Вода – основа жизни, это подтвердит любой биолог. Жизнь не может зародиться без воды – и не может без нее существовать. А значит, нет ничего удивительного в том, что именно это вещество столь упорно ищут исследователи ближайших к нам небесных тел – Луны и Марса. Ведь от его наличия или отсутствия может напрямую зависеть, удастся ли людям выжить и основать поселения вдали от Земли.
Потому-то всех, кто хоть немного интересуется темой космических путешествий, буквально взбудоражила недавняя новость – на поверхности Красной планеты обнаружили воду!
Правда, справедливости ради стоит заметить: о наличии на поверхности Марса этого вещества знали уже давно – наличие в ледяных шапках на полюсах планеты водного льда подтвердили еще в 2000 году. К тому же, в результате многочисленных исследований было установлено: в криосфере Марса – то есть в поверхностном слое почвы толщиной в несколько десятков метров – содержится некоторое количество водяного льда – крошечных темных кристаллов, почти непрозрачных из-за огромного количества примесей.
Обнаружив такие солидные запасы искомого вещества, ученые предположили, что глубоко под поверхностью Красной планеты – под слоем вечной мерзлоты – скрыт слой оттаявшей земли, обильно пропитанной водой. А под ледяными шапками и вовсе прячутся соленые озера. То есть, согласно предположениям ученых, воды на Марсе довольно много. По оценкам специалистов, если вся она вдруг растает и равномерно покроет поверхность планеты, толщина слоя получится около 11 м.
Однако все это лишь гипотетические выкладки, основанные пусть и на обоснованных, но все же предположениях. А вот наличие льда само по себе является важным для науки фактом, позволяющим судить о прошлом Красной планеты, хотя на условия на Марсе в настоящем особенного влияния не оказывает. В замерзшей воде не может существовать жизнь, да и для будущих колонистов она окажется недоступной: добыть ее из ледяных шапок – из-под слоя замороженной углекислоты – не представляется возможным, добраться до подмерзлотных «грунтовых вод» – тем более. Что же касается гипотетических примесей льда, содержащихся в верхних слоях марсианской почвы, то судить об их количестве и составе до недавнего времени было очень сложно.
Изучение марсианской гидросферы – даже в том виде, в котором она исследована сейчас – помогло специалистам выстроить вполне достоверную картину прошлого Красной планеты.
В Ноеву эру – 3,5–3,7 млрд. лет тому – на ее поверхности было очень много воды. Ученые предполагают, что именно тогда здесь зародилась жизнь. Расцвет Марса пришелся на так называемую Гесперийскую эру, царившую примерно 2,5–3,5 млрд. лет назад. В то время планета обладала очень плотной атмосферой, обеспечивавшей достаточно тепла для существования живых организмов. Замерзший сегодня, тогда Марс был довольно жарким местом – у поверхности температура могла достигать 500 С. Северная равнина планеты в то время представляла собой океан, сравнимый по объему с Северным Ледовитым на Земле. В умеренных же широтах было множество рек и озер – их следы до сих пор можно рассмотреть на фотографиях со спутника, – а на возвышенностях в южном полушарии располагались обширные ледники. Ученые предполагают, что в Гесперийскую эру на Марсе вполне могла развиться жизнь, подобная земной.
Однако время шло, Гесперийскую эру сменила Амазонийская – условия на планете катастрофически менялись. Виной тому, согласно самой распространенной гипотезе, стала активизация тектонических процессов. Впрочем, есть и другая версия: на Марс упал очень крупный метеорит, буквально сорвавший с него атмосферу, и вызвал цепную реакцию в коре планеты. Так или иначе, многочисленные сильные землетрясения и извержения вулканов быстро искажали ее облик. Возможно, один из тектонических катаклизмов, а может быть, тот самый удар метеорита мог стать причиной изменения наклона марсианской оси относительно Солнца. В результате Красная планета стала получать гораздо меньше энергии светила. Собственное же ее ядро не могло обеспечить необходимого тепла – и она начала замерзать, попутно теряя остатки атмосферы. Примерно миллиард лет назад глобальные процессы прекратились, и Марс окончательно принял свой современный облик.
С каждым днем исследований люди узнают о Марсе все больше – и все чаще убеждаются в том, что наш ближайший сосед во многом похож на Землю. В 2011 году специалисты из NASA изучали снимки со спутника, сделанные с помощью камеры высокого разрешения HiRISE, и обнаружили на поверхности Красной планеты необычные образования – темные полосы на склонах кратеров в южном полушарии планеты. Сравнивая фотографии, ученые выяснили, что в зависимости от времени года они меняют форму и размеры – весной и летом становятся ярче, длиннее и шире, зимой же практически исчезают. Самое простое объяснение этого феномена оказалось и самым желанным для исследователей: они предположили, что это… простые ручьи, которые замерзают или пересыхают зимой, а с наступлением весны, когда грунт прогревается, оттаивают и текут по марсианской поверхности. Казалось бы, ничего необычного. Но то на Земле. В приложении же к Красной планете, где наличие жидкой воды было под большим вопросом, это стало сенсацией! Ведь именно жидкая вода является необходимым условием для зарождения и поддержания жизни!
