Лёд, следы бактерий и «лица»: что человечество узнало за полвека исследований Марса
Марс — самый перспективный кандидат на колонизацию среди планет Солнечной системы. По этой причине с 1960-х годов к нему было отправлено более 50 миссий. Хотя почти половина из них провалилась, каждый запуск давал бесценные уроки, которые помогали в следующих проектах. Рассказываем о самых интересных открытиях за более чем полувековую историю исследований Красной планеты.
Химия жизни: миссия «Викинг»
Первыми аппаратами, которые успешно сели на Марс, стали американские «Викинг-1» и «Викинг-2» в 1976 году. Их основной задачей был поиск жизни. Для этого они провели три эксперимента, один из которых — Labeled Release (LR) — дал неожиданные результаты, о которых учёные спорят до сих пор. В образцы марсианского грунта добавили питательные вещества, меченные радиоактивным углеродом, и стали следить за выделением радиоактивного газа — признака метаболизма.
Оба аппарата, находясь в 6500 километрах друг от друга, зафиксировали положительную реакцию, что сперва восприняли как возможное доказательство существования микробной жизни. Однако другой прибор, газовый хроматограф-масс-спектрометр (GCMS), не обнаружил в почве органических молекул, без которых жизнь невозможна. Это привело большинство учёных к выводу, что реакцию вызвали не микроорганизмы, а необычная химия марсианского грунта, в частности какой-то неизвестный окислитель.
Первое в истории изображение поверхности Марса, полученное аппаратом «Викинг».
Спор не утихает до сих пор. Позднее астробиолог Дирк Шульце-Макух выдвинул гипотезу, что «Викинги» могли случайно убить марсианскую жизнь. Он предположил, что местные микробы, если они есть, приспособились к засушливым условиям и для жизни им нужно минимальное количество влаги, которую они могли бы получать из гигроскопичных солей — перхлоратов. Добавление жидкой воды в ходе эксперимента могло оказаться для них смертельным. Открытие перхлоратов на Марсе аппаратом «Феникс» в 2008 году заставило учёных по-новому взглянуть на данные «Викингов» почти полувековой давности.
«Лицо» на Марсе
25 июля 1976 года орбитальный аппарат «Викинг-1» сфотографировал в регионе Кидония столовую гору, которая поразительно напоминала человеческое лицо с глазами, носом и ртом. Снимок был сделан при низком угле освещения, что и создало иллюзию. Учёные НАСА сразу объяснили это игрой света и тени и геологической эрозией, но изображение захватило воображение публики и породило псевдонаучные теории о древней марсианской цивилизации.
Фотография «лица» в районе Кидония на Марсе.
Спор разрешился только с появлением более совершенных технологий. В 1998 году аппарат Mars Global Surveyor (MGS) сделал снимок «лица» с разрешением в десять раз выше, чем у «Викинга». На новом изображении стало отчётливо видно, что это просто гора неправильной формы. Позднее ещё более детальные снимки с аппарата Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) окончательно подтвердили, что «лицо» — это естественное геологическое образование.
Этот случай — классический пример парейдолии, склонности человеческого мозга видеть знакомые образы в случайных формах. Самое простое объяснение — естественная эрозия — оказалось куда более вероятным, чем постройка гигантского монумента инопланетной цивилизацией, от которой не осталось никаких других следов.
Почему невозможно точно предсказать погоду больше чем на 2 недели
Следы древних рек и озёр
Аппараты Mars Global Surveyor и Mars Odyssey, запущенные в конце 1990-х — начале 2000-х, предоставили решающие доказательства того, что в прошлом на Марсе было много воды. Они сделали тысячи снимков, на которых видны разветвлённые долины, дельты рек и слоистые отложения, похожие на те, что образуются на дне озёр. Например, кратер Езеро, где сейчас работает марсоход Perseverance, когда-то был местом большого озера с дельтой.
Данные Mars Odyssey также показали наличие огромных запасов водяного льда под поверхностью планеты, в основном в полярных регионах. Хотя учёные сходятся во мнении, что вода на Марсе была примерно 3,7–4,1 миллиарда лет назад, идут споры о том, каким был климат планеты в то время. Новое исследование 2025 года, основанное на компьютерном моделировании, предполагает, что большинство долин образовалось благодаря обильным осадкам — дождю или снегу. Это подтверждает теорию «тёплого и влажного» Марса.
Вероятно, в далёком прошлом Марс имел более плотную атмосферу с большим количеством углекислого газа и водяного пара от вулканической активности, что и позволяло воде существовать в жидком виде. Со временем эта атмосфера была унесена солнечным ветром, и планета стала холодной и сухой.
