Реальна ли жизнь на марсе
Обновлено: 05.07.2024
Есть ли жизнь на Марсе? Этот вопрос уже несколько столетий не дает спать по ночам астрономам и простым обывателям.
Итак, начнем с истории. В 1895 году астроном Персиваль Лоуэлл совершил любопытное открытие. Ученый долго и настойчиво вглядывался через телескоп в поверхность планеты Марс. И вдруг увидел на ней целую систему из искусственных каналов , пересекающих ее. Это открытие (впоследствии, к сожалению, не подтвердившееся), ставшее вскоре доступно широкой общественности, буквально взорвало научный мир. Идея о том, что соседняя с нами планета может быть домом для разумных существ, захватила воображение людей по всей планете. И породила множество самых разных представлений о Марсе. Многие считали, что на Марсе живут очень добрые разумные существа. Но были и те, кто считал, что это совсем не так.
Марсианская пустыня. Изображение: NASA/JPL-Caltech/MSSS. Марсианская пустыня. Изображение: NASA/JPL-Caltech/MSSS.Но вернемся в наши дни. Люди отправили уже целую флотилию космических кораблей для изучения Марса . В гораздо большем количестве, чем отправили для изучения любой другой планеты Солнечной системы. Но, что печально, и по сей день никаких свидетельств существования жизни на Марсе так и не было найдено. Однако ее поиски все равно продолжаются. И сегодня Красная планета по-прежнему остается главным полигоном по поиску внеземной жизни.
Какие условия на Марсе сегодня?
Марс в наши дни, если можно так выразится, в среднем негостеприимно холоден. Средняя температура его поверхности около -63 ° C. Хотя летом иногда она достигает +30 ° C. Но это все равно далеко не Бали. Потому что атмосфера планеты на 95,3% состоит из углекислого газа. А ее давление примерно в сто раз слабее земного. К тому же у Марса практически нет магнитного поля. И его поверхность постоянно подвергается воздействию солнечной радиации . Так себе курорт, если честно. Низкое атмосферное давление в сочетании с низкими температурами также означает, что жидкой воды на поверхности Красной планеты быть не может в принципе. Ну за исключением каких-то экстремально крепких соленых растворов. В которых жизнь, которую мы знаем, просто не сможет существовать.
Каким был Марс в прошлом?
Однако Марс не всегда был таким негостеприимным. Ученые считают, что у Марса когда-то было расплавленное ядро, которое создавало достаточно мощное магнитное поле. Оно защищало поверхность планеты от излучения и позволяло ей поддерживать более плотную атмосферу . И поэтому на ее поверхности было достаточно тепло.
Сегодня у исследователей есть вполне серьезные доказательства того, что 3-4 миллиарда лет назад на поверхности Марса была жидкая вода. Космические аппараты сняли с орбиты следы древних долин, изрезанных реками. И груды наносов, которые могли появиться лишь в дельтах рек. В таких условиях жизнь вполне могла существовать.
Марсианские овраги. Снимок получен с помощью орбитального аппарата NASA Mars Reconnaissance Orbiter. Считается, что они могли быть образованы жидкой водой. Ширина образований составляет от 1 до 10 метров. Изображение: NASA/JPL-Caltech/Университет Аризоны. Марсианские овраги. Снимок получен с помощью орбитального аппарата NASA Mars Reconnaissance Orbiter. Считается, что они могли быть образованы жидкой водой. Ширина образований составляет от 1 до 10 метров. Изображение: NASA/JPL-Caltech/Университет Аризоны.Но произошла какая-то катастрофа. И около 3 миллиардов лет назад Марс потерял защитное магнитное поле. Солнечное излучение уничтожило большую часть атмосферы планеты. Жидкая вода исчезла, и Марс превратился в холодную и сухую пустыню, которую мы наблюдаем сегодня.
Существовала ли жизнь на Марсе в прошлом?
Космические миссии, такие как марсоход НАСА Curiosity , выяснили, что некоторые части Марса в глубокой древности были потенциально обитаемыми. Однако это совсем не означает, что жизнь на Марсе в те времена была. Это говорит лишь о том, что она могла там быть. Без прямых доказательств мы не можем утверждать, был ли Марс когда-либо населен на самом деле.
Новый марсоход НАСА Perseverance именно этим и займется. Он будет искать следы древней жизни на Красной планете, которая она могла оставить в отложениях. После высадки на планету он направится к кратеру Езеро. Исследователи считают, что в этом кратере в древности было озеро. Об этом указывает дельта реки, обнаруженная внутри него. Новый марсоход будет искать следы древней жизни, запечатленные в микроскопических окаменелостях. Perseverance также сможет сохранить полученные образцы, чтобы будущие миссии на Красную планету смогли доставить их на Землю. Где лучшие лаборатории мира смогут изучить их более подробно.
