"Журнал «Компьютерра» N 10 от 13 марта 2007 года" - читать интересную книгу автора (компьютерра журнал)

КОСМОС: Красный вектор: Что нового мы узнали о Марсе за последние десят лет?

Автор: Александр Бумагин

С тех пор как переводчики переврали смысл работы Скиапарелли, разместив на Марсе рукотворные каналы, разговоры об этой планете не утихают. Голубая мечта о братьях по разуму сменилась зыбкой надеждой о жизни на Марсе хоть в какой-нибудь форме. А после того, как многочисленные зонды не смогли найти и следа марсиан, человечество решило восполнить образовавшийся пробел фантазиями о возможной колонизации Марса в будущем, заговорило о терраформировании и регулярных межпланетных перелетах. Особое отношение к Марсу хорошо иллюстрируется статистикой: с 1990 года к другим планетам было отправлено шестнадцать автоматических станций. К Меркурию, Венере, Луне, Сатурну и Плутону послали лишь по одному зонду, Марс за это время удостоился одиннадцати аппаратов.

«Красная мечта» омрачается неутешительной и где-то мистической статистикой. Из тридцати семи запусков к Марсу успешными можно считать только пятнадцать, и то если давать по пол-очка частично удавшимся экспедициям. Сравните, скажем, с Юпитером, до которого добрались все шесть посланных к нему зондов. Статистика последних лет выглядит получше, но без крупных разочарований и здесь не обошлось.

Жизнь на Марсе - вот знамя всех последних исследований. В прошлом или настоящем - это уже другой вопрос. Исходя из земных взглядов на жизнь, ученые давно обозначили два важнейших, пусть и не единственных условия ее существования: воду и защиту от космической радиации [Проблема верности выбранных критериев лежит большей частью в области философии, поскольку нам известен лишь один-единственный достоверный случай возникновения жизни. Нельзя отрицать, что на Марсе и других небесных телах могла возникнуть жизнь, организация которой в корне отличается от земной. Однако обнаружение такой «совсем чужой» жизни - скорее вопрос удачи]. Соответственно большинство недавних проектов по исследованию Красной планеты были ориентированы именно на эти цели - особенно поиск воды. Итак, чего же добилось человечество, потратив за последний десяток лет больше четырех миллиардов долларов на эти цели? Что нового мы узнали о Марсе из результатов работы многочисленных орбитальных станций и спускаемых аппаратов? Краткий ответ на этот вопрос можно найти на стр. 48, а ниже мы обсудим более подробно итоги наиболее важных проектов.

Зонд Mars Global Surveyor (MGS) первым прибыл к Марсу в рассматриваемый нами десятилетний период и оказался настоящим долгожителем, проработав более девяти лет. Не случайно его считают своего рода олицетворением десятилетки. Два главных достижения MGS - это, наверно, создание первой топографической карты всего Марса (с разрешением 230 метров на точку) и прояснение вопроса с магнитным полем планеты.

Хорошо известно, какое значение имеют атмосфера и магнитосфера Земли для всего живого. По мнению биологов, земные бактерии погибли бы на Марсе за несколько минут под ультрафиолетом Солнца, а прочие космические лучи сыграли бы роль контрольного выстрела. До получения результатов от MGS данные о марсианском магнитном поле были противоречивы, и не все специалисты брались утверждать, что оно вообще есть [Первую информацию о магнитном поле планеты получили советские «Марс-2» и «Марс-3», но однозначной интерпретации данных этих и других аппаратов не было]. Оказалось, что полноценным магнитным полем, сравнимым по структуре с земным, Марс действительно не обладает. Его поле носит остаточный характер и порождается намагниченностью отдельных участков коры планеты, при этом южное полушарие намагничено сильнее северного. Не исключено, что когда-то Марс обладал и глобальным магнитным полем, которое защищало поверхность от губительных для всего живого космических лучей. Этот вывод дал надежду. Теперь можно небеспочвенно предполагать, что на ранних стадиях эволюции Марса на нем была благоприятная для жизни радиационная обстановка. Если это постулировать, получается, что поиски жизни на Марсе связаны прежде всего с водой.

Пара и льда на четвертой планете хватило бы на пару-тройку крупных озер, а может, и больше, но в том-то и дело, что никаких озер на Марсе нет. Это безводная пустыня, едва прикрытая скудной атмосферой. Сочетание температуры и давления на поверхности не позволяет H2O долго пребывать в жидкой фазе. Даже если вода и попадает на поверхность из недр, она быстро замерзает или испаряется. Поэтому искать воду на планете можно в трех направлениях. Первое: поиск следов существования воды в прошлом, когда, возможно, условия были другими. Второе: поиск существующих грунтовых вод. Третье: поиск следов выхода этих грунтовых вод на поверхность. В работе по первому и третьему пунктам, как полагают многие ученые, MGS очень даже преуспел. Аппарат оценил запасы льда на полюсах. На детальных снимках зонда были обнаружены русла, которые вполне могли быть водными, а на стенках некоторых кратеров замечены свежие следы деформации, причиной которых тоже могла быть вода. Любопытны и топографические исследования MGS. Они показали, что северное полушарие Марса имеет гораздо более гладкую поверхность, что при желании тоже можно связать с существованием там океана в далеком прошлом. Наконец, слоистые породы, найденные на поверхности, возможно, образовались вследствие длительного существования водоемов в прежние эпохи.