Минералы, сформированные водой
Если орбитальные аппараты показали, где могла быть вода, то марсоходы Spirit и Opportunity, севшие на планету в 2004 году, доказали, что она там действительно была. Эти «роботы-геологи» обнаружили минералы, которые образуются только в присутствии воды.
Opportunity нашёл в породах россыпи солей (сульфатов) и маленькие круглые зёрна серого гематита, прозванные «черникой». На Земле такие минералы обычно формируются в водной среде. Марсоходы также сфотографировали в породах небольшие пустоты — «вакуоли». Такие же остаются в земных породах, когда кристаллы соли, выросшие в солёной воде, со временем растворяются.
Самым же убедительным доказательством стала находка Opportunity жилы чистого гипса. Этот минерал образовался из воды, которая просачивалась через трещины в породе миллиарды лет назад. Эти открытия окончательно подтвердили, что когда-то на Марсе текли ручьи и существовали водоёмы, возможно, в достаточном количестве для поддержания жизни.
Настоящий лёд на Марсе
Наличие льда под поверхностью Красной планеты учёные предсказали ещё по первым орбитальным снимкам, но прямое подтверждение этому удалось получить только в 2008 году. Посадочный модуль Phoenix сел в арктическом регионе Марса, выкопал небольшую траншею и сфотографировал в ней яркий белый материал. За четыре дня этот материал испарился, что доказало: это был именно водяной лёд, а не замёрзший углекислый газ, который сублимировал бы гораздо быстрее.
Это открытие было фундаментально важным. Оно подтвердило, что вода на Марсе — не просто реликт далёкого прошлого, а существует в огромных количествах и сегодня, пусть и в замороженном виде. Этот лёд является критически важным ресурсом для будущих пилотируемых миссий — из него можно получать питьевую воду, кислород и ракетное топливо.
Фотография кратера Королёв, заполненного льдом.
Кроме льда Phoenix обнаружил в почве перхлораты — соли, которые могут быть как токсичными для микробов, так и служить для них источником энергии. Эта находка заставила учёных пересмотреть подходы к поиску жизни, ведь потенциальные марсианские организмы могли приспособиться к совершенно уникальной химии.
Древнее озеро в кратере Гейла
Марсоход Curiosity, работающий в кратере Гейла с 2012 года, ещё больше уточнил наше понимание древнего Марса. Он доказал, что 3,3—3,8 миллиарда лет назад здесь находилась не просто вода, а стабильная озёрная система, которая существовала миллионы лет и была пригодна для микробной жизни. Об этом говорят найденные им аргиллиты (озёрные отложения), а также шестиугольные трещины в грязи, указывающие на многократные циклы высыхания и увлажнения.
Curiosity совершил два важнейших открытия. Во-первых, он впервые обнаружил в марсианских породах сложные органические молекулы — «строительные кирпичики» жизни. Во-вторых, он зафиксировал сезонные колебания уровня метана в атмосфере. На Земле метан часто связан с биологической активностью, но он может образовываться и в ходе геологических процессов. Пока нельзя сказать точно, каково его происхождение на Марсе.
Недавние данные с марсохода также выявили в породах большое количество минерала сидерита. Это указывает на то, что у древнего Марса был углеродный цикл, но он был «несбалансированным»: углекислый газ уходил из атмосферы в породы быстрее, чем возвращался обратно. Вероятно, это и привело к истончению атмосферы, охлаждению планеты и превращению её в холодную пустыню.
Первые поиски биосигнатур
Все предыдущие миссии искали воду или оценивали условия обитаемости. Марсоход Perseverance, прибывший на Марс в 2021 году, начал новую фазу — целенаправленный поиск прямых следов древней жизни, или биосигнатур. Он работает в кратере Езеро — месте древней дельты с высоким потенциалом сохранения таких следов.
Главная задача Perseverance — собрать и запечатать образцы горных пород, грунта и атмосферы, которые в будущем планируется доставить на Землю. Эта совместная миссия НАСА и ЕКА, названная Mars Sample Return (MSR), — следующий логический шаг в исследовании планеты. Какой бы совершенной ни была бортовая лаборатория марсохода, анализ образцов в земных лабораториях позволит провести более точные и чувствительные исследования.
Возвращение образцов — это лучший шанс получить окончательный ответ на вопрос, была ли когда-нибудь жизнь на Марсе. Кроме того, эти образцы помогут оценить риски для будущих пилотируемых миссий и понять, какие ресурсы можно использовать на месте.
Изучение Марса — это не только поиск внеземной жизни. Это ещё и возможность заглянуть в глубокое прошлое нашей собственной планеты. Сравнивая «несбалансированный» углеродный цикл Марса со сбалансированным земным, мы лучше понимаем, какие факторы делают планету пригодной для жизни и насколько хрупкой может быть эта среда. Эти знания имеют решающее значение для понимания климатических изменений на Земле и для будущего всего человечества.