Дельта реки в кратере Езеро. Марсоход НАСА Perseverance будет искать признаки жизни в этом кратере в районе древней дельты реки. Для создания этого изображения были использованы данные, полученные с орбитального аппарата Mars Reconnaissance Orbiter. Изображение: НАСА/Лаборатория реактивного движения/Университет Аризоны/Шон Доран. Дельта реки в кратере Езеро. Марсоход НАСА Perseverance будет искать признаки жизни в этом кратере в районе древней дельты реки. Для создания этого изображения были использованы данные, полученные с орбитального аппарата Mars Reconnaissance Orbiter. Изображение: НАСА/Лаборатория реактивного движения/Университет Аризоны/Шон Доран.Есть ли жизнь на Марсе в наши дни?
Существует небольшая вероятность того, что микробная жизнь существует на Марсе и сегодня. Возможно она прячется под ледяными шапками планеты или в подповерхностных озерах, обнаруженных орбитальными космическими аппаратами. Такие места вполне могут защитить жизнь от суровых условий, царящих на поверхности Красной планеты.
Поскольку та жизнь, которая, как мы думаем, может существовать на Марсе сегодня, является микробной, ее никак нельзя разглядеть с помощью камер орбитального космического аппарата. Однако для этого есть другие способы. Мы могли бы обнаружить жизнь по косвенным признакам. Например - используя химические сигнатуры, связанные с жизнью. Их еще называют биосигнатурами.
Одной из таких биосигнатур является газ метан. Который может быть создан как биологическими, так и геологическими процессами. Марсоход Curiosity несколько лет назад обнаружил метан недалеко от места своей посадки в кратере Гейл. Однако у исследователей есть сомнения в достоверности полученного результата. Потому что орбитальный аппарат Trace Gas Express Европейского космического агентства не обнаружил следов этого химического вещества в атмосфере Марса.
Могут ли люди занести жизнь на Марс?
Отправляя очередной космический корабль на Марс для поиска признаков жизни, чрезвычайно важно убедиться в том, что мы не отправляем туда наших микробов. Несмотря на то, что космическому кораблю требуется несколько месяцев, чтобы добраться до Марса , некоторые особо выносливые земные микроорганизмы потенциально могут выжить в этом путешествии.
Каждая миссия, которая отправляется на Марс, должна быть тщательно стерилизована , прежде чем покинуть Землю. В противном случае инструменты, ищущие признаки жизни, могут дать ложные результаты. Ведь они могут обнаружить жизнь, которая прилетела вместе с ними с Земли. Хуже того. Существует небольшая, но реальная вероятность того, что земные микробы могут выжить и начать размножаться на Марсе, предварительно убив все формы жизни, которые могли там существовать с древних времен.
Риск заражения Марса земными микробами становится еще выше, если принять во внимание будущие полеты на Марс человека. Потому что наши тела просто кишат микробами. И сдержать их распространение будет практически невозможно. Поэтому очевидно что НАСА, международные космические агентства и частные компании непременно должны работать вместе над созданием основных общих принципов защиты планет. И эти принципы должны как-то сбалансировать необходимость исследования других миров человека с риском заражения этих миров и гибели их уникальной биосферы.
Посадочный модуль НАСА «Викинг» готовится к стерилизации. Изображение: НАСА Посадочный модуль НАСА «Викинг» готовится к стерилизации. Изображение: НАСАМожет ли жизнь на Земле быть родом с Марса?
Мы не знаем точно, зародилась ли жизнь на Земле. Или где-то еще. Гипотеза панспермии, например, предполагает, что жизнь могла зародиться в другом месте Вселенной. И попасть на Землю вместе с астероидами или кометами. И нет никаких причин отрицать, что именно Марс на самом деле может являться колыбелью жизни. И он вполне мог засеять нашу планету своими микробами, перелетевшими на Землю в марсианских породах, выбитых с планеты мощными ударами метеорита.
Открытие, сделанное в 1996 году, придало теории панспермии особенное очарование. Ученые, изучающие марсианский метеорит, известный как ALH84001 , обнаружили что-то, что выглядело как окаменелости микроорганизмов. И они были очень похожи на земные аналоги. Большинство экспертов в конечном итоге согласились с тем, что возможны альтернативные объяснения этих структур. И что найденный метеорит не является окончательным решением вопроса о марсианской жизни. Тем не менее это открытие дало положительный побочный эффект. Потому что общественный интерес к этой теме в конечном итоге стимулировал крупные инвестиции в исследования Марса. И именно они позволяют нам делать сегодня все новые и новые удивительные открытия.
