Серия «Система Марса»

Сегодня Красная планета встречает роботизированных гостей с Земли безжизненной пустыней, окутанной ржавой пылью. Температура здесь редко поднимается выше нуля, а атмосфера настолько разрежена, что жидкая вода не может существовать в стабильном состоянии на поверхности. Однако ученые почти единодушно сходятся во мнении, что миллиарды лет назад Марс был совсем другим – с бурными реками, глубокими озерами и, возможно, даже огромными океанами.

Как же исследователи пришли к такому удивительному выводу? Давайте же отправимся в увлекательное путешествие в прошлое Марса.

Древние русла рек – первое яркое свидетельство

Все началось в 1971 году, когда космический аппарат NASA "Маринер-9" передал на Землю снимки марсианской поверхности. Ученые были ошеломлены: планета оказалась испещренной извилистыми каналами, поразительно напоминающими высохшие русла земных рек.

Особенно впечатляющим примером стала долина Нанеди (лат. Nanedi Valles), представляющая собой сеть извилистых каналов с притоками и меандрами, которые на Земле формируются только под воздействием постоянных водных потоков. Такие структуры не могли возникнуть в результате кратковременного таяния льда или случайных потоков – они свидетельствовали о длительном существовании стабильных водных потоков.

Еще более интригующими оказались гигантские каналы оттока, такие как долина Арес (лат. Ares Vallis). Их колоссальные размеры (шириной до 100 километров) указывают на катастрофические наводнения невообразимой силы, когда огромные объемы воды внезапно вырывались на поверхность, сметая все на своем пути. Вероятно, в прошлом Марс переживал апокалиптические потопы.

Глинистые минералы – отпечатки древних озер

Окончательно развеяли сомнения марсоходы, которые смогли изучить местный грунт вблизи. Так, ровер NASA Curiosity, исследуя кратер Гейл, обнаружил слоистые отложения глинистых минералов – верный признак того, что он когда-то был заполнен водой. Другими словами, в далеком прошлом кратер Гейл представлял собой глубоководное озеро.

Глина на Земле образуется только при длительном контакте горных пород с водой. Ее присутствие в кратере Гейл означает, что вода существовала здесь достаточно долго – возможно, миллионы лет (достаточный срок для химического преобразования окружающих пород).

Особенно важно, что эти глинистые минералы свидетельствуют о нейтральной среде, в которой они формировались – не слишком кислой и не слишком щелочной. Именно такие условия благоприятны для зарождения жизни, какой мы ее знаем, исходя из "земного опыта".

"Черника" и другие водные минералы Марса

Марсоход NASA Opportunity сделал еще одно удивительное открытие – крошечные сферические образования, прозванные в шутку "черникой" за их форму и размер. Анализ показал, что это гематит – оксид железа, который на Земле обычно формируется в водной среде, например, в горячих источниках.

Помимо "черники", на Марсе найдены и другие минералы-индикаторы воды: гипс, ярозит и различные сульфаты. Все они на нашей планете образуются только в присутствии воды – от пресной до соленой, от нейтральной до кислой. Изучая распределение этих минералов, ученые получают возможность воссоздать историю марсианского водного прошлого – от обширных пресных водоемов ранней эпохи до соленых озер позднего периода.

Дельты рек – природные архивы

В кратере Езеро, где сейчас работает марсоход NASA Perseverance, обнаружена прекрасно сохранившаяся дельта древней реки, ради которой это место и было выбрано для посадки. На снимках четко видны веерообразные отложения наносов – точно такие же, как у земных рек, впадающих в озера или моря.

Дельты особенно важны для исследований, поскольку они не только доказывают существование воды в прошлом, но и служат природными "ловушками" для органических веществ. На Земле такие места часто хранят ископаемые остатки, и именно поэтому NASA выбрало Езеро для поиска возможных следов древней марсианской жизни.

Марсианские метеориты рассказывают свою историю

Удивительно, но часть доказательств водного прошлого Марса прибыла к нам сама! Среди метеоритов, найденных в Антарктиде, ученые идентифицировали фрагменты Красной планеты, выбитые с ее поверхности ударами астероидов.

Один из таких метеоритов – ALH 84001 – стал сенсацией 1996 года, когда исследователи заявили, что обнаружили в нем возможные следы марсианской жизни. Хотя биологическая природа найденных структур остается спорной, метеорит содержит карбонатные минералы, которые на Земле образуются только в водной среде. ALH 84001 доказал, что жидкая вода была на Марсе уже около четырех миллиардов лет назад. Это при том, что возраст Красной планеты оценивается примерно в 4,6 миллиарда лет.

