Книга: Солнечная система (Астрономия и астрофизика)

Прямые исследования поверхности Венеры

Далее, при описании поверхности Венеры, нам часто будут встречаться понятия «восток, запад, север, юг». Учитывая необычный характер вращения Венеры, их следует уточнить. Северное полушарие Венеры лежит к северу от эклиптики, южное — к югу. Восточным считается направление против часовой стрелки, если смотреть сверху на северный полюс планеты (так же, как и на Земле). Таким образом, вращается Венера с востока на запад (а Земля — с запада на восток). Отсчет долгот производится от центрального меридиана к востоку, от 0° до 360°. Этот нулевой меридиан выбран так, что он проходит точно через центр небольшого метеоритного кратера Ариадна диаметром 28 км., лежащего на равнине Седны (его северная широта около 44°). В качестве курьеза отметим, что Солнце на Венере восходит на западе. Впрочем, это не имеет значения, ибо с поверхности планеты его диск все равно не виден, а рассеянный солнечный свет практически однородно разлит по небосводу.

Телевизионное изображение поверхности Венеры, которое передала со дна ее газового океана советская «Венера-9» (1975 г.), было первым изображением, полученным с другой планеты (не считая Луны). Оно показало нагромождение камней на склоне горы — восточном склоне горного массива Бета, в точке с координатами 32°с.ш. и 291°в.д. Лишь спустя несколько лет выяснилось, что Бета — вулканический массив, причем один из крупнейших в Солнечной системе. Более того, по некоторым признакам одна из его частей может сейчас находиться в активном состоянии.

Рис. Массива Бета.

На панораме, которая охватывает угол в 170°, видны камни, разбросанные по всему полю снимка. Самые крупные из них — метровые глыбы у горизонта. Между камнями виден рыхлый грунт. В нем содержится 0,3% калия, 0,6?10^—4% урана и 3,6?10^—4% тория. Такой состав более или менее характерен для базальтоидов. Вместе с другими данными он свидетельствует о глубокой геохимической дифференциации коры Венеры.

«Венера-9» села на крутом склоне: приборы показали, что наклон составляет 30°. Аппарат проработал на поверхности 53 минуты, пока мог противостоять адскому теплу окружающей атмосферы. Камни на разрушающемся склоне горы указывают на активность коры планеты. Эти камни не могут быть очень старыми, поскольку за долгое время они все-таки разрушаются под действием ветра и небольших изменений температуры. Значительные изменения температуры, которые на Земле вместе с водой и ветром довольно быстро разрушают рельеф, на Венере отсутствуют: различие дневной и ночной температур поверхности по расчетам не превышает одного градуса — это своеобразный природный термостат. Скорость ветра у поверхности, как уже отмечалось, не превосходит 1 м/с, но из-за большой плотности атмосферы Венеры это равносильно земному ветру 8 м/с — весьма внушительно. «Свежие» обломки, которые видны на рис., могли возникнуть под действием каких-то внутренних сил, например, сейсмических явлений.

Зонд «Венера-10» (1975 г.) опустился ближе к экватору, на расстоянии 1700 км. от «Венеры-9», в точке с координатами 16°с.ш. и 291°в.д. Он сел практически без наклона на обширную каменную плиту на равнине у южного склона Беты и передавал данные в течение 65 минут. Зонды «Венера-13 и -14» (1 и 5 марта 1982 г.) опустились намного южнее Беты, на 750 и 1350 км. к югу от экватора, в 1600 и 2700 км. к востоку от центра меньшего, чем Бета, горного массива Феба, расположенного на той же долготе. Их телефотометры впервые передали цветное изображение ландшафта, окружающего аппараты. К тому же, каждый из аппаратов специальным грунтозаборником взял с поверхности образец грунта, поместил его в герметичный корпус аппарата и с помощью рентгеновского флюоресцентного спектрометра определил химический состав.

На снимках «Венеры-13» показана поверхность, очень похожая на ту, что видна на панораме «Венеры-10», хотя расстояние между точками их посадки 2820 км. Изображение состоит из двух частей; каждое охватывает по 170° одной из сторон от аппарата. Оси камер были наклонены на 50° к вертикали, что позволило увидеть подробности в центре снимка и получить изображение участков с меньшим разрешением вплоть до горизонта на краях панорамы.

Рис. «Венера-13».

Самые мелкие частицы грунта, различимые на снимке, имеют размер 3 мм. Раздробленный грунт в центре состоит из мелких частиц и камешков до 50 мм. Здесь же видны каменные плиты протяженностью 0,5—2 м. Возможно, рис. показывает наиболее распространенные на Венере пейзажи. Геологи считают, что каменные плиты — это выходы коренных скальных пород, обладающие заметной слоистостью. Поверхность плит носит следы выветривания (бугорки и ямки).

Интересно происхождение мелкого грунта. Частично это продукт разрушения каменных плит. Вид рыхлого грунта говорит о большом возрасте поверхности. Приборы зарегистрировали пылевое облако, которое образовалось при ударе аппарата в момент посадки. Грунт может также содержать вулканические пеплы, а некоторые тонкие каменные плиты могут быть сцементированной (литифицированной) коркой таких пеплов. Не исключено, что поверхность в районе посадки «Венеры-13» носит следы недалеких вулканических извержений, хотя геологи допускают, что на снимке рис. видны туфы базальтового состава, а не излившиеся на поверхность лавы.

