Борис Александрович Иванов – доктор физико-математических наук
Александр Гордон: Тема определенна. И необъятна.
Александр Базилевский: Планета Венера. Мы как бы спускаемся на Землю, говоря "геология Венеры". То есть надо на Венеру посмотреть глазами геолога, как смотрю я, глазами геофизика, физика, как смотрит Борис Александрович. И не только на Венеру, но и на Марс, Луну, другие планеты и спутники. Мы, когда на них смотрим, то видим, что все в значительной мере не так, как раньше думалось.
И когда мы смотрим на все это с позиций земной геологии и геофизики, мы начинаем сравнивать, размышлять. И это называется "сравнительная планетология". Это наука, которая началась где-то в середине прошлого столетия, началась как некие рассуждения, когда какие-то стали выводить даже некоторые закономерности. А потом начались космические исследования, и пошли факты, факты, факты. И оказалось, что из тех ранних рассуждений очень многое не выжило. Борис Александрович нашел очень интересный отрывок из книжки, которую мы оба когда-то читали. Отрывок говорит о том, как ученые, очень грамотные ученые, представляли себе, что такое Венера, всего 50 лет назад. Пожалуйста.
Борис Иванов: Эту книгу знают многие и из нашего поколения, и, я надеюсь, молодежь тоже. Это "Страна багровых туч", первый роман Стругацких. И я как раз его перечитал перед передачей. Очень интересно. Конечно, это дитя своего времени – прорыв в неизвестное, развитие технологий. И все даты там – это 1990-е годы, мы их перешли уже.
Братья Стругацкие были очень грамотные люди. Они в самом деле собрали факты. И как Александр Тихонович сказал, они рассуждали по аналогии: Венера немножко ближе к Солнцу, значит, там немножко жарче, если болото, то горячее. И, конечно, никто не ожидал, что это такой мертвый мир. И планета любви оказалась гораздо менее гостеприимной, чем, скажем, бог войны Марс, где еще есть какие-то иллюзии о том, что там была или есть вода.
На Венере очень горячо, на Венере очень большое давление. Атмосфера углекислого газа. И в романах, которые были написаны до космических полетов, конечно, были иллюзии, что в Солнечной Системе есть еще место, где интересно работать, куда есть смысл летать, которое, быть может, как наиболее смелые умы думали, можно колонизовать.
Настоящая наука проходит несколько стадий. На стадии увлечения строится гипотеза. И кажется, что все идет вперед поступательно. А когда мы приходим к фактам, выясняется, что природа гораздо грубее. Не скажу – проще или сложнее, но она совсем неатропоцентрична. Это, пожалуй, философский урок из того, что мы увидели, когда наши автоматы достигли других планет.
И, тем не менее, Венера – это другая планета, это другой мир. И изучать его крайне интересно. Та светлая пора, когда мы были молодыми и наши аппараты летали к другим планетам, мне запомнилась одним эпизодом, который был очень характерен. Мы сидели всю ночь, расшифровывали снимки, которые получили от наших коллег, которые делали их по радиоизображениям. И под утром вышли из института и увидели Венеру, висящую на небе. Осознание того, что мы только что там были, что мы знаем, как она выглядит, – оно, конечно, было волшебным.
Но вот появились наши иллюстрации. И Саша продолжит более регулярную часть.
А.Б. Нормальный человек, конечно, знает, что Венера – планета Солнечной Системы. А сейчас мы видим Солнце, полумесяц Меркурия, за ним Венера и желтые облака. Раньше думали, что это водные облака. Потом – голубая Земля, дальше Марс. И это как раз говорит о месте Венеры, она немножко ближе к Солнцу.
А.Г. Но Солнце здесь не в масштабе, правильно?
А.Б. Здесь все не в масштабе. Здесь только порядок. Конечно, Солнце – это миллион километров, а Венера это 12 тысяч километров в поперечнике, как и Земля.
Давайте посмотрим на следующую картинку. И здесь мы видим, как она выглядит, если бы человек на нее смотрел. Это просто телевизионный снимок. Видите, облачный покров – ничего, кроме облаков, не видно, и кроме каких-то неясных структур. А справа – это уже мозаика радиолокационных снимков. Здесь цвет поверхности совершенно условный. Он вообще-то, мы это потом увидим, оранжевый. Мы видим светлые полосы, это протяженные системы разломов, как у нас Африканский рифт, Байкальский рифт. Только у нас в Байкальском рифте – озеро Байкал и в африканских рифтах – озера. А там все сухое.
Давайте следующий слайд посмотрим. Это интересный эпизод из Стругацких, ты, наверное, лучше помнишь, Борис.
Б.И. Эпизод касается одной из вылазок славных космонавтов, которые ходят с автоматами и находят на Венере жизнь, чудовищ. И цитата, которая на экране, как раз о том, как один из героев, "взяв автомат наперевес, шагнул вперед". Они предугадали то, что Венеру будут осваивать автоматы.