Друзья! Если вам понравилась эта статья, обязательно оставьте комментарий вот по этой ссылке . Это можно сделать с использованием Вашей учетной записи Яндекс, Вконтакте, Фейсбук.
30 июля 2020 года в 14:50 по Москве ракета оторвала от Земли новый марсоход NASA — самый продвинутый из всех, когда-либо создававшихся людьми. Его задача — высадка в районе кратера Езеро, в прошлом представлявшего собой полноценное озеро (а рядом — высохшая дельта когда-то впадавшей в него реки). Кстати, созвучие неслучайно: кратер открыли в 2007 году и назвали в честь города Езеро в бывшей Югославии. А на местных языках «езеро» и означает «озеро» — потому неправы те СМИ, которые пишут это название как «Джезеро».
Ранее с помощью снимков с орбиты Марса NASA установило, что по краю кратера идет полоса карбонатных пород. Это соли угольной кислоты, которые в земных условиях часто ассоциируются с жизнью. На нашей планете именно из карбонатов состоят и раковины морских беспозвоночных, и скелеты кораллов, и — что в случае Марса более вероятно — так называемые строматолиты. Это ископаемые остатки древних цианобактериальных матов — толстых образований в районах активной деятельности цианобактерий.
Древняя Земля, по условиям близкая к древнему Марсу, несет много следов таких строматолитов — самые старые из них имеют возраст 3,7 миллиарда лет. В теории именно под карбонатным «языком» пород у края кратера Езеро вероятнее всего найти следы былой марсианской жизни
К сожалению, не все будет так просто: бурить глубоко «Персеверанс» не сможет, как и вообще все аппараты, когда-либо доставленные людьми на Марс. Но всегда есть шансы встретить обнажение более древних пород — и все-таки найти строматолиты, прояснив вопрос с наличием на четвертой планете жизни.
«Кьюриосити» на стероидах?
На первый взгляд может показаться, что «Персеверанс» — просто «усиленная» версия уже бороздящего Марс планетохода «Кьюриосити». Правда, тот весит всего 900 килограмм, а «Персеверанс» («Настойчивость») — уже 1025 килограмм, солидно больше. Главная причина роста массы — усиление колес аппарата. Алюминий их ободьев стал намного толще, диаметр вырос с 500 до 525 миллиметров, а титановые спицы обрели изогнутую форму. Сделано это все потому, что колеса базового «Кьюриосити» сильно поизносились за эти годы, хотя он и проехал меньше 23 километров за 2915 земных суток своей работы. Очевидно, прежние колеса были чересчур уж легки — так что их усиление было неизбежным.
Другой источник роста массы — новая роботизированная рука-манипулятор и чуть увеличенная общая масса научных приборов. Система питания марсохода осталась прежней — за исключением, разумеется, «импортозамещения». «Кьюриосити» и «Персеверанс» имеют одинаковые по форме источники питания — радиоизотопные генераторы на плутонии-238. При массе 45 килограмм мощность такого устройства лишь 110 ватт — как у лампочки накаливания. Менее пяти килограмм занимает сам плутоний. Но если на ныне работающем марсоходе Pu-238 из России, то на «Настойчивости» — из США. Москва после 2012 года отказала Штатам в дальнейших поставках новых партий изотопа, поэтому его снова стали выпускать в Америке.
«Мозг» у «Персеверанс» такой же, как и у предшественника: два дублирующих друг друга компьютера, второй из которых заработает, только если сломается первый. Каждый из них содержит процессор PowerPC 750 частотой 200 мегагерц с оперативной памятью 256 мегабайт (плюс 2 гигабайта постоянной памяти на флеш-накопителях).
Да, как ни странно это звучит, марсоход 2020-х годов по скорости процессора недалеко ушел от второго пентиума из XX века — и сильно уступает любому смартфону наших дней. Это неудивительно: космическая радиация выведет из строя обычный транзистор, а устойчивая к радиации электроника — далеко не такая шустрая, как обычная. Кроме того, PowerPC 750 потребляет не более пяти ватт мощности, на порядок экономичнее процессоров ПК. Это очень важно для планетохода, с источником питания электрической мощностью как у лампочки накаливания.
Но если отвлечься от «мозгов», то отличий у нового планетохода немало. Хотя глубина бурения бортовым сверлом «Настойчивости», как и у предшественника, лишь 5−7,5 сантиметра, но теперь сверло размещено на подвижном манипуляторе. Это роботизированная рука длиной 2,1 метра с пятью степенями свободы (что уже сравнимо с человеческим пальцем, хотя и меньше, чем у него). Это позволит, не перемещая сам планетоход, взять пробы сразу из нескольких образцов, буквально не сходя с места.
