Марсианин: как выжить на Красной планете - Антон Первушин

Запуск нового марсохода состоялся 26 ноября 2011 года, а мягкая посадка на поверхность Марса произошла 6 августа 2012 года. Доставить рекордный груз на красную планету оказалось непросто. Поэтому специалисты придумали особую схему посадки, использующую так называемый «небесный крюк» (Sky Crane). Ровно за 10 минут до входа в атмосферу десантный комплекс отделяется от перелетной ступени. Затем с помощью двигателей ориентации, работающих сквозь проемы в хвостовом обтекателе, десантный комплекс останавливает вращение, разворачивается теплозащитным экраном вперед и смещает центр тяжести путем отстрела двух балансировочных вольфрамовых грузов массой по 75 кг. После снижения до 11 км и торможения до 405 м/с вводится в действие парашютная система; через 20 секунд отделяется лобовой теплозащитный экран, начинают работать посадочный радиолокатор и видеокамерой «MARDI». Еще через некоторое время включаются восемь двигателей регулируемой тяги, после чего происходит разделение с хвостовым обтекателем и увод в сторону. На высоте 20 м происходит подрыв пироболтов, и ровер спускается вниз на трех нейлоновых тросах, по пути расчековывая и переводя в рабочее состояние подвеску и колеса. Все это время он остается соединенным с посадочной ступенью гибким силовым и информационным кабелем. Когда ровер прочно встает на грунт, посадочная ступень переходит в зависание, три троса и кабель перерезаются пироножами, а ступень включает двигатели на полную тягу на 4 секунды и уходит вверх и назад от места посадки.

Многие комментаторы скептически оценивали работоспособность «небесного крюка», и все же «Кьюриосити» благополучно прибыл на Марс, высадившись в кратере Гейл, в точке с координатами 4,6° южной широты и 137,4° восточной долготы. Место работы выбирали, исходя из задач миссии. Кратер Гейл диаметром 154 км образовался в диапазоне от 3,5 до 3,8 млрд лет назад. Он лежит почти на границе грандиозного уступа: к югу находится нагорье с высотами 4–6 км над средним радиусом планеты, а местность к северу лежит на 3 км ниже среднего. Дно кратера в его северной части лежит на 4,5 км ниже среднего радиуса Марса, а потому атмосферное давление в нем близко к максимально возможному на планете. Температура воздуха изменяется в пределах от 0 до +90 °C. Количество воды в грунте, по данным российского прибора HEND на спутнике «Марс Экспресс», – от 5 до 6,5 % по массе. Центральная возвышенность – это не простой пик, она занимает значительную часть площади кратера и состоит из нескольких сотен видимых слоев горизонтального залегания. Официальное ее название – Эолова гора (Aeolis Mons), но члены научной группы «MSL» используют другое имя, данное в память о Роберте Шарпе, который на протяжении более полувека преподавал геологию в Калифорнийском технологическом институте, входил в научные группы первых марсианских миссий НАСА и считается в США «отцом» планетологии. Объектом интереса ученых в кратере Гейл являются сама гора Шарпа, слоистые склоны которой, как показало зондирование с орбиты, сформированы минералами водного происхождения. Предполагается, что самые интересные слои горы – нижние, наиболее древние и самые доступные для марсохода. Планетологи надеются, что складывающие их породы сформировались в ту эпоху марсианской истории, когда атмосфера была плотнее, а воды было, во-первых, много, а во-вторых, она не была слишком кислой.

Минимальный срок службы «Кьюриосити» был определен в один марсианский год (686 земных суток), однако за это время он даже не сумел добраться до горы Шарпа – на путь к ней ему понадобилось 1000 суток, ведь по дороге ученые увидели много интересного и требующего внимания.

Исследования продолжаются, но и того, что удалось выяснить, хватило, чтобы прийти к выводу: дно кратера Гейл состоит из отложений, образовавшихся на дне большого озера на протяжении десятков миллионов лет. Все нижние горизонты горы Шарпа представляют собой сотни перемежающихся слоев озерных, речных и ветровых отложений. Они свидетельствуют о многократном заполнении и испарении озера, которое, по мнению ученых, занимало большую часть площади кратера. Более того, таких постоянных озер на Марсе могло быть много.

Заместитель научного руководителя миссии Ашвин Васавада заявил: «Если наша гипотеза выдержит проверку, она поставит под сомнение взгляды о том, что теплые и влажные условия возникали кратковременно, были локальными или вообще существовали только под поверхностью Марса. Более радикальное объяснение состоит в том, что древняя плотная атмосфера Марса держала температуру выше точки замерзания в глобальном масштабе, но пока мы не знаем, как она это делала».

