Обсуждены результаты исследований атмосферы, поверхности и верхнего слоя грунта Марса на основе предварительного анализа данных измерений при помощи аппаратуры, установленной на орбитальном и спускаемом аппаратах АМС «Викинг-1, -2». Полученные результаты содержат обширную информацию о структурных параметрах и составе атмосферы. Большое число изображений с орбиты и поверхности планеты позволило значительно углубить существующие представления об особенностях структуры и минералогии поверхности Марса. Впервые получен обширный комплекс данных прямых измерений на поверхности планеты, характеризующих свойства поверхности и нижних слоев атмосферы. Рассмотренные результаты имеют важное значение для понимания закономерностей погоды и климата на Марсе, открывают новые перспективы с точки зрения сравнительной метеорологии планет.
The results of investigations of the atmosphere, the surface and the upper layer of the soil of Mars are discussed on the basis of a preliminary analysis of measurement data obtained with the help of instrumentation installed on the orbital and descent vehicles Viking-1, -2. The results obtained contain comprehensive information on the structural parameters and composition of the atmosphere. Numerous images from the orbit and the planet's surface made it possible to improve essentially the existing notion of the structure and minerology of the Martian surface. For the first time, a comprehensive complex of data of direct observations on the surface of the planet has been obtained which characterizes the properties of the surface and the lower atmosphere. The results considered are of great importance for understanding the weather and climate-forming processes on Mars; they open up new perspectives from the point of view of the comparative meteorology of planets.
Введение
Опыт исследований планет показал, что наиболее перспективным является комплексное применение наземных средств наблюдений, а также автоматических межпланетных станций (АМС), состоящих из орбитального аппарата (ОА), который выводится на орбиту искусственного спутника планеты, и спускаемого аппарата (СА), используемого для вертикального зондирования при спуске СА через атмосферу и прямых измерений параметров атмосферы и грунта после посадки СА. Несомненный приоритет принадлежит прямым измерениям при помощи аппаратуры, устанавливаемой на СА, что было блестяще продемонстрировано еще данными АМС «Венера-4». Успешный запуск АМС «Венера-9» и «Венера-10» и связанный с ним вывод на орбиты двух искусственных спутников Венеры, а также посадка двух СА явились первым примером комплексных исследований Венеры при помощи летательных аппаратов, функционирующих в режиме искусственных спутников и спускаемых аппаратов, совершивших посадку на поверхности планеты [7, 10]. Осуществление программы АМС «Викинг-1» и «Викинг-2» явилось продолжением аналогичного направления исследований с целью получения новых данных об атмосфере и поверхности Марса.
Получение обширной новой информации о свойствах атмосфер и поверхностей Венеры и Марса открывает широкие перспективы с точки зрения решения задач сравнительной метеорологии планет [8, 9]. В этой связи сопоставление данных по Венере и Марсу является особенно интересным. Это касается, в частности, данных о составе атмосфер.
Составленная Коннеллом [73] табл. 1 характеризует современные данные о составе атмосферы Марса и надоблачной атмосферы Венеры, для которых характерны преобладание углекислого газа и его фотодиссоциация (в атмосфере Марса — вплоть до поверхности планеты, а на Венере — выше уровня верхней границы облаков). Заметим при этом, что, хотя COS пока еще не был обнаружен, его присутствие является очень вероятным.
1. Поиски мест посадки
Поиски мест посадки для АМС «Викинг-1, -2» были тесно связаны с общей проблемой топографии поверхности Марса. Билле и Феррари [19] на основе использования данных радиорефракционных, наземных радарных, спектральных и оптических измерений, а также применения методики Фурье-анализа (учтены гармоники вплоть до двенадцатой) определили основные параметры глобальной топографии Марса. Согласно [19], средний радиус планеты составляет 3389,91 ±0,009 км, а средняя плотность равна 3,9332±0,0018 г/см
3
. Центр фигуры Марса смещен относительно центра масс на 2,92±0,25 км. Топографическая сплющенность составляет (—3,994±0,077) ·10
-3
и равна сплющенности, обусловленной гравитационными факторами и вращением планеты, если принять угловую скорость вращения 77 580 с (21 ч 33 мин), которая сильно отличается от наблюдаемой угловой скорости, что свидетельствует о значительном нарушении гидростатического равновесия. Этот факт побуждает выразить сомнения относительно надежности всех полученных ранее оценок момента инерции Марса, поскольку они основаны на использовании уравнения Дарвина—Радау, предполагающего гидростатическое равновесие.
Радарные наземные наблюдения Марса в сантиметровом диапазоне, выполненные в мае — июле 1976 г., позволили получить сведения о шероховатости и отражательной способности марсианской поверхности для трех потенциальных мест посадки спускаемого аппарата АМС «Викинг-1» [107]. Шероховатость характеризуется распределением углов наклона элементов поверхности с горизонтальной протяженностью порядка 1—10 м. Данные измерений отражательной способности служат индикатором плотности поверхностного слоя грунта толщиной порядка нескольких сантиметров.
Результаты, полученные в работе [107], показали, что шероховатость поверхности в точке посадки СА «Викинг-1» (47,5° з. д., 22,4° с. ш.) больше средней, а отражательная способность близка к средней. Определение свойств поверхности в точке с координатами 43,4° з. д., 23,4° с. ш. привело к выводу, что этому участку соответствуют аномальные радарные характеристики, указывающие на очень сильную мелкомасштабную шероховатость и (или) очень низкую плотность грунта. Малое отношение сигнала к шуму по данным наблюдений первоначально предполагавшейся основной точки посадки (34° з. д., 19,5° с. ш.) свидетельствует о том, что этот участок обладает шероховатостью, которая по крайней мере вдвое превышает среднюю. Поскольку радарные данные связаны с большим пространственным осреднением, важное значение имеет их совместное использование вместе с изображениями, характеризующими детальную структуру рельефа поверхности.
Выполненный в работе [31] анализ полученного с АМС «Маринер-9» изображения высокого разрешения области
Анализ наиболее подходящих мест для посадки спускаемого аппарата АМС «Викинг» (для каждого СА выбирались основная и запасная точки), начатый на основе использования наземных радарных данных и изображений поверхности Марса, которые были получены при помощи АМС «Маринер-9», был завершен в июне—июле 1976 г. с использованием изображений с орбитального аппарата «Викинг-1». Рассмотрение всей совокупности данных наблюдений привело к выводу, что основная точка посадки «Викинга-1» в районе
