Читать книгу Курс на Марс. Самый реалистичный проект полета к Красной планете - Роберт Зубрин - Страница 24

Жизнь привела «Викинг» на Марс. Хотя мечты Лоуэлла давно канули в Лету, сама идея того, что на Марсе может существовать жизнь, никогда не забывалась. Пролетев мимо планеты в июле 1965 года, американский аппарат «Маринер-4», который должен был посетить Марс, разумеется, навсегда развеял лоуэлловские представления о Красной планете, показав пустынную, покрытую кратерами поверхность, больше напоминающую о Луне, чем о Барсуме. Те, кто надеялся получить открытку из далекого мира, где есть жизнь, вместо этого получил траурные изображения старой, мертвой планеты, космической окаменелости по выражению писателя-фантаста Артура Кларка. Летом 1969 года «Маринер-6» и «Маринер-7» подтвердили то, что увидел их предшественник. Научные эксперименты показали: давление в атмосфере, богатой углекислым газом, составляет всего 6–8 миллибар (1 миллибар – одна тысячная доля атмосферного давления на уровне моря на Земле). Температуры вблизи южного полюса говорили о том, что полярные шапки сформированы замороженным углекислым газом – сухим льдом. Марс, согласно результатам пролетов «Маринеров», был холодной, мертвой, покрытой кратерами планетой, местом, где не хочется задерживаться. А потом полетел «Маринер-9».

В отличие от предыдущего американского аппарата, он должен был выйти на околомарсианскую орбиту. Там, где предыдущие станции серии «Маринер» фотографировали Красную планету и собирали всю информацию, какую только было возможно, «Маринер-9» и вспомогательный космический аппарат в течение 60 дней должны были картографировать марсианскую поверхность и изучить динамику планеты. К сожалению, тот вспомогательный космический аппарат, «Маринер-8», упал в Атлантический океан вскоре после запуска весной 1971 года. А «Маринер-9» безупречно стартовал 30 мая и долетел до Марса. Несколькими днями ранее Советский Союз запустил «Марс-2» и «Марс-3», комбинированные станции из орбитального аппарата и посадочного модуля. После запуска по мере приближения к цели на кораблях все проходило в штатном режиме. А вот на Марсе было неспокойно.

22 сентября, примерно за два месяца до предполагаемого прибытия зондов «Марс» и станции «Марс-2», астрономы заметили, что над Марсом в области земли Ноя начало формироваться белое яркое облако. Оно разрасталось быстро, в пределах часа. За несколько дней облако, превратившееся в пылевую бурю, охватило всю планету. Пока к Марсу спешила фотографическая техника, он окутал себя завесой. Фотографии, сделанные с большого расстояния «Маринером-9» 12 и 13 ноября, позволили заметить чистый диск планеты, на котором виднелись лишь небольшое поярчание рядом с южным полюсом и нескольких темных пятнышек над экватором. 14 ноября станция вышла на орбиту вокруг Марса. «Маринер-9» летал над планетой, на которой почти ничего нельзя было разглядеть. Систему управления зонда перепрограммировали в соответствии с новым планом: аппарат мог производить некоторые научные эксперименты и фотосъемку, но, по сути, должен был дождаться окончания бури.

У станций «Марс-2» и «Марс-3» такой возможности не имелось. В отличие от «Маринеров», советские аппараты не были рассчитаны на дистанционную корректировку заданий. После выхода на орбиту они отправили посадочные модули в самое сердце крупнейшей зарегистрированной марсианской бури. Вслепую спускаясь на парашютах в атмосферу, перемешанную ветрами, дующими со скоростью до 160 километров в час, оба зонда совершили очень жесткую посадку, так что системы торможения на воздушных подушках не смогли уберечь их. «Марс-2» врезался в грунт, а «Марс-3» успел в течение 20 секунд передать некоторое количество данных, а затем перестал работать.

Советские станции едва ли оказались успешнее предыдущих зондов. Почти все данные станций «Марс-2» были потеряны из-за плохой телеметрии, а «Марс-3» вышел на сильно вытянутую эллиптическую орбиту вокруг Марса, передав на Землю всего одно изображение.

