Недра. Реки. Океан. Жизнь?

На Марсе — настоящее нашествие землян. Что ищут самоходные аппараты и искусственные спутники Марса? Каких открытий нам ждать? Каковы ближайшие перспективы исследований Марса?

Игра в прятки по-научному

Сегодняшние гости, прибывшие на Марс, уже подробно представлены в январских газетах, и мы перечислим их: «Mars Express» и спускаемый аппарат «Beagle-2»; «Mars Exploration Rover-1 и -2», доставившие на Марс двух роботов — «Spirit» (он совершил успешную посадку в начале января 2004 года) и «Opportunity», а также статисты на орбите — «Mars Global Surveyor» и «Mars Odyssey».

Всего за месяц на Марс доставлены три исследовательских аппарата. Стартовала самая честолюбивая программа космонавтики со времени покорения Луны. Никогда еще ни одно космическое тело не оказывалось под таким пристальным наблюдением землян.

В этом выборе нет ничего удивительного. Марс — самая похожая на Землю планета Солнечной системы. Возможно, что и там когда-то зародилась жизнь. Марс мог стать второй Землей. А что если жизнь и сейчас там есть? Что если микробы спрятались в недра Марса и прекрасно там поживают?

В последние десятилетия мы начали понимать, что жизнь может приспособиться к самым необычным условиям. Поверхность Земли и Мировой океан — лишь часть обжитого мира. Глубоко в недрах нашей планеты скрывается целая экосистема, состоящая из микробов; она никак не связана с внешним миром. По мнению американского исследователя Фридемана Фройнда, количество подземных организмов, населяющих нашу планету, превышает число наземных обитателей. Возможно, такие же сообщества микробов встретят нас и на Марсе — в его недрах.

Недавний эксперимент показал, что споры бактерий могут по несколько дней находиться в космосе. Это стало полной неожиданностью для самих ученых. «Мы думали, что в космосе все гибнет. Однако сенные палочки оказались невероятно живучими» — признается немецкая исследовательница Герда Хорнек, руководившая опытом.

Образцы спор пробыли в космосе две недели. Они были в разной степени защищены от космического излучения, но выжили даже некоторые незащищенные споры. Конечно, под жесткими ультрафиолетовыми лучами микробы все-таки быстро гибнут. Однако тонкого защитного слоя из пыли и песка достаточно, чтобы повысить их стойкость.

Красная планета лишена озоновой оболочки, оберегающей жизнь на Земле. Космическое излучение стерилизовало поверхность Марса, превратило ее в пустыню. В то же время в грунте живые организмы — если таковые на Марсе есть — будут защищены от смертельного излучения.

Это объясняет, почему аппараты «Викинг-1 и -2» в 1976 году обнаружили на Марсе только неживую материю. Ошибка их создателей заключалась в том, что они неправильно выбрали направление поисков жизни. «Если когда-то на Марсе появились простейшие организмы, — полагает Хорнек, — то с изменением климата они укрылись в таких нишах, где их потомки могли дожить до наших дней».

«Открытие одного-единственного внеземного микроба, если, конечно, будет доказано, что он развился независимо от организмов, населяющих Землю, можно было бы по праву назвать величайшим научным открытием всех времен» — считает австралийский физик Пол Дэвис.

Итак, перед нами один вопрос и три возможных ответа — прямо-таки тест для школьных экзаменов. Осталось лишь выбрать правильный:

а) на Марсе никогда не было жизни;

б) на поверхности Марса нет жизни, но она существует в недрах планеты. Там микроорганизмы могут питаться минералами и водородом;

в) на Марсе нет жизни, но она была в прошлом; ее следы можно найти и сейчас.

Какой из ответов выбрать? Марс мертвый? Живой? Погибший? И будет ли найден ответ в эти дни и недели зимнего штурма Марса?

