Если же смотреть стратегически, то Луна была и остается единственным в своем роде полигоном для испытаний перспективной космической техники, рассчитанной на межпланетные полеты. Собственно, планетоходы «Спирит» и «Оппортьюни-ти», которые бегают по Марсу, радуя нас удивительными внеземными пейзажами, приходятся внучатыми племянниками советским «Луноходам». На Луне отрабатывалась технология свода с орбиты и мягкой посадки на небесное тело – она была востребована и на Марсе. Луна послужила идеальным объектом для апробации космического телевидения, которое ныне используется повсеместно, в том числе при исследовании отдаленных планет. Луна стала первым небесным телом, на которое ступила нога человека, и этот задел, без сомнения, тоже будет востребован. Получается, что при расширении космической экспансии человечеству от Луны не уйти. Только использовать ее следует разумно, не стремясь к воспроизведению достижений прошлого, а закладывая основу для достижений будущего.
Запомним: Луна – это полигон. Пока только полигон.
Впрочем, не следует забывать еще одно немаловажное обстоятельство. Луна вполне доступна на современном уровне развития техники. То есть высадиться на нее в ближайшие годы мы не можем, но облететь, сделать станцию на окололунной орбите или отправить на поверхность планетоход вполне реально – достаточно профинансировать один из многочисленных проектов. Доступность Луны позволяет привлекать к ее освоению не только государственные агентства и корпорации, но и частные компании, группы энтузиастов, небольшие научные коллективы. Доступность Луны будоражит и возбуждает. Можно сказать, что Луна – это еще и полигон формирования космического мировоззрения, позитивного и прагматичного космизма. Если что и способно вернуть внеземным полетам романтический ореол и престижность, так это реальная возможность слетать когда-нибудь на Луну членом научной экспедиции или туристом.
Но вряд ли стоит рассматривать Луну в качестве главной цели космической экспансии. Она слишком мала и скучна для подобной роли. Это как взобраться на пригорок рядом с домом и считать себя альпинистом, когда где-то есть Гималаи. В настоящее время главной целью экспансии руководители космических агентств называют Марс. Давайте поближе взглянем на этот «Эверест» космонавтики: годится ли он на роль цели?
Глава 4 Марсианский форпост
О красной планете сложено множество небылиц. И одна из самых распространенных и сюжетообразующих, восходящая генезисом еще к «каналам» Джованни Скиапарелли, гласит, что Марс «защищен» от вторжения землян некими высшими силами (в более скромном варианте – древней марсианской цивилизацией). Небылица зиждется, как легко догадаться, на плохом знании истории космонавтики, связанном с многолетним сокрытием информации о проблемах и катастрофах. Достаточно взглянуть на обновленные списки запусков межпланетных станций, чтобы убедиться: лунные и венерианские аппараты взрывались, пропадали и разбивались ничуть не реже марсианских. Такова плата за участие в «космической гонке» и за низкий технический уровень.
После «информационной» революции надежность космической техники неизмеримо возросла. Еще раз напомню пример американских планетоходов «Спирит» и «Оппортьюнити», которые проработали на Марсе множество лет вместо запланированных трех месяцев. С первого захода покорился землянам Титан – самый крупный спутник Сатурна: 14 января 2005 года европейский аппарат «Гюйгенс» (“Huygens”) совершил на нем мягкую посадку и два с половиной часа передавал снимки окружающего пространства, данные о грунте и атмосфере. Без преувеличения можно утверждать, что если бы подобная миссия состоялась на тридцать лет раньше, т. е. до появления компактных цифровых систем управления и передачи данных, то понадобилось бы как минимум три-четыре запуска для достижения успеха. Отмечу также, что «Гюйгенс» добирался к своей цели на борту межпланетной станции «Кассини» (“Cassini”) больше семи лет, и последняя продолжает работу до сих пор, изучая систему спутников Сатурна и его великолепные кольца. Настоящая фантастика!