Последнее, что сделал MGS для общего дела, - нашел места посадки для марсианских роверов Spirit и Opportunity, которые продолжили искать воду. А первый марсоход Sojourner (миссия Mars Pathfinder) способствовал успеху этой парочки в технологическом плане, обкатав все наработки конструкторов и программистов - у NASA ведь не было опыта эксплуатации аппаратов, подобных советским луноходам. Например, Sojourner позволил довести до ума полуавтоматическую систему перемещения марсоходов, и теперь действующие роверы, получив с Земли команду о конечном пункте пути, самостоятельно прокладывают маршрут и обходят мелкие препятствия.

Впрочем, после успехов Mars Pathfinder настал конец 90-х, ознаменовавшийся очередным таинственным марсианским злоключением человечества. Все три аппарата, посланные к Красной планете в преддверии ее очередного сближения с Землей, были потеряны. Nozomi и Climate Orbiter не смогли выйти на орбиту, а Polar Lander скорее всего разбился при посадке. В Интернете вы найдете немало сайтов, посвященных марсианской… ПРО, где подробно описаны все неудачи. Комментировать «проделки марсиан» мы не станем, тем более что, по словам представителей NASA, провалы вызваны банальным недостатком в людях и деньгах. Программа изучения Марса была пересмотрена, и при подготовке к следующему полету особо не скупились.

Зонду Mars Odyssey надлежало в основном заниматься геологическими изысканиями. Из его открытий нужно особо отметить обнаружение с помощью российского нейтронного детектора HEND подпочвенных пород, богатых льдом. Оказалось, что такие залежи есть не только вблизи полюсов, а содержание льда в некоторых местах доходит до 75% (отметим, что на глубину больше метра «зрение» прибора не проникает).

Благодаря наблюдениям зонда, удалось найти подтверждение гипотезе доктора Клэнси о сложном гидрологическом цикле Марса, зависящем от прецессии довольно вытянутой орбиты планеты [Более подробное описание см. на vivovoco.rsl.ru/VV/JOURNAL/NATURE/09_05/IKIAN_3.PDF]. Теория основана на том, что сезоны в обоих полушариях не одинаковы: лето южного полушария, приходящегося на перигелий, намного теплее лета северного, совпадающего с прохождением афелия. В среднем в течение года водяным парам легче попасть из южного полушария в северное, чем наоборот, и в нашу эпоху вода постепенно скапливается в северной полярной шапке. Когда через тысячи лет прохождение афелия будет близко по времени к лету южного полушария, вода начнет «перекачиваться» обратно. Один полный цикл такого круговорота составляет около 50 тысяч лет. Таким образом, благодаря и ныне здравствующему «Одиссею», в глазах землян вода на Марсе стала гораздо подвижнее, ее оказалось больше, при этом не только в полярных шапках и не только на поверхности.

В 2003 году американское «засилье» возле Красной планеты разбавил европейский зонд Mars Express. Пожалуй, это «самый российский» аппарат из всех, посланных к Марсу за десять лет. Если бы не авария «Марса-96», погубившая многие европейские приборы и поставившая крест на запланированных экспериментах ESA, этого зонда не существовало бы вовсе.

Mars Express позволил обнаружить еще больше водяного льда и даже открыл замерзшее подземное море, если конечно, желаемое не принято за действительное. Британские ученые обратили внимание на рельефные образования в пяти градусах к северу от экватора, напоминающие ледяную пустыню земной Арктики. Сейчас полагают, что море размерами 800 на 900 км может иметь до 45 м в глубину. Марсианское море льда надежно укрыто тонким слоем пыли и вулканических пород, что предотвратило испарение предполагаемого водоема.

В угоду популярным разговорам о колонизации планеты Mars Express попробовал также отыскать залежи карбонатов. Их наличие, во-первых, послужило бы косвенным доказательством существования в прошлом изобилия воды, а во-вторых, гипотетически карбонаты можно было бы использовать для обогащения атмосферы углекислотой в ходе глобального изменения климата в отдаленном будущем. Поиски, правда, ни к чему не привели.