Разделение труда при ловле внеземных организмов

Для европейцев полет к Марсу являлся исторической вехой. Впервые в истории Европейское космическое агентство (ЕКА) независимо от США направило автоматический зонд к чужой планете. В создании этого аппарата участвовали многие страны, в том числе Россия: на его борту были установлены три российских прибора. Другое оборудование изготовили в Великобритании, Франции, Италии, Швеции, Испании и Германии. Запуск зонда осуществлен с помощью российской ракеты «Союз-Фрегат», модифицированной инженерами НПО им. С. А. Лавочкина.

«Подобное разделение труда не совсем эффективно, но нам надо было привлечь к работе представителей различных стран Европы», — признался Руди Шмидт, руководитель проекта «Марс Экспресс».

В космосе разворачивается соревнование между «старыми» и «новыми» космическими державами. Первые постепенно сдают свои позиции. Так, в интервью «Известиям» директор Института космических исследований Лев Зеленый признал: «Хотя в федеральной программе записаны российские экспедиции к Марсу, реальных средств для снаряжения самостоятельных полетов нет».

Зато в «гонку космических снаряжений» включаются с переменным успехом Китай, Япония, Европейский союз. «Пора нам, европейцам, — говорит британский планетолог Колин Пиллинджер, создатель «Бигла-2», — перестать, прижавшись к окну, смотреть за происходящим где-то в стороне от нас. Наша публика заслужила право на зрелища вроде тех, которыми американцы упиваются десятилетиями».

С научной точки зрения, «Бигл-2» мог бы произвести сенсацию. Он был оборудован сверхпрочным буром, разработанным российскими и немецкими инженерами. Этот бур позволял забирать пробы грунта с полутораметровой глубины. А ведь еще никогда человек не проникал вглубь Марса! «Бигл-2» был оснащен также химической лабораторией для анализа проб непосредственно на Марсе.

Руководители ЕКА заявили даже: «Теперь на Марсе нет уголка, где могла бы спрятаться жизнь».

Рай, занесенный песком

Жизнь, жизнь, где твои следы на пыльных тропинках Марса? Не крестиками лапок означены они, а номерками изотопов. У всех живых организмов — грибов, растений, микробов — наблюдается повышенное содержание легкого изотопа С-12. Это — свойство живой природы. Если межпланетный зонд обнаружит этот изотоп, значит на Марсе есть или была жизнь.

Впрочем, сама метка — С-12, С-13 — не скажет ничего о том, каков возраст предполагаемых следов жизни и обитают ли сейчас на Марсе какие-либо живые существа. Но есть и иной след — метан. Ведь этот газ вырабатывается микроорганизмами.

Впрочем, скептики остерегают любителей «газетных сенсаций». Строго говоря, наличия метана тоже недостаточно, чтобы с уверенностью сказать: «Да, на Марсе есть жизнь». Это на Земле пузырьки метана, как индикатор, выдают ее присутствие. Но, может быть, на Марсе действуют другие законы?

Зато нет сомнений в другом. Жизнь может развиваться лишь там, где есть вода. На Марсе поначалу воды было в избытке. По расчетам ученых, около четырех миллиардов лет назад ее было даже больше, чем на Земле. В то время обширные районы в северной части Марса покрывал океан глубиной более тысячи метров. Отдельными островками возвышались марсианские континенты.

А еще Марс, возможно, был «страной тысячи озер». Водой были заполнены кратеры и впадины между ними. Особенно много их было в долине Маринера, протянувшейся почти на 4500 километров. Американские геологи идентифицировали озеро, которое было так же велико, как Мексика и Техас, вместе взятые. В длину оно достигало почти 900 километров, а в глубину превышало два километра.

Поражает и речная сеть Марса, его грандиозные речные долины, образовавшиеся более трех миллиардов лет назад. Они достигали 2000 километров в длину и 200 километров в ширину! На Земле нет ничего подобного древним рекам Марса. Что величавый Нил, что Волга — ручейки, журчащие перед ними.

Согласно компьютерной модели, на Красной планете в то время наблюдалась бурная вулканическая деятельность. В атмосферу планеты поступали миллионы тонн углекислого газа. Возник «парниковый эффект», разогревший Марс. В этой модели — а в реальности? — сложились условия, при которых могла развиться жизнь.

