Возможна ли жизнь на Марсе?
В феврале 2021 года до Марса долетели сразу три космических аппарата, посланных с Земли тремя разными странами. Похоже, что наши отношения с соседней планетой начинают развиваться. Как всегда в случае предстоящих отношений, хорошо бы представлять себе перспективу и понимать, чего, собственно, ждать. Что на Марсе есть, а чего там нет и быть не может?
Рассказывает гость программы «Вопрос науки», кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института космических исследований РАН Алексей Владимирович Малахов.
Есть ли шансы покорить Марс?
Аппараты, которые работают на Марсе, позволяют познакомиться с планетой и подготовить наше понимание о том, чего стоит ждать. От этого во многом зависит успех первых людей, которые на эту планету ступят. Я думаю, они туда обязательно ступят. Другой вопрос, что это произойдет очень нескоро и, конечно же, эти шажки будут очень робкие, сначала — на уровне прилететь-улететь.
Первый пилотируемый полет на Марс — это вопрос десятилетий. Основная проблема — радиация. Пока мы не знаем, что с ней делать на пути туда, обратно и как нам еще там побыть — хотя бы неделю — и долететь обратно живыми.
Сегодня мы делаем Curiosity по пять-семь лет — это всего лишь одна тонна. Оборудование, необходимое человеку на Марсе, весит уже несколько тонн. Сколько времени и денег на это надо потратить? В ближайшее десятилетие нужно хотя бы на уровне теории решить технологические проблемы, которые нам мешают, — это радиация, масса и др. А после того, как мы их решим в теории, мы будем их разрабатывать еще столько же.
Если вы посмотрите на картинку выше, то увидите все миссии, которые когда бы то ни было запускались человечеством на Красную планету. Если раньше была неудача за неудачей, а вероятность успешной миссии была примерно 50%, то сейчас, как мы знаем, три миссии одновременно успешно прилетели на Марс за одну неделю. Это, конечно же, гигантский шаг вперед. Мы совершенствуемся. Мы очень редко уже сталкиваемся с неудачами при миссиях на Марс — это большой технологический прогресс.
Сейчас на Марсе одновременно работают аж десять аппаратов. Это роверы и посадочные миссии. Одна посадочная миссия InSight, три ровера и оставшиеся шесть спутников, которые по орбитам летают. Один из аппаратов, «Марс Одиссей», — это вообще долгожитель, он работает 20 лет на орбите. Все, что мы знаем о Марсе сегодня, — это результаты измерений, которые мы провели на орбите и на поверхности за 20–30 лет. Это наглядное свидетельство того, как далеко мы шагнули, как хорошо мы научились летать в космос хотя бы на уровне автоматических станций. И в конечном итоге это позволяет нам подробно изучать Марс, делать выводы, строить модели Марса, изучать его среду, в которую мы, наверное, когда-нибудь полетим.
Когда лучше лететь на Марс?
На Марс можно улетать в любой момент. Вопрос лишь в том, сколько по времени мы будем туда лететь. Каждые два года открывается «окно» — тот момент, когда Земля и Марс находятся максимально близко друг к другу.
Как известно, Земля и Марс вращаются вокруг Солнца. И когда Земля находится с одной стороны Солнца, а Марс — с другой, лететь туда бессмысленно. Но когда они сближаются, то имеет смысл с Земли запустить космический аппарат и долететь до Марса, пока он не удалился от Земли еще дальше.
Когда мы летим на Марс, мы должны оптимизировать время. Зачем находиться в космосе порядка нескольких лет, когда есть окна запуска, при которых можно долететь за шесть месяцев? В конце концов управление миссией в полете — это тоже работа, которую мы пытаемся как-то оптимизировать.
Раз в два года случаются солнечные затмения, когда Марс заходит за Солнце и связь со всеми аппаратами прерывается на несколько недель. Это длится три-четыре недели, пока Марс не выйдет из-за Солнца (по отношению к Земле). И это относится ко всем аппаратам, которые там работают. Все марсианские миссии встают на паузу, консервируют свои аппараты, роверы, или орбитеры, они все уходит в спящий или автоматический режим.
Чтобы преодолеть земное тяготение и долететь до Марса, нужен разгонный блок. Это вторая ступень ракеты, которая включается уже на низкой земной орбите и, собственно, задает уже межпланетную траекторию перелета. Масса последних роверов, которые туда улетают, порядка тонны. Да и спутники весят, в общем-то, так же. Это такой характерный вес для аппарата на орбите или на поверхности Марса. Тонна — это, по сути, автомобиль. А мы же хотим туда отправлять человека с какой-то снедью… Это одна из технологических проблем, которые необходимо решать и которую агентства и компании сейчас пытаются решить — в том числе идеями.
Возможно, межпланетный аппарат будет собираться, как конструктор, на орбите, где его ждет дозаправка и отправка уже оттуда на Марс. Тогда понадобятся несколько стартов с Земли. Мы группируем своеобразный конструктор «Лего» на орбите и дальше посылаем его к Марсу. Есть и другая интересная идея на эту тему — это использование Луны как стартовой площадки, потому что оттуда легче стартовать, там с гравитацией все гораздо проще, чем на Земле. Проблема топлива тоже обсуждается. Можно либо на Луне его сделать, и для этого разведывают Луну на вопрос производства топлива, либо туда его нужно привозить. Но привозить топливо на Луну и потом его использовать для разгона к Марсу, наверное, не очень выгодно.