А.Б. Сначала полеты были неудачными. Была "Венера-1" – не долетела. То есть она долетела, но потеряли связь. Потом "Венера-2", "Венера-3". "Маринер-1" полетел не туда, его американцы взорвали. И первый, кто удачно долетел, это "Маринер-2". И тогда уже наземная радиолокация, радиотелескопические наблюдения говорили о том, что там очень жарко, но никто не верил. А этот аппарат подтвердил – да, очень жарко. Давайте посмотрим следующий слайд. Это такой скучный список, но он говорит о двух вещах. О том, что летали много, и видно, что многие полеты, это – СССР, СССР, СССР. Это говорит о том, что Венера – это планета, на которую мы много летали, и где нам везло.
Следующая иллюстрация – это картина, нарисованная нашим художником, советским. Не знаю каким, это просто рисунок, который кочует из одной публикации в другую. Это такая сфера под шляпой, это космический аппарат. Такими были поздние "Венеры", которые спускались до поверхности. Тогда уже поняли, что парашют не нужен, потому что это слишком медленно. И значительную часть аппарат проходил, просто тормозясь тульей этой шляпы. А тормозится там можно именно таким небольшим поперечным сечением, потому что давление на поверхности – порядка 90 атмосфер, в 90 раз больше, чем на Земле. И этот воздух очень густой. Это 70 килограмм на кубический сантиметр. То, чем мы дышим, это один килограмм. А это 70!
Б.И. Если сгустить атмосферу Венеры до плотности скалы, получится добавочная толща в 300 метров.
А.Б. Это если сгустить до плотности камня. Но, конечно, это газ, но очень плотный газ. И очень жарко там, почти что 500 градусов. В общем, если в ранних фантастических романах это было что-то вроде теплого рая, на самом деле оказалось, что это ад.
Следующий слайд – это опять длинный список. К его концу там все меньше и меньше наших полетов. И последние – это полеты американцев. Правда, не прямо направленные к Венере, а пролетая по пути, аппараты какую-то информацию снимали. Дальше показано, как космический аппарат "Магеллан", американский космический аппарат, крутится вокруг Венеры и ведет радиолокационную съемку, по которой мы в значительной мере знаем геологию Венеры. Мы ее впервые хорошо узнали по данным "Венеры-15", но то была только четверть планеты. А здесь мы увидели всю планету.
Давайте посмотрим, что мы видим на поверхности? И какие процессы происходят на поверхности?
Атмосфера протягивается на десятки, на первые сотни километров. На высоте где-то в 40-60 километров есть облачный слой. И этот облачный слой, который с Земли кажется таким гостеприимным, на самом деле – малоприятное место. Эти капельки концентрированной серной кислоты. Этот облачный слой вращается вокруг планеты. Динамика атмосферы за счет подпитки солнечной энергией такая, что облачный слой крутится вокруг планеты Венеры. Она сама вращается очень медленно, а эта облачная оболочка за 4 дня делает полный оборот.
Б.И. Но только на больших высотах.
А.Б. Да, на высоте облаков. Но это ураган, потому что она движется со скоростью 100 метров в секунду. Потом мы видим, как это отражается в некоторых геологических особенностях Венеры.
Б.И. Если человек когда-нибудь будет на Венере, он будет летать на баллонах на высоте 50 километров. Там примерно условия земной поверхности.
А.Б. И именно там были аэростаты, сделанные у нас, собирались они сравнительно недалеко от вас, в Химках, в НПО имени Лавочкина.
А.Г. Каковы условия на высоте 50 километров?
Б.И. Примерно такие, как у нас на поверхности.
А.Б. Примерно одна атмосфера, примерно 20 градусов Цельсия.
А.Г. Скорость ветра какая?
А.Б. 100 метров в секунду.
А.Г. Вот на этой высоте?
А.Б. На этой высоте. Но если вы в аэростате, то вам все равно, вы вместе с потоком летите.
А вот что из себя представляет поверхность. Это так называемая цилиндрическая проекция. Наверху северный полюс, внизу южный. И с довольно сильным искажением, но в виде одной картинки дается картина высот на Венере. Вы видите, синее – это близко к среднему уровню: равнины, равнины, равнины. А зеленоватые, желтые оттенки – это горы, которых немного, процентов 10-15.
А.Г. То есть если бы на Венере была вода, то количество суши там было бы очень незначительным?
А.Б. Да, да. Если бы мы закрыли километром, то торчало бы мало. Но что характерно, на Земле у этого распределения высот два максимума. Если мы – искусственно, чтобы сравнивать с Венерой, – "осушим" поверхность Земли, то все равно будет два максимума – океаническое дно и континенты, это наиболее распространенные высоты.
А на Венере в основном равнины, повышений и понижений мало. И есть некая логика, приводящая к этому. Это свидетельство того, что в коре Венеры преобладает один тип горных пород. На Земле бимодальность объясняется гранитным слоем на материках и базальтовым слоем на океанском дне.
Б.И. Гранит легче базальта и материки немножко всплыли.
