Исследование

"Всего лишь" - легко сказать. Ведь они оказались, несмотря на близость Красной планеты к Земле, среди наиболее труднонаблюдаемых объектов во всей нашей Солнечной системе. Особенно это касается внешнего спутника - Деймоса. С телескопом, диаметр которого меньше 8 дюймов (20 см), за это дело, пожалуй, вообще приниматься не стоит. Правда, швейцарскому астроному М. дю Мартре (1892-1955), пользовавшемуся 5-дюймовым (12 см) прибором, удавалось несколько раз наблюдать и Фобос и Деймос, но это случай исключительный: помогало сочетание необычно острого зрения с превосходным расположением обсерватории. Да и то для этих наблюдений дю Мартре приходилось прикрывать изображение диска самой планеты "заглушкой", создавая как бы искусственное затмение Марса, чтобы он не слепил глаза.

Орбиты марсианских лун, имеющие почти правильную круговую форму, пролегают очень близко к поверхности планеты. Экваториальный радиус Марса составляет около 3450 км, то есть едва-едва превышает половину земного. Фобос же проходит над его поверхностью всего в 5920 км. Ближе, как говорится, некуда: для любого спутника подходить слишком близко к планете опасно. К этому, по существу, сводится открытие, сделанное в 1849 г. французским математиком и астрономом Эдуардом Альбертом Рошем (1820-1883). Он с цифрами в руках доказал, что всякому спутнику, оказавшемуся ближе к своему центральному телу, чем совершенно определенное расстояние, грозит неизбежная опасность "развалиться" на составные части под влиянием тяготения планеты. Так вот, Фобос живет "на краю гибели": он только-только не переступает предел, "предписанный" ему Рошем.

Из цитированного ранее дневника наблюдений Холла видно, что орбиты спутников Марса вообще явление не совсем обычное. Правда, наклон их к плоскости эклиптики ничем не примечателен, направление, в котором они обращаются вокруг планеты, тоже как у большинства. Но вот время этого обращения...

Марсианские сутки почти не отличаются от земных - они длятся 24 ч 37 мин. Но за этот короткий период Фобос (рис. 1) успевает почти три раза обогнуть свою планету: на один оборот у него уходит всего 7 ч 39 мин 14 с.

Рис. 1. Фотография Фобоса, сделанная с орбитального отсека автоматической межпланетной станции 'Викинг-2', находившегося от него на расстоянии 870 км. Хорошо различимы загадочные борозды, покрывающие поверхность спутника

А Деймос (рис. 2), орбита которого удалена от Марса в два с половиной раза больше, чем орбита Фобоса, естественно, обращается вокруг планеты за куда более значительное время: у него один оборот продолжается 30 ч 17 мин 55 с.

Рис. 2. Спутник Марса Деймос, снятый автоматической межпланетной станцией 'Викинг-2'. Поверхность этого спутника выглядит менее пересеченной, чем у Фобоса

Предположим, что мы на Марсе. Тогда нашим взорам предстанет любопытная картина. Фобос будет маленьким, но ярким пятнышком. А Деймос окажется всего раза в два-три более ярким, чем Венера в ее самые "светлые" периоды, (Впрочем, тень при таком освещении, хотя и слабую, предметы отбрасывать будут.) Стоит сказать, что луны Марса лучше всего наблюдать, находясь на его экваторе. При этом мы видели бы всегда одну и ту же сторону его спутников и никогда - обратную. Период вращения каждого спутника и период его обращения вокруг Марса одинаковы. Это стало неизбежным в результате притяжения Марса, действующего в течение всей истории этой системы. Такое вращение называется синхронным.

Во всем изложенном здесь еще нет ничего особенного: ведь и обратную сторону Луны мы увидели только после наступления космической эры. Но вот что явится изумительным зрелищем для землянина на Марсе, так это восход Фобоса. На Красной планете, как и у нас, все небесные тела представляются восходящими на востоке. Все кроме Фобоса. Он, вопреки привычным для нас представлениям, па востоке садится, а восходит на западе. При этом картину его появления в марсианских небесах можно ежесуточно наблюдать дважды!

Любопытное совпадение: диаметр нашей земной Луны примерно в 400 раз меньше, чем диаметр Солнца, в то время как расстояние между нашей планетой и Солнцем почти в те же 400 раз больше, чем между Луной и Землей. В результате маленькая Луна выглядит примерно равной по размеру с Солнцем и может при определенном положении полностью закрывать от нашего зрения его гигантский диск, вызывая тем самым полное солнечное затмение.