Современные ледяные запасы – наследие водного прошлого

Сегодня вода на Марсе существует преимущественно в замерзшем состоянии. Гигантские полярные шапки, содержащие как водяной лед, так и замерзший углекислый газ (сухой лед), сверкают так, что видны даже в любительский телескоп. Кроме того, обширные ледяные массивы скрываются и под поверхностью — словно природные хранилища, которые берегут водные запасы Марса от испарения в космос.

А радарные данные, полученные с помощью орбитальных аппаратов, намекают на существование соленого озера под южной шапкой, которое остается жидким благодаря экстремальной концентрации солей и давлению километрового ледяного щита.

О богатом водой прошлом Марса свидетельствует и химический состав его современной атмосферы. Было обнаружено, что в ней непропорционально много тяжелых изотопов водорода (дейтерия) и кислорода (O-18) по сравнению с их более легкими "собратьями". Дело в том, что легкие изотопы легче покидают атмосферу планеты, улетучиваясь в космос, тогда как тяжелые остаются. Подобное соотношение изотопов возможно только в одном случае — если на Марсе когда-то существовали огромные объемы воды (моря и океаны), которые постепенно испарились в космическое пространство, оставив после себя этот изотопный след.

Что произошло с марсианской водой?

Собрав все улики воедино, ученые смогли воссоздать удивительную и в тот же момент драматичную историю Марса. Когда-то он был влажным миром, похожим на раннюю Землю, но потом случился климатический коллапс, и постепенно планета превратилась в промерзлую пустыню.

Ключевую роль в этой трансформации сыграли два фактора, усиливающие друг друга. Во-первых, малая масса планеты — всего 10% от земной — означала слабую гравитацию, недостаточную для удержания легких газов. Во-вторых, Марс лишился своего глобального магнитного поля (или оно изначально было слабым), которое на Земле действует как щит, отражающий солнечный ветер. Без этой защиты заряженные частицы со стороны Солнца беспрепятственно бомбардировали верхние слои атмосферы, буквально "сдувая" их в космос атом за атомом. Эти два процесса запустили необратимую цепную реакцию: истончение атмосферы → падение давления → испарение воды в космос → дальнейшее высыхание планеты.

Каждая новая миссия на Марс добавляет бесценные детали к этой удивительной истории. Марсоходы и орбитальные аппараты, получающие все более совершенные инструменты, продолжают собирать доказательства того, что Красная планета когда-то была голубой – с полноводными реками, глубокими озерами и, возможно, обширными океанами.

Читайте также:

• На Марсе когда-то шли тропические ливни.

• Ровер NASA Perseverance нашел возможные следы жизни на Марсе.

• «Марс Одиссей» запечатлел гигантский вулкан Арсия, возвышающийся над облаками.

Перед вами один из первых в истории цветных снимков с поверхности другой планеты. Изображение было получено марсианским посадочным модулем NASA "Викинг-1", который 20 июля 1976 года совершил мягкую посадку в районе Равнины Хриса (лат. Chryse Planitia), став первым успешным стационарным "землянином" на Красной планете.

Это изображение представляет собой результат цифровой реставрации данных, полученных почти полвека назад. Качество было улучшено, но геометрия и детали остались нетронутыми. Оригинальный кадр был передан на Землю 21 августа 1976 года, примерно за 15 минут до захода Солнца.

Лишь недавно стало ясно, насколько же интересным оказалось место, выбранное для посадки "Викинг-1". Исследование, опубликованное в 2022 году, показало, что модуль примарсианился у края гигантского 110-километрового кратера, возраст которого оценивается примерно в 3,4 миллиарда лет. Этот кратер, по расчетам планетологов, образовался после падения крупного астероида, который стал причиной марсианского мегацунами — волны высотой в десятки метров, прокатившиеся по древнему океану. Камни, попавшие в кадр "Викинга-1", могут быть безмолвными свидетелями этой древней катастрофы.

Именно поэтому сегодня Равнина Хриса и прилегающие к ней регионы — одни из наиболее перспективных мест для поиска возможных следов жизни на Марсе.

Если когда-то на Красной планете действительно существовал океан (данных в пользу этого предостаточно), его береговая линия, перекроенная ударами астероидов и мегацунами, должна была сохранить и осадочные породы, и возможные биосигнатуры.

На Земле такие места — дельты рек, древние побережья, участки, пережившие цунами — часто оказываются кладовыми ископаемой жизни. Марс может подчиняться тем же правилам, и будущие миссии это обязательно проверят.

Интересное по теме:

• На Марсе когда-то шли тропические ливни.

• Как марсианские кратеры раскрыли тайну климатической катастрофы.

• Ровер NASA Perseverance нашел возможные следы жизни на Марсе.

2 февраля 2005 года орбитальный аппарат Европейского космического агентства (ESA) "Марс-экспресс" передал на Землю потрясающий снимок: кратер Лаут, расположенный недалеко от северного полюса Красной планеты, предстал во всей красе. В центре оранжево-коричневого марсианского ландшафта — ослепительно белое пятно водяного льда.

