Серия «Система Марса»

Есть ли жизнь на Красной планете? Этот вопрос давно будоражит умы не только ученых, но и людей, интересующихся космосом. В нашем распоряжении есть марсоходы, которые годами бороздят поверхность, анализируют грунт и атмосферу, но однозначной оценки обитаемости или необитаемости планеты пока нет.

В 2020 году, незадолго до запуска ровера NASA Perseverance, была организована научная конференция Mars Extant Life, в которой приняли участие астробиологи. Уже тогда они сошлись во мнении, что на Марсе все еще может быть жизнь, но ее следы до сих пор не обнаружены, потому что ищут не там.

Curiosity и Perseverance созданы для работы на поверхности, а жизнь, как считают астробиологи, следует искать глубоко под поверхностью.

Главный враг жизни на Марсе — радиация. У планеты нет сильного магнитного поля, защищающего от космических лучей, а атмосфера слишком разрежена, чтобы задерживать жесткое излучение. На поверхности радиационный фон в десятки раз выше, чем на Земле. Такое излучение быстро разрушает органические молекулы, и без защиты большинство микроорганизмов не смогло бы долго выживать.

Но под поверхностью ситуация меняется. Уже на глубине нескольких метров радиация ослабевает настолько, что становится сопоставимой с земными значениями — марсианский грунт работает как естественный щит.

Если на Марсе когда-то и зародилась жизнь, то для выживания в условиях меняющегося климата она должна была перебраться в подземные убежища — пещеры, разломы, поры глубинных пород — и адаптироваться к жизни в полной темноте.

Второй аргумент в пользу подповерхностной жизни — вода. На поверхности Марса вода не может долго существовать в жидком виде из-за низкого давления и экстремально низкой температуры. Но под поверхностью условия иные.

Например, радарные данные, полученные орбитальными аппаратами, намекают на существование подледных озер под южной полярной шапкой, залегающих на глубине около 1,5 километра. Теоретически там могут сохраняться условия, пригодные для жизни — жидкая вода, защита от радиации и стабильная температура.

В пользу этой гипотезы говорят земные аналоги. В глубоких шахтах и подземных водоемах нашей планеты обитают экстремофилы — микроорганизмы, выживающие без солнечного света и питающиеся химической энергией минералов. Некоторые экосистемы процветают на глубине более трех километров, в полной темноте и изоляции от поверхностной биосферы. Если земная жизнь смогла приспособиться к таким условиям, то почему гипотетической жизни на Марсе не сделать то же самое?

К сожалению, ни Curiosity, ни Perseverance не способны бурить глубоко. Их предел — несколько сантиметров. Для поиска подповерхностной жизни потребуются как минимум марсоходы с инструментами для бурения на несколько метров. А лучше — полноценные буровые установки, способные уйти на несколько километров вглубь.

Такие миссии планируются, но их реализация — дело отдаленного будущего.

Пока же астробиологи довольствуются косвенными данными и строят модели. Несмотря на отсутствие доказательств, вывод однозначен — если на Красной планете есть жизнь, то искать ее нужно глубоко под поверхностью.

Олимп — не просто крупнейший вулкан Марса. Это самая высокая известная гора во всей Солнечной системе. Если измерять от подножия до вершины, то его высота достигает примерно 26 километров, а диаметр основания составляет около 500 километров.

Для сравнения: высочайшая гора Земли — Эверест — имеет высоту 8 849 метров над уровнем моря. Олимп почти втрое выше.

При этом, если бы вы оказались на его склоне, то вряд ли поняли бы, что стоите на гигантской горе. Склоны Олимпа очень пологие: подъем настолько растянут, что напоминает скорее "бесконечную" равнину, чем типичный вулканический пик. Лишь из космоса становится ясно, насколько огромна эта структура.

Олимп — ярчайший пример щитового вулкана. Такие вулканы образуются, когда жидкая лава медленно растекается на огромные расстояния. Лава затвердевает, и следующее извержение покрывает ее новым слоем, что приводит к естественному увеличению размеров горы. На Земле похожим образом сформировались вулканы Гавайев, хотя марсианский гигант превосходит их во много раз.

Причина таких размеров связана сразу с несколькими особенностями Марса. Во-первых, сила тяжести там значительно ниже земной, поэтому вулканы могут вырастать гораздо выше, не разрушаясь под собственным весом. Во-вторых, на Марсе, вероятно, не было активной горизонтальной тектоники плит земного типа. Из-за этого горячая точка под поверхностью могла очень долго оставаться на одном месте, подпитывая Олимп новыми потоками лавы.