На Марсе ничего подобного произойти не может. Хотя Фобос и лежит много ближе к нему, чем Луна к Земле, диаметр Фобоса слишком уж мал, чтобы закрывать собою весь видимый диск Солнца. А уж о крошечном Деймосе и говорить нечего. Поэтому на Красной планете можно увидеть только прохождение спутников по диску светила, но не его затмение.

Теперь попробуем "высадиться" на любом из этих спутников и оттуда взглянуть на Марс. Красная планета закроет огромный участок видимого нам неба. Даже с более удаленного Деймоса угловой диаметр Марса представится близким к" 16°,5. Для сравнения: угловой диаметр Луны, как мы ее обычно видим, не превышает и половины градуса. Человеку, залетевшему па Фобос, видимый диаметр Марса представится близким к 42°, так что полярные районы планеты он вообще оттуда не увидит. Соответственно, из полярных районов Марса нельзя увидать Фобос.

Плотность Фобоса (немного больше 2 г/см³) известна. А это позволяет нам определить силу тяготения, то есть, говоря проще, вес предметов на его поверхности. Оказывается, что эта сила очень мала: средний человек весом 60 кг на Фобосе "потянул" бы на пружинных весах (рычажным весам сила тяжести безразлична) всего граммов тридцать! Это сильно облегчит будущему космонавту попытки взлететь с Фобоса. Для этого ему потребуется лишь такое мускульное усилие, которое на Земле нужно для прыжка на высоту два с половиной метра. Правда, спортсмена, который взял бы 2,5-метровую планку, среди нас пока нет. Но все же уйти в мировое пространство без каких-либо ракет, чуть ли не просто поднатужившись в прыжке,- может быть, с фибергласовым шестом в руках,- перспектива впечатляющая...

Однако вернемся на родную Землю, чтобы взглянуть оттуда. У науки нет такого способа, чтобы с Земли прямым наблюдением измерить угловые размеры столь малых тел, как Фобос и Деймос. Значит, и линейные их размеры таким образом не определить. Остается судить об этом по косвенному признаку - по их яркости. Холл оценил яркость свечения Фобоса и Деймоса как близкую к 10-й и 12-й звездной величине соответственно. Позднее выдающийся советский ученый член-корр. АН СССР С. К. Костинский (1867- 1936), один из основоположников астрофотографии, сделал другую оценку. Основываясь на фотографиях, выполненных при помощи астрографа Пулковской обсерватории, он определил звездную величину Фобоса в 11^m,6, а Деймоса в 12^m,3. Другие исследователи называли иные, хотя и близкие величины (например, 11^m,5 и 13^m).

Следует, однако, помнить, что определение яркости этих небесных тел - дело очень нелегкое: крайняя близость довольно яркого Марса препятствует наблюдениям. Кроме того, прямое сравнение яркости спутников с яркостью планеты - не очень-то надежный путь к определению их размеров. Марс, как известно, имеет отчетливый красный оттенок, а крошечный размер спутников не позволяет определить их подлинный цвет. Предположим, что их поверхности отражают солнечный свет с такой же интенсивностью, как поверхность Марса (то есть около 15%). Исходя из этого самые совершенные оптические средства докосмической эры позволяли лишь сказать, что диаметры обоих спутников Марса близки к 10-20 км. Затем, постепенно уточняя вычисления, специалисты установили диаметр Фобоса в 16 км, а Деймоса - что-то около 8 км. Точность небольшая, но пока меньших по размерам естественных спутников в нашей Солнечной системе наука не знает. Будь они "принадлежностью" более удаленных планет, Юпитера или Сатурна, наблюдать их с Земли было бы совсем невозможно.

В 1969 г., том самом, когда люди впервые высадились на Луне, американская автоматическая межпланетная станция "Маринер-7" передала на Землю фотографию, на которой случайно оказался Фобос, причем он был четко различим на фоне диска Марса. Более того, на фотографии была заметна тень Фобоса на поверхности Марса, и эта тень была не округлой, а вытянутой!

Через два с лишним года Фобос и Деймос были специально сфотографированы станцией "Маринер-9". Были получены не только телеснимки с хорошим разрешением, но еще и первые результаты наблюдений при помощи инфракрасного радиометра и ультрафиолетового спектрометра.