А.Б. Посмотрим следующий слайд. Тот ужасный ветер, который дует на высоте, до поверхности доходит сильно замедленным. Полметра в секунду, но полметра в секунду – это что-то, тем более при такой плотности. И он увлекает разным образом образующуюся пыль. Образуются ветровые полосы, как вы видите здесь. А в некоторых случаях, когда есть песок, образуются и дюны. Светлые хвосты – это ветровые полосы, а ячейки – это дюны. Дюн, которых видит радар, очень мало, разрешение маловато. Мы видим детали, скажем, в полкилометра, более детально не видим.
Б.И. В этом тоже есть определенная логика. Нет воды, нет эрозии – а песок создается эрозией. Из-за отсутствия воды все геологические механизмы другие. Песок по другим причинам создается, горы по-другому строятся.
А.Б. Вспомним когда-то наши родные пустыни Каракумы, Кызылкум. Тамошние дюны сделаны не из ветрового песка, а из морского и речного, его ветер только передувает.
Следующий слайд – это вулканический купол. А в нижней части снимка видно, что часть этого купола обрушилась. Это универсальный закон силы тяжести. Это ветровой перенос, образование каких-то новых форм типа дюн. И обрушение крутых склонов, какое-то движение материала на склонах.
А.Г. А что там слева на картинке за странные образования такие – пятна и точки?
А.Б. Это кратеры, провалы кратеров...
А.Г. Миникратеры?
А.Б. Ну, как "мини", поперечник-то там – это километры.
А следующий кадр нам покажет нечто на поверхности, в чем особенно хорошо разбирается Борис Александрович. Это его хлеб.
Б.И. С маслом... Дело в том, что с кратерами Венеры связана вполне определенная история. Долгое время после открытия толстой атмосферы существовало расхожее мнение, что кратеров на Венере нет – мол, все, что на нее падает, задерживается атмосферой. И были некоторые пионерские работы (мы на них ссылаемся), в частности, работа Петрова и Стулова, выполненная раньше американских. Они были специалистами по входу в атмосферу, считали космические корабли. И применив тот же аппарат для Венеры, они показали, что кратеры должны быть.
И когда мы увидели первые снимки поверхности Венеры в радиолучах, мы были очень рады, потому, прибывая на новую планету, мы всегда ищем что-то похожее.
А.Б. Что-то знакомое.
Б.И. Что знакомое? Вот Саша только что перечислил – эоловы процессы, дюны, вулканы, вулканические потоки, кратеры. Как ни странно, они есть и на Земле, и на Венере. Точнее, это естественно, поскольку все планеты обмениваются твердым веществом. И одна из работ, посвященная возможному переносу жизни метеоритам, называлась "Каменистая дорога панспермии".
Первые снимки, сделанные "Венерами" 15 и 16, были радарными снимками, синтезированными. Это была героическая работа наших коллег из МЭИ, которые построили советский компьютер на советской элементной базе, который в течение суток обрабатывал кучу информации из радиосигналов, причем учитывал эффект Доплера, другие эффекты, и строил такие понятные картинки. С немножко меньшим разрешением, чем у американцев.
А.Б. Но гораздо раньше, чем они.
Б.И. На 10 лет раньше. Вообще "Магеллан" состоялся только потому, что нам удалось получить первые снимки.
А.Б. Нет, он состоялся не потому, но он стал сильно лучше потому, что мы получили снимки. И тогда американские ученые стали придавливать своих инженеров, говорить – "смотрите, они получили разрешение 1-2 километра. Вы нам предлагаете то же самое, зачем лететь?" И их дожали до разрешения 100-200 метров.
Б.И. Короче говоря (мы потом еще поговорим о кратерах на Земле, ибо это нам ближе и опаснее), мы были очень рады, увидев кратеры на Венере.
Они несут в себе несколько загадок. Во-первых, оказалось, что, несмотря на плотную атмосферу, у кратера есть выбросы. Вы их видите на экране. В радиолучах они яркие. Это не белый цвет, это просто означает, что там лежат камни с острыми углами, они лучше отражают радарные излучения. Это была первая загадка. Ее разрешили довольно быстро. Оказалось вот что: метеориты проходят через атмосферу – это как взрыв в атмосфере. Это как огненный шар расширяется, и там остается горячий малоплотный газ, а пока он схлопнется, выброс успеет проброситься. Это первая вещь, которую мы решили. Это нам помогло, во-первых, идентифицировать кратеры. Во-вторых, мы получили некое представление, скажем так, о скоростях падения. Оно оказалось вполне...
Все-таки кратеры – вещь загадочная. Они образуются быстро, на Земле живут недолго, на Венере долго. Поэтому, глядя на любую кольцевую структуру, сказать – это ударный кратер или не ударный – трудно. Поэтому был разработан список вопросов. Если какая-то структура удовлетворяла всем критериям, она относилась к кратерам. "Магеллан" полетел лет на 8 позже нас на ту же территорию, которую мы сняли, и мы получили практически 100-процентное подтверждение. Это было приятно.