…Теперь в марсианском раю запустение. Недостатка в сценариях катастрофы нет. Вот один из них. В нем с небес Земли и Марса обрушиваются частые ливни. Постепенно они «вымывают» из атмосферы весь кислород. С этого времени судьбы двух планет решительно разнятся. На Земле едва затвердевшая кора «рвалась, кипела, пузырилась и пучилась; потоки лавы и магмы извергались наружу» (см. «Знание — сила», 2000, № 12), обволакивая планету и сохраняя ее тепло.

А маленький Марс — он в десять раз по массе меньше Земли — остыл гораздо быстрее. Большинство вулканов потухло. Углекислый газ перестал пополнять атмосферу. Она истончалась и совсем не удерживала тепло. В течение двух миллиардов лет Марс превратился в ледяную пустыню. А начались эти перемены около 3,8 миллиарда лет назад.

Кружение космической юлы

Вообще Марс — планета, подверженная переменам. У него, не считая Плутона и Меркурия, самая эллиптичная орбита. Он приближается к Солнцу на 207 миллионов километров и удаляется от него на 250 миллионов километров. Заметно меняется и наклон оси вращения Марса. Сегодня она наклонена на 22 градуса относительно плоскости орбиты, то есть всего на 1,5 градуса меньше, чем земная ось.

Шесть миллионов лет назад, по расчетам французского астронома Жака Ласкара, наклон оси Марса составлял 47 градусов. В подобном положении его полюса получали больше всего солнечного тепла. Это привело к полному таянию марсианских ледников. В атмосферу планеты попали огромные количества углекислого газа и водяных паров. Пары конденсировались, покрыв Марс океаном глубиной в несколько метров, полагает американский планетолог Алан Ховард.

В компьютерной модели, составленной группой французских астрономов во главе с Ласкаром, ось вращения Марса за последние 10 миллионов лет часто меняла свой наклон; диапазон ее колебаний составил от 13 до 47 градусов. Причиной тому было притяжение могучих соседей планеты — Юпитера и Сатурна. Марс рядом с ними, что юла, которую подталкивают во время ее вращения. Планета совершает перескок, и резко меняется интенсивность солнечного излучения, получаемого Северным полюсом. Сейчас, например, на Марсе ледниковый период.

Добавим, что Ласкар уже не первый раз составляет модели поведения планет в отдаленном прошлом. На страницах журнала «Знание — сила» (2002, № 4) упоминалась его компьютерная модель «Земля без Луны». Согласно ей, Земля могла бы, как и Марс, постоянно менять свой наклон, если бы не массивная Луна, удерживавшая ее от неожиданных кувырков.

Долина гейзеров на карте Красной планеты

Да, Марс превратился в пустыню, но не вся его вода испарилась. Немало ее просочилось в грунт и замерзло. Полтора года назад американский зонд «Maрс Oдиссей» обнаружил на 60-м градусе южной широты целый океан водяного льда, расположенный под поверхностью Марса. Даже первый метр грунта здесь наполовину состоит изо льда. По словам американского физика Билла Фелдмана, «этого вполне хватит, чтобы снабдить водой экспедицию, которая прибудет на Марс». Истинные размеры океана определит зонд «Марс Экспресс».

А по Марсу, кажется, вспять времени и природе побежали новые реки. Покоя там нет, и не в одних бурях дело. Всюду на стенах каньонов и кратеров виднеются странные борозды. Американские исследователи Майкл Малин и Кеннет Эджетт обнаружили их на сотнях фотографий, полученных с Марса. Их возраст всего несколько миллионов лет, а может, и несколько столетий.

Малин и Эджетт предположили, что эти борозды — они получили название Gully, «водостоки» — оставлены гейзерами, струями воды, внезапно вырвавшимися из недр Марса. Их напор так велик, что они прорывают глубокие желоба, прежде чем успевают испариться.

В таком случае на глубине 100 — 400 метров еще и сейчас должна быть жидкая вода. Все говорит против этого. На Марсе страшный холод, и при температурах от -70 до -100 градусов грунт промерз на два километра вглубь. Впрочем, на планете есть магматические очаги, где лед может плавиться, превращаясь в воду.