"Маринер-9" подошел к спутникам на расстояние около 5000 км, поэтому на снимках различались объекты с поперечником в несколько сотен метров. Действительно, оказалось, что форма Фобоса и Деймоса чрезвычайно далека от правильной сферы. Конечно, и Земля - далеко не правильный шар, но спутники Марса уж совсем не напоминали эту "удобную" и "идеальную" фигуру! Более всего они напоминают вытянутую картофелину.

Телеметрическая космотехника позволила уточнить размеры этих небесных тел, которые теперь уже существенным изменениям не подвергнутся. По новейшим данным, большая полуось^*) Фобоса составляет 13,5 км, а Деймоса - 7,5 км, малая же - соответственно 9,4 и 5,5 км.

^*(Полуось представляет собой радиус, а не диаметр.)

Будь на этих небесных телах какие-нибудь объекты площадью, скажем, с футбольное поле, они уже не смогли бы укрыться от нас. Впрочем, там есть объекты и покрупнее. Например, горы высотой до 1500 м, что для столь малых небесных тел означает в масштабе вершину много выше нашего Эвереста (Джомолунгмы). Поверхность спутников Марса оказалась крайне пересеченной: они практически все испещрены гребнями и кратерами, имеющими, очевидно, ударное происхождение; ведь существование вулканов на этих крошечных обломках камня не в состоянии представить себе даже самые ярые сторонники вулканизма на Луне, где кратеры тоже в изобилии. Вероятно, падение метеоритов на незащищенную атмосферой поверхность, продолжавшееся чрезвычайно долгое время, могло привести к такой ее изборожденности.

Снимки "Маринера-9" дали возможность увидеть 70% поверхности Фобоса и 40% поверхности Деймоса. Это позволило сотруднику Лаборатории реактивного движения в Пасадене (Калифорния) Т. Даксбери составить карту Фобоса (рис. 3).

Ну, а если есть "горы и долы", то человек, со свойственной ему нетерпимостью к безымянщине, должен был присвоить им названия. В 1973 г. XV съезд Международного астрономического союза в Сиднее принял решение, что уже открытые мелкие кратеры будут пронумерованы и что один из самых больших кратеров на Фобосе, расположенный в его южном полушарии, будет отныне носить имя Э. Холла. Не забыта и настойчивость супруги первооткрывателя, Хлои Энджелины, давшей ему ценный совет; ее девичьей фамилией - Стикни - назван крупнейший кратер, лежащий на самом экваторе Фобоса. Отходящий от этого кратера огромный (по местным масштабам), высотой более 1,5 км и протянувшийся на 120° по долготе вал носит теперь имя Кеплера, пусть не очень отчетливо, но предсказавшего существование у Марса спутников; еще один кратер почтен именем Д'Арре, хотя и не открывшего их, но сузившего область поисков; третий увековечил имя Роша, из вычислений которого следует неизбежная гибель этого небесного тела...

Рис. 3. Первая карта Фобоса. Все координаты отсчитываются от 'подмарсианской точки'. Мелкие кратеры пронумерованы, крупные носят имена выдающихся людей. (По Т. Даксбери.)

Одновременно родилась и "география" Деймоса. Как нельзя более кстати один из его кратеров теперь носит имя Свифта, а другой - Вольтера, чья фантазия провидела сквозь века и миллионы километров.

Никакая география не может обойтись без системы координат. За экватор Фобоса астрономы решили принять плоскость орбиты спутника, а за нулевой фобосианский меридиан - тот, который проходит через точку пересечения линии, соединяющей центр спутника с центром Марса.

По стопам географического обследования следует топографическая съемка. Ее сделали возможной автоматические межпланетные станции "Викинг-1" и "Викинг-2", которые посетили окрестности Марса в 1977 г. Снимки Фобоса на этот раз были сделаны с расстояния в 877 км. На самых лучших фотографиях разрешение достигло 5 м.

На снимках отлично видны не только кратеры, но и характерные горки, возвышающиеся в их середине. Такие центральные горки обычны и на Луне, только там они, конечно, куда крупнее. Селенологи считают их свидетельством того, что кратеры порождены не вулканами, а падением метеоритных тел, пробивших поверхность Луны и давших возможность выплеснуться из ее недр раздробленной материи, которая потом села. Возможно, что так же обстояло дело и на марсианской луне.