Средний диаметр ударного образования составляет 39 километров, а его глубина достигает полутора километров. Часть дна кратера покрыта отложением водяного льда, который не тает круглый год.

Лед вне полюсов — редкость

Большинство людей уверены: весь лед на Марсе сосредоточен на полюсах. Это не совсем так.

Да, полярные шапки — самые крупные ледяные массивы планеты, которые с Земли можно наблюдать даже в небольшой телескоп. Но лед встречается и в других местах — правда, при определенных условиях. Главное из них — постоянная затененность.

Кратер Лаут — один из немногих примеров стабильного присутствия водяного льда за полярными регионами. Его расположение и глубина создают идеальные условия: солнечные лучи почти не достигают дна, так что температура там остается низкой на протяжении всего марсианского года.

Почему лед не исчезает?

На Марсе крайне низкое атмосферное давление — около 0,6% от земного. В таких условиях вода не может существовать в жидком виде на поверхности: она либо замерзает, либо сублимирует — превращается в пар, минуя жидкую фазу.

Поэтому для сохранения льда нужна постоянная низкая температура. Если дно кратера освещено Солнцем — лед быстро испарится. Но в глубоких тенистых ударных структурах, подобных Лауту, температура никогда не перешагивает через критическую отметку. Немаловажный вклад в обеспечение низкой температуры и сохранности ледяного покрова вносит близость к северному полюсу — здесь холоднее, чем в экваториальных широтах.

Бесценный ресурс для будущих миссий

Анализ данных, полученных с помощью "Марс-экспресс" и NASA MRO (еще один орбитальный аппарат), показал, что лед в кратере Лаут относительно чистый. Это важно. Марсианский грунт содержит перхлораты — агрессивные химические соединения, опасные для человека. Поэтому лед, смешанный с грунтом или добытый из-под поверхности, будет требовать сложной очистки. А вот чистый лед из кратеров — готовый ресурс.

Вода будет нужна марсианским колониям для всего: питье, гигиена, выращивание растений, производство кислорода и даже ракетного топлива. Метод электролиза позволяет расщепить воду на водород и кислород — оба компонента пригодны для двигателей.

Кратер Лаут и подобные ему природные образования, заполненные обильными запасами чистого водяного льда, могут стать стратегическими точками для возведения первых баз на Марсе.

Марс-экспресс продолжает работу

Космический аппарат "Марс-экспресс", запуск которого состоялся 2 июня 2003 года, продолжает работать. Его бортовые инструменты позволили создать детальные карты поверхности, изучить разреженную атмосферу и обнаружить следы древних водоемов.

Кратер Лаут — лишь одна из тысяч удивительных находок, которые помогают нам понять прошлое Марса и подготовиться к формированию его будущего.

Читайте также:

• «Марс Одиссей» запечатлел гигантский вулкан Арсия, возвышающийся над облаками.

• Откуда на Марсе кислород?

• Северный океан Марса: данные Zhurong подтверждают гипотезу.

Этот снимок, сделанный ровером NASA Curiosity, может показаться ничем не примечательным: там-сям лежат камни, кое-где видно песок... Но это изображение — одно из самых убедительных доказательств того, что миллиарды лет назад на Марсе текли реки.

Целенаправленным поиском следов водного прошлого Красной планеты занимался еще марсоход NASA Opportunity, последней целью которого была древняя Долина Настойчивости, прорезающая склон 22-километрового кратера Индевор. Глобальная пылевая буря, изолировавшая планету от Солнца и выведшая Opportunity из строя, передала эстафету Curiosity.

Еще до обнаружения каких-либо весомых доказательств, ученые рассматривали два возможных варианта:

• Если на Марсе царили лишь бурные, кратковременные потоки — результат катастрофических наводнений или таяния ледников — камни будут крупными, угловатыми и хаотично разбросанными.

• Если же мы найдем пересохшие русла некогда стабильных рек — постоянный поток воды на протяжении тысяч или миллионов лет — то на их месте будет отполированная галька, слоистые отложения и следы осадочных пород.

Curiosity вне всяких сомнений нашел второе.

Что видим на снимке?

Камни с гладкими краями. Мелкий песок между ними. Слоистые структуры на поверхности более крупной горной породы.

Округлые камни на снимке — классическая речная галька, точно такая же, как на берегах земных рек. Сглаживание граней обеспечивается длительным воздействием текущей воды: камни перекатываются по дну реки, трутся друг о друга, постепенно теряя острые углы. Процесс занимает десятки тысяч лет.

Сегодня у Марса нет плотной атмосферы, которая могла бы обеспечить существование жидкой воды на поверхности. Но в очень далеком прошлом газовая оболочка планеты была намного толще, температура выше. По поверхности текли реки. Вода активно формировала ландшафт.

