Серия «Система Марса»

Астронавты и космонавты, имевшие опыт пребывания на Международной космической станции (МКС), постоянно испытывают благоговение, когда видят под собой кривизну Земли. Нечто подобное время от времени испытывают ученые, изучающие Красную планету, благодаря все еще действующему космическому аппарату NASA "Марс Одиссей".

Все снимки, представленные в статье, были получены в конце ноября 2023 года с высоты около 400 километров — примерно на той же орбите, где сегодня работает МКС. Изображения получились весьма атмосферными в прямом смысле слова.

Когда десять изображений объединили в одну панораму, исследователи получили совершенно непривычный вид Марса: испещренная горами и кратерами поверхность планеты под слоями облаков и пыли, парящими в атмосфере.

Для ученых эта съемка оказалась не просто эстетическим наслаждением, а редкой возможностью рассмотреть структуру марсианской атмосферы сбоку, а не сверху, как обычно.

Камера THEMIS, установленная на борту "Марса Одиссей", в основном смотрит непосредственно вниз. Ее инфракрасные датчики позволяют определять состав пород, идентифицировать лед, песок и пыль, а также фиксировать суточные и сезонные перепады температуры.

Кроме того, прибор помогает исследовать и атмосферу — например, определять количество кристаллов водяного льда и пыли. Однако при обычной ориентации аппарата он получает информацию лишь из относительно узкого столба атмосферы непосредственно под собой.

Исследователям хотелось увидеть гораздо больше. Для этого THEMIS пришлось направить не привычно вниз, а под углом к поверхности. Подготовка к такому сеансу наблюдений заняла три месяца. Почему так долго? Все дело в том, что инженерам NASA и Lockheed Martin нужно было рассчитать, как именно повернуть аппарат для получения желаемой перспективы, но при этом не нарушить его орбиту или, что еще хуже, случайно не уронить его на поверхность планеты. Даже незначительная ошибка могла бы похоронить миссию, которая трудится на благо науки без малого четверть века (выход на орбиту состоялся 24 октября 2001 года).

В итоге "Марс Одиссей" запечатлел не просто поверхность Марса, но и срез его атмосферы. На снимках отчетливо видно, где находятся слои облаков и пыли относительно друг друга. Наблюдения подтвердили, что чрезвычайно разреженная атмосфера Марса представляет собой многослойную структуру, где слои облачности чередуются со слоями пыли разной концентрации.

Джонатон Хилл из Университета штата Аризона, ответственный за операции с камерой THEMIS, отметил, что до этого момента ни одному марсианскому космическому аппарату еще не удавалось получить подобный вид.

Дополнительные данные — это бесценный вклад в наше понимание климатической истории Красной планеты, которая в далеком прошлом была куда более комфортным местом, потенциально пригодным для зарождения простейшей жизни.

Хотите больше науки в вашей жизни? Тогда приглашаю вас в мои каналы — новый материал выходит каждые четыре часа:

▪ VK: https://vk.ru/thespaceway

▪ Telegram: https://t.me/thespaceway

На снимках, ежедневно присылаемых действующим дуэтом марсоходов NASA, взгляд неизменно цепляется за причудливые слоистые валуны и скалы. И это не случайные продукты эрозии, а осадочные породы — геологический архив, формировавшийся на протяжении миллионов лет.

Современная наука связывает происхождение таких пород с древними марсианскими водоемами. Имеющиеся данные указывают на то, что миллиарды лет назад Красная планета была совершенно другим местом: по ее поверхности текли бурные реки, а в низинах, подобно кратерам Гейл и Езеро, исследуемым роверами Curiosity и Perseverance соответственно, существовали глубоководные озера.

Ключевая деталь этой истории — цикличность. Водоемы не были стабильными на протяжении всего своего существования: они периодически наполнялись водой, приносившей взвешенные частицы породы, а затем испарялись под воздействием климатических изменений, оставляя после себя тонкий осадочный слой. Следующий цикл наполнения водой приносил очередную порцию материала, формируя новый пласт поверх предыдущего.

Повторяясь на протяжении миллионов лет, этот процесс породил характерную полосатую структуру, которую мы теперь наблюдаем на снимках. Каждый слой — это страница древней марсианской летописи, зафиксировавшая конкретный эпизод климатической истории планеты. Если бы у нас была возможность изучить весь этот материал в лабораторных условиях, мы смогли бы с высочайшей точностью воссоздать хронологию колебаний уровня воды и изменений химического состава пород, а также лучше понять, существовали ли когда-нибудь на планете условия для зарождения простейших форм жизни.

Но одно мы сегодня знаем наверняка: в какой-то момент на Марсе произошла климатическая катастрофа планетарного масштаба. Под воздействием солнечного ветра планета начала стремительно терять свою плотную атмосферу, из-за чего условия на поверхности стали непригодны для существования жидкой воды. Львиная доля воды улетучилась в космос, часть сосредоточилась в полярных шапках, а остальное ушло под поверхность, превратившись в вечную мерзлоту.

Виной тому два фактора: малая масса планеты (Марс примерно на 89% легче Земли) и отсутствие глобального магнитного поля. Вероятно, в начале своей истории Марс все же обладал магнитосферой, но недра планеты быстро остыли, и магнитный щит "вышел из строя".

