Естественно, что во время великих противостояний Марса астрономы могут с наибольшим успехом изучать его природу.
В 1909 году, когда было одно из великих противостояний Марса, я работал в знаменитой Пулковской обсерватории, изучая главным образом оптические свойства межзвездного пространства. Однако такое сравнительно редкое астрономическое явление, как великое противостояние Марса, вызвало у меня непреодолимое желание сфотографировать планету при помощи громадного Пулковского рефрактора, объектив которого имел 75 сантиметров в диаметре и фокальную длину в 14 метров. Несмотря на это, он давал диаметр Марса на фотопластинке всего в 1,5 миллиметра.
В то время астрофизик Пулковской обсерватории А. А. Белопольский производил этим рефрактором свои знаменитые исследования движения звезд в направлении луча зрения. В ответ на мою просьбу он уступил мне рефрактор для наблюдения Марса.
В наблюдениях мне помогал студент Петербургского университета Н. Н. Калитин, ставший впоследствии выдающимся исследователем солнечного излучения.
Своей целью я поставил изучение физических свойств Марса и, в частности, возможности существования на нем растительности.
Для меня было ясно — начинать надо с исследования окраски разных мест планеты. Этого можно было достигнуть при помощи фотографирования ее в лучах разного цвета.
Вместе с Н. Н. Калитиным мы приступили к изготовлению светофильтров, окрашивая желатин на стекле анилиновыми красками. В основном это были светофильтры тёмнокрасный, светлокрасный, желтый и зеленый. В то время еще не было в продаже фотопластинок, чувствительных к лучам света, проходящим через такие светофильтры, но были уже порошки, спирто-водный раствор которых делал обычные фотопластинки чувствительными к этим лучам. Мы сами сделали деревянную фотокамеру, надевающуюся на рефрактор.
Наблюдения производились в августе. Мы вылавливали Марс через малейший просвет в облаках, через всякое просветление в тумане, который довольно часто закрывал небо.
Интересно, что наиболее спокойные изображения Марса бывали в туманные ночи. Это и понятно: туман образуется преимущественно при спокойной, безветреной погоде.
Каждая выдержка Марса продолжалась всего несколько секунд. Нам удалось получить около тысячи изображений. Некоторые из них были весьма хорошими и позволили сделать ряд совершенно новых выводов.
Так, оказалось, что полярная шапка под конец таяния приобрела зеленоватый цвет, вполне сравнимый с цветом земного льда, а знаменитые каналы Марса имеют такой же цвет, как «моря» Марса, которые считаются участками растительных покровов. Далее было найдено сходство оптических свойств атмосферы Марса с оптическими свойствами земной атмосферы.
Исследуя вопрос о возможности растительного мира на Марсе, мы, можно сказать, спустились с Марса на Землю для изучения оптических свойств земной растительности, чтобы потом снова перенестись на Марс и сказать, к какому виду зеленых растений подходит более всего растительный покров того или иного участка «морей» Марса.
Нас, в частности, интересовал участок солнечного спектра в красных лучах, который сильно поглощается зеленым веществом растения — хлорофиллом. Хлорофилл имеет огромное значение в жизни растений. С его помощью они образуют из углекислого газа, поглощаемого из воздуха, и воды первые органические вещества (сахар, крахмал, клетчатку), а освободившийся при этом кислород выделяют в атмосферу.
Благодаря этому воздух на Земле содержит кислород, нужный для дыхания животных и самих растений.
Я пытался открыть на Марсе поглощение хлорофиллом падающих на растение красных лучей, но положительных результатов не получил.
Все эти исследования можно считать началом новой науки.
В 1918 и в 1920 годах были очередные противостояния Марса, не столь благоприятные, как в 1909 году, но все же довольно удобные для наблюдения в Пулкове. Я решил вновь исследовать Марс, воспользовавшись 15-дюймовым рефрактором, объектив которого отшлифован также к лучам красным, желтым и зеленым. При наблюдениях применялись светофильтры — красный, желтый, зеленый, голубой — и спектроскоп, с помощью которого мы изучали поглощение разных лучей спектра теми зонами Марса, где предполагается существование растительности.
Для понимания этого рассмотрим спектр Солнца и спектр зеленого растения (рис. 2), который получается при отражении солнечных лучей от зеленой листвы растений.
Числа здесь указывают в стотысячных долях миллиметра длину волны тех участков, которые отмечены белыми черточками. Латинские буквы над черными линиями соответствуют темным линиям в солнечном спектре. Заметим, что линии «А» и «В» получаются от поглощения света Солнца кислородом земной атмосферы, а линия «а» — от поглощения водяными парами земной атмосферы. Из сравнения спектра Солнца со спектром зеленого растения ясно, что у растения видны три темные полосы — первая между длинами волны 70 и 65, вторая — между 65 и 60 и третья — за 60. Кроме того, заметно значительное ослабление голубых лучей. Из полос в красных лучах темнее всего та, которая лежит между 70 и 65. Она носит название «главная полоса поглощения хлорофилла». Вот эту полосу я и пытался обнаружить на Марсе в 1918 и в 1920 годах, но так и не нашел. Многочисленные поиски ее другими наблюдателями также дали отрицательный результат. Загадка эта оставалась не решенной в течение ряда лет.