Разница очевидна любому непредвзятому человеку. И мифические инопланетяне, охраняющие свои владения, тут ни при чем – просто техника должна была выйти на принципиально новый уровень… Впрочем, красная планета все равно остается «крепким орешком». Многие из ранних аппаратов советской серии «Марс», долетев до цели, разбились при посадке из-за коварных свойств местной атмосферы. Астрономы ошибочно считали, что она плотнее, чем оказалась на самом деле – в результате парашюты не смогли обеспечить должное торможение. Сегодня для мягкой посадки применяются хитроумные средства: например, надувные подушки-амортизаторы, впервые опробованные на советской «Луне-9», или экзотический «небесный кран», с помощью которого совершил посадку американский марсоход «Кьюриосити» (“Curiosity”, с англ. «Любопытство»). Благодаря новым подходам и технологиям в XXI веке удалось составить подробнейшие карты Марса, изучить его поверхность, но главное – обнаружить следы воды, мощные залежи льда и свежие овраги. Все это может свидетельствовать о том, что некогда красная планета была куда более гостеприимным миром, нежели теперь. Кроме того, имеются косвенные свидетельства, что в те благословенные времена на Марсе существовала жизнь, и какие-то формы этой жизни сохранились по сей день.
4.1. В поисках Аэлиты
В первой главе мы уже говорили о том, что образ Марса в глазах землян неоднократно менялся. Древний населенный мир с сетью гигантских «каналов» в одночасье перестал существовать, когда американский аппарат «Маринер-4» передал в июле 1965 года снимки изрытой кратерами марсианской поверхности, очень похожей на лунную. Три десятилетия после этого о Марсе писали сдержанно и неохотно, за умолчанием пытаясь скрыть сильнейшее разочарование. Все поменялось в 1990-е годы, когда в сторону красной планеты полетели космические аппараты «информационного» поколения.
Расскажу вкратце историю одного из величайших научных открытий современности. Следите внимательно!
В начале 1990-х годов считалось доказанным, что если на Марсе и была когда-то вода, то она давным-давно испарилась, рассеявшись в атмосфере и космосе. А знаменитые полярные шапки Марса состоят вовсе не из водного льда, как астрономы предполагали ранее, а из замерзшего углекислого газа. Формациям, напоминающим русла рек, быстро нашли объяснение через теорию лавообразования. Соответственно, где нет воды, там не может быть какой-либо жизни. Вопрос, казалось, закрыт навсегда.
Первые сомнения в верности этого представления появились после того, как на околомарсианскую орбиту в сентябре 1997 года вышел американский «Марс Глобал Сервейор» (“Mars Global Surveyor”, MGS с англ. «Марсианский глобальный топограф»). Этот сравнительно дешевый аппарат был снабжен неплохой телекамерой, способной «увидеть» с орбиты отдельные объекты метрового размера. За годы работы в космосе (данные с «Марс Глобал Сервейор» перестали поступать только в ноябре 2006 года) он совершил настоящую революцию в науке о Марсе – ареологии. И прежде всего доказал, что красная планета вовсе не является статичным миром, мертвое спокойствие которого нарушают лишь пылевые бури – нет, Марс живет, его поверхность непрерывно меняется, и немалую роль в этих изменениях играет вода.
В первую очередь «Марс Глобал Сервейор» заметил, что год от года значительно сокращается южная полярная шапка красной планеты. Ученые предположили, что, скорее всего, это испаряется слой снега, состоящий из замерзшего углекислого газа. Но если газ уходит в атмосферу, он будет создавать парниковый эффект, задерживая у поверхности поступающее от Солнца тепло. Следовательно, мы можем говорить о том, что на Марсе наступает период глобального потепления.
Американский межпланетный аппарат «Mars Global Surveyor»
Другим важнейшим открытием «Марс Глобал Сервейор» стало обнаружение оврагов на склонах холмов, гребнях кратеров и песчаных дюнах. Единственное возможное объяснение – овраги возникли под действием жидкой воды, которая либо просачивалась из подземных резервуаров, либо возникала при таянии засыпанного грунтом льда. Свежие очертания некоторых оврагов указывают на их сравнительно недавнее происхождение. Но насколько недавнее? Сделав повторные снимки более ста известных районов с оврагами, сотрудники научной группы «Марс Глобал Сервейор» нашли дюну в безымянном кратере в районе Геллеспонт (Hellespontus) к западу от равниной впадины южного полушария Эллады (Hellas Planitia), на которой еще три года назад никаких оврагов не было, а тут их появилось сразу два! Таким образом было доказано, что вода меняет лик Марса – и не тысячи лет назад, а прямо сейчас.
