Привет, Марс! А вот и мы!
«Каков был довременный мир? Чей может высказать язык? Кто Твердь и Землю — „Верх" и „Низ" без качеств и без форм постиг?» (слова из поэмы китайского поэта Цюй Юаня «Вопросы к небу». В честь этой поэмы была названа китайская миссия на Марс «Тяньвэнь-1», прим. пер.). Одиноки ли мы в этой бескрайней Вселенной? Данный вопрос является главным стимулом для исследования человечеством Марса. Поиск внеземной жизни — это важнейшая отправная точка для изучения Вселенной.
Марс — заветная мечта человечества
Нашим родным домом в этой огромной Вселенной является Солнечная система. Вокруг «матери» Солнца по определенным орбитам упорядоченно вращаются восемь планет. Четыре из них, включая Землю, в основном состоят из горных пород, которые называются планетами земного типа, — Меркурий, Венера, Земля и Марс.
Так почему же среди всех наших «братьев» и «сестер» человечество выбрало для исследований именно Марс?
Директор 509-й лаборатории Восьмого института Китайской корпорации аэрокосмической науки и техники Ли Си рассказал, что по сравнению с Меркурием и Венерой Марс находится ближе всего к «зоне обитания» Солнечной системы и считается еще одной планетой помимо Земли, на которой возможно зарождение и существование жизни. Человечество давно грезит о покорении Марса.
Если рассматривать Солнечную систему как «большую спортивную площадку», то восемь планет — это бегуны, двигающиеся каждый на своей дорожке против часовой стрелки вокруг Солнца. Меркурий, ближайшая планета к Солнцу, «бежит» по первой полосе и из-за близкого нахождения около «материнской» звезды получает большое количество ее испепеляющего тепла. Солнечный ветер сдувает всю атмосферу с Меркурия, поэтому температура на этой планете достигает плюс 430 градусов Цельсия днем и минус 170 градусов Цельсия ночью. Из-за отсутствия атмосферной защиты поверхность Меркурия покрыта кратерами, что делает невозможной существование жизни на этой планете.
Исследование Меркурия — это чрезвычайно сложный процесс. Из-за малой массы гравитация планеты составляет всего лишь около 38% земной, что затрудняет притяжение космических зондов. Даже если зонду удастся попасть на орбиту Меркурия, под действием сильной гравитации Солнца он легко отклонится от этой орбиты. Конечно, исследование внеземной воды очень важно для понимания прошлого, но в данном случае это не дает надежду на будущее межзвездной миграции.
Венера, вторая по удаленности от Солнца планета Солнечной системы, с первого взгляда имеет схожую с Землей среду и, вероятно, может обладать условиями для зарождения жизни. Поэтому, освоив космические технологии, человечество выбрало Венеру в качестве объекта исследований. В 1962 году американский космической зонд «Маринер-2» совершил успешный полет над Венерой, в 1974 году «Маринер-10» подтвердил результаты исследований «Маринера-2»: на поверхности Венеры чрезвычайно плотная атмосфера и крайне высокая температура. В середине XX века в Советском Союзе стартовала программа под названием «Венера», в рамках который было запущено в общей сложности 29 зондов, 10 из которых успешно приземлились. Самое короткое время работы аппарата на поверхности Венеры составляло 23 минуты, а самое длинное — 127 минут.
Исследования показывают, что 96% атмосферы Венеры состоит из углекислого газа, что создает на ее поверхности серьезный парниковый эффект, в результате чего температура достигает 460 градусов Цельсия. Атмосферное давление на поверхности Венеры в 92 раза превышает Земное. Кроме того, в атмосфере планеты сосредоточено большое количество сульфидов, вызванных извержениями вулканов, такая плотная атмосфера отражает практически весь солнечный свет. Магнитное поле Венеры также очень слабое и не может обеспечить должную защиту от солнечной радиации. Таким образом, можно сделать вывод, что данная планета не пригодна для жизни.
Марс, ближайший сосед Земли, стал лучшим выбором человечества. С тех пор как Советский Союз запустил первый зонд для исследования Марса в 1960 году, на эту планету было отправлено почти 50 аппаратов. В настоящее время исследование Марса, поиск информации о жизни и изучение обитаемости планеты являются основным направлением международных исследований дальнего космоса.