Ценность открытия

Исходя из земного опыта, мы знаем, что вода — основа жизни. И, кажется, когда-то Марс располагал условиями для ее зарождения. Может быть, микробной, примитивной — но жизни. На поверхности мы ее не видим, так как катастрофические изменения могли вынудить ее уйти в глубины грунта, где сегодня более комфортно и безопасно... а для проверки этой гипотезы нужны специализированные аппараты следующего поколения. Но однажды они будут созданы и доставлены на Марс, чтобы бурить, собирать образцы и анализировать их в поисках ответов.

Эта фотография — послание из очень далекого прошлого. Марс когда-то был похож на Землю, но что-то "сломало" его, превратив в промерзлую пустыню.

Читайте также:

• Ровер NASA Perseverance нашел возможные следы жизни на Марсе.

• Lockheed Martin предлагает спасти миссию NASA по доставке марсианских образцов на Землю.

• «Марс Одиссей» запечатлел гигантский вулкан Арсия, возвышающийся над облаками.

Следы ровера NASA Opportunity, оставленные на поверхности Марса, — символ одной из самых успешных миссий в истории космонавтики.

Аппарат, срок активного существования которого был рассчитан всего на 90 солов (92,5 суток), проработал более 14 лет (с 25 января 2004 года по 12 июня 2018 года).

Вероятно, Opportunity работал бы по сей день, если бы не глобальная пылевая буря, которая изолировала планету от Солнца.

Ровер, оставшись без источника энергии, экстренно перешел в спящий режим, в котором провел несколько недель. "Проснуться" аппарат так и не смог. 13 февраля 2019 года NASA официально объявило о его утрате и завершении миссии.

За время работы Opportunity:

• Преодолел 45,16 километра;

• Передал на Землю свыше 217 000 снимков;

• Обнаружил первые доказательства того, что на Красной планете когда-то были соленые моря.

"Молчание Opportunity — это конец целой эпохи в исследовании Марса", — прокомментировали завершение миссии в NASA.

Наследие Opportunity оказывает влияние на действующие миссии NASA Curiosity и Perseverance и, непременно, станет фундаментом будущих миссий по исследованию загадочной планеты, которая когда-то была очень похожа на Землю.

Ныне неподвижный Opportunity — памятник человеческому упорству, установленный на миллионы лет на поверхности четвертой от Солнца планеты.

Читайте также:

• Однажды NASA обнаружило свидетельства жизни на Марсе, а затем сожгло их.

• Как марсианские кратеры раскрыли тайну климатической катастрофы.

• Ровер NASA Perseverance нашел возможные следы жизни на Марсе.

В 2001 году писатель, футуролог и популяризатор науки Артур Кларк совершил "открытие", которое, как он думал, способно стать поворотным в истории человечества.

Скачав из интернета свежие снимки Марса, переданные орбитальным аппаратом NASA Mars Global Surveyor (MGS), 84-летний автор "Космической одиссеи" внимательно изучил их и пришел к неожиданному умозаключению: "На Марсе однозначно есть жизнь!"

Кларк был настолько взволнован, что поспешил организовать прием для друзей и журналистов. С горящими глазами он демонстрировал гостям черно-белые снимки марсианской поверхности, указывая на загадочные древовидные структуры, которые, по его словам, двигались и постоянно менялись в зависимости от сезона.

"Это растительность!" — уверял писатель, показывая фотографии за разные периоды.

А ведь темные ветвящиеся узоры действительно периодически меняли свой размер, словно марсианский лес, который засыпал зимой и распускался в весенне-летний период.

Обычно научно сообщество игнорирует подобные "открытия", но из-за глубокого уважения к Кларку комментарий все же был дан.

Итак, на самом деле великий фантаст наблюдал совершенно обычное для Красной планеты явление — сползание песчаных дюн. Темные "ветви" оказались следами, которые оставляли скатывающиеся по склонам небольшие валуны и песок, приводимые в движение в процессе сублимации* замороженного углекислого газа (сухого льда).

*Сублимация — переход вещества из твердого состояния сразу в газообразное.

С приходом марсианской весны поверхность прогревается, сухой лед испаряется и частицы грунта начинают движение. Массовое осыпание формирует характерные древовидные узоры — результат банальной эрозии, а не жизнедеятельности инопланетной флоры.

К концу жизни Кларк признал свою ошибку, но его "марсианские деревья" стали ярким примером того, что даже гениальный ум не застрахован от причуды мозга выдавать желаемое за действительное.

Мораль сей истории такова: зачастую самые захватывающие объяснения оказываются неверными.

Читайте также:

• Lockheed Martin предлагает спасти миссию NASA по доставке марсианских образцов на Землю.

• Миссия ESA M-MATISSE раскроет тайны марсианской атмосферы и космической погоды.

• На краю кратера Езеро обнаружен древний марсианский вулкан.