Кратер имеет две ипостаси. Во-первых, мы видим, что кратеры резко отличаются от всего остального, что есть на Венере. Во-вторых, они покрывают любую поверхность. Они образуются в результате случайных процессов, поэтому это как бы пробник, который может протестировать поверхность. Даже не садясь на Венеру, но, сравнивая кратеры в разных областях, мы понимаем, что картинки не врут, это, в самом деле, каменистый материал, потому что свойства кратеров одни и те же.
Оказалось, что распределение кратеров по размеру похоже на лунное. То есть у них один источник. И много чего подтвердилось из того, что было более-менее очевидно, но когда другие источники подтверждают наши наблюдения, это, конечно, всегда приятно.
А.Г. В этом отличие от Луны, которая не обладает атмосферой, и даже маленький метеорит, попадая на ее поверхность, может вызвать образование кратера.
Б.И. Мы приготовили картинку, на которой показано, как атмосфера отрезает мелкие тела.
А.Б. Что там у нас следующее, посмотрим.
Б.И. О, это "вкусная" вещь.
А.Б. Видите, здесь слева, это тип местности называют "тессера", что по-гречески означает "черепица". Если обладать сильной фантазией, можно уловить сходство с черепицей. А вот темная парабола. И в ее апексе есть светлый кратер. Что же получается? Удар, наверх пробрасываются выбросы. Грубые выбросы падают, а то, что потоньше, этим сумасшедшим потоком на уровне облаков, разносится. Если бы не было этого процесса, то вещество разнеслось бы таким кругом. А так образуется парабола. Когда стали смотреть, как эти кратеры с параболами соотносятся с вулканами, разломами и прочим, то оказалось, что они – самые молодые. То есть такие параболы – это метка времени. Если мы видим...
Б.И. Временной горизонт.
А.Б. Если мы видим кратер с такой параболой, значит, это примерно 10 процентов от среднего возраста поверхности. Это важно, когда нет возможности долететь, взять образец, померить возраст, а какую-то историю геологическую строить надо, то можно сориентироваться хотя бы так.
Теперь посмотрим следующий слайд. Мы переходим к тому, чего на Венере больше всего – к вулканическим равнинам. Где-то порядка 80 процентов, если взять все типы равнин, составляют такие вулканические равнины. Видите, там такие тонкие извилистые полоски – это извилистые гряды, результат сжатия, сминания. И есть серенькие, а есть более яркие участки. Эти более яркие участки имеют вид типичных лавовых потоков. На такие равнины сели почти все наши аппараты, которые измеряли химический состав – "Венеры" 8, 9, 10 и так далее. И они показали, что состав это базальтовый.
А вот следующий слайд. Это тоже вулканическая равнина. Но здесь немножко другой тип вулканизма. Первые показанные нами были площадными лавовыми излияниями, потоками, сходными с тем, что образовало наши сибирские траппы. То, что образовало плато, базальты, плато Декана в Индии. Здесь же – пологосклонные вулканы, тоже явно базальтовые. И тоже интересный, другой тип вулканизма. Не будем сейчас вдаваться в подробности, но причины этого явления пока не ясны.
А.Г. А на Земле есть аналоги?
А.Б. Таких аналогов много. В той же Исландии они есть. Это на самом деле очень пологосклонные вулканы, где-то градусов 5 у них крутизна склонов.
Б.И. Эта лава имеет низкую вязкость. В этом отличие, скажем, от вулканов Камчатки, которые гораздо более крутосклонные. Лавы вязкие, поэтому вулканические постройки более крутые. А Гавайские вулканы – базальтовые, очень пологие постройки.
А.Б. Когда я был на Гавайях, то видел очень высокий вулкан. Он на меня не произвел никакого впечатления, казалось, это просто пологий холм в дымке виден. А, тем не менее, это 6, по-моему, тысяч метров над уровнем моря. Но совершенно не впечатляет.
Б.И. Кстати, по этому признаку на Венере и искали породы, близкие к андезитам – по признаку наличия крутосклонных построек. И в самом деле, несколько нашли. То есть, возможно, в каких-то местах там есть что-то отличное от базальтов, но мы не делали химанализов. Надо запускать новый аппарат, надо садиться; причем мы знаем теперь – куда.
А.Б. На следующем слайде такие же базальтовые потоки, но более молодые. Они представлены в виде таких длинных лопастей. В общем-то, это тоже базальтовый вулканизм, на такой поток сел один из наших космических аппаратов, "Венера-14". Это просто более молодой поток и поэтому более контрастны границы потоков, мы их видим, они еще со временем не затерлись.
На следующем слайде видны как бы языки пламени, это просто вид сверху на очень высокую гору. Высота ее 9 километров. Эта гора называется Маат. В поперечнике она километров, наверное, 600. И она тоже пологосклонная. Хотя это высокая постройка, но растяните 9 километров на 600 километров. Опять же это свидетельство того, что лавы не вязкие, лавы очень жидкие. Это молодой очень вулкан, есть тому определенные признаки. Один из самых молодых вулканов на Венере. Может быть, даже и сейчас он действует, но мы этого пока не наблюдали.
А.Г. Хоть один действующий вулкан на Венере наблюдался?