Один из тех, кто изучал данные образования, геофизик Фил Кристенсен, оптимистично заявил: «Мы и раньше знали, что на Марсе есть лед, однако впервые мы получили доказательства того, что на планете есть вода, скорее всего, соленая, но жидкая. Это ключ ко всему. Для существования живых организмов вода – необходимое условие».
По утверждениям ученых, марсианская вода сильно отличается от земной по количеству и составу примесей – в первую очередь, она очень соленая и кислотная. Впрочем, возможно, именно благодаря этому ручьи и были обнаружены. Альфред Макивен, глава исследовательской группы, занимающейся изучением снимков HiRISE, объяснил журналистам: «Соль понижает точку замерзания воды. Поэтому в местах, где температура ниже нуля, мы все равно видим процессы, подтверждающие, что это течет соленая вода».
Впрочем, все это были лишь теоретические выкладки – делая громкие заявления, ученые постоянно повторяли, что высказываются лишь гипотетически и процессы, происходящие на Марсе, до сих пор не изучены до конца.
Косвенными свидетельствами того, что некогда по поверхности Красной планеты текли полноводные реки, стали округлые камни, скопления которых во множестве обнаружены на Марсе. Согласно теории, эти находки – обычная галька, сколы и острые грани которой сглажены водой. Такое предположение сделали исследователи из Института Нильса Бора при Копенгагенском университете во главе с Мортеном Бо Мадсеном. По словам ученых, на камни могли воздействовать либо речные течения, либо ветер. Однако под воздействием воздушной эрозии они стали бы угловатыми и пористыми – вода же наоборот придала им округлость.
Судя по количеству галечных скоплений, считают ученые, реки древнего Марса были многочисленны и полноводны. Изучая гальку на холме Брэдбери, датские исследователи пришли к выводу: она долгое время пролежала в потоке глубиной не менее метра и со скоростью течения около 3,6 км/ч. Для сравнения, средняя скорость движения воды в реках самой Дании немного ниже, но в целом сравнима с этой марсианской рекой.
Кстати, именно обнаружение гальки позволило уточнить время, когда марсианские реки окончательно пересохли – до этого предполагалось, что Красная планета превратилась в пустыню еще в конце Ноевой эры.
Гораздо больше могут рассказать о марсианской воде результаты последних исследований, проводимых с помощью пресловутого марсохода Curiosity. Помимо всего прочего, аппарат оснащен лабораторией SAM (Sample Analysis at Mars), позволяющей анализировать пробы грунта и передавать данные на Землю. И вот совсем недавно она зафиксировала в марсианской почве значительное количество воды! Проба была разогрета до значительной температуры – и из нее, как из носика закипающего чайника, буквально пошел пар. Обыкновенный водяной пар! Стоит ли говорить, что эта новость вызвала у ученых бурю эмоций.
Дальнейшие исследования показали: марсианский грунт буквально пропитан водой – она составляет около 2% веса породы, по которой сейчас передвигается марсоход. А это уже сопоставимо с аналогичным показателем для Земли.
Такая находка очень заинтересовала исследователей Красной планеты – и не только с чисто научной точки зрения. В первую очередь, вода – это ресурс, жизненно необходимый будущим колонистам. С другой стороны, доставлять ее с Земли – удовольствие не из дешевых. Теперь же, по словам ученых, они смогут извлекать это незаменимое вещество буквально из почвы под ногами! А если учесть, что такой грунт обнаружили на значительной части поверхности планеты, недостатка в воде первые люди на Марсе испытывать не будут. «В одном кубическом метре такого грунта может содержаться до литра воды, которую легко получить путем разогрева до температуры в несколько сот градусов», – говорит член исследовательской группы Curiosity доктор Лори Лешин. – «И такой грунт залегает на Марсе повсюду. С точки зрения земного первооткрывателя, это очень хорошая новость, потому что воду можно извлекать практически на всей поверхности Марса».
Правда, не все так уж радужно. Кроме воды, при нагревании образца выделились и другие вещества – в частности, хлор, сера и кислород. Впрочем, это не стало для ученых неожиданностью: похожие результаты были получены и ранее, еще в 2008 году, с помощью аппарата «Феникс». Зато сюрпризом оказалось присутствие в пробе значительного количества двуокиси углерода – карбонатные минералы, которые обеспечивают ее наличие в образце, могут формироваться только при наличии воды, что подтвердило: наличие водяного пара в образце не случайность.
