W 1929 roku Clyde Tombaugh dołączył do personelu Obserwatorium Lowella we Flagstaff w Arizonie, aby móc poszukiwać Planety X, świata, którego istnienie przewidywał Percival Lowell – bostoński biznesman. Uważał on, że planeta ta powinna znajdować się poza orbitą Neptuna. Osiemnastego lutego 1930 roku jego przypuszczenia się potwierdziły – Tombaugh odnalazł Plutona.
Choć Pluton stał się najbardziej słynnym odkryciem Obserwatorium Lowella, on sam ufundował je w 1894 roku, aby znaleźć dowody na istnienie inteligentnego życia na Marsie. Teoretyzował, że planeta ta traci powoli wodę i ciemne linie, które niektórzy astronomowie dostrzegali na rudej powierzchni jej dysku, są w istocie kanałami wykopanymi przez mieszkańców, które mają za zadanie dystrybucję stopionej wody z lodowych czap polarnych, mogącej powstrzymać rosnące pustynie. Lowell wierzył, że punkty wyglądające jak paciorki wzdłuż linii kanałów są oazami i że nieregularne ciemne obszary (maria – morza) rozrzucone po powierzchni stanowią odkryte dna mórz. Choć odrzucana przez większość naukowców, romantyczna wizja Lowella pomogła zainspirować powieść H.G. Wellsa „Wojna Światów” (1898) oraz wiele książek Edgara Rice’a Burroughsa. Opowiadania te zainspirowały następne pokolenia obserwacją nieba i techniką rakietową.
W styczniowym numerze z 1959 roku czasopisma Astronautics, magazynu Amerykańskiego Towarzystwa Rakietowego, Tombaugh podsumował najbardziej prawdopodobne warunki panujące na powierzchni Marsa w przeddzień rozpoczęcia ery jego eksploracji za pomocą pojazdów kosmicznych. Jako pierwsze opisał on trzy elementy, w których bardziej precyzyjne dane podważyły wizję Lowella.
Pierwszym z nich była temperatura. Zależnie od pozycji na swojej orbicie eliptycznej, Mars otrzymuje od 36 do 53 procent energii słonecznej w odniesieniu do jej ziemskiej wartości. Dzięki zastosowaniu teleskopów wyposażonych w specjalne czujniki, astronomowie określili, że temperatura powierzchni planety w bardzo niewielkim stopniu przekracza temperaturę zamarzania wody, choć może osiągnąć nawet 70 stopni Fahrenheita (20 stopni Celsjusza) latem w południe na południowej półkuli Czerwonej Planety. Tombaugh dodał, że temperatury na Marsie regularnie zmieniają się w zakresie 200 stopni Fahrenheita (około 93 stopni Celsjusza) od mroźnej północy do chłodnego popołudnia na większości powierzchni planety.
Niskie ciśnienie atmosferyczne również stworzyło problemy dla koncepcji Lowella. Tombaugh napisał, że rosnąca ilość dowodów świadczyła, iż ciśnienie atmosferyczne przy powierzchni Marsa wynosi tylko 10 procent wartości ciśnienia panującego na Ziemi na poziomie morza. Wiedziano również, że marsjańska atmosfera zawiera dostateczną ilość ditlenku węgla aby zapewnić planecie ciśnienie atmosferyczne równe 1 procentowi w odniesieniu do panującego na Ziemi. Tombaugh dodał, że wielu astronomów planetarnych wierzyło, że pozostałe 9 procent stanowi azot, choć nie został jeszcze wykryty.
Wreszcie, powierzchnia Marsa prawdopodobnie mogła być poddawana bombardowaniu przez wysoki poziom promieniowania. Tombaugh stwierdził, że astronomowie nie znaleźli dowodów na istnienie tlenu w marsjańskiej atmosferze. Jakikolwiek tlen prawdopodobnie był zamknięty w związkach chemicznych tworzących jego skorupę, dając planecie charakterystyczny czerwony kolor. Brak wolnego tlenu oznaczał, że Mars nie posiadałby warstwy ozonowej, która na Ziemi tworzy ochronną barierę przed promieniowaniem ultrafioletowym. Oznaczało to, że promieniowanie UV pochodzące ze Słońca i zdolne wysterylizować planetę w większości dotarłoby do powierzchni Marsa.