А.Б. Не наблюдался, но если бы мы в космическом аппарате "Магеллан" крутились вокруг Земли, то, скорее всего, мы не увидели бы никакого активного вулкана. Потому что надо, чтобы извержение происходило в то время, когда аппарат пролетает именно там. А ведь аппарат крутится вокруг Венеры, да и Венера под ним медленно прокручивается, за 243 дня. В ту же самую точку аппарат придет через 243 дня. Тут может быть тысяча извержений, а мы их пропустим.
Б.И. "Магеллан" крутился долго. Была специальная программа по поиску изменений. Нашли очень мало.
А.Г. 243 дня это венерианский день?
А.Б. Там гораздо хитрее устроено. Венера крутится вокруг своей оси, а в это время она идет по орбите вокруг Солнца – и довольно близко вокруг Солнца. И эти два вращательных движения складываются, полный день получается – 119 суток.
А.Г. А год?
А.Б. Точно не вспомню, но меньше земного года...
А.Г. То есть год и день на Венере сопоставимы?
А.Б. Да, сопоставимы.
Б.И. Тем самым это противопоставление теряет смысл.
А.Б. А это уже так называемые пояса гряд. Среди вулканических равнин есть радарно более яркие пояса. Это те же самые равнины, но более древние. Немножко смятые, это умеренное сжатие, то, что на Земле называется тектоникой сжатия.
Давайте следующий слайд посмотрим. Здесь среди вулканических равнин есть такая область, которая посечена трещинами, трещины на расстоянии друг от друга где-то меньше километра. О чем это говорит? Это говорит о том, что в этом месте был очень интенсивная трещиноватость. Была, по-видимому, интенсивная тектоника растяжения и сдвига. Но трещины не выходят в лавовые равнины. Кто же их остановил? Если бы это были лавовые равнины, которые потрескались, то они уходили бы туда и сюда. А то, что они упираются, говорит о том, что это сильно переломанная местность образовалась до лавовых равнин. Так у нас появляется какая-то координата времени.
А.Г. То есть наплыв лавы произошел уже сверху.
А.Б. Что-то он совсем закрыл, там под лавой есть эти породы. А где что-то торчало повыше, он подтопил.
Следующий слайд посмотрим. Сильно перебитое, переломанное образование – это тессера, которую снизу подтапливают опять же более молодые лавовые равнины.
На следующем слайде мы видим образование, сходное с тессерой. Только это не хаотические разломанности, а однонаправленные. Это самые высокие горы на Венере, горы Максвелла.
Вообще на Венере, как договорились астрономы, все надо называть женскими именами. Единственное исключение – Максвелл, горы Максвелла. Почему? В знак уважения к великому физику, который, собственно, создал электродинамику. А без электродинамики не было бы радаров, а без радаров не было бы изучения Венеры.
Итак, это самые высокие горы, 11 километров. Там на вершине этих гор есть кратер – мы определили когда-то с Борисом Александровичем, что это ударный кратер. Наш американский коллега возражал, что мы совсем не правы и что это вулканический кратер. И мы так спорили несколько лет, пока не полетел "Магеллан", сделал более детальные снимки. И наш коллега вынужден был признать, что это все-таки ударный кратер.
Б.И. И название-то хорошее и загадочное – Клеопатра.
А.Б. На следующем слайде опять же разломы. Именно эти разломы похожи на африканский рифт. Это растяжение с провалами, а в центре ударный кратер. И мы видим, что половина этого кратера разломана, разъехалась. Если мы допустим, – а это, конечно же, так, – что кратер круговой, то мы можем по тому, насколько он искажен, понять степень растяжения в этом месте. Это 10 километров, это много – 10 километров на таком небольшом пространстве.
А.Г. А, зная время падения метеорита, который вызвал образование этого кратера, можно же судить о скорости процесса, который происходит?
А.Б. Можно судить. У совсем молодых кратеров есть радиотемное гало. Потом оно разрушается, и остается только темная оторочка. А потом и она разрушается. И ничего уже нет, кроме радиоярких выбросов. Вот этот кратер – старый. Но рядом есть более молодой кратер, он радиотемный. И через выброс из этого кратера, именно из этого рифта, проходит разлом, который все сечет. А поскольку радиотемный кратер молодой, то можно сказать, что эта рифтовая зона тоже молодая. Но все это оценки возраста в каких-то полуколичественных единицах.
А.Г. Мы еще поговорим о количественных единицах, о возрасте.
А.Б. Видные сейчас странные кольцевые структуры есть только на Венере. По-русски они называются "венцы", по-английски "короны".
Дальше мы видим Венеру, два ее полушария. Цветным кодом показана высота. Синее – низко, желтое – высоко. Вы видите, есть определенные структуры, есть что-то вытянутое. На Земле, если есть срединноокеанический хребет, посредине, скажем, Атлантического океана, то там кора раздвигается, уходит и должны быть комплимпентарные зоны, где есть какие-то желоба, где есть какие-то цепи островов. Здесь ничего такого нет. Поэтому здесь, по-видимому, нет тектоники плит.