Так что будущим марсианским колонистам придется тщательно очищать воду, полученную из грунта, перед тем, как использовать для своих нужд. Тем более что присутствие в испарениях кислорода и хлора позволяет предположить, что в самом грунте содержатся вещества группы перхлоратов, весьма опасные для здоровья человека.
Впрочем, ученые не теряют оптимизма – ведь зная о проблеме, можно найти пути ее решения. Тот же доктор Лешин прокомментировал новость следующим образом: «Для будущих исследователей Марса это не очень хорошее известие, потому что перхлораты плохо воздействуют на щитовидную железу человека. Но об этом полезно знать заранее».
Правда, есть и другая проблема: наряду с водой, которую может использовать человек, на Марсе обнаружили значительное количество тяжелой воды, отличающейся от обычной тем, что в ее молекулах кислород соединяется с изотопом водорода дейтерием. «Соотношение дейтерия и водорода в воде, полученной из образцов грунта, оказалось в 5 раз выше, чем в земных океанах», – сообщил руководитель группы экспертов, анализирующих данные лаборатории SAM Пол Мэхэффи. Увы, это соединение токсично для земных организмов. Более того, соотношение обычной и тяжелой воды на планете точно установить пока сложно – например, взять пробы из водного льда на полюсах, скрытого под толстым слоем замерзшей углекислоты, на данный момент невозможно. Однако исследователи Красной планеты заверяют, что и воды, пригодной для использования, там достаточно. В то же время наличие такого количества дейтерия, по словам того же Пола Мэхэффи, позволит ученым больше узнать о марсианской гидросфере.
Обнаружение на Красной планете воды в жидком состоянии вновь всколыхнуло интерес к вечному вопросу: есть ли жизнь на Марсе. Разумеется, речь о высокоразвитых существах не идет – но вот различные микроорганизмы, вполне возможно, способны жить в относительно благоприятной среде.
Одной из задач, поставленных перед марсоходом Curiosity, был поиск веществ биологического происхождения. И недавно SAM получила сенсационные данные: в пробах грунта обнаружена органика! Конечно, это оказались простейшие углеродные соединения, но даже такой результат мог бы изменить представления ученых о Красной планете – если бы не одно но… «На борту марсохода очень чувствительные приборы, мы обнаружили простые органические вещества, но мы должны выяснить, не прибыли ли они с Земли… Нам всем понадобится много терпения. Мы не знаем сейчас со всей определенностью, что эти углеродные соединения местного происхождения», – объяснил научный руководитель проекта Curiosity Джон Гротцингер. Комментируя сенсационную новость, он просил коллег пока воздержаться от излишних восторгов по этому поводу. К нему присоединился и другой представитель NASA, Чарльз Элачи, который подчеркнул, что марсоход обнаружил именно органические, а не биологические молекулы. Он заявил, что у средств массовой информации новость вызвала неоправданно завышенные ожидания – существование жизни на Марсе пока остается под большим сомнением.
Но как же могло случиться, что земная органика преодолела такое огромное расстояние? Ведь перед отправкой в путешествие к Красной планете все детали марсохода подверглись стерилизации. Однако в научных кругах ходят упорные слухи о том, что процедура хранения одной из составных частей аппарата в карантинном боксе была нарушена. К тому же многие специалисты считают: обеспечить абсолютную стерильность попросту невозможно – а значит, мельчайшие частицы земной органики могли «контрабандой» достичь Марса и обнаружиться уже только там.
Впрочем, это не единственная возможность. Некоторые специалисты предполагают, что обнаруженные вещества могли появиться вместе с одним из астероидов, упавшим на поверхность планеты. Такое возможно: многие углеродные соединения удивительно устойчивы к различным воздействиям, и порой они действительно входят в состав астероидов и комет.
Да и сам процесс разогревания пробы грунта, по словам химиков, теоретически мог запустить химическую реакцию, в процессе которой образовались простые органические соединения. Ведь все необходимые для этого вещества в образцах присутствовали.
К тому же стоит учитывать, что даже присутствие на Красной планете углеродных соединений – это еще не жизнь. Да и нет у Curiosity аппаратуры, способной обнаружить живые организмы – только органические соединения. Тем более что немного ранее специалисты из NASA заявили: в атмосфере и почве Марса практически не обнаружен метан – газ, который напрямую свидетельствует о наличии процессов жизнедеятельности.
С другой стороны, ученые уверены: именно простейшая органика и жидкая вода составляют тот самый минимум, необходимый для зарождения живой клетки. Согласно современным воззрениям, именно эти условия позволили в свое время зародиться жизни на Земле.
Словом, главную задачу – найти жизнь на Марсе – Curiosity пока не выполнил. Зато породил в научных кругах серьезные разногласия. Ведь если раньше Красная планета считалась промерзшей пустыней, то теперь она предстала перед людьми под новым углом: когда-то и она, так же, как и Земля, стала колыбелью жизни – и возможно, готова вот-вот возродиться, пусть даже и с помощью человека.