На планетоходе отрабатывается еще одна экспериментальная технология: специальный аппарат MOXIE разлагает СО2, выделяя при этом из него кислород (О2). Более энергоэффективным методом было бы разложение марсианской воды на кислород и водород. Однако марсоходу добыть подповерхностную воду сложно, поэтому приходится ограничиваться углекислым газом из атмосферы.
Другая особенность нового аппарата: у него нет нейтронного детектора воды ДАН российского производства — хотя на борту «Кьюриосити» он присутствует. На его замену в днище планетохода есть георадар, излучающий радиоволны с частотой 150−200 мегагерц. Он может различать водный лед и до некоторой степени даже следы соленой жидкой воды на глубинах до десяти метров. Правда, насыщенные водой минералы ему различать заметно сложнее, в отличие от нейтронного детектора. С другой стороны, тот «видит» воду не глубже пары метров.
В комментарии для Esquire Алексей Малахов из отдела ядерной планетологии Института космических исследований РАН отметил: «Мы [Институт] даже участвовали в отборе приборов на этот марсоход с аналогом ДАН, но они не были отобраны. Произошло ли это по политическим причинам или по причине более высокого приоритета у приборов другого типа, нам, естественно, не поясняли. Но тот факт, что на марсоходе нет американского аналога ДАН, своего нейтронного детектора, говорит скорее о втором варианте. В США есть группы, которые делают нейтронные детекторы на космические аппараты, так что это не вопрос того, что они сами не умеют, а с русскими не хотят. Вероятно, научные задачи миссии были сформулированы так, что приоритет ушел другим приборам, а за воду, скорее всего, отвечает радар. Понятно, что со своими ограничениями, но, возможно, в этом был их компромисс».
Видимо, планировщики миссии решили, что здесь стоит пожертвовать чувствительностью к гидратированным минералам в пользу того, чтобы понять, насколько много воды в форме льда все еще осталось под поверхностью древнего водоема.
Забор грунта: разобраться со слишком теплым прошлым
Важным моментом в работе марсохода предполагается то, что он будет собирать образцы местных пород в точках, откуда их затем заберет еще один марсоход. Он появится на Марсе после 2026 года и, собрав «коллекцию» «Персеверанса», доставит ее к специальному взлетному модулю. Тот вывезет образцы на орбиту, где модуль «подцепит» межпланетный зонд, способный доставить образцы к Земле.
Схема выглядит довольно сложной, но надо понимать, что на ракетах современной мощности «одноступенчатый» возврат образцов, по сути, невозможен. А анализировать их в земных условиях надо: целый ряд качественных анализов передвижная мини-лаборатория марсохода не сделает — на то она и «мини».
Чудес от анализов в земных лабораториях ждать тоже не стоит. Сверло «Персеверанс» может дать образцы только из приповерхностного слоя, не глубже считаных сантиметров. Почти гарантировано в этом слое нет жизни — главного приза во всех проектах изучения Марса. И дело не только в том, что космическая радиация в верхних сантиметрах грунта довольно сильна. Важнее другое: жидкой воды у поверхности на Красной планете почти не бывает. А значит, и жизни там делать нечего. Кстати, в земных пустынях типа Атакамы в поверхностном слое также трудно обнаружить микроорганизмы.
И все же анализы даже заведомо нежилых пород способны многое прояснить. По соотношению различных изотопов кислорода можно установить, насколько долго климат Марса оставался относительно теплым и влажным. Сейчас этот вопрос в науке стоит очень остро. Дело в том, что практически все климатические модели показывают, что древний Марс должен был быть холодным и, соответственно, сухим (вся вода в виде льда). Ведь Солнце 3−4 миллиарда лет назад было на 20% тусклее, чем сегодня, — а значит, на четвертой планете в теории наблюдался климат куда холоднее, чем теперь.
Но вот по снимкам из космоса видно, что в реальности там много древних водоемов — и озер, и рек. Разрешить это противоречие крайне сложно. Часть ученых пытается сделать это, утверждая, что периоды «разморозки» были короткими и происходили из-за каких-то неизвестных временных факторов, а в основном планета была холодной. Другие настаивают, что по снимкам все выглядит наоборот. Анализы в земных лабораториях могут сильно продвинуть понимание этого вопроса — а значит, и прояснить вопрос относительно вероятности древней жизни на Красной планете.
Революция в исследовании других планет
Но все описанное выше — это лишь эволюционные изменения. А главные плюсы новой миссии совсем не в них. Она имеет две поистине революционные черты.