Таким образом, однотипный ландшафт видели три «Венеры» из четырех. Это рыхлый грунт и выходы коренных пород, которые изломаны в куски каким-то неизвестным процессом.

Дальний склон на панорамах «Венеры-13 и -14» окрашен в яркий желто-зеленый цвет, в то время как ближняя часть того же района имеет бурые и оранжево-зеленоватые оттенки. Это связано с составом света, рассеянного в плотной атмосфере. Голубой цвет земного неба — результат рэлеевского рассеяния света молекулами воздуха, которое быстро ослабевает с ростом длины волны света (?^—4). Поэтому небо Земли, строго говоря, больше фиолетовое, чем голубое. На Венере рэлеевское рассеяние действует во много раз сильнее. Кроме того, синие лучи поглощаются некоторыми газами в атмосфере. Лишь незначительная часть синих и голубых лучей достигает поверхности Венеры. Поэтому небо над горизонтом там имеет яркий оранжевый и желто-зеленый оттенок.

Поверхность Венеры, состоящая главным образом из базальтоидов, имеет неяркие характерные оттенки — черный и коричневый. Как и на Земле, основную окраску грунту придают соединения железа: двухвалентный ион железа дает зеленоватый тон, трехвалентный — красноватый. В качестве возможного земного аналога венерианской поверхности называют окрестности вулкана Толбачик на Камчатке, сильное извержение которого наблюдалось в 1975 г. Однако цвет вулканической породы у Толбачика отличается от цветов на снимках с Венеры из-за различий в спектральном составе освещения. В грунте Венеры примерно половину составляет кремнезем (Si0₂). В таблице приведен состав поверхности Венеры, найденный рентгенофлуоресцентным методом в трех точках посадки.

Исходя из состава, порода в месте посадки «Венеры-13» отнесена к довольно редким на Земле толеитовым базальтам, которые можно встретить, например, на Гавайях.

Цветовые оттенки на панорамах «Венеры-13 и -14» удобно сравнивать с белыми полуцилиндрическими крышками телефотометров. Эти крышки отбрасывались перед началом работы и лежат на грунте, как можно видеть на снимках. Но с одной из четырех крышек произошло непредвиденное: пробник для измерения механических свойств грунта, распрямляясь, вонзился именно в крышку. Другого места на Венере для него не нашлось!

Зонд «Венера-13» за 127 минут, которые он проработал на поверхности планеты, 11 раз передал панорамные изображения, которые показали, что количество грунта, выброшенного на поверхность посадочного буфера, постепенно уменьшалось. Причина может быть лишь одна: ветер. Он сдувал мелкие частицы, оставляя следы за выступающими деталями аппарата. Измерения показали, что скорость ветра вокруг «Венеры-13» была от 0,5 до 0,6 м/с, а иногда немного больше. В результате крупинки грунта до 4 мм., а также более мелкий материал постепенно исчезли с посадочного буфера.

Скорость ветра в месте посадки «Венеры-14» была почти вдвое меньше. Вид поверхности в этом районе (13°15'ю.ш., 310°09'в.д.) совершенно не похож на предыдущие снимки. В нижней половине видна ровная поверхность, образованная наслоением горизонтальных плоских плит небольшой толщины, иногда до 12 слоев. Местами плиты растрескались, но сыпучего грунта здесь почти нет.

Скорость ветра, которую при спуске аппарата обычно измеряют по доплеровскому смещению частоты радиосигнала, в 1982 г. определяли еще одним, несколько необычным методом — с помощью микрофона. Вообще говоря, он предназначался для регистрации шума, создаваемого устройствами самого зонда, поскольку эти шумы могли помешать регистрации микросейсмов — очень слабых колебаний грунта, которые записывал сейсмограф. Выяснилось, что кроме ожидавшихся звуков, микрофон слышал также шум ветра, обтекавшего его арматуру. В пересчете на условия Венеры скорость ветра составила всего 0,37 м/с. Этого хватало на перемещение лишь мелких частиц.

В левой части первой панорамы рис. сквозь разлом в темной поверхности видна более светлая плита нижнего слоя. Было высказано предположение, что грунт здесь представляет собой затвердевшие слои горизонтально растекавшейся во время вулканических извержений лавы. Однако по горизонтальной поверхности лава далеко не растечется, и ее поверхность при этом получается неровной. Но в дальнейшем сходный вулканический пейзаж на Земле все же удалось найти. Тем не менее группа геологов выступает с другой гипотезой, состоящей в том, что этот рельеф возник в процессах накопления осадков (седиментации), когда осаждение последовательных слоев происходило через большие интервалы времени. Предполагается, что пыль выбрасывалась в атмосферу вулканами, а затем медленно осаждалась на поверхность, где слеживалась и спекалась. «Венера-14» стоит на совершенно плоской равнине, в то время как «Венера-9 и -13» опустились в холмистой местности. По сравнению с температурой и давлением, зарегистрированными «Венерой-13» (738 К и 89,5 бар), более высокие значения (743 К и 93,5 бар), переданные «Венерой-14», указывают, что место ее посадки находится на 0,7 км. ниже.

Так выглядят небольшие участки поверхности, которую Венера долго скрывала от нас. Но кроме панорам мест посадки зондов «Венера», планетологи имеют и весьма детальные глобальные карты, полученные с помощью радиолокаторов, находящихся как на Земле, так и на борту космических аппаратов.