Сейчас следующая картинка, где мы будем отрицать тектонику плит, ее уже Борис Александрович будет отрицать, глядя на кратеры.
Б.И. Тектоника плит на Земле, по-видимому, связана с наличием воды. Минералы могут сначала вбирать воду, а, погружаясь вниз, отдавать и тонуть. Это одна из теорий, а фактом остается то, что есть круговорот. И поэтому днища океанов безобразно молоды, им в среднем 80 миллионов лет. Самая древняя часть океана, которую мы знаем, – 200 миллионов лет. Континенты, на которых мы в основном проживаем, старинные области, тоже бывают разные, но старинные области – это 2 миллиарда лет. И если мы посмотрим на карту земных кратеров, то совершенно четко увидим, что на континентах кратеров больше. Не потому что мы их на море не нашли, а потому что их там просто нет. Мало времени, чтобы накопить кратеры от случайного падения. А на Венере на все типы рельефа примерно равномерно наложены ударные кратеры.
А.Г. То есть это случайные попадания.
Б.И. Это случайные падения, а значит, что в среднем-то возраст поверхности – в целом – примерно одинаковый. По-видимому, где-то полмиллиарда, миллиард лет назад на Венере было некое глобальное событие, об этом еще спорят. Но факт, что поверхность обновилась и стерлось все, что было раньше, и на Венере гораздо меньше кратеров, чем на Луне и Марсе. То есть история видимой поверхности Венеры началась где-то полмиллиарда – миллиард лет назад. А вот уже на фоне этого были более ранние явления, были более поздние явления. Так мы примерно выводим шкалу. Давайте посмотрим следующую картинку.
А.Г. А возраст Венеры сопоставим с земным?
Б.И. Да. Такой же.
А.Г. 4 с половиной миллиарда. А возраст поверхности – полмиллиарда. И что было до этого?
Б.И. Как и на Земле. У нас нет участков старше примерно 2-х миллиардов лет. Есть отдельные зерна минералов, которые древние. Но они уже вошли в состав других совершенно пород.
А.Б. А в рельефе того, что было раньше, уже не видно.
Б.И. А на Луне обратная ситуация – самым молодым излияниям 2 миллиарда лет. А на самом-то деле все кончилось примерно 3 с половиной миллиарда лет назад. На Марсе ситуация промежуточная. Но о Марсе вы будете, видимо, отдельно говорить, это другой мир. Но геологам важно знать не только абсолютное время, им важно знать распределение.
А.Б. Посмотрим на эту картинку, тессеры подтапливаются равнинами, густо трещиноватые равнины, подтапливаются вулканическими равнинами. Но в то же время есть места, где эти густотрещиноватые равнины как бы прислоняются к уже ранее существовавшим тессерам. И мы могли построить так называемую "стратиграфическую колонку". Внизу самые древние, вверху молодые. Здесь сейчас – относительный возраст. Но даже в этом случае мы имеем последовательность событий. Мы имеем направление эволюции.
Следующая картинка показывает, что не все так ясно, ведь эти вулканические равнины могли в разных местах образовываться в разное время. Последовательность – от тессер к равнинам – могла в одном месте образоваться вчера, в другом – миллиард лет назад, в третьем – 500 миллионов лет. Или это все как-то более-менее синхронно образовывалось. И здесь показаны два случая: синхронный и несинхронный. И показано, что если бы это было не синхронно, то тогда были бы такие случаи, что тессеры одной области были бы моложе, чем вулканические равнины другой области, они бы накладывались на них – и так далее. У нас эта стратиграфия во многих районах должна была бы быть нарушенной. И то, что она так гармонична, одна и та же везде, говорит о том, что эти процессы более-менее синхронно происходили.
А.Г. Некое катастрофическое изменение произошло.
А.Б. Понятие катастрофы предполагает быстрое изменение...
А.Г. В геологических масштабах.
Б.И. Медленно, но везде.
А.Б. На следующем слайде мы видим, что у нас появляется возможность оценивать в годах.
Возможность появляется из-за кратеров, появление которых мы считаем случайным процессом. У нас есть одна площадка, датированная и кратерами, и нормальными методами радиоизотопной датировки – это Луна. На Луне все-таки в целом мы имеем старые образцы. И где-то можно закрыть разрыв между активным возрастом образования новых пород (3, 3 миллиарда лет) и текущим временем, что-то мы знаем по земным кратерам. Есть модель скорости кратерообразования. Последние 3 миллиарда лет она примерно постоянна, мы считаем, в пределах фактора 2. Поскольку атмосфера Венеры отсекает мелкие кратеры, вы видите, что кривая сгибается, количество кратеров уменьшается. А лунная кривая уходит стремительно вверх. Там, где кратеры большие, кривые перекрываются. И прогноз, который мы сделали по Луне, прекрасно вписался в распределение больших кратеров на Венере. Тогда, зная примерно распределение астероидов по орбитам Солнечной Системы, можно сказать, что темп образования кратеров на Венере примерно такой же, как на Луне.