Следующий шаг в поисках марсианской воды сделал американский аппарат «Марсианская Одиссея 2001» (“2001 Mars Odyssey”), названный так в честь знаменитого романа Артура Кларка и прилетевший к Марсу в январе 2002 года. На нем, в частности, был установлен российский детектор нейтронов высоких энергий HEND (High-Energy Neutron Detector), который в первые недели работы не просто подтвердил наличие воды, но нашел ее огромные запасы в южной полярной области Марса, которая до того считалась совершенно обезвоженной. Нейтронные «метки» воды были обнаружены и на севере, и даже на широтах, близких к экватору. Вопреки традиционным представлениям, на Марсе как раз очень мало областей, где совсем нет водного льда, залегающего под слоем ржавого грунта.
Но и этого земным ученым показалось мало. В итоге к двум американским аппаратам добавился «Марс-Экспресс» (“Mars Express”), созданный Европейским космическим агентством и запущенный с Байконура российской ракетой-носителем «Союз-Фрегат». 23 января 2004 года было объявлено, что при пролете над южным полюсом красной планеты спектрометры «Экспресса» зафиксировали пары воды в значительной концентрации, что подтвердило ее наличие на поверхности и в атмосфере Марса. Затем «Марс-Экспресс» развернул антенны длинноволнового подповерхностного радара MARSIS (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding), созданного Итальянским космическим агентством.
Снимки, сделанные аппаратом «Mars Global Surveyor»: появление свежих оврагов на Марсе
Если вышеупомянутый детектор HEND не способен обнаружить воду или лед, залегающие глубже трех метров, то итальянский радар находит их на глубинах до пяти километров. Ожидания европейских ученых оправдались в полной мере: залежи льда на южном полюсе Марса оказались столь огромны, что если его растопить, вода покроет всю планету слоем толщиной в одиннадцать метров – настоящий океан!
Американский межпланетный аппарат «2001 Mars Odyssey»
Тем временем «Марс Глобал Сервейор» и «Марсианская Одиссея 2001» продолжали кропотливые наблюдения, пытаясь отыскать на красной планете минералы, для образования которых необходима вода: карбонаты, глины и соли. Но практически ничего не нашли. Зато они обнаружили пласты оливина – минерала, который жидкая вода должна была разрушить. Вместе с тем были замечены промоины, ложа древних озер и образующийся в жидкой воде железооксидный минерал серый гематит. А огромные залежи водного льда окончательно запутали картину. Ученые оказались в тупике: воды в таких количествах на Марсе быть не может, но она… есть.
Чтобы разгадать загадку и восстановить прошлое красной планеты, на ее поверхность высадились два американских планетохода «Спирит» (“Spirit”, MER-A, “Mars Exploration Rover A”) и «Оппортьюнити» (“Opportunity”, MER-B, “Mars Exploration Rover B”).
«Спирит» совершил успешную посадку 4 января 2004 года в кратере Гусева (Gusev Crater), который, по мнению астрономов, был некогда огромным озером. Высадка «Оппортьюнити» состоялась 25 января 2004 года на равнине Меридиана (Meridiani Planum), находящейся на другой стороне планеты. Аппараты создавались в расчете на работу до 90 суток, но они многократно перекрыли свой ресурс. Впрочем, самые важные открытия были сделаны в течение первого года. Обследовав места посадок и проведя дистанционное бурение и анализ пород, ученые НАСА пришли к заключению, что оба планетохода находятся в местах, где некогда текла вода. При этом выяснилось, что, скажем, на равнине Меридиана вода то высыхала, то появлялась вновь, а в кратере Гусева вулканическая порода оказалась сцементирована пролившимся дождем. Точно определить периоды, когда по Марсу текли реки, заполняя отдельные низины, а потом испаряясь и уходя в грунт, пока невозможно – территории красной планеты было принято датировать по количеству и форме кратеров, но поскольку теперь понятно, что Марс куда более активен, чем Луна, методику придется пересматривать и уточнять. Приблизительная оценка – вода в жидком состоянии текла по Марсу как минимум 100 тыс. лет назад, т. е. во времена, когда наши предки уже обрели разум.