Первая из них — дрон «Инженити» («Изобретательность»), мини-вертолет с двумя соосными лопастями, как на Ка-52. Длина лопастей — 1,2 метра, что для аппарата весом в 1,8 килограмма очень много. Но иначе дрон бы просто не взлетел — атмосфера на Марсе в полторы сотни раз разреженнее, чем на Земле. Даже с такими лопастями скорость их вращения пришлось бы поднять до 40 оборотов в секунду, что на нашей планете было бы крайне сложно реализовать просто в силу сопротивления воздуха.
Чтобы так быстро вращать такие большие лопасти, дрон имеет общую потребляемую пиковую мощность до 350 ватт — в три с лишним раза больше, чем может дать генератор марсохода, на котором базируется летательный аппарат. Поэтому «Инженити» требуется емкая литиевая батарея массой 0,273 килограмма — но и ее заряда не хватит больше чем на три минуты полета. Общая дальность полета не превышает трехсот метров — а в реальности будет даже меньше, чтобы оставить запас для гарантированного возвращения дрона к базе — марсоходу.
Надо понимать, что речь идет о чисто демонстрационном аппарате. Да, он сможет взлетать, чтобы сделать фото, но максимальная высота его полета — не более пяти метров. То есть снимки мало чем будут отличаться от тех, что сможет сделать сам марсоход с вершины свой мачты для камер — поднятой над поверхностью на пару метров.
Так зачем же нужна новинка? Все дело в двух принципиальных ограничениях нелетающих марсоходов: их предельно низкой скорости и их неспособности к исследованию самых интересных мест на Марсе — лавовых трубок.
Начнем с первого. «Персеверанс», как и «Кьюриосити», не может ехать со скоростью более 0,152 километра в час, что в десятки раз медленнее человека в скафандре. Причем это так называемая теоретическая максимальная скорость — на практике она в норме ниже. «Кьюриосити», например, в среднем проезжает примерно 10 метров в сутки.
Причины? В основном то, что он, как и другие планетоходы, не «автомат», как его называют в популярной литературе, а телеуправляемый дрон — что-то типа детских игрушек из 1980-х, с радиоуправлением. Он не имеет «мозгов», способных понять, где ехать безопасно, а где нет. Дважды в марсианские сутки планетоход может связываться с Землей — и там, в центре управления NASA, ориентируясь по видам с его камер, решают, безопасно ли ему ехать вперед или местность труднопроходима. Дальше чем на 100 метров ничего не видно даже в идеальном случае.
А ошибиться очень опасно: «Персеверанс» стоит $2,4 миллиарда (без расходов на управление). Потерять такое устройство в сыпучих местных песках будет весьма дорого. Тем более прецеденты есть: именно так завяз марсоход «Спирит», когда его наземной команде управления показалось, что он может проехать там, где на деле он проехать не смог.
Предполагается, что будущие варианты «Инженити» смогут сфотографировать местность на несколько сот метров пути и тем самым дадут наземным операторам возможность назначать марсоходам не по 10−100 метров движения в день, а куда больше. Это не прихоть, а необходимость: советские луноходы за считаные месяцы могли проходить по 40 километров, в то время как «Кьюриосити» за восемь лет прошел в полтора раза меньше. Исследование других планет в таком черепашьем темпе — не самая простая задача.
Еще важнее потенциал летающих дронов типа «Инженити» в изучении лавовых трубок. Так называют пещеры, образующиеся при остывании лавы. В условиях низкой марсианской гравитации их диаметр может измеряться сотнями метров, а длина — километрами или даже десятками километров. Космическая радиация внутри них около нуля, а вот запасы водного льда могут быть значительны. Если пещеры идут достаточно глубоко, то там может быть и жидкая вода, поскольку от 600 метров и ниже под поверхностью Марса температура выше точки таяния соленой воды.
Снимки с орбитальных аппаратов показывают, что на Марсе много открытых входов в такие пещеры. Но вот беда: как и в земные пещеры такого рода, спускаться туда сложно любому, у кого нет альпинистского снаряжения. Марсоходы же застревают на ровной местности в обычном песке и, разумеется, ни на колесном, ни на гусеничном шасси не могут спуститься по вертикальной отвесной стене пещеры, только видимая из космоса часть которых тянется до 115 метров в глубину.
Многие исследователи уверены : если на сегодняшней Красной планете и есть жизнь, то именно в таких местах. Наконец, в случае создания исследовательских баз или поселений на Марсе значение лавовых трубок трудно переоценить. Уж слишком они эффективно защищают от космической радиации. Без убежищ безопасное время пребывания на этой планете у человека — всего пара лет, что не так много.