А.Б. Астероиды дают ударники, которые образуют кратеры.
Б.И. Да, комет по нашему мнению – процентов 15, в основном астероиды. Можно сказать, что это количество кратеров должно было накопиться за примерно (точность двойка) 0,5-1 миллиард лет. И тогда все измерения, которые сделал Александр Тихонович и его коллеги в долях от этого T, приобретают смысл с точностью фактора 2. Можно сказать, что если Т – одна десятая, как для кратеров с параболами, это примерно 100 миллионов лет или 50 миллионов. Это точность, которой можно достичь такими небольшими средствами.
А.Б. Дальше – иллюстрация того, что мы знаем. Мы знаем, что там жарко, мы знаем, что там есть вулканизм, есть тектоника. Мы знаем, как это происходило во времени в течение последнего миллиарда лет, то есть, знаем на самом деле очень много. Еще 20 лет тому назад мы значительной части этого не знали.
Но гораздо больше мы не знаем. Давайте посмотрим дальше, чего мы не знаем. Мы не знаем строения вглубь. Мы не знаем, есть ли породы другие, чем базальты. А это для нас, для геологов, геохимиков, очень важно. Это уже другая история магмы. Мы не знаем, что было до тессер. Этот этап тектоники все стер. Как это узнавать? В общем-то, мы будем и далее изучать данные "Магеллана", чего-то еще немножко узнаем. Но нужны новые полеты.
А.Г. Нужны новые полеты, нужны, наверное, образцы грунта.
А.Б. Нужны образцы грунта, потому что дотессерную историю можно узнать, только привезя образцы, в рельефе этого уже нет.
А вот зачем нам нужно это знать? Во-первых, Венера, на которой нет воды, дает нам возможность видеть неискаженные вулканические, тектонические структуры. Я уверен, что скоро основы вулканизма, основы тектоники на геологических факультетах будут изучать, в первую очередь, глядя на картинки Венеры. Но это, так сказать, цель для науки, а есть и более общий интерес. Венера дает возможность как-то ценить, насколько опасно жить на нашей Земле. И это уже специальность Бориса Александровича.
Б.И. Мне бы хотелось закончить вопросом, который мы обсуждали, когда готовились к разговору. Все-таки остается загадкой, как две планеты с примерно одинаковой массой, одинаковой силой тяжести, с достаточно небольшой разницей в положении по отношению к Солнцу, стали такими разными. И вот это, пожалуй, самое интересное с точки зрения философии науки...
А.Б. С точки зрения теоретической геологии.
Б.И. У нас есть гипотеза, конечно. Безусловно, человек живет в мире гипотез, иначе двигаться невозможно.
А.Г. Какова гипотеза?
Б.И. По большому счету, главный вопрос планетологии – почему мы такие разные? Только ли размер, только ли положение от Солнца здесь причиной или что-то было еще? Красивая картинка, которую мы приготовили, показывает, что такое эрозия на Земле. Вода подрезает каньоны, например, наш любимый Гранд-каньон до 2-х километров глубиной. После этого мы видим породы, но не видим прежних форм.
А.Б. Первичного рельефа.
Б.И. Да, это то, о чем мы говорили раньше. И в самом деле, свежие формы тектоники, да и кратеры тоже, лучше изучать на Венере, с поправкой на ее тяжелые условия.
Скажем еще о кратерах, чтобы закончить на такой алармистской ноте. Следующая иллюстрация говорит об астероидной опасности, которую мы ясно видим на Венере, которую даже плотная атмосфера не смогла уберечь от мощнейших ударов. Такие картинки время от времени появляются в печати, и нам говорят, что если завтра такое на нас упадет, то всем будет плохо. И даже страховые компании заказывают вполне серьезные исследования, чтобы оценить риск в долларах и соответственно некоторые компании даже страхуют от астероидной опасности.
Изучение Венеры позволяет судить по совокупности данных о частоте ударов, насколько это опасно. Самое главное, что мы знаем – кратеры есть на всех планетах – и на маленьких, и на больших. Справа внизу картинка Эроса, который был недавно снят автоматом – все изрыто кратерами.
Источник тел, которые падают – поле астероидов. Второй источник – кометы. Они разделяются на два типа: семейство Юпитера – пояса Койпера и кометы облака Оорта.
Следующий слайд касается кратеров Земли. Конечно, здесь есть места, которые плохо исследованы, но, в целом, та логика, которую мы проводили, показывает, что континенты Земли как более старые, накопили больше кратеров. Когда мы определяли эти показатели в первый раз (еще даже не зная астрономических данных по частоте падения), мы просто сравнили частоту кратеров в Северной Америке и на севере Европы, где хорошая сохранность и хорошая исследованность. Мы показали, что это поверхности примерно одного возраста. И отсюда, зная возраста земных кратеров, а тут уже все измерено вполне достойно, мы можем сказать, что пока нам никакая опасность не угрожает. Так что товарищи могут спать спокойно, большие кратеры образуются редко.
А.Г. Насколько редко?