Марс полон научных загадок, которые привлекают ученых всего мира. «Тяньвэнь-1» — первая в Китае самостоятельная миссия по исследованию Марса — позволит вывести зонд на орбиту Красной планеты, приземлиться на ее поверхность и сделать необходимые исследования, благодаря чему можно будет получить большое количество трехмерных научных данных. В истории покорения космоса не было подобных прецедентов.
Есть ли жизнь на Марсе?
Согласно теории «зоны обитаемости» планетной системы, пригодна ли планета для жизни или нет, зависит от того, подходит ли температура ее поверхности для длительного поддержания воды в жидком виде. Существование воды и жизни на Марсе всегда было самым важным научным вопросом, волнующим человечество.
За последние 20 лет при помощи космических зондов, а также технических средств, включающих изображения сверхвысокого разрешения, спектроскопию, масс-спектрометрию, радиолокацию, нейтронный анализ и прочее, было получено множество свидетельств о наличии на Марсе эрозионных форм рельефа, осадочных отложений древних рек и озер, гидрогенных минералов, полярного ледяного покрова, компонентов атмосферного водяного пара, которые говорят о том, что на раннем этапе формирования Красной планеты существовали поверхностные водные объекты. Эти находки также указывают на то, что Марс имел или имеет экологические особенности, благоприятные для зарождения жизни.
Метан — это простейший углеводород, который на 90-95% имеет биологическое происхождение. В 2004 году европейский аппарат «Марс-экспресс» зафиксировал в атмосфере Марса наличие газа с низкой концентрацией метана, равной 30 частиц на миллиард. Марсоход «Кьюриосити», запущенный Соединенными Штатами в 2011 году, также обнаружил колебания метана в атмосфере до семи частиц на миллиард. Эти открытия вдохновляют людей мечтать о жизни на Марсе.
Некоторые ученые считают, что метан, находящийся на поверхности Марса, не может быть примитивным, поскольку, соединяясь с гидроксилами под действием солнечного света, он образует воду и углекислый газ. Поэтому текущие наблюдения за содержащимся в атмосфере Марсе метаном позволяют сделать вывод, что на планете есть источники метана. Вероятно, это метаногены или живые организмы. Однако по мнению других ученых, метан, содержащийся в атмосфере Марса, происходит из геологических процессов внутри планеты, таких как вулканическая деятельность, либо по причине гидротермальной реакции ультраосновных пород или попадания метеоритов, комет, астероидов, а также других веществ и тел в атмосферу Марса.
Исследование информации о жизни на Марсе возможно не только посредством запуска космических зондов, но и анализа марсианских метеоритов, прилетающих на Землю. Например, в 1996 году в марсианском метеорите, найденном в Антарктиде, американские ученые обнаружили окаменелые структуры, внешне похожие на червей. Предполагается, что это могут быть бактериальные окаменелости. Таким образом, 3,6 миллиарда лет назад на Марсе могли существовать примитивные микроорганизмы.
Последний раз метеорит с Красной планеты упал в Марокканской пустыне в 2011 году. Командой китайских ученых под руководством Линь Янтина был проведен систематический анализ данного метеорита, в ходе которого было обнаружено наличие частиц углерода размером в несколько микрон. Дальнейшие более подробные исследования показали, что данный углерод был действительно образован на Марсе и что эти частицы углерода являются органическим веществом, подобным углю.
В ходе исследования марсианского метеорита в рамках экспедиции в горах Гров в Антарктиде команда Линь Янтина обнаружила, что содержание воды и изотопов водорода в образце магматических включений обладают хорошей логарифмической корреляцией, а содержание воды и соотношение D/H (отношение дейтерия — тяжелого изотопа водорода — и обычного водорода, прим. пер.) очень неравномерны, при этом оба значения постепенно увеличиваются от центра к внешней поверхности. Это говорит о том, что вода поступает извне и проникает в охлажденные магматические включения. Таким образом, можно сделать вывод, что это не магматическая вода, а вода с атмосферы Марса. Благодаря данному исследованию впервые было доказано наличие изотопов в атмосферных осадках Марса.
