Астроном, кандидат физико-математических наук, доцент физического факультета МГУ и старший сотрудник Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга Владимир Сурдин рассказал о том, чем Марс похож на Землю, где нужно искать на Красной планете жизнь и почему Марс должен стать запасной планетой землян.
Фото Анны Колесниковой
Запасная планета
- Почему Марс? Потому что нам нужна запасная планета. В последние годы среди астрономов популярен термин «зона жизни». Мы его определяем как коридор, расстояние от Солнца до планеты, на поверхности которой может быть жидкая вода и температура от 0 до 100 градусов.
Этот коридор не стоит на месте. 4 миллиарда лет назад зона жизни была поближе к Солнцу – оно не так мощно светило. И тогда в нее попадали Земля и Венера. Но на Венере с тех пор все изменилось, стало очень жарко, поэтому зона жизни отодвинулась. Земля пока по-прежнему остается в зоне жизни, но Солнце светит все мощнее и мощнее, через полтора миллиарда лет на Земле уже не будет жидкой воды.
В то же время в зону жизни потихоньку въезжает Марс. Сегодня там не подходящие для нас условия – слишком холодно. (Хотя в минус 60 градусов пингвины жить смогут). Но постепенно Марс попадает в более теплое пространство, Солнце освещает его все лучше. В будущем на Марсе будет не так сурово, как сейчас.
Из всех планет Солнечной системы Марс наиболее похож на Землю, хотя, на первый взгляд, он далеко не лучший кандидат. Венера тоже похожа на Землю - и по размеру, и по массе, но климат на ней неподходящий, и никогда не будет хорошим. А Марс меньше Земли, но там есть главный ресурс – вода, которая находится в замёрзшем виде.
Мы смотрим на Марс как на будущую земную колонию. Говорят о том, что в рамках раскрученного проекта Mars Onе туда вот-вот отправятся первые колонисты. Но я убежден, что команда ребят, которую набрали для экспедиции на Марс, на него не полетит. Роботы намного надежнее и дешевле, чем человек, прилетевший туда в обморочном состоянии. Mars Onе - отличный просветительский проект, но это чистой воды пиар.
Когда лучше наблюдать за Марсом
- Все, что мы узнали про Марс до 60-х годов прошлого века, - достижения астрономов, на протяжении 400 лет наблюдавших за ним в телескоп. Особенно удобно наблюдать Марс в моменты противостояний. Это моменты, когда мы с Земли Солнце видим с одной стороны, а Марс – с диаметрально противоположной. Солнце освещает видимое полушарие Марса, его очень удобно фотографировать и изучать глазом. В августе-начале сентября, когда Марс на своей орбите подходит ближе к Земле, мы находимся от него на кратчайшем расстоянии. Великие противостояния Марса происходят раз в 15-17 лет. В 2003 году было последнее, а ближайшее будет в 2018 году.
Куда исчезли марсианские каналы?
- Эпоха активных наблюдений Марса началась с середины 19 века, когда были построены хорошие телескопы. Американский астроном Асаф Холл открыл два маленьких спутника Марса – Фобос и Деймос. Второе интересное открытие – марсианские каналы (протоки, проливы).
Первую подробную карту марсианских каналов сделал итальянский астроном Джованни Скиапарелли, который первым нарисовал тонкие темные линии, пересекающие Марс, и назвал их по-итальянски kanali. При переводе на английский произошла путаница. Дело в том, что в английском каналы обозначаются двумя словами: первое - the channеl – естественная протока, второе - the canal – рукотворный канал, оросительная система. Переводчики выбрали для марсианских каналов второй вариант. Публика же восприняла это как намек на то, что марсианские каналы имеют искусственное происхождение.
Инфографика из презентации к лекции "Удивительный Марс" Владимира Сурдина.
Самым увлеченным сторонником идеи искусственного происхождения марсианских каналов был Персиваль Ловелл – американский бизнесмен и дипломат, путешественник и журналист. Он был уверен, что на Марсе есть цивилизация, и существа, его населяющие, прорыли эти каналы для того, чтобы вода стекала с полярных шапок в засушливые области Марса.
На все свои капиталы Ловелл построил обсерваторию специально для исследования Марса. Она располагалась в Аризоне на высоком холме, названном Марским. Ловелл купил два лучших телескопа, нанял сотрудников и много лет исследовал поверхность красной планеты. Ученый составил самые подробные карты марсианских каналов, а главное – написал несколько прекрасных книг, в которых развивал мысль о том, что жизнь на Марсе процветает, что вдоль каналов растут деревья и растения («Марс» (1895), «Марс и его каналы» (1906), «Марс как пристанище жизни» (1908)). Публика зачитывалась книгами Ловелла, в начале 20 века все были уверены, что на Марсе живут братья по разуму.