Дрон — особенно «вертолетного» типа, то есть способный спускаться, свободно маневрируя в трех измерениях, — лучший кандидат на первичное изучение таких пещер. Он сможет спуститься вниз, подсвечивая себе фонариком, выполнить полет по заданной программе и затем вернуться на поверхность, чтобы залить полученное видео на марсоход. Разумеется, это хуже, чем изучение пещеры альпинистами, но тех до высадки на Марсе людей все равно не дождаться. Да и тем было бы неплохо идти в марсианские подземелья после предварительной разведки маршрута. А значит, за наследниками «Инженити» — большое будущее.
В феврале 2021 года до Марса долетели сразу три космических аппарата, посланных с Земли тремя разными странами. Похоже, что наши отношения с соседней планетой начинают развиваться. Как всегда в случае предстоящих отношений, хорошо бы представлять себе перспективу и понимать, чего, собственно, ждать. Что на Марсе есть, а чего там нет и быть не может?
Рассказывает гость программы «Вопрос науки», кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института космических исследований РАН Алексей Владимирович Малахов.
Есть ли шансы покорить Марс?
Аппараты, которые работают на Марсе, позволяют познакомиться с планетой и подготовить наше понимание о том, чего стоит ждать. От этого во многом зависит успех первых людей, которые на эту планету ступят. Я думаю, они туда обязательно ступят. Другой вопрос, что это произойдет очень нескоро и, конечно же, эти шажки будут очень робкие, сначала — на уровне прилететь-улететь.
Первый пилотируемый полет на Марс — это вопрос десятилетий. Основная проблема — радиация. Пока мы не знаем, что с ней делать на пути туда, обратно и как нам еще там побыть — хотя бы неделю — и долететь обратно живыми.
Сегодня мы делаем Curiosity по пять-семь лет — это всего лишь одна тонна. Оборудование, необходимое человеку на Марсе, весит уже несколько тонн. Сколько времени и денег на это надо потратить? В ближайшее десятилетие нужно хотя бы на уровне теории решить технологические проблемы, которые нам мешают, — это радиация, масса и др. А после того, как мы их решим в теории, мы будем их разрабатывать еще столько же.
Если вы посмотрите на картинку выше, то увидите все миссии, которые когда бы то ни было запускались человечеством на Красную планету. Если раньше была неудача за неудачей, а вероятность успешной миссии была примерно 50%, то сейчас, как мы знаем, три миссии одновременно успешно прилетели на Марс за одну неделю. Это, конечно же, гигантский шаг вперед. Мы совершенствуемся. Мы очень редко уже сталкиваемся с неудачами при миссиях на Марс — это большой технологический прогресс.
Сейчас на Марсе одновременно работают аж десять аппаратов. Это роверы и посадочные миссии. Одна посадочная миссия InSight, три ровера и оставшиеся шесть спутников, которые по орбитам летают. Один из аппаратов, «Марс Одиссей», — это вообще долгожитель, он работает 20 лет на орбите. Все, что мы знаем о Марсе сегодня, — это результаты измерений, которые мы провели на орбите и на поверхности за 20–30 лет. Это наглядное свидетельство того, как далеко мы шагнули, как хорошо мы научились летать в космос хотя бы на уровне автоматических станций. И в конечном итоге это позволяет нам подробно изучать Марс, делать выводы, строить модели Марса, изучать его среду, в которую мы, наверное, когда-нибудь полетим.
Когда лучше лететь на Марс?
На Марс можно улетать в любой момент. Вопрос лишь в том, сколько по времени мы будем туда лететь. Каждые два года открывается «окно» — тот момент, когда Земля и Марс находятся максимально близко друг к другу.
Как известно, Земля и Марс вращаются вокруг Солнца. И когда Земля находится с одной стороны Солнца, а Марс — с другой, лететь туда бессмысленно. Но когда они сближаются, то имеет смысл с Земли запустить космический аппарат и долететь до Марса, пока он не удалился от Земли еще дальше.
Когда мы летим на Марс, мы должны оптимизировать время. Зачем находиться в космосе порядка нескольких лет, когда есть окна запуска, при которых можно долететь за шесть месяцев? В конце концов управление миссией в полете — это тоже работа, которую мы пытаемся как-то оптимизировать.
Раз в два года случаются солнечные затмения, когда Марс заходит за Солнце и связь со всеми аппаратами прерывается на несколько недель. Это длится три-четыре недели, пока Марс не выйдет из-за Солнца (по отношению к Земле). И это относится ко всем аппаратам, которые там работают. Все марсианские миссии встают на паузу, консервируют свои аппараты, роверы, или орбитеры, они все уходит в спящий или автоматический режим.