В научном отчете, описывающем открытия, сделанные планетоходами, указывается, что вода в море Меридиана (а теперь можно говорить не о равнине, а о дне высохшего моря) была чрезвычайно соленой и обладала повышенной кислотностью. Кажется, что подобные условия не способствуют зарождению жизни, однако в том же отчете указывается, что в реке Рио-Тинто на юго-западе Испании, вода которой имеет рубиново-красный цвет, поскольку содержит огромное количество окисленного железа, биологи обнаружили довольно богатый микроорганический мир. Открытие позволяет надеяться, что высохшее марсианское море тоже когда-то было колыбелью жизни.
Американский межпланетный аппарат «Mars Reconnaissance Orbiter»
Для сбора данных в пользу гипотезы существования марсианской жизни в полет к красной планете отправились еще два американских аппарата: «Марс Реконессанс орбитер» (“Mars Reconnaissance Orbiter”, MRO, с англ. «Марсианский орбитальный разведчик») и посадочная лаборатория «Феникс» (“Phoenix”).
Камень «Горшок с золотом» («Pot of Gold»), в котором «Spirit» обнаружил гематит, указывающий на существование воды на Марсе
«Марс Реконессанс орбитер», вышедший на околомарсианскую орбиту 11 марта 2006 года, снабжен «шпионской» камерой HiRISE (High Resolution Imaging Science), которая способна «разглядеть» из космоса отдельные предметы размером 30 см. Камера сразу же показала себя в деле, запечатлев с орбиты ползающие внизу планетоходы. Как водится, «разведчик» начал работу с поисков следов древних водных потоков. И довольно быстро его камере удалось зафиксировать характерные трещины в марсианских породах, которые свидетельствуют о наличии «трубопроводов» – естественных подземных каналов, пробитых водой, которая текла по ним несколько миллионов лет назад. Ученые сразу подчеркнули, что такие «трубопроводы» – практически идеальное место для возникновения простейших форм жизни.
«Разведчик» решил большинство проблем, волновавших ученых. Так, при помощи спектрометра CRISM (Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars) им удалось обнаружить залежи карбонатов (солей угольной кислоты), которые так и не сумел найти «Марс Глобал Сервейор». Тогда же ареологи выявили и многочисленные районы, содержащие древние глины (филлосиликаты и гидратированные сульфаты), сформировавшиеся свыше 3,5 млрд лет назад.
Европейский межпланетный аппарат «Mars Express»
Параллельно европейский аппарат «Марс-Экспресс» запечатлел береговую линию древнего океана, который располагался в северном полушарии, занимая треть планеты. Наличие его следов подтвердил позднее и «Марс Реконессанс орбитер». Почти тридцать высохших рек из пятидесяти двух, обнаруженных ареологами на Марсе, имели некогда общее русло с этим северным океаном. Сегодня считается, что он был глубиной до 500 м, и в нем содержалось около 124 млн м3 воды, что примерно в десять раз меньше земных запасов.
Так ученые доказали, что в истории Марса были достаточно продолжительные периоды, когда вода существовала в жидком виде, оказывая влияние на облик планеты. Однако чтобы доказать ее современное наличие в виде льда и исключить ошибку интерпретации приборных данных, понадобился еще один хитрый эксперимент. 25 мая 2008 года стационарная лаборатория «Феникс» совершила мягкую посадку на северном полюсе Марса. Этот аппарат был снабжен мощным манипулятором, который тут же вырыл в грунте канаву, обнажив скрытый под ним лед. Рассчитанный на три месяца «Феникс» проработал до ноября того же года и подтвердил: ошибки быть не может, под слоем ржавого грунта действительно находится замерзшая вода.
Американский межпланетный аппарат «Phoenix»
Если суммировать современные представления научного сообщества о Марсе, то историю красной планеты можно описать так. Формирование Марса в виде твердого стабильного тела Солнечной системы завершилось 4,5 млрд лет назад. В то время у него была достаточно плотная атмосфера, которая удерживала солнечное тепло (парниковый эффект), что позволяло не замерзнуть и не испариться многочисленным водоемам.
Процесс испарения льда в канавках, выкопанных аппаратом «Phoenix» в грунте на северном полюсе Марса
Время от времени на Марс падали метеороиды и кометы – «мусор», оставшийся после формирования Солнечной системы из протопланетного облака (точно такой же бомбардировке подвергались все «внутренние» планеты, включая Землю), что способствовало тектонической активности и стимулировало процессы зарождения простейших форм жизни. Этот теплый и благоприятный для возникновения биосферы период называют «ноахием» (эпоха Ноя, Noachian epoch) по региону Земля