Пока бушевал шторм, а советские аппараты один за другим встречали уготованную им судьбу, «Маринер-9» спокойно обращался вокруг Марса, ожидая, пока в буквальном и переносном смысле утихнет буря. В период с конца декабря 1971 года по начало января 1972 года марсианское небо стало проясняться, и «Маринер-9» начал передавать на Землю поразительно четкие снимки невиданного мира.

Теперь стало ясно, что темные пятнышки, снятые «Маринером» с большого расстояния, оказались гигантскими горами, вершины которых аппарат разглядел во время пылевой бури. Веком ранее астрономы, наблюдавшие Марс в телескопы, заметили яркую область, расположенную вблизи самого крупного из этих горных массивов, и окрестили ее Nix Olympica, Снега Олимпа. Название оказалось подходящим, так как область Снега Олимпа – самая высокая гора в Солнечной системе, возвышающаяся примерно на 24 километра над поверхностью планеты и сравнимая по площади со штатом Миссури. Еще один регион Марса, хорошо известный астрономам, каньон Копрат, тоже преподнес сюрприз. В телескоп Копрат кажется хорошо различимым темным, коротким и широким, похожим на облако отрезком. Когда небо расчистилось, ученые, получавшие информацию от «Маринера», обнаружили, что они смотрят на пылевое облако, которое оседает на дно равнины, по размерам сходной с горой Олимп. Этот неровный шрам, который теперь называют долинами Маринера (в честь «Маринера-9»), тянется через планету примерно на 4000 километров. Имея ширину до 200 километров и глубину около 6 километров, эта система каньонов затмевает любой земной аналог (если поставить с одного края долины Маринера Скалистые горы, то никто их не заметит).

С каждым витком вокруг планеты «Маринер» передавал на Землю все более удивительные изображения. Но самым большим потрясением оказались снимки извилистых каналов (да, как не вспомнить про canali!), будто проложенных когда-то бежавшей водой, – это были марсианские русла рек.

Ту романтику, которую ранее убили «Маринеры», вернул к жизни «Маринер-9». Станция подтвердила многие из предыдущих открытий «Маринеров», но опровергла другие, включая представление о том, что Марс был просто двойником Луны. Представьте глобус Марса, поделенный пополам линией, бегущей от пятидесятой параллели к экватору. К югу вниз от этой линии простирается сильно кратерированная древняя местность, открытая и сфотографированная «Маринерами»-4, -6 и -7. К северу от этой линии кратеров значительно меньше, из-за того что район был очень геологически активен. Так сложилось, что «Маринеры» посетили только южное полушарие планеты, не дав ни намека на то, как выглядят другие области планеты. Данные и более 7000 изображений, полученные «Маринером-9», позволили отказаться от представлений о Марсе как о космической окаменелости и рассказали историю планеты из огня и пламени. В далеком прошлом поверхность Марса была геологически активна. Вулканы извергались и изменяли рельеф огромных участков планеты, какие-то внутренние процессы привели к разломам и дроблению пород, на километры подняв над поверхностью Марса регион Фарсида (где располагается гора Олимп), а еще по планете текла вода, причем в достаточном количестве и достаточно долго, для того чтобы выточить некоторые детали рельефа. Когда-то Марс был теплым, влажным и геологически активным. Поэтому снова встает вопрос: есть или была ли на Марсе биологическая активность, теплилась ли жизнь?