Особого внимания заслуживает тот факт, что основание Олимпа окаймлено уступом высотой в несколько километров, отдельные особенности которого напоминают структуры, которые на Земле возникают при взаимодействии лавы и воды. Одна из наиболее любопытных гипотез предполагает, что Олимп сформировался рядом с древним океаном или же был гигантским вулканическим островом.

Если эта гипотеза верна, то речь идет о событиях миллиардолетней давности — задолго до того, как планета превратилась в промерзлую пустыню.

Сегодня Олимп считается потухшим вулканом, хотя в прошлом он мог не только часто извергаться, но и оставаться активным дольше, чем большинство других вулканов Красной планеты.

Беспрецедентное исследование, опубликованное в журнале Applied and Environmental Microbiology, показывает, что сложный организм с клеточным ядром — грибок Aspergillus calidoustus (далее A. calidoustus) — способен выдержать все этапы марсианской миссии: от предстартовой подготовки до космического перелета и работы на поверхности планеты.

И, что самое интересное, грибок был обнаружен в сверхчистых помещениях NASA, где собирают марсоходы. И теперь возникает справедливый вопрос: а не могли ли мы "заразить" Марс земной жизнью?

Незваный гость в сверхчистых помещениях

Микробиолог Кастхури Венкатесваран, бывший старший научный сотрудник NASA, исследовал сверхчистые помещения, где собирали марсоход Perseverance. И, как оказалось, они все же не абсолютно стерильные: Венкатесваран выделил 27 штаммов грибков, включая A. calidoustus — небольшой нитчатый гриб, который обычно живет в трубопроводах и вентиляционных системах на Земле. Этот земной обитатель пережил строгие протоколы стерилизации, которые должны были свести к минимуму риск попадания земной жизни на Марс.

После этого Венкатесваран и его коллеги устроили масштабный эксперимент: споры грибка подвергли условиям, имитирующим космический перелет и марсианскую поверхность. A. calidoustus длительное время "заливали" мощным ультрафиолетовым и ионизирующим излучением, пока он находился в вакууме при экстремально низких температурах. Затем грибок поместили в имитацию марсианского грунта, воссозданную на основе известного химического состава поверхности Красной планеты. И споры выжили.

Грибок погиб только в одном случае — когда экстремальный холод сочетался с крайне мощным ионизирующим излучением. В остальных комбинациях он выживал. Это означает, что A. calidoustus устойчив не к какому-то одному неблагоприятному фактору, а обладает целым набором защитных механизмов.

Это открытие показало несовершенство стратегий планетарной защиты. Методы стерилизации исторически были сосредоточены на устойчивых бактериях. Грибки же оставались в стороне, хотя, как выяснилось, они тоже могут быть опасны как потенциальные контаминанты — нежелательные организмы, занесенные куда-либо непреднамеренно.

Уже поздно?

Perseverance сел на Марс 18 февраля 2021 года. Если споры A. calidoustus находились на его поверхности или внутри оборудования, теоретически они могли пережить посадку. Означает ли это, что земная жизнь уже на Марсе? У этого вопроса пока нет однозначного ответа.

Венкатесваран в своих заявлениях осторожничает:

"Это не означает, что заражение Марса вероятно, но помогает точнее оценить потенциальные риски. Микроорганизмы обладают поразительной живучестью".

И тем не менее его беспокоит сам факт существования грибка, способного выжить в марсианских условиях. Это говорит о том, что защитить исследуемые миры от земной биологии намного труднее, чем считалось.

В рамках другого исследования, опубликованного в 2025 году, ученые обнаружили 26 ранее неизвестных видов бактерий в сверхчистых помещениях Космического центра Кеннеди. Многие из них обладали генами, которые помогают переживать радиацию, восстанавливать поврежденную ДНК, формировать защитные биопленки и образовывать споры.

Это, конечно, не говорит о том, что NASA некомпетентно. Это показывает, что жизнь упорнее, чем мы думали. Микроорганизмы находят способы выживать и процветать даже в тех условиях, которые были созданы специально для их уничтожения. Поэтому нет сомнений, что земная биология попадает в космос, несмотря на все усилия по предотвращению этого.

Выводы исследования

Исследование предлагает рассматривать A. calidoustus как эталонный организм для проверки методов стерилизации. Если стерилизация убивает этот грибок, то она, вероятно, справится и с другими земными микробами. При подготовке будущих миссий на Марс, Европу, Титан, Энцелад и другие потенциально обитаемые миры специалисты будут учитывать новые данные.

Но не поздно ли мы спохватились? Роверы Curiosity и Perseverance уже на Марсе. И если споры A. calidoustus оказались достаточно живучими, чтобы пережить космическое путешествие, а затем адаптироваться к новым условиям, возможно, земная жизнь уже ступила на Красную планету — только не так, как мы планировали.