Tombaugh uważał, że ciemne maria nie mogą być dnami mórz, ponieważ byłyby one pokryte warstwą wytrąconej soli, a więc obszary te powinny odznaczać się jasną bielą jej kryształów. Dodał również, że Mars nie ukazywał żadnych śladów „widocznego, rozgałęzionego systemu nawadniającego” zbliżonego do ziemskich rzek, był więc prawdopodobnie światem bardzo suchym. Zwrócił także uwagę na sezonowe zmiany koloru mariów, które utożsamiał z wegetacją roślin. Jak sam pisał, podczas gdy czapa polarna parowałaby wiosną, wilgoć w atmosferze przesuwałaby się w kierunku równika planety. Marsjańska roślinność powinna absorbować tę wilgoć i w ten sposób zmieniać zabarwienie.
Tombaugh twierdził, że marsjańskie rośliny wyewoluowały w sposób, który pozwałaby im oprzeć się trudnym warunkom planety. Wspominał także o swoich obserwacjach teleskopowych, których dokonywał w tracie jego opozycji w 1954 roku.
Zasadniczo południowe maria mieszczą się w zakresie kolorów od zielonego do niebieskiego. Długi, ciemny pas , Sabaeus Sinus, przechodzący ze wschodu na zachód i położony tylko kilka stopni na południe od równika jest zazwyczaj niebiesko-zielony. Co nieprawdopodobne … ten obszar … posiadający łącznie około 3200 kilometrów [2000 mil] … nagle zmienił barwę na kolor jasnej lawendy lub nawet magenty! Inne maria jednak tego nie zrobiły. Dlaczego? Czy roślinność rosnąca na tym obszarze ochrania się dzięki zmianom pigmentu aby odbijać nagły wzrost zabójczego promieniowania?
Czasem, dodał Tombaugh, trudne warunki Marsa mogłyby oznaczać katastrofę nawet dla najbardziej odpornej roślinności marsjańskiej. Napisał, że Syrtis Major,
główny ciemny obszar Marsa, ulega bardzo dziwnym przeobrażeniom kolorystycznym. Północna część zazwyczaj posiada głęboką, niebieską barwę, podczas gdy południowa jest szaro-zielona, niebiesko-zielona lub czasami wręcz posiadająca żywy, zielony kolor. Pamiętam … kiedy cały ten obszar stał się intensywnie czarny – całkowicie pozbawiony koloru! W przypadku braku tlenu, martwa materia roślinna nie mogłaby ulec utlenieniu i rozpadowi. Czy widzieliśmy więc martwą materię roślin, kiedy Syrtis stała się czarna?
Tombaugh zapewnił czytelników Astronautics, że nie wierzył on w inteligentnych Marsjan Lowella, choć pospiesznie dodał, że „dobrze przyjrzał się ponad setce tych kontrowersyjnych kanałów, za pośrednictwem teleskopów o wielkiej sile”, nie mógł zatem „odrzucić tej koncepcji jako nierealnej”. Zaoferował on jednak inne wyjaśnienie dla liniowych struktur, podobne do koncepcji, którą jako pierwszy przedstawił współpracownik Lowella – William Pickering – w 1904 roku.
Przez wieki, Mars musiał być uderzany przez wiele asteroidów. Takie potworne kolizje musiały utworzyć pewne widoczne ślady … Kolizje z asteroidami o kilkukilometrowej średnicy, poruszającymi się z prędkościami 24 [kilometrów na sekundę] mogłyby z pewnością spowodować spękania powierzchni planety aż do dolnych warstw jej skorupy i ich promieniste rozejście się na setki, a może tysiące kilometrów… Tam, gdzie linia spękania wychodziłaby na powierzchnię, powstawałby długi, wąski pas zniszczonej skały, który oferowałby schronienie dla wytrzymałej roślinności… [Rośliny rosnące w spękanym pasie mogłyby] tworzyć ciemny kontrast w stosunku do jasnego … podłoża.
