Марсианин: как выжить на Красной планете - Антон Первушин

Перед «Одиссеем» были поставлены следующие задачи: глобальное картирование элементного состава поверхности Марса, определение количества водорода (то есть наличия водяного льда и воды) в тонком поверхностном слое, исследование минералогии поверхности с высоким пространственным и спектральным разрешением, изучение морфологии поверхности Марса и геологических процессов, которые ее сформировали. Предполагалось также получить данные для планирования мест посадки следующих автоматических межпланетных станций и выяснить радиационную обстановку вблизи Марса для оценки риска будущей пилотируемой экспедиции.

Итак, «Марс Одиссей» отправился в дальний путь. По дороге к Марсу у аппарата отказал один из приборов, но позднее операторам удалось его «оживить». Станция вышла на ареоцентрическую орбиту 11 января 2002 года. И открытие века состоялось! В первые же недели российский детектор нейтронов высоких энергий HEND, входящий в состав бортового гамма-спектрометра GRS, не просто подтвердил наличие воды, но нашел ее огромные запасы в южной полярной области Марса!

Картина снова переменилась. Если начиная с 1969 года наличие воды и водяного льда где-либо на Марсе отрицалось и считалось, что полярные шапки красной планеты состоят из замерзшего углекислого газа, то с 28 мая 2002 года, когда был опубликован официальный пресс-релиз НАСА, астрономам вновь пришлось пересматривать свое отношение к красной планете.

Первые наблюдения показали, что лед находится под 60-сантиметровым слоем грунта, занимая огромную площадь ниже 60° южной широты и под 30-сантиметровым слоем – ниже 75° южной широты. К сожалению, гамма-спектрометр не способен видеть глубже трех метров, поэтому трудно сказать, какую толщину имеет лед, но даже той воды, которая была обнаружена в самом начале работы аппарата, хватило бы, как сказано в пресс-релизе, чтобы «дважды заполнить озеро Мичиган»!

Ранние исследователи, от Гершеля до Тихова, неожиданно оказались правы, а их опровергатели – нет. Все же Марс горазд на уловки!..

За минувшие годы аппарату «Марс Одиссей» удалось составить более подробную карту распределения льда под слоем грунта. Новые открытия, сделанные на Марсе, прокомментировал Игорь Митрофанов, создавший детектор HEND, в интервью журналу «Новости космонавтики»:

«– Действительно ли различаются северная и южная полярные области по запасам водяного льда, или видимое отсутствие льда на севере Марса – чисто сезонный эффект?

– Правы оказались те, кто советовал подождать с выводами до прихода весны в северное полушарие Марса. С каждым месяцем уменьшался поток нейтронов от северной полярной области и возрастал – от южной. А это означало, что на севере зимний покров из сухого льда испарялся и обнажал богатый льдом грунт, а на юге, наоборот, углекислота из атмосферы оседала на грунт и закрывала собой лед. Максимальная толщина этого слоя сухой углекислоты… достигает 1,5 м на севере и приближается к 1 м на юге. <…>

Еще в декабре 2002 года… Уильям Бойнтон объявил, что количество льда в северной полярной области больше, чем в южной. <…> В то же время полигональные структуры на поверхности Марса, связанные с вечной мерзлотой, местами заходят ближе к экватору, чем выявленная теперь граница вечной мерзлоты. Вероятно, ближе к экватору лед залегает глубже. Но даже если учитывать только „видимые“ 2–3 метра выше 55° широты, то содержащаяся в них вода могла бы залить весь Марс слоем толщиной не менее 10 см.

– Верно ли предположение об отсутствии заметных количеств льда в экваториальных районах Марса?

– Нет, неверно, и это одно из самых интересных новых открытий станции Mars Odyssey. <…> В большинстве экваториальных районов льда действительно очень мало. Меньше всего его на равнине Солнца (Solis Planum, 90° з. д., 30° ю. ш.), и она используется как «эталонная» область для выявления вариаций сигнала HEND от атмосферных условий и от фона космических лучей. В кратерном море Аргир льда примерно 2,1 %, в Элладе – от 2,9 % на севере до 5,4 % на юге, где оно примыкает к полярной области.

Районы существенного дефицита тепловых нейтронов – а значит, повышенного количества водяного льда – найдены в Аравии (центр на 25° в. д., 10° с. ш.), недалеко от кратера Скиапарелли, и на противоположной стороне планеты, где находятся область Элизий и борозды Медузы. Значение потока, регистрируемого над этими областями, практически не зависит от времени года. <…> А вот в самом Скиапарелли – гигантском кратере диаметром свыше 400 км – концентрация льда понижена…»

Подтвердил «Марс Одиссей» и гипотезу об образовании оврагов в результате таяния глубоких сугробов. 19 февраля 2003 года НАСА провело специальный брифинг, на котором специалист по марсианским оврагам Филип Кристенсен, возглавляющий группу, которая работает с камерой-спектрометром THEMIS, установленном на борту «Одиссея», представил свою новую интерпретацию этих форм рельефа.