Фото из презентации к лекции В.Сурдина "Удивительный Марс"
- Обратите внимание на карту Марса 1962 года, выпущенную накануне первых полетов Nasa на Марс. Они нарисовали сеть каналов – нельзя было сопротивляться тому, что видит человеческий глаз. В середине 60-х спутник Nasa сделал первую фотографию вблизи Марса, где детально видны кратеры, долины и горы. Но на ней не было даже намёка на каналы. Тогда стали ходить шуточки: мол, марсиане, узнав о приближении спутника, решили засыпать каналы. До сих пор никто не знает, почему так произошло и куда делись каналы. В любом случае, история марсианских каналов не закончилась.
Вода на Марсе есть
- 4 миллиарда лет назад на Марсе были океаны. Почти все его северное полушарие было заполнено водой. Сейчас мы видим на поверхности планеты пересохшие русла рек. На склонах марсианских оврагов – странные следы от ручейков, напоминающие вешние воды, и резервуары для сбора воды. Куда девалась вода? Большая часть воды, по всей видимости, испарилась в космос.
Когда-то у Марса было магнитное поле, но расплавленное ядро планеты рано остыло. Магнитное поле исчезло, и атмосфера планеты оказалась незащищенной от солнечного ветра, который унёс воздух, пары воды и фактически высушил Марс. Часть воды впиталась в грунт, и теперь лежит в виде вечной мерзлоты на южном и северном полюсах. Это так называемые полярные шапки, температура на которых достигает минус 120 градусов. «Шапки» состоят из двух слоев. Внешний слой – это замерзший углекислый газ, который зимой выпадает в виде снега, а летом тает. Внутренняя же часть «шапки» не тает даже летом. Нет сомнений, что это вода.
Фото из презентации к лекции "Удивительный Марс" В.Сурдина.
Где на Марсе спряталась жизнь?
- Сейчас поверхность планеты безжизненная, но вот под ней велика вероятность жизни. На возможность жизни указывают такой признак, как атмосфера Марса (здесь дует ветер, который поднимает тучи пыли). Самое интересное открытие последних лет – на Марсе был обнаружен газ метан. В атмосфере Земли он тоже присутствует, и может быть вызван активностью вулканов, жизнедеятельностью животных (например, коров) или гниющими микроорганизмами (вблизи болот). На Марсе вулканы не действуют. Скорее всего, источник метана – жизнедеятельность микробов. Но метан не держится в атмосфере долго – его убивает ультрафиолетовое излучение. Он то возникает, то исчезает, но его источник где-то прячется. Скорее всего, он находится под поверхностью планеты. Как туда добраться? На Марсе есть вертикальные колодцы, которые ведут глубоко в марсианские пещеры. Они похожи на наши карстовые провалы. Диаметр этих колодцев – размером со стадион. Именно там, в подземном Марсе, могла сохраниться жизнь.
Дыра диаметром 150 метров на северном склоне вулкана Arsia Mons. Фото из архива Владимира Сурдина.
Слой грунта защищает от радиации, температура и атмосферное давление там, скорее всего, выше, а вода может быть жидкой, плюс - нет таких резких перепадов температур, как на поверхности планеты. (Для сравнения, днем там может быть плюс 10-15 градусов, а ночью – минус 60). Но пока никто не создал роботов, которые смогут ползать по вертикальной поверхности – нужен робот-спелеолог.
Чем опасен перелёт на Марс?
- Космические аппараты и спутники летят на Марс по наиболее энергетически выгодной орбите. Когда с Земли летит ракета, она выходит на эллиптическую орбиту и в самой своей удаленной точке выходит на орбиту Марса. Перелет на Марс в один конец продолжается от пяти до 12 месяцев, в среднем это 8,5 месяцев. Если вы хотите слетать на Марс и вернуться, на это понадобится три года. За это время вы получите огромную дозу радиации. Для сравнения, безопасной дозой радиации считается меньше 5 бэр в год. Космонавт при полете на Марс получает в лучшем случае 80 бэр – если нет мощных вспышек на Солнце. Прилетев на Марс, вы не прекращаете облучаться. Вернувшись с Марса на Землю, от рака погибнет каждый десятый мужчина и каждая шестая женщина.
