В поисках жизни
На Марс, нашего ближайшего соседа по Солнечной системе, человечество с вожделением смотрит уже не один десяток лет. Надежда найти жизнь на Красной планете то угасает, то загорается с новой силой... Так всё-таки зачем нам нужен Марс? Будут ли там яблони цвести? Какие перспективы для человечества открывают исследования Красной планеты? Какую роль в этих исследованиях играет наша страна? На эти и другие вопросы отвечает Олег Игоревич Кораблёв, заведующий отделом физики планет ИКИ РАН, доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН.
– Олег Игоревич, что сейчас происходит на Марсе? Какого рода исследования там ведутся?
– Марс исследуется интенсивно и непрерывно уже много лет. Действительно, ещё в 50-е годы прошлого века все считали, что там есть жизнь, обильная растительность, и самые первые спутники, которые летели к Марсу, оснащались приборами, которые в инфракрасном диапазоне могли обнаружить такие признаки. Но кроме ложных сигналов это ничего не дало.
Однако энтузиазм не угасал, и экспедиция «Викинг», совершившая посадку на поверхность планеты, довольно долго занималась поисками там жизни. Результаты были неоднозначными и скорее отрицательными, хотя споры не угасают по сей день. Большинство исследователей сходятся во мнении, что реакции, которые тогда наблюдались, были связаны с присутствием на поверхности Марса сильного окислителя.
Олег Игоревич Кораблёв, заведующий отделом физики планет ИКИ РАН, доктор физико-математических наук, член-корреспондент РАН. Фото: Н. Лескова.
После этого решили, что искать на Марсе нечего, и в течение 15 лет туда никто не летал, за исключением советских аппаратов «Фобос». Они были нацелены на спутник Марса. С Фобосом тогда не получилось, однако один из аппаратов исследовал Марс в течение нескольких месяцев. На фоне последовавшего вакуума в планетной программе это было успехом.
Следом были две крупные неудачи – сначала с «Mars Observer», который перестал отвечать при подлёте к Красной планете, потом – с нашим «Марсом-92», который не удалось вывести на межпланетную траекторию. Та же история повторилась с нашим аппаратом «Фобос-грунт».
Но марсианская наука не стояла на месте, реализовывалась в более скромных экспедициях. С 2001 года мы регулярно участвуем своими приборами в марсианских исследованиях, которые, правда, не очень заметны на фоне крупных американских удач. Постепенно уровень исследований Марса догоняет уровень исследований Земли. Речь идёт о геофизике планеты, подробном описании её поверхности, внутреннего строения, атмосферы, климатических циклов. Детальность в исследованиях Марса высока. Обрабатываются большие объёмы данных, и приборы для исследований Марса иногда даже более продвинутые, чем в случае исследования Земли.
– Есть ли по результатам работы этих аппаратов какие-то неожиданности для учёных?
– Возвращаясь к теме жизни, на борту аппарата «Марс-Экспресс» есть прибор ПФС, способный измерять малые атмосферные газы, которые могут свидетельствовать о наличии каких-то неравновесных процессов на планете и, возможно, даже жизни. Речь идёт, в первую очередь, о метане. Можно спорить, насколько этот Фурье-спектрометр, изготовленный в Италии с нашим участием, может это сделать, но сама такая возможность вдохновила многие научные группы. В 2003-2004 году было объявлено об обнаружении метана, по данным ПФС и по астрономическим наблюдениям.
На эту тему было множество дискуссий, прошли специальные конференции. В 2011 году на поверхность был доставлен марсоход «Curiosity», на борту которого в составе большого комплекса есть лазерный спектрометр, способный брать образцы атмосферы и искать в ней метан и некоторые изотопы воды.
Марсоход Кьюриосити прославился своими селфи на фоне марсианских ландшафтов. На этом панорамном снимке, сделанном 26 марта 2021 года Кьюриосити «позирует» на фоне холма Мерку (Mont Mercou) высотой 6 метров. Если присмотреться, то слева от марсохода можно замерить след от сверления скальных пород для взятия проб. Фото: NASA/JPL-Caltech/MSSS.
Вначале он не обнаруживал метан, но в 2015 году, были получены положительные значения. Через несколько лет было обнаружено ещё несколько выбросов метана. Кроме того, был использован более чувствительный режим, когда из образца удаляется углекислый газ, составляющий на Марсе до 96 процентов. Если его удалить, можно в 20-25 раз увеличить содержание других газов в образце. При помощи этих измерений был обнаружен очень низкий уровень метана, так называемый фоновый метан, меняющийся с сезоном. Измерения с наземных обсерваторий, кстати, тоже показывают то наличие, то отсутствие метана на Марсе. Это очень странно и труднообъяснимо с точки зрения атмосферной химии и физики. Метан – очень стабильное соединение. На Земле он в основном биогенный, но даже на нашей планете его содержание меняется слабо и медленно, в отличие от других газов. Почему на Марсе должно быть иначе, непонятно. Множество научных групп пытаются обнаружить процессы, которые бы уничтожали метан быстрее, чтобы объяснить эту переменность, но пока ничего не получается, хотя прошло уже почти 20 лет.
– А может быть, марсиане живут глубоко под поверхностью, выходят оттуда время от времени наверх, и тогда приборы засекают повышение уровня метана?
– Марсиане могут жить под грунтом и, выходя на поверхность, подобно нашим коровам, производить метан. Но при этом он будет всё равно накапливаться в атмосфере, перемешиваясь за несколько недель. Здесь же ничего подобного не происходит.