Что касается следов жизни, то нас, похоже, скоро ждут новые сенсации. 24 марта 2015 года научная группа анализатора «SAM», стоящего на «Кьюриосити», объявила о первом обнаружении азота в составе газа, выделяющегося при нагреве образцов грунта. Азот входил в состав оксида NO, который, вероятно, образовался при разложении нитратов, а нитраты, как известно, содержат азот в форме, легко используемой живыми организмами. Пока нет подтверждений, что марсианские нитраты могут быть продуктом жизнедеятельности; в небольших количествах они образуются в небиологических процессах (удары метеоритов, вулканическая деятельность и грозовые разряды). Тем не менее, поскольку доказано, что в прошлом жидкая вода и органические вещества присутствовали в кратере Гейл, то открытие нитратов – еще одно свидетельство того, что условия древнего Марса были очень благоприятны для жизни.

Подлинная история Марса

Если просуммировать современные представления научного сообщества о Марсе, сформированные данными, поступающими с космических аппаратов, то историю красной планеты можно описать следующим образом.

Формирование Марса в виде твердого стабильного тела Солнечной системы завершилось 4,1 млрд лет назад. В то время у него была достаточно плотная атмосфера, которая удерживала солнечное тепло (парниковый эффект), что позволяло не замерзнуть и не испариться многочисленным водоемам. Время от времени на Марс падали метеороиды и кометы – «мусор», оставшийся после формирования Солнечной системы из протопланетного облака (точно такой же бомбардировке подвергались все «внутренние» планеты, включая Землю), что способствовало тектонической активности и стимулировало процессы зарождения простейших форм жизни. Этот теплый и благоприятный для возникновения биосферы период называют «ноахием» (эпоха Ноя, Noachian epoch) по региону Земля Ноя (Noachis Terra), который почти в неприкосновенности сохранился с тех давних пор. Он продолжался 300 млн лет – до рубежа в 3,8 млрд лет. Затем (или прямо в ходе ноахия) произошло какое-то катастрофическое событие – на Марсе вдруг развилась бурная вулканическая активность (к примеру, начали извергаться огромные вулканы в регионе Фарсида, Tharsis), появились крупные ударные кратеры, лежащие на одной дуге большого круга: Аргир, Эллада, Исида, Тавмасия, Утопия (Argyre, Hellas, Isidis, Thaumasia, Utopia). Скорее всего, на Марс упал металлический астероид размером в 1000 км, причем перед падением он под действием гравитации Марса развалился на несколько кусков. Понятно, что катастрофа коснулась всей планеты – колоссальные потоки лавы и кипящей воды понеслись по ней, сметая все на своем пути. Миллионы тонн камней и пепла были выброшены в атмосферу и космос; некоторые из обломков долетели даже до Земли, и сегодня в Антарктиде находят так называемые «марсианские метеориты». Сама планета повернулась на 90º, старые полюса оказались на экваторе. Глобальная буря продолжалась миллионы лет – в период, названный «гесперием» (Hesperian epoch) опять же в честь одноименного района (Hesperia Planum): его рубеж определен в 3 млрд лет назад. Именно тогда сформировался великий северный океан и огромные водоемы южного континента. Примерно 3,4 млрд лет назад снова произошло нечто катастрофическое – возможно, в северный океан упало еще одно космическое тело диаметром 2000 км. В результате чудовищного удара образовалась Великая Северная Равнина (Vastitas Borealis), дно которой лежит на 4–5 км ниже среднего радиуса планеты. Огромные слои грунта и коры планеты были выброшены в небо и упали в противоположном полушарии планеты. Часть этих обломков осталась на низкой орбите, «слепившись» потом в спутник Фобос. Вновь заработали вулканы, и начал извергаться новый и самый огромный из них – Олимп (Olympus Mons). Ударная волна вызвала перенапряжение в коре Марса, и планета буквально лопнула: на ее лике появился уродливый шрам в виде Долины Маринеров (Valles Marineris). В атмосферу поступило такое количество диоксида серы и сероводорода, что практически вся вода стала «кислой», и на планете долго шли дожди из серной кислоты. Во второй половине гесперия Марс начал терять атмосферу и быстро остывать, вступая в третью и последнюю эру, названную «амазонием» (Amazonian epoch). Химически активные процессы привели к формированию железных окисей (ржавчины), покрывших всю планету – Марс стремительно покраснел.