Чтобы преодолеть земное тяготение и долететь до Марса, нужен разгонный блок. Это вторая ступень ракеты, которая включается уже на низкой земной орбите и, собственно, задает уже межпланетную траекторию перелета. Масса последних роверов, которые туда улетают, порядка тонны. Да и спутники весят, в общем-то, так же. Это такой характерный вес для аппарата на орбите или на поверхности Марса. Тонна — это, по сути, автомобиль. А мы же хотим туда отправлять человека с какой-то снедью… Это одна из технологических проблем, которые необходимо решать и которую агентства и компании сейчас пытаются решить — в том числе идеями.
Возможно, межпланетный аппарат будет собираться, как конструктор, на орбите, где его ждет дозаправка и отправка уже оттуда на Марс. Тогда понадобятся несколько стартов с Земли. Мы группируем своеобразный конструктор «Лего» на орбите и дальше посылаем его к Марсу. Есть и другая интересная идея на эту тему — это использование Луны как стартовой площадки, потому что оттуда легче стартовать, там с гравитацией все гораздо проще, чем на Земле. Проблема топлива тоже обсуждается. Можно либо на Луне его сделать, и для этого разведывают Луну на вопрос производства топлива, либо туда его нужно привозить. Но привозить топливо на Луну и потом его использовать для разгона к Марсу, наверное, не очень выгодно.
Каковы условия на Марсе?
Там действительно сложно выжить. Одна из гигантских проблем Марса — то, что атмосфера у него выдувается в космос солнечным ветром и истощается таким образом, либо она как бы перелетает на холодные полюса, где оседает и может застыть.
2 млн лет назад все было примерно так же, как сейчас. А вот 2 млрд лет назад, по последним исследованиям, Марс был совершенно другой планетой, которая вполне могла поддерживать жизнь или зародить какую-то свою.
Ранняя Земля и ранний Марс различались не слишком сильно. Но потом что-то пошло не так на Марсе, чего не случилось на Земле. Моделирование того, как мог выглядеть Марс в далеком прошлом, выполнено по большому счету на основе того рельефа Марса, о котором мы сейчас знаем, а также расчетов того, сколько вообще воды было 2–2,5 млрд лет назад в климатической системе Марса. Когда ученые взяли и распределили эту воду по рельефу Марса, получился гигантский океан, большое количество озер и рек.
Главный изъян этой планеты заключался в том, что она в разы меньше Земли. Это действительно изъян, потому что наш основной защитник от той же судьбы, которая постигла Марс, — это магнитное поле вокруг Земли. А магнитное поле создается ядром внутри нашей планеты, которое вращается. Это по факту динамо-машина, которая закрутилась когда-то, в момент создания Земли, и до сих пор крутится просто по инерции. А Марс меньше. У него меньше инерции, у него эта динамо-машина в какой-то момент взяла и остановилась. Эта гипотеза косвенно подтверждается современными измерениями тех магнитных потоков, которые есть сейчас на орбите Марса.
Представим ранний Марс. На нем есть довольно толстая атмосфера, есть облака, парниковый эффект, вода, хорошая температура — в общем, весь тот «суп», в котором могла зародиться жизнь. И, может быть, она там зародилась, и, возможно, она до сих пор там есть, мы этого не знаем. Мы просто предполагаем, что в тех условиях, в которых Марс был 4–3,5 млрд лет назад, вполне могла поддерживаться жизнь.
Вулканизм опять же создает парниковые газы. И все это приводит к тому, что жизнь вполне себе может зарождаться и развиваться в таких условиях. Но что происходит дальше? Дальше, во-первых, у нас останавливается эта динамо-машина, пропадает магнитное поле, и Марс становится подвержен воздействию солнечного ветра. Солнечный ветер — это, по сути, заряженные частицы, электроны, протоны, которые извергает наше Солнце. Он никак не вредит Земле, потому что у Земли есть магнитное поле. А при взаимодействии с Марсом его атмосферу буквально выдувает в открытый космос, и она становится тоньше. Фото: ABACA/Abaca/East News
Когда-то на Марсе была нойская эра, она так называется, потому что было действительно мокро. Прошло 1–2 млрд лет, и наступила постнойская эра: она стала уже совершенно сухой, вода осталась только на полярных ледниках — это аналог нашей вечной мерзлоты в Приполярье.
Остались жалкие остатки атмосферы. По составу она «не очень» в нашем понимании. Кислорода мало, в основном это углекислый газ — на 90%. Из-за того что нет атмосферы, нет парниковых газов, перепад температур — от –200 до +30 °С. Там сухо, потому что вода либо испаряется, либо она в виде льда где-то под поверхностью, откуда ей испариться не получается. И, соответственно, с живыми организмами, бактериями, любыми зачатками жизни там достаточно сложно.
Есть ли жизнь на Марсе?