Загадочный пейзаж Марса. Фото из презентации к лекции В.Сурдина "Удивительный Марс"
Советский марсоход побывал на Марсе раньше американского
- Роботы летают на Марс без проблем. Первым в 1962 году полетел туда советский космический аппарат, но, преодолев три четверти пути, сломался. В 1965 году первым в неиспорченном состоянии пролетел мимо Марса американский аппарат Mariner. Он не умел тормозить, но, пролетая, делал несколько фотографий Марса и передал их на Землю. В 1971 году к Марсу впервые подлетел искусственный спутник Mariner 9, который вышел на его орбиту и сделал несколько тысяч фотографий его поверхности.
Советская космическая техника была ненадежной. В период с 1971 по 1973 годы СССР запустило на Марс сразу четыре спутника – в надежде, что хотя бы один из них долетит. В 1973 году долетели два: один вышел на орбиту, второй попытался приземлиться. На борту этого аппарата был маленький марсоход (Марс-3), который должен был ходить по нему, как шагающий экскаватор. Он был на проводе – мог отойти от посадочного аппарата на 15 метров. Марсоход опустился на Марс и в течение 10 секунд передавал сигнал, но потом замолчал. Никаких научных данных он не передал. Проходили годы, и веры в то, что он действительно сел на Марс, было все меньше. Но два года назад москвич Виталий Егоров, детально исследуя фотографии Марса, нашел его там. Так что первыми посадили спутник на Марс мы.
Curiosity делает сэлфи
- Почти три года на Марсе работает марсоход Curiosity, который приземлился на высокой горе в центре глубочайшего кратера Гейл, имеющего голубое дно. Как выяснилось, это дно высохшего озера.
Инфографика из презентации к лекции В.Сурдина "Удивительный Марс"
У Curiosity есть механическая рука, которая может вытягиваться на расстояние в 2,5 метра. Есть и мощный лазер, который инфракрасным лучом может производить микровзрывы на расстоянии 10-15 метров. Это позволяет машине исследовать химический состав пород. Curiosity оснащен 17 камерами и может делать сэлфи. В отличие от всех предыдущих марсоходов, Curiosity не работает на солнечных батареях. Источник его энергии – ядерный реактор, который работает на плутонии. А поскольку плутоний имеет период полураспада 80 лет, то этого источника питания ему хватит еще на 50 лет. Что приятно, Curiosity оснащен российским прибором, который ищет воду сквозь грунт, на глубине полутора метров. На нашем двигателе работала и ракета, которая запустила марсоход в космос. Плутоний в ядерном реакторе Curiosity тоже наш.
В ближайшее время на Марс полетит российско-европейский марсоход ExoMars.
Инфографика из презентации к лекции В.Сурдина "Удивительный Марс"
Раньше это был европейско-американский эксперимент, но американцы два года назад из него вышли. В 2018 году ракета-носитель отправит миссию на Марс, а в середине 2019 года на Красную планету приземлится марсоход. Он оснащен бурильными установками, которые позволят забирать грунт на глубине до 2 метров. В этом марсоходе есть микролаборатория, где можно будет прямо на месте делать сотни микробиологических анализов.
Кстати
- Впервые мы увидели детальные фотографии Марса в 1976 году, благодаря американским космическим аппаратам «Викинг». Мы, наконец, узнали, почему Марс называют Красной планетой. Кислород, который был когда-то на Марсе, окислил породы на поверхности, и они превратились в ржавчину – окись железа. В атмосфере же много пыли, и солнечный свет, проходя через миллионы пылинок, кажется красным.
- На Марсе сила тяжести меньше, чем на Земле, в два с половиной раза.
- Атмосфера у Марса все-таки есть, и облака в ней даже конденсируются – водяные и из углекислого газа. Атмосферное давление очень низкое – в 160 раз меньше, чем на Земле. Для человека это почти вакуум.
- Всего на Марс запускали около 50 космических аппаратов. Но только половина из них в работоспособном состоянии добралась до Марса. А половина по пути испортилась. Марсоходы, которые сейчас работают на Марсе, - американские.
- Крупнейшая гора на Марсе – замёрзший вулкан Олимп, его подножие – 500 км. Высота от подножия до вершины – 26 км. Она почти втрое выше нашего Эвереста. Это самая высокая гора в Солнечной системе. Это понятно, ведь на Марсе сила тяжести меньше, поэтому и горы могут быть выше и продавливать кору.
- Есть на Марсе гигантский каньон – долина Маринера, длина которой – 4 тысячи км, ширина – 700 км, а глубина – 12 км. Если поставить рядом фотографии марсианского каньона и Аризонского, разница между ними будет не сильно заметна.
- Сегодня марсианские карты более детальны, чем карты Земли. Связано это с тем, что две трети Земли покрыто океанами, а океанское дно мы знаем плохо. Материки же скрывают леса.