Назывались и другие причины появления этих борозд: грязевые потоки, взрывы газовых включений, содержащихся в кристаллических породах или ледяных глыбах. Разлетевшиеся обломки породы могли оставить такой же след, как струя воды.

Наконец, в марте 2003 года Филипп Кристенсен из Аризонского университета опубликовал на страницах «Nature» свою гипотезу. В ней то же таяние, но не сухого льда, а водяного, меняло ландшафт Марса, украшая его бороздами. «Они очень молоды. Это меня озадачило. Если грунтовые воды располагаются близко к поверхности Марса, то почему они оставались в покое миллиарды лет и лишь недавно пришли в движение?» — спорит он с Малином и Эджеттом.

Рассматривая фотографии борозд, Кристенсен убедился, что все они располагаются с наиболее холодной стороны кратера или долины, они словно тянутся к ближайшему полюсу планеты. «Почему? Если уж говорить о таянии грунтовых вод, то как объяснишь, что они тают, где холоднее?» Там же обычно скапливается снег. Ведь иногда на Марсе наблюдаются бурные снегопады. Поверхность планеты покрывается слоем снега толщиной до десяти метров. При потеплении снег подтаивает, и по поверхности проносятся потоки талой воды, прорезая в ней новые русла — те самые борозды. От испарения эта вода защищена снежным покровом.

Интерес к этим странным бороздам не случаен. В целом ряде гипотез они приводят нас к источникам воды, а подобные источники, особенно горячие, могли бы стать идеальным местом для поселения примитивных организмов, например для популяции бактерий. Но все это лишь предположения. Марс хранит еще множество тайн. Поэтому и американские, и европейские ученые, готовясь к экспедициям 2003 года, уже планировали новые полеты на Марс.

Летайте самолетами «Марсаэро»!

Так, руководители НАСА намерены в 2009 году отправить на Марс передвижную лабораторию. В том же году они намечают исследовать Марс с помощью беспилотного самолета, оснащенного пропеллером.

Подобный летательный аппарат — это нечто среднее между спутниками, кружащими по марсианской орбите, и аппаратами, что совершают посадку на Марс и ведут «полевые исследования». Самолет может выполнять обе эти задачи. Он будет фотографировать планету с большой высоты, а совершив посадку, проведет точнейшие измерения. Он зафиксирует колебания магнитного поля Марса, обнаруживая по ним залежи полезных ископаемых или скопления льда или воды в недрах планеты.

О полетах на Марс говорил еще пионер американской космонавтики Вернер фон Браун, один из тех, кто готовил посадку «Аполлона» на Луну. «В марсианской пустыне, — сообщал он на страницах своей знаменитой книги «Старт в космос», — может совершить посадку любой крупный самолет, способный подолгу парить в разреженной атмосфере Марса».

Размеры марсианского планера впечатляли: он весил 150 тонн! «Земных» тонн, ведь Марс планета маленькая. Сила тяжести здесь ниже, чем на Земле. Тот же самый планер весил бы здесь «всего» 57 тонн. На его борту, размышлял Браун, разместятся экипаж из девяти астронавтов, два автомобиля, аппаратура, все необходимые запасы, а также все, что может понадобиться при возвращении с Марса. По окончании работ астронавты снимут крылья самолета и установят его корпус вертикально. Планер превратится в ракету. Он катапультируется в космос.

План Вернера фон Брауна начинает сбываться, хотя теперь речь идет лишь о запуске беспилотного самолета.

Если этот план сбудется, начнется новая эра в воздухоплавании. Беспилотные самолеты облетят весь Марс, а также другие планеты и спутники, у которых есть атмосфера. В списке грядущих целей — Венера, Юпитер, а также один из спутников Сатурна Титан. К концу ХХI века в небе над Красной планетой будут сновать самолеты с экипажами астронавтов, тщательно, пядь за пядью обследуя открывшийся им новый мир.

Что там, за поясом астероидов?