Сегодняшние исследования Марса — это попытки, надежды найти либо остатки той нойской жизни, которая зародилась и, может быть, где-то в глубине есть, либо не найти ничего в конце концов. Если вдруг жизнь там найдут, это будет просто гигантская удача.
Вероятность жизни есть. Ведь на Земле жизнь зародилась, и мы знаем о том, как она зародилась: вода перемешала элементы друг с другом, и получилась органика, которая потом развилась… В принципе, на Марсе были те же условия, и в ту самую нойскую эпоху, когда было много воды, все основополагающие элементы для жизни присутствовали. Так почему бы ей там не зародиться?
На Марсе и на Земле условия были одинаковые. Но на Земле «галактические кости» сыграли таким образом, что эти условия продлились достаточно долго, чтобы жизнь развилась, а на Марсе — нет. И с этой точки зрения вероятность для Марса не сработала.
Жизнь, которая все-таки там, возможно, случилась, какое-то время боролась и адаптировалась, а потом ушла глубоко под поверхность, где она может быть и сейчас. Либо климат все же победил. Те аппараты, которые работают на Марсе, бурят буквально на сантиметры. Хотя мы никогда не найдем жизнь на глубине в сантиметры, их работа — это уже большой успех!
Глубоко под Землей тоже есть жизнь, даже на километровой глубине. Например, в подземных озерах живут бактерии, примитивные организмы. Недавно была публикация радара, летающего вокруг Марса, который обнаружил на глубине 1,5 км большие резервуары соленой воды. И это только то, что мы измерили нашими приборами на современном Марсе. Там тепло, там жидкость, там куча химических элементов. Это одно из подтверждений нашей гипотезы о том, что жизнь на Марсе есть или была.
Полную версию интервью с ученым смотрите на нашем канале в программе Алексея Семихатова «Вопрос науки».
Если бы на Марсе были океаны
По современным научным представлениям вода необходима для существования жизни на любой планете. Уже найдены свидетельства того, что в прошлом на Марсе была вода. Однако сегодня там воды нет. И в новом исследовании учёных Вашингтонского университета в Сент-Луисе даётся одно из возможных объяснений этого: планета Марс просто слишком маленькая для того, чтобы там могло сохраниться большое количество воды.
Проводимые с 1980-х годов исследования при помощи телескопов, космических аппаратов на орбите Марса и другого удалённого оборудования, а также анализ марсианских метеоритов показал, что когда-то на Марсе было большое количество воды, сравнимое с Землёй. Орбитальный аппарат «Викинг» и марсоходы «Кьюриосити» и «Персеверанс» передавали изображения марсианских ландшафтов, отмеченные руслами рек и каналов.
Но на поверхности планеты никаких следов воды нет. Тому есть несколько объяснений, однако в новой работе приводится более фундаментальная теория. По словам Куна Вонга, адъюнкт-профессора планетарных наук, и главного автора исследования, судьба Марса была предопределена с самого начала. Вероятно, у скалистых планет существует некое пороговое значение размера для того, чтобы они могли сохранять на поверхности воду, обеспечивающую условия для жизни и тектоники плит. И Марс до этого порога не дотянул.
В исследовании Вонг с коллегами использовали стабильные изотопы калия для оценки наличия, распределения и количества летучих элементов на разных планетах. Калий обладает средней летучестью, но его использовали как индикатор более летучих элементов и веществ, в частности – воды.
Измерив содержание изотопов калия в 20 марсианских метеоритах, имеющихся в распоряжении учёных, исследователи определили, что во время формирования планеты Марс потерял больше калия и других летучих веществ, чем Земля, но меньше, чем, например Луна и астероид (4) Веста (менее крупные и более сухие тела, чем Земля и Марс). Оказалось, что между размером небесного тела и содержанием в нём изотопов калия существует прямое соответствие.
По словам Вонга, марсианские метеориты, имеющиеся в распоряжении учёных – единственный доступный источник информации о химическом составе основной массы Марса. Их возраст варьируется от нескольких сотен миллионов до четырёх миллиардов лет, и охватывает почти всю историю Марса, в том числе историю летучих элементов.
По словам Клауса Мецгера, соавтора исследования, стало понятно, что для формирования пригодной для жизни среды, при которой на поверхности планеты будет не слишком мало и не слишком много жидкой воды, планета должна попасть в очень ограниченный диапазон размеров. Это дополняет список ограничений для планет, где стоит искать признаки жизни – они, в том числе, должны попадать в «зону обитаемости» своей звезды, где будет не слишком жарко и не слишком холодно для того, чтобы на поверхности могла находиться жидкая вода.
Результаты исследования помогут астрономам выбирать экзопланеты с целью поиска жизни на них, учитывая, что размер планеты – один из самых лёгких для определения параметров.
Читайте также: