 метров растут приземистые подушки остролодки, листочки которой имеют явно выраженный голубоватый налет.
Но особенно интересные результаты привезла с Памира агрометеоролог А. П. Кутырева, бывшая там летом в 1950 и 1951 годах.
Перед подъемом на Алтайский хребет Памира в речных долинах большие пространства пойменных лугов, а также высоких и сухих мест речной долины имеют коричневато-лиловый или же сплошь синевато-лиловый оттенок. Это невольно вызывает сравнение с окраской тех частей поверхности Марса, где есть участки растительности.
Холодная пустыня Центрального Тянь-Шаня, в окрестностях высокогорной обсерватории, высота 3 800 метров. Август 1949 года.
На высоте около 4 километров на Памире живет растение черноголовник, по-местному — карабаш. Его колоски похожи на колоски ячменя, но имеют определенно фиолетовый цвет. Еще интереснее то, что если посеять там семена некоторых сортов ячменя, привезенные из более низких мест, то первое лето выходят колосья обыкновенного зеленого цвета. Если же собрать семена этого ячменя и посеять их на следующее лето, то выходят уже колоски фиолетового цвета. Вот как быстро приспосабливается растение к условиям окружающей среды.
Итак, астроботаника совершенно естественно объяснила три казавшиеся непреодолимыми затруднения в оптических свойствах растений Марса. До основания астроботаники ученые сравнивали оптические свойства марсианских растений со свойствами земных растений, живущих в умеренном и жарком климате. Потому и встречались громадные различия.
Эти различия исчезли, когда мы исследовали оптические свойства растений, живущих в климате, приближающемся к суровому климату Марса как по низкой температуре, так и по сухости.
Вода на Марсе есть. Однако ее там очень мало. Сколько-нибудь больших открытых водоемов нет. Темные пятна представляют собой, как мы считаем, влажные места, покрытые растительностью. Эти пятна занимают приблизительно 1/6 поверхности Марса. Остальная поверхность имеет розовато-желтый цвет, напоминающий цвет некоторых земных пустынь, а потому всеми исследователями она считается пустыней.
На марсианских пустынях все же наблюдаются небольшие темные пятна, и некоторые из них располагаются как бы цепочками. Это при наблюдении в астрономическую трубу средней силы или при неспокойных изображениях, происходящих от волнения нашей атмосферы, производит впечатление непрерывных линий, как бы широких протоков. Можно думать, что вдоль этих цепочек условия для растительности более благоприятны и что на них существует растительность.