В 2016-м году был запущен «ЭкзоМарс», в концепцию которого были заложены измерения малых атмосферных составляющих. Хотелось понять, что происходит на Красной планете – то ли там действительно есть жизнь, то ли недра её неспокойны, и из них время от времени исторгаются газы. На борту, из четырёх приборов – два российские, в том числе наш спектрометр АЦС. Без ложной скромности, это наиболее чувствительный прибор, способный измерять такие соединения. В 2019-м году мы опубликовали первую статью в Nature. Результат наших исследований – метана мы там не видим. Зато в этом же месте мы нашли новую полосу углекислого газа, которую никогда ранее не наблюдали. В атмосфере другой планеты иногда удается провести измерения, недоступные в земных лабораториях.
Закат на Марсе, снятый марсоходом Кьюриосити 15 апреля 2015 г. Фото: NASA/JPL-Caltech/MSSS/Texas A&M Univ.
Сделаны и другие уникальные наблюдения. Впервые изменили озон в инфракрасном диапазоне, на соседнем участке обнаружили новое соединение – хлороводород. В атмосферах Земли и Венеры это вещество играет важную роль, а для Марса – новый фактор, который теперь надо принимать во внимание. Мы видим много чего удивительного – но не видим метана.
– Как такое возможное – они видят, а вы нет?
– Это интересный вопрос. Есть группы, которые критикуют измерения «Curiosity», говоря, что в их приборе есть метан, привезённый с Земли. Мы ничего не критикуем, но констатируем то, что видим сами. Как будет решено это противоречие, пока не знаю. Вопрос с метаном остается открытым.
– Мы читаем новости о том, что сейчас на Марсе активно работают американские роботы, летают вертолёты. Участвуем ли мы во всём этом?
– Мы не участвуем в американских программах последних лет («InSight», «Perseverance»). Но сказать, что мы не исследуем Марс, будет неправильно. На «Curiosity» есть российский прибор. TGO («Trace Gas Orbiter») – орбитальный космический аппарат для изучения происхождения малых газовых составляющих в атмосфере Марса с орбиты искусственного спутника. Аппарат создан по программе «ЭкзоМарс» специалистами Европейского космического агентства, два из четырёх научных приборов разработаны в нашем институте. Он был запущен в 2016 году с Байконура нашей ракетой-носителем «Протон-М» и успешно работает, исследуя атмосферу Марса. Это совсем не маленький вклад. Трансляция идёт, в том числе, на российские антенны ОКБ МЭИ, расположенные в Медвежьих Озерах и в Калязине. Восстановлена инфраструктура, которая в какой-то момент была почти полностью утрачена.
Помимо «ЭкзоМарса», который занимается орбитальной наукой, у нас есть заготовка на будущее – в частности, «ЭкзоМарс-2022», где мы принимаем более плотное участие. Здесь у нас (Роскосмос, НПО им. Лавочкина, ИКИ) глубокая кооперация и с европейскими специалистами. Уже в сентябре следующего года открывается окно запуска. Мы надеемся в этом проекте сделать то, что никогда не делалось – взять образцы с глубины более метра, куда не попадают космические лучи. Марс – в этом смысле удивительная планета. В отличие от Земли, где поверхность за сто тысяч лет полностью меняется, там проходят миллиарды лет, и всё остается неизменным. Поэтому мы сможем изучить образцы пород такого возраста, каких на Земле просто нет. Тут ожидается очень много интересного. Так что вертолёты – это, конечно, красиво, эффектно, но это пока чисто демонстрационные полёты.
– Олег Игоревич, допустим, не нашли метан на Марсе. Нет там жизни. Для чего ещё нам нужен Марс с чисто практической точки зрения?
– Пока что Марс в практическом смысле нам не нужен. Жить там рановато. Но надо помнить, что всё-таки Марс – планета, обладающая атмосферой, там есть климат, запасы воды. По сравнению с той же Луной он более гостеприимен. Определенно, его будут посещать пилотируемые экспедиции. Можно планировать форпост с прицелом на будущее. Говорить о том, чтобы туда переселиться, наверное, жестоко. Надо больше думать не о переселении на Марс и другие планеты, а о том, чтобы меньше портить жизнь на Земле. Но движение человечества не остановить, и Марс на этом пути будет первой остановкой.
– В американском блокбастере «Марсианин» герой Мэтта Дэймона развёл райские кущи на Марсе. Насколько это реалистично? Будут ли на Марсе яблони цвести?
– Я фильм не смотрел, но читал книгу. На мой взгляд, там всё достаточно реалистично. Надувной модуль, в котором он развёл картошку, – почему нет. Конечно, трудно это назвать райскими кущами. Жил он весьма скудно. Но всё-таки выжил. Эксперименты такого рода уже проводятся. Есть лаборатории, занимающиеся замкнутым циклом. Там выращивают самые разные культуры, всё это прекрасно растёт, развивается и поддерживает жизнедеятельность людей. Безусловно, это возможно и на Марсе. Главная проблема – это радиационные нагрузки на экипаж при перелёте. Даже короткое посещение Марса чревато такого рода неприятностями, поскольку накопленная доза превышает предельно допустимую для человека. Эта проблема ещё не решена, именно поэтому говорить о колонизации Марса пока рано.
Фотография холма Санта Круз (Santa Cruz), сделанная марсоходом Perseverance 29 апреля 2021 г. Фото: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS.