После 2011 года, по планам Европейского космического агентства, на Марс прибудет автоматический аппарат, который соберет образцы грунта Красной планеты и доставит их на Международную космическую станцию, а после карантина — на Землю. Подобный эксперимент станет «генеральной репетицией» перед полетом людей на Марс. Если грузовой корабль без особых проблем прибудет на Землю, значит и пилотируемый экипаж наверняка возвратится из межпланетной экспедиции.

Планы НАСА заселить Марс принимают вполне конкретные очертания. Первая высадка людей на эту планету намечена на 2020 год…

И вот тут, пока публика готовится к бурным, продолжительным аплодисментам, встречая череду — после стольких-то лет неудач — марсианских триумфов, признаем, что увлеченные вопросами, которые мы задаем Марсу о недрах, воде, микробах, мы забываем, что сами до сих пор так и не ответили убедительно на два важнейших для нас вопроса, касающихся марсианских исследований.

Во-первых, для чего нужно посылать людей на Марс, когда по нему могут ездить самоходные роботы, а над ним кружить искусственные спутники? Нас гонит лишь нетерпение. Мы не хотим ждать еще десятилетия, пока появится техника, отвечающая нашим упованиям. Увы, наши всевидящие приборы пока, скажем так, глупы. Они смотрят только туда, куда направит их взгляд человек. Они пройдут мимо слона и не заметят его, если их камеры будут повернуты в сторону. И лишь человек, прибывший на Марс, маленький, озирающийся зверек посреди Красной планеты, может, неожиданно меняя направление поисков, найти то, чего не дождаться от современных машин.

Да, многие специалисты полагают, что ни роботы, ни автоматические зонды не обнаружат жизнь на Красной планете, даже если таковая там есть, ведь возможности этих аппаратов ограничены. Жизнь на Марсе способен найти лишь человек. «До сих пор еще не создан робот, которого можно было бы послать за покупками в супермаркет, — иронизирует известный американский инженер и футуролог Роберт Зубрин, президент «Марсианского общества». — Как же направлять подобные аппараты для исследования чужой планеты?» Сам он давно ратует за создание на Марсе колонии космонавтов.

Во-вторых, зачем нам вообще нужен Марс? Что ищем мы на этом «плацдарме для будущего человечества»? Точка зрения оптимистов и вообще сторонников дорогостоящих космических предприятий изложена в программной статье Джеско фон Путткамера, одного из руководителей НАСА, опубликованной на страницах немецкого журнала «Р.М.». Вот некоторые выдержки из этой статьи.

«В ближайшие 20 — 25 лет люди высадятся на Марсе. Освоение новой планеты имеет фундаментальное значение для выживания человека как биологического вида, даже для бессмертия человечества… В отдаленном будущем, после начала заселения Марса, сфера интересов людей еще более расширится; она охватит сперва пояс астероидов, содержащий 98 процентов из 5000 известных нам астероидов и планетоидов, обращающихся вокруг Солнца, многие из которых являются, может быть, богатейшими кладовыми сырья — платины, палладия, иридия, рубидия, а также дейтерия, водяного льда и других веществ, которые будут чрезвычайно нужны жителям Земли и Марса. Разведка, добыча и доставка этих полезных ископаемых станет новым этапом в консолидации человеческих усилий. Вызывает большой интерес и исследование отдаленных спутников Юпитера и Сатурна — Европы, Ганимеда и Титана, из которых особое внимание привлекает Европа, покрытая водяным льдом, обладающая атмосферой и имеющая, как предполагают, запасы воды, где могут отыскаться следы жизни».

Точка зрения скептиков представлена в статье известного российского астронома В. Г. Сурдина, публикуемой в нашем журнале.

Истина же, пожалуй, в том, что наше стремление в космос уже неудержимо. Лишь крупные — космические или планетарные — катастрофы могут помешать нашему триумфальному шествию по ближайшим большим и малым планетам. Марс — соседняя с нами планета. Марс лежит у нас на пути, как когда-то, в глубокой древности, на пути у первых мореплавателей лежали островки, преграждавшие им выход из залива. Миновать Марс невозможно. Его предстоит долго и дотошно исследовать и осваивать. Быть может, когда-то Марс был лабораторией, где рождалась жизнь, теперь он становится нашим учебным полигоном, где мы робко, как первые мореходы древности, учимся плаванию в открытом космосе.

