Два наиболее вероятных кандидата на роль замедлителей на Марсе — это в равной степени углерод и водород: углерод в форме углекислого газа и водород в форме воды. Углекислый газ присутствует на поверхности Марса в твердом виде — это так называемый сухой лед (твердый CO2), но он локализован в районе нетающих полярных шапок. Для остальной поверхности планеты самое лучшее (а не просто самое удобное) объяснение проведенных «Одиссеем» измерений — это наличие водорода, заключенного в молекуле воды. Выводы поражают: под 30-сантиметровым слоем марсианского грунта расположены залежи водного льда. В среднем масса воды в верхнем слое грунта (толщиной до 2 м) составляет около 14 %. Этого достаточно, чтобы покрыть поверхность Марса слоем жидкой воды толщиной 14 см. Добавьте сюда огромные резервуары воды на полюсах, и у вас получится покрывающий всю планету океан глубиной 30 м.
Все это звучит впечатляюще, но пока это только догадки. Одно дело — предположить наличие больших запасов подповерхностного льда на основе наблюдений из космоса, и совсем другое — держать эту воду в руках (или в руке робота). Двум «Викингам» не удалось обнаружить ничего, хотя оба аппарата оснащены механической рукой с совком, позволявшей собирать марсианский грунт для экспериментов. Но они могли только слегка поковырять поверхность, выкопав ямку глубиной от 5 до 10 см. Более того, оба аппарата совершили посадку чуть ниже 50-й марсианской широты — относительно близко к экватору — в регионе, где, как показали позднейшие наблюдения, концентрация подпочвенного льда была достаточно низкой.
Спас положение посадочный модуль HACA «Феникс», прибывший на Марс в 2008 г. Перед «Фениксом» стояла задача провести анализ химического состава марсианского грунта. Участок для посадки аппарата «Феникс», который не мог самостоятельно передвигаться по поверхности планеты, был выбран с учетом результатов, полученных экспедицией «Одиссея». Поскольку НАСА не хотело в очередной раз упустить возможность обнаружить лед под грунтом, оно наметило для посадки район на 68° к северу от экватора, рядом с ледяной полярной шапкой планеты. Именно там «Фениксу» удалось сфотографировать ярко-белый лед под слоем грунта после того, как он выкопал небольшую пробную траншею. Через несколько дней лед исчез, сублимировал в атмосферу в точности так же, как это должно было произойти с водяным льдом. Позднее приборы, находившиеся на борту «Феникса», определили присутствие водяного пара, поднимающегося от образца марсианского грунта при нагревании.
В дальнейшем, когда ученые уже знали, что именно надо искать, обнаружить лед стало гораздо легче. Периодические падения метеоритов обнажали яркий свежий лед, который на протяжении нескольких дней, недель или месяцев исчезал, сублимируя в атмосферу. «Марс Реконессанс Орбитер» делает снимки таких следов от падения метеоритов в среднем раз в год. Такое показательное повторение случайных событий — еще один пример того, что покадровая съемка Марса может принести нам множество неожиданных открытий.
Марс: мертвая планета
Прежде чем затронуть волнующий всех вопрос — существовала ли когда-либо на Марсе жизнь или существует до сих пор, я хочу, чтобы вы прониклись масштабом нашей задачи. Все, что ни возьми, будь то химический состав грунта или свойства и состав марсианской атмосферы, — все, что мы видим на поверхности или прямо под ней, — говорит о том, что Марс мертв, окончательно и бесповоротно.
На поверхности планеты остались несомненные геологические признаки того, что Марс пережил богатую водой молодость. Хотя сегодня воды на Марсе хватило бы на глобальный океан глубиной 30 м, орбитальные снимки древней поверхности планеты позволили ученым предположить, что на Марсе когда-то существовали океаны глубиной до 500 м. Параллельно с геологическими признаками, говорящими о наличии на древнем Марсе жидкой воды, пришло понимание, что когда-то температура на поверхности планеты была значительно выше благодаря наличию более плотной атмосферы: чтобы вода оставалась в жидкой форме, должны соблюдаться определенные соотношения температуры и давления. Так что же случилось? Куда подевались вся вода и атмосфера?
Мы приходим к выводу, что утрата Марсом воды и атмосферы обусловлена медленной геологической смертью планеты. Марс меньше Земли, и по законам физики чем меньше планета, тем быстрее она теряет внутреннее тепло. На Марсе найдено множество следов вулканической деятельности: древний вулкан Олимп на огромном вулканическом нагорье Фарсида можно разглядеть с Земли даже в любительский телескоп. Это самый большой вулкан во всей Солнечной системе. Вулканы позволяют заключенным в недрах планеты газам прорываться на поверхность, пополняя таким образом атмосферу. Однако наши геологические данные показывают, что извержения вулканов на Марсе, сопровождавшиеся истечением лавы и выбросами газов, прекратились более 3 млрд лет назад. Почему? Потому что недра Марса остыли и затвердели. С окончанием вулканической активности закрылся «кран», через который газы поступали в атмосферу.
И что еще важнее — вместе с охлаждением марсианских недр ослабело планетное магнитное поле, которое прикрывало атмосферу от воздействия солнечного ветра. Лишившись защиты, атмосфера буквально испарилась в космос в результате столкновений атомов атмосферных газов с частицами солнечного ветра, обладающими высокой кинетической энергией. С ослаблением атмосферы уменьшается парниковый эффект. Поверхность планеты остывает, и оставшаяся в атмосфере вода конденсируется и замерзает, создавая полярные ледяные шапки и подповерхностные слои льда, обнаруженные «Одиссеем».
Новости от «Викинга»
Никогда за всю историю исследования космоса НАСА не ставило перед собой таких далеко идущих планов, как в случае с экспедициями «Викингов». Каждый аппарат имел на своем борту комплект инструментов, предназначенный для поиска биологических следов жизнедеятельности марсианских микробов и выявления органических веществ в пробах грунта. Если бы спускаемые аппараты «Викинг» в 1976 г. обнаружили бы на Марсе живые микроорганизмы, можете не сомневаться, я бы не стал от вас это скрывать.
В итоге никаких признаков жизни на Марсе обнаружено не было. Не было замечено никаких отличий от простерилизованного контрольного образца. В лучшем случае оставалось место для сомнений: один из опытов дал результат, не исключавший существования жизни. Это был эксперимент по внесению меченых веществ, в ходе которого образец грунта полили жидкой водой, содержащей смесь органических питательных веществ, которые были помечены радиоактивным углеродом-14. Идея заключалась в том, что присутствовавшие в почве живые организмы должны были с благодарностью использовать питательную смесь для своего метаболизма и выработать в качестве побочного продукта помеченный радиоактивным углеродом углекислый газ. Именно это и произошло. Более того, в стерилизованном путем нагрева образце не было обнаружено никакого CO2 — в точности как если бы высокая температура убила все живые организмы. Но, когда неделей позже в тот образец, который дал положительный результат, добавили следующую порцию питательных веществ, никакого углекислого газа в нем не возникло. Может, микробы были уже сыты после незапланированного ужина? Или первоначальная реакция была вызвана наличием в почве окисляющего вещества, которое было израсходовано во время первого опыта, и дальнейшей реакции не последовало? Результат получился в лучшем случае противоречивый. Поскольку остальные эксперименты не увенчались успехом, появилось сразу несколько небиологических трактовок результатов эксперимента. В итоге было объявлено, что аппараты «Викинг» не обнаружили никаких признаков жизни в верхнем слое марсианского грунта в обоих местах посадки.