Однако рассматривается и другой сценарий: Красная планета никогда не имела глобального магнитного поля. В таком случае ее ранняя плотная атмосфера была первичной газовой оболочкой, оставшейся после формирования планеты. В конце концов солнечный ветер ее сдул, что привело к радикальному изменению марсианского климата.

Но вернемся к слоистым камням. Они лежат нетронутыми в ледяной марсианской пустыне, практически не подвергаясь эрозии из-за крайне разреженной атмосферы. На Земле подобные породы давно были бы уничтожены тектоническими процессами и выветриванием. Так что перед нами бесценный источник информации, для полноценного изучения которого у человечества нет... денег.

Но надежда есть! Мировым лидером в освоении космоса становится Китай, для которого фундаментальная наука не превратилась в коммерческий пирог, с остервенением раздираемый частными корпорациями. Благодаря системному государственному подходу и четкому планированию есть все основания полагать, что уже в течение десятилетия первые образцы марсианского грунта будут успешно доставлены на Землю.

Хотите больше науки в вашей жизни? Тогда приглашаю вас в мои каналы — новый материал выходит каждые четыре часа:

▪ VK: https://vk.com/thespaceway

▪ Telegram: https://t.me/thespaceway

Один очень известный "инженер", обожающий рассказывать басни о скорой колонизации Марса, неоднократно предлагал устроить ядерные взрывы над полюсами Красной планеты, чтобы быстро испарить замерзшие вещества, насытить атмосферу газами и сделать ее плотнее.

В массовом воображении эта идея выглядит как крайне эффектный шаг к терраформированию: бах! И промерзлая пустыня начинает превращаться в новый дом для человечества.

Все, что для этого нужно, — просто набраться решимости, и дело в шляпе! Или нет?

С Марсом все, разумеется, намного сложнее, чем в подобных фантазиях.

Главная проблема в том, что полярные шапки Марса не являются магическим хранилищем атмосферы. Да, там есть замерзший углекислый газ и водяной лед. Да, если высвободить львиную долю этих запасов и перевести их в газообразное состояние, атмосферное давление действительно увеличится. Но тут возникает разумный вопрос: будет ли этого достаточно, чтобы на планете начались существенные изменения?

И ответ разрушает всю романтику.

Современная атмосфера Марса очень тонкая. Давление у поверхности составляет меньше 1% земного. Поэтому жидкая вода там не может существовать стабильно: она либо быстро испаряется, либо замерзает. Чтобы Марс вновь стал планетой с реками, озерами, морями и мягким климатом, ему нужно не просто немного поднабрать газа, а обзавестись огромной массой атмосферы.

Растопить или испарить полярные шапки — значит лишь немного утолстить этот жалкий газовый слой. По оценкам исследователей, если высвободить углекислый газ из полярных отложений, давление вырастет меньше чем до 15 мбар. Для сравнения, земное давление — около 1 000 мбар.

Таким образом, "ядерные манипуляции" с полярными шапками не только не превратят Марс в теплый мир, но и загрязнят его.

Есть и вторая проблема: вода. Даже если представить, что полярные шапки растоплены, атмосфера чуть "поправилась" и по поверхности хлынули потоки воды, этот эффект будет непродолжительным. Марс слишком холодный, а давление все равно будет крайне низким, так что вода будет испаряться, замерзать, уходить в грунт через трещины и поры, а водяной пар — переноситься к холодным ловушкам, то есть постоянно затененным участкам, и осаждаться там в виде инея и льда.

Третья проблема — сам углекислый газ. В теории он мог бы стать главным парниковым газом для прогрева Марса. Но его доступных запасов на планете недостаточно. Часть древней атмосферы улетучилась в космос. Часть углерода связалась с карбонатными минералами, часть удерживается в грунте и заперта в ледяных клатратах — структурах, где молекулы газа заключены внутри кристаллической решетки водяного льда. Проще говоря, на Марсе нет никакого удобного резервуара с парниковым газом, который только и ждет, чтобы его разогрели и выпустили обратно в атмосферу. Кроме того, невозможно восполнить те потери, что банально покинули планету.

Марсу не просто не хватает тепла. Ему не хватает вещества для создания новой атмосферы.

А теперь добавим еще одну проблему — прямо-таки вишенку на торте. Даже если каким-то чудом создать плотную атмосферу, ее нужно как-то удержать. У Земли есть мощное магнитное поле, защищающее верхние слои атмосферы от непрерывных атак солнечного ветра. Марс же лишен глобального магнитного поля. Поэтому солнечный ветер и излучение разрушали бы и уносили его новую атмосферу в космос.

Это уже происходило. Исходя из имеющихся данных, ранний Марс был более влажным и теплым миром, а значит, его атмосфера была намного плотнее. Но он не смог сохранить ее. Газовая оболочка истончилась, жидкая вода исчезла с поверхности, и Красная планета превратилась в холодную сухую пустыню, которую мы наблюдаем сегодня.

Так почему новая атмосфера должна вести себя иначе?

Конечно, она не исчезла бы мгновенно. Солнечный ветер не ведет себя как ураган, способный за пару дней выдуть всю атмосферу. Это медленный процесс. Но терраформирование — задача на тысячи или даже миллионы лет. Поэтому планета должна не просто получить атмосферу на несколько десятилетий, а поддерживать ее стабильно.

Хотите больше науки в вашей жизни? Тогда приглашаю вас в мои каналы — новый материал выходит каждые четыре часа:

▪ VK: https://vk.com/thespaceway

▪ Telegram: https://t.me/thespaceway

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.