Долины Маринера (лат. Valles Marineris) — крупнейшая система каньонов в Солнечной системе. Она простирается более чем на 4 000 километров вдоль марсианского экватора.

Ширина этого образования достигает 600 километров, а глубина — 11 километров. Для сравнения: знаменитый Большой каньон в США, являющийся крупнейшей системой каньонов на Земле, имеет протяженность около 446 километров; его ширина достигает 29 километров, а глубина — 1,8 километра.

Если бы Долины Маринера оказались на Земле, они протянулись бы примерно от Москвы до Ташкента.

Свое название долины получили в честь орбитального аппарата NASA "Маринер-9", который в 1971 году обнаружил их и передал на Землю первые изображения.

Формирование Долин Маринера началось миллиарды лет назад, когда Марс был значительно более геологически активной планетой. Имеющиеся данные, вкупе с моделированием, показывают, что эта гигантская система каньонов возникла в два этапа: сначала появился тектонический разлом, а затем его углубили процессы эрозии.

Тектонический разлом

Основная причина появления Долин Маринера связана с формированием вулканического плато Фарсида — огромного нагорья к западу от каньонов. В этом регионе расположены четыре гигантских потухших вулкана, включая Олимп — самую высокую гору в Солнечной системе.

Когда в недрах Марса поднимались огромные массы магмы, кора планеты испытывала колоссальное напряжение. Она растягивалась и трескалась, образуя гигантские разломы. В результате на поверхности Марса появилась глубокая трещина протяженностью тысячи километров — зачаток будущих Долин Маринера.

Эрозионные механизмы

Однако тектонический разлом заложил лишь основу этой мегаструктуры. Формирование каньонов продолжилось позже, когда в игру вступили процессы эрозии.

Миллиарды лет назад атмосфера Марса была намного плотнее, а на поверхности стабильно присутствовала жидкая вода, потоки которой углубляли разломы, разрушали стенки и вымывали породу, постепенно расширяя каньоны.

Позднее, когда Марс утратил большую часть своей атмосферы и воды, ключевым фактором дальнейшего разрушения пород стала ветровая эрозия. Глобальные пыльные бури, иногда охватывающие всю Красную планету, медленно стачивали стенки каньонов и уносили мелкие частицы породы. Примечательно, что этот процесс продолжается и сегодня, хотя его масштабы значительно меньше, чем в прошлом.

Геологический архив Марса

Снимки, полученные орбитальными аппаратами Европейского космического агентства "Марс-экспресс", NASA "Викинг-1", "Викинг-2", Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) и "Марс Одиссей", Китайского национального космического управления "Тяньвэнь-1", Индийского космического агентства "Мангальян" и космического агентства ОАЭ "Аль-Амаль", показывают сложную слоистую структуру стенок каньонов. Это подтверждает гипотезу поэтапного формирования долин, а также отражает изменения климата и геологической активности Марса.

Сбор образцов из разных регионов Долин Маринера с их последующей доставкой на Землю для анализа в лабораториях позволил бы восполнить множество пробелов в истории Марса. Мы могли бы узнать гораздо больше о древней вулканической и тектонической активности, о том, сколько воды было на поверхности и куда она делась, как менялся климат и как Марс терял атмосферу. Но миссия такого формата, если однажды и будет организована, вряд ли состоится в ближайшее десятилетие.

Перед вами часть Долины Маринера (лат. Valles Marineris), крупнейшей системы каньонов в Солнечной системе, запечатленная китайским орбитальным аппаратом "Тяньвэнь-1" в начале 2022 года. Изображение было получено с высоты в 762 километра в рамках полного картографирования поверхности планеты.

Долины Маринера простираются более чем на 4 000 километров — почти четверть окружности Красной планеты — и достигают глубины около 11 километров. Для сравнения: Большой каньон в США в 10 раз короче и почти в 5 раз мельче. Если бы эта структура находилась на Земле, то она протянулась бы от Москвы до Ташкента.

Считается, что формирование Долин Маринера началось миллиарды лет назад как тектонический разлом, связанный с образованием вулканического плато Фарсида (огромное вулканическое нагорье к западу от долин Маринера, где расположены четыре гигантских потухших вулкана, включая Олимп). Затем в игру вступила эрозия — водная и ветровая, — которая углубила и расширила первоначальный разлом, создав эту колоссальную систему каньонов, которую мы наблюдаем сегодня.

Космический аппарат "Тяньвэнь-1" прибыл к Марсу 10 февраля 2021 года, а 14 мая спустил на его поверхность ровер Zhurong — первый и сразу успешный опыт Поднебесной в освоении Красной планеты. Орбитальный аппарат завершил полное картографирование в июне 2022 года, выполнив 1 344 витка.