За четыре десятилетия, прошедшие после прибытия «Викинга-1» на Марс, исследование поверхности планеты с использованием автоматических посадочных станций и планетоходов развивалось бурными темпами. Но никто не смог ухватить суть нового мира лучше, чем Саган с его седым геологом, обследующим местность, запечатленную на фотографии «Викинга». Если мы перенесемся вперед, в 2012 г., можем повстречаться с этим персонажем лицом к лицу. Недавно прибывший на красную планету марсоход «Кьюриосити» снял потрясающий автопортрет с помощью автоматической камеры MAHLI, установленной на конце его «роботизированной» руки. На нем мы видим «Кьюриосити», весь покрытый грязью и пылью после трех месяцев блуждания по Марсу: он смотрит прямо на нас своими навигационными камерами и лазерными системами, отчего нам кажется, что он обладает лицом и характером. Изображение действительно потрясающее, отчасти благодаря высокому разрешению: следы колес, выветренный пыльный грунт, блеклые холмы на горизонте — все передано с удивительной четкостью. А первые лучи марсианского солнца так похожи на наши земные рассветы.
Людям еще предстоит ступить на Марс. Но марсианские миссии от «Викинга» до «Кьюриосити» позволили создать эффект присутствия. Благодаря научным данным, передаваемым на Землю орбитальными станциями, посадочными модулями и марсоходами, нам открылся мир с непростым прошлым и загадочным настоящим. Это увлекательная история, тем более что ее еще предстоит дописать: Марс расположен на переднем крае наших поисков жизни во Вселенной, и здесь можно увидеть все радости и горести, связанные с занятиями астробиологией. Так что снаряжайте своего мула, берите лопату — и вперед! Пора заняться геологоразведкой!
Водный мир
Благодаря успехам марсианских автоматических зондов мы сегодня уверены, что Марс, от которого теперь остались лишь высохшие останки, некогда обладал теплым и влажным климатом. Так какие же доказательства мы можем разглядеть с орбиты и собрать с поверхности планеты, чтобы убедиться в превратностях постигшей Марс судьбы?
Все началось в 1971 г., когда «Маринер-9» впервые в истории совершил облет другой планеты и передал изображения на Землю. На снимках «Маринера» отчетливо видна сеть каналов и эрозионных оврагов. Каналы на этих фотографиях не имели ничего общего с теми, что привиделись Лоуэллу. С каждым новым поколением орбитальных станций — «Викинг» (1976), «Марс Глобал Сервейор» (1997) и «Марс Реконессанс Орбитер» (2006) — мы узнавали все больше особенностей строения поверхности Марса, как, например, конусы выноса и сухие русла рек, удивительно похожие на земные геологические образования, возникшие под воздействием воды.
Однако самой воды там не оказалось. Ни капли. Кроме того, поверхность Марса очень древняя: плотность ударных кратеров, наряду с радиометрической датировкой пород, осуществленной лабораторией «Кьюриосити», указывает на то, что поверхность Марса сформировалась более 3 млрд лет назад. В целом тот факт, что на фотоснимках, сделанных с орбиты Марса, можно увидеть множество форм рельефа, связанных с деятельностью воды, указывает на ее важную роль в формировании древней поверхности Марса. Однако подтверждается ли то, что мы видим на снимках, данными наземных изысканий, выполненных роботами-геологами, работающими на поверхности планеты?
Работавшие на Марсе планетоходы — «Соджорнер» (1997), «Спирит» и «Оппортьюнити» (2004) и «Кьюриосити» (2012) — занимались этим на протяжении почти 20 лет. Они представляют собой самоходные геологические платформы, созданные для исследования структуры и химического состава горных пород. Все они имели на борту постоянно совершенствовавшийся набор увеличительных стекол, дробилок, сверл (вот только молотков, к сожалению, не было) и компактные мобильные лаборатории для выполнения химических анализов прямо на месте.
Планетоходы позволили рассмотреть с близкого расстояния, буквально под микроскопом, поверхность Марса и исследовать ее химический состав. Единственное ограничение состояло в том, что у них не было возможности копать — «Кьюриосити» был оснащен лишь небольшим буром — и им приходилось искать интересные материалы только на поверхности. Как и орбитальные станции, марсоходы обнаружили следы воздействия воды: отчетливую волновую рябь на осадочных породах, а также два характерных для Земли образования, возникающих при отложении осадков на дне водоемов: слои глины и россыпи гранул гематита (минерала, одной из основных железных руд).
В то же время реальных доказательств того, что на Марсе когда-либо присутствовала вода в жидкой форме, не существует. Все орбитальные снимки и поверхностная геология дают довольно убедительные, хотя и косвенные признаки влажного климата на Марсе в далеком прошлом. Гипотеза о наличии жидкой воды служит связующим звеном между множеством наблюдений марсианской поверхности. Но все же надо быть осторожным, чтобы раньше времени не поверить в то, во что нам так хочется верить, и не выбирать из всех вариантов только те научные объяснения, которые нам больше всего по душе.
2001 г.: Новая космическая одиссея
Допустим, когда-то давно Марс был покрыт водой. Куда же, в таком случае, эта вода подевалась? На мой взгляд, орбитальная станция «Марс Одиссей», запущенная в 2001 г., выполнила одно из наиболее элегантных наблюдений Марса. «Одиссей» — орбитальная станция, названная в честь романа Артура Кларка «2001 год: Космическая одиссея»
[7]. На ее борту не было сверхразумных компьютеров для исследования внеземных артефактов, а ее главное предназначение заключалось в составлении точной карты Марса и изучении состава его поверхности с помощью детектора нейтронов высоких энергий.
Чтобы понять, почему поверхность Марса испускает такие нейтроны, нужно несколько отступить от повествования. Космические лучи — это элементарные частицы и ядра атомов, движущиеся с высокой энергией в межгалактическом пространстве. Они образуют фоновое радиационное излучение низкого уровня, заполняющее всю Вселенную. Попадая в верхние слои атмосферы, космические лучи сталкиваются с атомами и теряют энергию до того, как достигнут поверхности Земли. Но, если атмосфера отсутствует, тогда эти лучи бомбардируют верхние несколько метров поверхности планеты или спутника. Сталкиваясь с атомами поверхностных горных пород и реголита, космические лучи вступают с ними в реакцию, в результате чего возникает поток вылетающих наружу нейтронов.
Атомные реакторы на Земле производят такие нейтроны постоянно. На самом деле, научившись контролировать истечение быстрых нейтронов, мы получили возможность регулировать выходную мощность ядерных реакторов. Для этой цели быстрые нейтроны в реакторе в буквальном смысле замедляются при помощи так называемых поглотителей — материалов, атомы которых способны замедлять нейтроны посредством многочисленных столкновений. Это, как правило, либо графитовые (углеродные) стрежни, опущенные в активную зону реактора, либо вода (водород), пропущенная между зоной реакции и корпусом. «Одиссей» измерял уровни энергии этого потока замедленных нейтронов. И не забудьте — то, что замедлило поток нейтронов, должно располагаться на глубине не более 2 м от поверхности планеты.