Искусственные спутники Марса

До прибытия зонда «Марс Экспресс» вокруг Красной планеты обращались два автоматических зонда, ставших ее искусственными спутниками.

«МАРС ОДИССЕЙ». Стартовал 7 апреля 2001 года, а 23 октября того же года достиг Марса и стал его спутником. Высота орбиты — 400 километров. Время обращения — 2 часа. Стартовая масса зонда — 725 килограммов, ширина — 2,6 метра. Основная задача — исследование поверхности Марса и поиск воды.

«МАРС ГЛОБАЛ СЕРВЕЙОР». Стартовал 7 ноября 1996 года и приблизился к Марсу 12 сентября 1997 года. Масса зонда — 1062 килограмма, высота — 3 метра. С марта 1999 года занимается картографированием поверхности Марса. Передал на Землю более ста тысяч фотографий. Разрешающая способность некоторых снимков составляет всего полтора метра.

Дорого ли покорение Марса?

В 1989 году президент США Джордж Буш-старший заявил, что целью НАСА будет полет на Марс. Позднее американский конгресс отказался от этого проекта, поскольку, по расчетам, проведенным в 1991 году, он поглотил бы около 450 миллиардов долларов. Проект посчитали утопией и на какое-то время забыли. Между тем самый известный энтузиаст полетов на Марс Роберт Зубрин доказывает, что для «марсианской программы» хватило бы и 30 миллиардов долларов.

Роботы на марше, роботы на Марсе!

Люди запустили на Марс, Луну и Венеру более полусотни аппаратов, но только пять из них могли передвигаться без нашей помощи: два советских лунохода, отправленных на Луну почти тридцать лет назад, и три американских робота, доставленных на Марс в 1997 и 2004 годах. Все эти аппараты были оснащены колесами, но это не лучший способ передвижения на планете, где нет ни грунтовых дорог, ни автострад. Поэтому конструкция роботов со временем изменится.

Весной 2001 года на полигоне НАСА в Калифорнии начались испытания восьминогого робота-паука «Scorpion». Он без труда перебирается через россыпь гравия или песчаные дюны. В путешествии по чужой планете ему не нужна связь с наземным центром управления. Это очень удобно! Ведь Марс — исключение из правил. Он расположен неподалеку от нас. Радиосигнал доходит туда быстро. Если же робот отправится на отдаленную планету, сигнал будет идти туда не одну минуту. Вот где от него потребуют полной самостоятельности!

Среди других кандидатов на заселение далеких планет — роботы-змеи. В отличие от настоящих змей, они будут перекатываться на десятках миниатюрных колесиков. Они могут переползать каменные глыбы, перемахивать через песчаные дюны или преодолевать расселины в скалах. Прямо из посадочного аппарата, не прибегая к помощи трапа, они спустятся на поверхность планеты. Всеми частями механизма они будут исследовать ее. Сенсоры, закрепленные на их обшивке, могут анализировать грунт, проводить сейсмические измерения и даже искать следы воды, разве что не сумеют исследовать ее атмосферу. В НАСА намерены испытать подобных роботов на Марсе в 2007 или после 2010 года. Возможно, что вслед нашим луноходам они высадятся на Луне или прибудут на какой-нибудь астероид. Позднее эти роботы откроют для себя спутники планет-гигантов.

В скором времени появятся и «полиморфные» роботы, готовые приспособиться к самым разным условиям, царящим на планетах Солнечной системы. Ход Липсон и Джордан Поллак из бостонского Brandeis University уже придумали первых роботов, которые сами могут менять свою форму, встречая неожиданную преграду. Возможно, лет через двадцать подобные роботы примутся исследовать просторы Солнечной системы, готовя базы, на которые потом прибудут их творцы и создатели — люди.

Александр Волков