Самым же сенсационным достижением зонда стало обнаружение в атмосфере Марса следов метана - газа, который долго и безуспешно искали другие аппараты. Дело в том, что метан в марсианской атмосфере постоянно разрушается из-за фотодиссоциации. Следовательно, хоть содержание газа в атмосфере и ничтожно, все равно необходим источник его постоянного возобновления. Есть два кандидата в такие источники: результаты жизнедеятельности или вулканическая активность, пусть и остаточная. И хотя надежды связываются именно с первым предположением, неподтвержденными остаются обе гипотезы. Пока же ученые подсчитали, что в атмосферу планеты должно ежегодно попадать около 300 тонн метана, что, к сожалению, не приближает нас к истине.

Увы, технические неполадки не позволили состояться наземной части миссии: британский зонд Beagle 2 был потерян при посадке. Зато в течение месяца после этой аварии на Марсе высадился целый десант. С интервалом в три недели на Красной планете оказались марсоходы-близнецы Spirit и Opportunity. В NASA, с одной стороны, захотели исследовать два разных типа местности, а с другой - подстраховаться на случай неудачи с одним из аппаратов. К счастью, с января 2004 года и до сих пор оба марсохода неспешно путешествуют по планете, давно уже отработав положенное.

Главная задача роверов заключалась в подтверждении полученных с орбиты данных о прошлом воды на Марсе. Spirit посадили в кратере Гусев на предполагаемое высохшее озеро, в которое впадает сухое русло, а Opportunity начал свой путь на плато Меридиана, в месте, где с орбиты отыскали следы гематита, который на Земле часто образуется именно с участием воды. Отрадно, что через двести метров пути Opportunity нашел искомый минерал. «Спириту» повезло меньше: озеро, если оно и было, оказалось засыпано вулканическими породами, и следы воды аппарату попались чуть ли не через год после начала странствий. И все-таки оба марсохода нашли то, что искали.

Конечно, с уверенностью говорить о кристально чистой марсианской воде по-прежнему нельзя. С не меньшим успехом она могла быть и вязким селем. Более того, обнаружение гипергенного минерала ярозита (сложного сульфата железа), не слишком устойчивого при изобилии влаги, тоже говорит не в пользу «полноводного Марса». И уж конечно, марсоходы не смогли ничего определенного сказать о жизни на планете, хотя их открытия и породили многочисленные спекуляции на эту тему.

Но "мы продолжаем следовать стратегии «идти за водой», - сказал Майкл Мейер (Michael Meyer), руководящий марсианскими исследованиями в NASA в связи с запуском Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Зонд начал основную работу в ноябре прошлого года, а самым многообещающим его экспериментом будет поиск воды во всех ее фазах на глубинах до нескольких сотен метров. В этом будет задействован итальянский радиолокатор SHARAD (Shallow Subsurface Radar), с которым, правда, сейчас есть некоторые проблемы.

Специалисты NASA прямо заявляют, что MRO должен помочь ученым определить, как и где в дальнейшем искать на Марсе жизнь или ее следы. Именно эта цель поставлена зонду Phoenix Mars Scout, который должен стартовать в нынешнем году, и следующему за ним марсоходу Mars Science Laboratory.

Последние десять лет принесли больше информации о Марсе, чем все минувшие столетия. Со времен «Викингов», три десятка лет назад продемонстрировавших человечеству безжизненную пустыню на поверхности планеты, мы многое узнали о нашем «самом перспективном» соседе. В своем приоритетном направлении - поиске воды - исследователи заметно продвинулись вперед. Но внеземная жизнь, как это ни грустно констатировать, так и не была найдена и мизерные шансы на ее обнаружение тают с каждым годом. Были развеяны, может быть, последние мифы о марсианах, и дети наших детей, возможно, даже не услышат о таинственном «Лице», так будоражившем воображение землян в XX веке. Однако не прекращающиеся попытки ученых найти доказательства пригодности Марса для жизни говорят о том, что среди нас еще очень много людей, которые верят. Верят в то, что когда-то появятся новые викинги и колумбы, которые рискнут ступить на Марс и останутся на нем жить.

У Mars Reconnaissance Orbiter все еще впереди, но он уже сумел обставить предыдущие марсианские миссии по части переданных данных. За первые месяцы работы от него приняли такой объем информации, какого ни один из марсианских зондов не набирал за весь срок службы. Если ничего не случится, очень скоро MRO обгонит все эти зонды вместе взятые. Технологии не стоят на месте. Интересно, скажем, сравнить компьютерную начинку Global Surveyor и Reconnaissance Orbiter. Первый был оснащен специальным микропроцессором Marconi 1750A и обладал оперативной памятью 128 Кбайт. Для хранения данных в MGS был предусмотрен твердотельный накопитель емкостью 375 Мбайт. Информация на Землю передавалась со скоростью до 83 кбит/с. Для нужд MRO адаптировали процессор PowerPC с тактовой частотой 133 МГц (эта версия называется X2000 Rad 750), он работает со 128 Мбайт «оперативки». MRO может хранить на борту 20 Гбайт данных, передавая их на Землю со скоростью до 3,5 Мбит/с.