Tombaugh teoretyzował, że ciemne plamy, o których Lowell myślał, że są oazami, w rzeczywistości stanowią kratery uderzeniowe asteroidów. Kanały, jak ocenił, dzielą całą skorupę planety w „czterościenny” wzór. Ponieważ wnętrze Marsa ochłodziło się i skurczyło, niektóre fragmenty czworościanów opadły. Zdanie Tombaugha różniło się od większości opinii naukowców w owym czasie, gdy twierdził, że inne czworościenne formy uniosły się tworząc wysokie płaskowyże. Wielu badaczy było bowiem pewnych, że na Marsie brak jest jakichkolwiek wyniosłych form geologicznych. Tombaugh dodał także, że północna półkula regionu Elysium była prawdopodobnie najwyższym fragmentem powierzchni planety. Wyjaśnił, że
posiada on pięciokątny kształt, [i]jest ograniczony przez pięć długich kanałów… Naroża pięciokątnej figury rozciągają się na około 960 kilometrów od jej centrum. Podczas większej części marsjańskiego roku, Elysium wydaje się podobna do otaczającej pustyni. Gdy na północnej półkuli panuje lato, teren ten, poza godzinami południowymi, staje się jednak biały pod wpływem szronu… biel ta tworzy się na całym obszarze, choć zawsze urywa się na krawędzi tej pięciokątnej struktury. Należałoby stwierdzić, że tych pięć krawędzi reprezentuje olbrzymie pionowe skarpy – i dokładnie tam, gdzie należałoby się ich spodziewać – przy kanałach.
Po ponad czterech dekadach badań Marsa przez sondy kosmiczne, wiemy, że Elysium istotnie jest wyniesionym regionem, ale nie najwyższym na Marsie. Ten honor przypada płaskowyżowi Tharsis, na którym znajdują się największe wulkany tarczowe planety. Najwyższy z nich, Olympus Mons, wznosi się na wysokość 27 kilometrów ponad otaczające go równiny, które są także odpowiednikiem poziomu morza na Ziemi.
Dziś wiemy już, że gdy naukowcy pracujący w tym samym czasie co Tombaugh wykryli marsjański, atmosferyczny ditlenek węgla, w istocie znaleźli nie tyle niewielki składnik, co praktycznie całą atmosferę planety. Dowiedzieliśmy się, że rozgałęzione kanały występują na Marsie powszechnie, choć w skali uniemożliwiającej obserwację z użyciem teleskopów naziemnych, a ich wizja Lowella była jedynie produktem zmęczenia oczu, tendencji umysłu do narzucania wzorów oraz pobożnym życzeniem.
Wiemy również, że ciemne obszary są w większości bazaltowymi piaskami, i że sezonowe zmiany w kolorze stanowią rezultat ich zasłonięcia przez burze piaskowe. Choć znaleźliśmy pęknięcia w marsjańskiej skorupie, to jednak te powiązane z uderzeniami asteroidów posiadają tylko lokalny charakter. Najbardziej znane pęknięcie skorupy – liczący około 4800 kilometrów system kanionów Valles Marineris (Doliny Marinerów) – prawdopodobnie powstał w wyniku wewnętrznych procesów planetarnych, które jednocześnie wyniosły płaskowyż Tharsis. Wiemy także, że ogólny wygląd planety istotnie posiada pewien wzór, choć nie tak skomplikowany jak czworościany Tombaugha. Zamiast tego Mars posiada wyżyny na południowej półkuli oraz północne tereny nizinne (te drugie prawdopodobnie będące niegdyś dnem oceanu).
Pomimo naszego pogłębienia wiedzy na temat kluczowych kwestii marsjańskich, wiele pytań na jego temat nadal pozostaje bez odpowiedzi. Nie wiemy na przykład, czy Mars jest domem organizmów żywych. Możliwość lotu na Czerwoną Planetę wyprawy załogowej, która zakończyła artykuł Tombaugha, nadal pozostaje więc ważnym aspektem jego eksploracji.
[Dlaczego] powinniśmy być zainteresowani odbyciem podróży na Marsa? … Załogowe lądowanie na Marsie byłoby przełomowym osiągnięciem rodzaju ludzkiego. Byłby to wielki dzień dla geologów, biologów, astrofizyków i meteorologów. Zebraliby oni wiedzę na temat skutków oddziaływania określonych warunków fizycznych, które są dla nas obce… Najważniejsze z punktu widzenia wartości filozoficznych i religijnych jest jednak to, aby zobaczyć na własne oczy co Natura zrobiła ze światem w tak marginalnym stopniu przydatnym dla życia, pomagając nam zrozumieć nasze miejsce i nasz cel we Wszechświecie.
David S.F. Portree
Beyond Apollo blog
Na podstawie:
“Mars – A World for Exploration,” Clyde W. Tombaugh, Astronautics, January 1959, pp. 30-31, 86-93.