Каковы условия на Марсе?
Там действительно сложно выжить. Одна из гигантских проблем Марса — то, что атмосфера у него выдувается в космос солнечным ветром и истощается таким образом, либо она как бы перелетает на холодные полюса, где оседает и может застыть.
2 млн лет назад все было примерно так же, как сейчас. А вот 2 млрд лет назад, по последним исследованиям, Марс был совершенно другой планетой, которая вполне могла поддерживать жизнь или зародить какую-то свою.
Ранняя Земля и ранний Марс различались не слишком сильно. Но потом что-то пошло не так на Марсе, чего не случилось на Земле. Моделирование того, как мог выглядеть Марс в далеком прошлом, выполнено по большому счету на основе того рельефа Марса, о котором мы сейчас знаем, а также расчетов того, сколько вообще воды было 2–2,5 млрд лет назад в климатической системе Марса. Когда ученые взяли и распределили эту воду по рельефу Марса, получился гигантский океан, большое количество озер и рек.
Главный изъян этой планеты заключался в том, что она в разы меньше Земли. Это действительно изъян, потому что наш основной защитник от той же судьбы, которая постигла Марс, — это магнитное поле вокруг Земли. А магнитное поле создается ядром внутри нашей планеты, которое вращается. Это по факту динамо-машина, которая закрутилась когда-то, в момент создания Земли, и до сих пор крутится просто по инерции. А Марс меньше. У него меньше инерции, у него эта динамо-машина в какой-то момент взяла и остановилась. Эта гипотеза косвенно подтверждается современными измерениями тех магнитных потоков, которые есть сейчас на орбите Марса.
Представим ранний Марс. На нем есть довольно толстая атмосфера, есть облака, парниковый эффект, вода, хорошая температура — в общем, весь тот «суп», в котором могла зародиться жизнь. И, может быть, она там зародилась, и, возможно, она до сих пор там есть, мы этого не знаем. Мы просто предполагаем, что в тех условиях, в которых Марс был 4–3,5 млрд лет назад, вполне могла поддерживаться жизнь.
Вулканизм опять же создает парниковые газы. И все это приводит к тому, что жизнь вполне себе может зарождаться и развиваться в таких условиях. Но что происходит дальше? Дальше, во-первых, у нас останавливается эта динамо-машина, пропадает магнитное поле, и Марс становится подвержен воздействию солнечного ветра. Солнечный ветер — это, по сути, заряженные частицы, электроны, протоны, которые извергает наше Солнце. Он никак не вредит Земле, потому что у Земли есть магнитное поле. А при взаимодействии с Марсом его атмосферу буквально выдувает в открытый космос, и она становится тоньше.
Фото: ABACA/Abaca/East News
Когда-то на Марсе была нойская эра, она так называется, потому что было действительно мокро. Прошло 1–2 млрд лет, и наступила постнойская эра: она стала уже совершенно сухой, вода осталась только на полярных ледниках — это аналог нашей вечной мерзлоты в Приполярье.
Остались жалкие остатки атмосферы. По составу она «не очень» в нашем понимании. Кислорода мало, в основном это углекислый газ — на 90%. Из-за того что нет атмосферы, нет парниковых газов, перепад температур — от –200 до +30 °С. Там сухо, потому что вода либо испаряется, либо она в виде льда где-то под поверхностью, откуда ей испариться не получается. И, соответственно, с живыми организмами, бактериями, любыми зачатками жизни там достаточно сложно.
Есть ли жизнь на Марсе?
Сегодняшние исследования Марса — это попытки, надежды найти либо остатки той нойской жизни, которая зародилась и, может быть, где-то в глубине есть, либо не найти ничего в конце концов. Если вдруг жизнь там найдут, это будет просто гигантская удача.
Вероятность жизни есть. Ведь на Земле жизнь зародилась, и мы знаем о том, как она зародилась: вода перемешала элементы друг с другом, и получилась органика, которая потом развилась… В принципе, на Марсе были те же условия, и в ту самую нойскую эпоху, когда было много воды, все основополагающие элементы для жизни присутствовали. Так почему бы ей там не зародиться?
На Марсе и на Земле условия были одинаковые. Но на Земле «галактические кости» сыграли таким образом, что эти условия продлились достаточно долго, чтобы жизнь развилась, а на Марсе — нет. И с этой точки зрения вероятность для Марса не сработала.
Жизнь, которая все-таки там, возможно, случилась, какое-то время боролась и адаптировалась, а потом ушла глубоко под поверхность, где она может быть и сейчас. Либо климат все же победил. Те аппараты, которые работают на Марсе, бурят буквально на сантиметры. Хотя мы никогда не найдем жизнь на глубине в сантиметры, их работа — это уже большой успех!
Глубоко под Землей тоже есть жизнь, даже на километровой глубине. Например, в подземных озерах живут бактерии, примитивные организмы. Недавно была публикация радара, летающего вокруг Марса, который обнаружил на глубине 1,5 км большие резервуары соленой воды. И это только то, что мы измерили нашими приборами на современном Марсе. Там тепло, там жидкость, там куча химических элементов. Это одно из подтверждений нашей гипотезы о том, что жизнь на Марсе есть или была.
Полную версию интервью с ученым смотрите на нашем канале в программе Алексея Семихатова «Вопрос науки».