Длительный и сложный процесс поисков жизни на Марсе показывает обнадеживающие перспективы. Однако по мнению ученых, для того, чтобы окончательно подтвердить, существует или существовала ли когда-либо жизнь на Марсе, необходимо доказать наличие биогенных органических веществ на поверхности Красной планеты. Для этого важно обнаружить эти вещества в образцах, прибывших с Марса, либо найти окаменелости древних организмов в осадочных горных породах на поверхности Марса.
Будущее колонизации Марса
С момента своего появления на Земле человечество постоянно борется за жизненное пространство и среду обитания. А что мы будем делать, когда Земля не сможет обеспечивать условия для человеческого существования? Станет ли Марс «второй Землей»? Смогут ли люди в далеком будущем переселиться на Красную планету?
«В будущем человечество определенно переселится на другие планеты, и Марс, как ближайший сосед и „брат" Земли, станет первой целью. С научной точки зрения, нам сначала предстоит пройти длительный процесс терраформирования Марса», — рассказывает Ли Си.
Для того, чтобы превратить холодный, сухой, безжизненный и пустынный Марс в живой и теплый мир, подобный Земле, в первую очередь необходимо усилить парниковый эффект атмосферы Марса, чтобы постепенно повысить температуру поверхности планеты и создать теплую среду. Если бы удалось повысить температуру примерно на 5 градусов Цельсия, давление на поверхности Марса было бы равно 1/10 от давления Земли, а в некоторых частях поверхности Красной планеты могла бы появиться жидкая вода.
Во-вторых, необходимо повысить плотность и состав марсианской атмосферы до Земного уровня. Изменив почву и состав атмосферы, люди смогли бы построить на Марсе несколько больших куполообразных городов, пригодных для жизни. Согласно этой гипотезе, через сто лет марсианская среда может стать мягкой, а спустя тысячу лет — полностью пригодной для проживания человека. Тогда цвет Марса, если смотреть из космоса, постепенно сменится с красного на зеленый, а затем и на синий.
По мнению Лу Си, люди смогут колонизировать Марс в три этапа. Первый этап заключается в отправке роботов на Красную планету для проведения соответствующих научных экспериментов. Второй этап — создание станции для исследования Марса и отправка научной экспедиции для преобразования частично закрытого пространства в среду, пригодную для проживания людей. Третьим этапом является строительство городов и переселение людей.
«Хотя на терраформирование Марса может потребоваться большое количество времени, исследование Вселенной является движущей силой развития космической техники, а также движущей силой развития науки. Человечество стремится к этой цели и постепенно достигнет ее. Поэтому колонизация Марса непременно произойдет, — отметил Лу Си. — Однако, чтобы сделать Марс нашим „вторым домом", мы должны в первую очередь заботиться о нашем „первом доме"».
Земля — это единственная известная на сегодняшний день планета, на которой есть жизнь. Исследование глобальных изменений, которое проводилось в 80-х годах прошлого века, является одним из самых значимых исследований двадцатого века с точки зрения науки. В ходе изучения глобальных изменений возник вопрос о среде обитания человека, ответ на который находится за пределами пространственно-временных масштабов человечества, в результате появилась наука о Земных системах.
В книге «Наука о Земных системах», написанной под руководством академика из Университета Тунцзи Вана Пиньсяня. По его мнению, живущие сейчас люди являются паразитами планеты. Они истощают лесную экосистему, возраст которой насчитывает триста миллионов лет, и потребляют углеводороды, накопившие энергию Солнца двести миллионов лет назад, в обмен на материальные блага. Такое поведение крайне неосмотрительно, люди не понимают механизма функционирования Земной среды и не осознают последствий своих действий.
«Терраформирование Марса — настолько сложный процесс, насколько ценна наша Земля, — дополнил Лу Си. — Если Марс — это прошлое или будущее Земли, исследования Красной планеты помогут нам понять, как замедлить негативные изменения на Земле, чтобы „наш дом" мог продолжать функционировать на протяжении более длительного времени. Изучение Марса определенно способствует тому, что мы станем больше заботиться о Земле».