Б.И. У нас есть совокупность данных: мы используем как основу наиболее хорошо изученную лунную кривую, используем совокупность данных по Меркурию, Венере, Марсу, астероидам. Сейчас мы уже измерили распределение астероидов по размерам до километра.
Все это, складывая, мы можем построить такой немножко нахальный, но прогноз. Здесь слева отложено количество кратеров на всей Земле, включая океанское дно – просто на поверхности, равной поверхности Земли. Если бы мы имели на Земле поверхность в возрасте 3-х миллиардов лет, то количество кратеров было бы примерно такое – миллион километровых кратеров. На самом деле их гораздо меньше. За 10 тысяч лет – библейская история – километровых кратеров образовалось хорошо если 2-3. И, соответственно, кривая, упираясь в цифру 1, дает статистическую оценку того, какой самый большой кратер образуется на данный момент.
Кратер, о котором мы четко знаем, что он дал тяжелые экологические последствия, это кратер Чиксолуб, с которым связана так называемая граница мела и палеогена. С этой границей связана гибель динозавров – не вполне четко доказано, что они умерли тогда же, но смена фауны бесспорна. Такой кратер диаметром 170-180 километров образуется примерно раз в 100 миллионов лет.
А.Б. И тогда всем становится плохо.
Б.И. Но надо сказать, что современной жизни, как мы ее знаем, примерно 500 миллионов лет, до того все было сильно проще. Так что за время эволюции сложной жизни произошло примерно 5 ударов.
Вопрос в том, 180 километров – это минимум или 100-километровый кратер тоже может быть? Здесь показан прекрасный кратер Эльгыгытгын, в котором есть жизнь, там есть красная рыба, в течение двух экспедиций мы ее ловили. Но за 3 миллиона лет от кратера осталось озеро и изъеденный эрозией кольцевой хребет. Кратер довольно большой – 18 километров.
А кратеры более древние видно только с орбиты и только в синтезированных цветах. Это такая техника: когда вы знаете, что надо отразить, вы раскрашиваете разные участки в разные цвета. Эти пол-овала, которые почти целиком съедены эрозией, это бывший кратер Садбери. Теперь он называется красиво – Старвунд, "звездная рана". Кратер этот очень интересен. Во-первых, он один из самых больших. По-видимому, его диаметр в девичестве был 250-300 километров – 2 миллиарда лет назад. И сохранилась чаша, со смятой тектоникой, но в ней до сих пор осталось примерно 10 тысяч кубических километров застывшего расплава. Там было так долго горячо, по-видимому, еще и из-за тепла, созданного ударом, что из этого расплава там образовались месторождения никеля. И вот никель Садбери вместе с никелем Норильска составляют примерно две трети мирового рынка. По этой причине были деньги на исследование кратера, он изучен довольно хорошо.
Мелкие метеориты падают каждый год, и в последнее время в связи с развитием у населения страсти к записи на видеокамеру, появилось много данных о падении малых тел. Вот снимок одного из метеоритов, к сожалению, очень похожий на гибель "Колумбии". Механика та же – сгорание в плотных слоях атмосферы. Это метеорит, который долетел до Земли в районе Нью-Йорка и даже пробил багажник старой машины, что подняло ее цену в несколько раз. А вот падение большого тела – это уже очень неприятное событие. И птеродактиль, летящий на первом плане этого слайда, летит потому, что ударная волна до него еще не дошла.
Хотя мы с Александром Тихоновичем скептически относимся к завышенным оценкам астероидной опасности, которые время от времени появляются в печати, тем не менее – задача науки держать руку на пульсе таких процессов, которые, Бог его знает, могут стать опасными для человечества.
А.Г. Но ведь кратер диаметром 18 километров, а не 180, я полагаю, тоже вызовет значительные изменения.
А.Б. Конечно, локально – это страшная вещь, будет уничтожено полконтинента – но цивилизация-то уцелеет в целом.
Б.И. Здесь у нас есть, к сожалению, большой опыт, мы можем многие так называемые поражающие параметры прогнозировать с тех ядерных взрывов, которые мы приводили.
А.Г. А какова вероятность образования кратера диаметра в 18 километров? То есть какого падения, какого небесного тела? Если оставить в стороне 180 километров и раз в миллиард лет.
Б.И. Квадрат примерно в 10 раз меньше, значит, в 100 раз чаще, то есть раз в 10 миллионов лет. Но все-таки 10 миллионов лет на памяти человечества, по-видимому...
А.Г. Если бы знать, когда было последнее падение...
Б.И. Самый молодой кратер на Земле – это, по-моему, 92 год, кратер Стерлитамак диаметром 10 метров, который поразил картофельное поле и уничтожил урожай. Потом, правда, ученые за это уничтожили кратер. Ибо когда тела тормозят в атмосфере и не взрываются там, они взрываются на поверхности, так образуется малый кратер. И, добывая метеорит, ученые просто вырывают на этом месте котлован. Из 18 метров достали тонную глыбу железа, но кратер уничтожили. Так что на самом-то деле кратеры образуются часто.
А.Г. Так все-таки гипотеза об изменении...
Вверх