Чтобы ответить на этот вопрос, астрономы и биологи вернулись от понятия жизни на Марсе к более простому, но все равно сложному понятию самой жизни. Что это такое? Если мы не можем определить, что такое жизнь, если мы не можем отличить живое от неживого здесь на Земле, то нам придется слишком долго приглядываться к красной точке, удаленной от нас на расстояние в 400 миллионов километров. Итак, поиск жизни на Марсе начался с ревизии единственного известного образца жизни во Вселенной, земной жизни. Поскольку земная жизнь представлена во всевозможных видах, формах и размерах, ее существование заведомо приводит к изменению среды вокруг нее. Эти изменения могут быть малыми, даже еле заметными, если речь идет о крошечных формах жизни. Но независимо от размера жизнь будет влиять на окружающую среду просто потому, что в ней задействованы механизмы обмена веществ и дыхания, сложные физические и химические процессы. Герметично закройте непроницаемую емкость, и смесь газов (если предположить, что стенки емкости сами газ не выделяют) останется неизменной. Если вы поместите в ту же емкость кошку, то исследуемая смесь довольно быстро изменится (как и состояние кошки в емкости). То есть, если вы ищете признаки жизни, создайте контрольный образец среды, поместите туда имеющийся у вас образец живого организма, а затем наблюдайте за физическими и химическими изменениями в емкости. Велики шансы, что значительные изменения можно будет сопоставить с биологическими процессами. По сути, ученые проекта «Викинг» решили проделать нечто подобное.

Программа проекта «Викинг» была довольно прямолинейной в описании – два орбитальных и два посадочных модуля, которые должны были полететь к Марсу в 1973 году для поисков жизни, – но неожиданно сложной в исполнении. Из-за урезанного бюджета пришлось отложить запуск на 1975 год, что оказалось к лучшему, так как космический аппарат просто не успели бы изготовить в 1973 году без «компромисса между техническими возможностями и надежностью», по словам одного из членов команды, создававшей «Викинг».

Состоящий из четырех частей космический аппарат был оснащен инструментами для фотосъемки, картирования водяного пара, температуры, сейсмологии, метеорологии и так далее, но сердцем миссии было оборудование для биологических исследований. Инженеры, обслуживавшие «Викинг», упаковали три биологические лаборатории общим весом около 9 килограммов в объем, который можно уместить на книжной полке.

Три эксперимента в биологическом блоке строились на одном базовом принципе: нужно закрыть в контейнере с питательной средой небольшое количество марсианского грунта, выдержать в различных условиях, а затем измерить количество выделившихся или поглощенных газов. Эти эксперименты отличались друг от друга подходом к выдерживанию образцов и результатами, которые аппаратура должна была зафиксировать и измерить в качестве доказательств жизни. Посадочные модули «Викинг» также были оснащены рентгеновскими инструментами, способными провести химический анализ почвы, и газовыми хроматографами и масс-спектрографами (ГХМС), которые могли обнаружить и идентифицировать органические компоненты почвы.

Поиски жизни начались на восьмой марсианский день аппарата «Викинг-1» – восьмой сол в местной часовой зоне, 28 июля 1976 года на Земле, – когда посадочный модуль вытянул манипулятор для сбора образцов, пронес его над поверхностью Марса и доставил грунт в контейнер для исследований. Три эксперимента получили свои маленькие доли и приступили к работе. В течение следующих трех дней все три эксперимента дали невероятные результаты. Аппаратура зафиксировала мощное выделение газов – в некоторых случаях практически сразу после помещения марсианского грунта в питательную среду.

Биологи из команды «Викинга» были ошеломлены. Три эксперимента, три положительных результата, три указания на существование жизни… возможных указания. Сигналы о выделении газа были уверенные, но внезапность и их возникновения, и их исчезновения говорила о том, что это скорее звено цепочки химических реакций, а не свидетельство биологического роста. Пришлось проявить осторожность. Открытие жизни где-либо в Солнечной системе имело бы далеко идущие последствия не только для науки, но и для человеческого сообщества в целом. Снова, как и во времена Кеплера, оно могло бы узнать правду о своем месте во Вселенной. Мы бы обнаружили, что раз мы не центр Вселенной, мы – часть явления, общего для всей Вселенной. Мы бы узнали, что жизнь охватывает ее всю. Разумеется, это было бы очень важным открытием.