«Физический процесс, который вызывает их появление, – заявил Кристенсен, – это не подземные источники разного типа, работающие под давлением или без него, и не потоки грязи от разрушающейся вечной мерзлоты, а просто вода, образующаяся при таянии снежных сугробов и защищенная ими от испарения».

На холодной северной стене одного из кратеров в средних широтах южного полушария Марса он нашел полосу снега, непосредственно прилегающую к комплексу оврагов.

Логично было предположить, что снег тает и постепенно обнажает эродированный склон кратера. Это наблюдение позволило объяснить и наиболее частое местонахождение оврагов (на холодном склоне, обращенном к полюсу, снега откладывается больше), и место, где они начинаются (на самом гребне, где сильнее всего греет, но где совсем не может быть «подземной» воды).

Как считает российский ученый Леонид Ксанфомалити, лишь научный догматизм помешал группе Майкла Малина (первооткрывателям марсианских оврагов) сразу объявить, что на полученных ими снимках видны следы текущей воды. Их должно было насторожить, что овраги сужаются книзу – как это происходит при впитывании влаги. А недавно на более поздних снимках стали замечать дополнительные штрихи, которых не было на предыдущих, – можно было понять, что образование оврагов происходит и сегодня.

Перспективы «Марс Экспресс»

2003 год был годом очередного Великого противостояния. Планеты сблизились настолько, что астрономы признали: мы наблюдаем редчайшее астрономическое событие в истории, в прошлый раз подобное случилось шестьдесят тысяч лет назад. Понятно, что к этому событию заранее готовились ученые всего мира. Не упустили шанса взглянуть на Марс с близкого расстояния и космические агентства. В 2003 году к красной планете были запущены сразу три аппарата: европейский «Марс Экспресс» («Mars Express»), который нес на себе еще и спускаемый модуль «Бигль-2» («Beagle-2»), а также два новых американских марсохода: «Спирит» («Spirit») и «Оппортьюнити» («Opportunity»).

Аппарат «Марс Экспресс», изготовленный инженерами Европейского космического агентства (ЕКА), был запущен 2 июня 2003 года с Байконура российской ракетой-носителем «Союз-Фрегат». Основными научными целями проекта, обошедшегося в 300 миллионов евро, являются: составление глобальных карт Марса, исследование атмосферы красной планеты и ее взаимодействия с межпланетной средой. Для решения этих задач аппарат несет на себе комплекс приборов: анализатор околопланетной плазмы ASPERA-3, цветную стереокамеру высокого разрешения HRSC, три оптических спектрометра OMEGA, PFS и SPICAM, а также подповерхностный радар MARSIS. Наиболее интересен последний прибор. Как говорилось выше, детектор HEND, установленный на «Одиссее», не может обнаружить воду или лед, залегающие глубже трех метров. Подповерхностный радар MARSIS способен найти их на глубинах до 5 км!

Для поисков следов жизни непосредственно на поверхности Марса сконструировали специальный посадочный модуль, получивший название «Бигль-2». Опустившись на поверхность Марса, этот аппарат должен был определить наличие воды, карбонатов, метана и элементарной органики. При обнаружении этих компонентов можно было бы с уверенностью говорить о том, что жизнь на Марсе есть. Учитывая неоднозначность результатов, полученных станциями «Викинг», аппарат «Бигль-2» был снабжен специальным механическим «кротом», разработанным, кстати, в Санкт-Петербурге. «Крот» представлял собой заглубляющийся самоходный снаряд, соединенный кабелем с основным аппаратом и способный погружаться на глубину до 2 м. В случае если марсианские микроорганизмы предпочитают прятаться под слоем грунта, «крот» добрался бы до них. Однако испытать его в деле так и не довелось.

При выходе на орбиту Марса, 19 декабря 2003 года, посадочный модуль «Бигль-2» отделился от орбитального блока «Экспресса» и начал автономный полет. 25 декабря он достиг поверхности в области Изиды (Isidis Planitia), в районе с координатами 10,6° северной широты и 90° восточной долготы. Однако сигнал о готовности начать работу так и не поступил. Поначалу европейские ученые все еще надеялись, что аппарат во время посадки уцелел, но ему нужно время на то, чтобы развернуться, зарядить аккумуляторы и настроиться на связь с Землей. Часы и дни утекали один за другим, а модуль «Бигль-2» продолжал молчать.