Никто из команды ученых не хотел торопиться с такими заявлениями. К тому же многие биологи в группе подозревали, что зафиксированные реакции были небиологическими по своей природе. Один из ведущих исследователей команды, Норман Горовиц, довольно четко обозначил свою позицию во время пресс-конференции, посвященной первым положительным результатам его собственного эксперимента. «Я хочу подчеркнуть, – сказал он нетерпеливой группе журналистов, – нет, мы не открыли жизнь на Марсе».

На 23-й сол газовый хроматограф и масс-спектрометр проанализировали образец марсианского грунта и не обнаружили там ни следа органических углеродных соединений. После реакций, проведенных тремя биологическими установками, новый результат поразил исследователей и оживил дискуссию. Ученые ожидали, что ГХМС обнаружит хотя бы какие-то следы органических соединений небиологической природы, таких как включения в метеоритном веществе. Исследователей главным образом заботило, как отличить биологическую органику от небиологической. А теперь, когда ГХМС зарегистрировал полное отсутствие органических соединений в марсианском грунте, поиски жизни на Марсе для некоторых ученых свелись к поиску процессов, которые могли бы примирить столь противоречивые результаты.

3 сентября «Викинг-2» высадился на равнину Утопия, примерно в половине окружности планеты, в 6400 километрах, от места посадки «Викинга-1» и на 25 градусов севернее. Биологические лаборатории и ГХМС вскоре включились и начали работать, исследуя почвы, которые казались слегка более сырыми, чем на равнине Хриса. Результаты биологических экспериментов снова дали положительные результаты, которые снова выглядели последствием химических процессов, а ГХМС не показал никаких следов органического углерода. Опять поднялась шумиха, в которой одни ученые поддерживали биологическое объяснение, другие – химическое. Результаты окончательно обрисовали основную проблему: «Викинги» могли провести четыре и только четыре эксперимента, три из которых указывали на возможное существование жизни, в то время как четвертый – на большую сомнительность первых трех. Если бы образцы грунта находились в земной лаборатории, можно было бы провести десятки дополнительных экспериментов, которые помогли бы разрешить спор. На Земле даже можно было бы непосредственно изучить под микроскопом результаты взаимодействия марсианских почв с питательной средой. Но не на Марсе. По сути, у нас были только противоречивые результаты. Как выразился писатель Леонард Дэвид, «Викинг» полетел на Марс и спросил, есть ли на нем жизнь, а Марс в ответ сказал: «Пожалуйста, переформулируйте вопрос».

Сегодня большинство исследователей – но определенно не все – понимают, что «Викинг» не обнаружил следов жизни. Ученые пришли к выводу, что марсианский грунт богат пероксидами и окислами. Согласно этой теории, результаты как минимум двух экспериментов «Викингов» свидетельствуют о химических реакциях, в которых эти пероксиды участвовали. Неудачи ГХМС в попытке обнаружить углерод на обеих площадках примерно согласуются с пероксидно-окисловой теорией, поскольку пероксиды легко разрушают органические соединения. Но не все разделяют эти взгляды, некоторые предполагают, что, возможно, ГХМС оказался недостаточно чувствительным, чтобы зафиксировать исчезающее малые количества органического вещества, то есть жизнь. Вполне вероятно, что во время экспериментов на «Викинге» такое малое количество спор могло быстро разрастись, превратиться в довольно большую популяцию и дать положительный результат. Внезапное исчезновение положительных сигналов, поданных биологическими лабораториями, может объясняться как исчерпанием имевшегося количества пероксидов, так и чрезмерным ростом популяции организмов, отравляющих себя продуктами собственной жизнедеятельности. Гилберт Левин, ведущий исследователь и разработчик биологического эксперимента, названного «Маркированный выпуск» (Labeled Release), по сей день страстно верит, что его оборудование зарегистрировало проявления марсианской жизни. Через десять лет после высадок «Викингов» Левин напишет: «…после многолетних лабораторных попыток воспроизвести результаты с Марса, используя небиологические способы, мы обнаружили, что выводы научного анализа позволяют заявлять с большей уверенностью: в нашем эксперименте на Марсе были зафиксированы следы жизнедеятельности каких-то организмов. Я выражаю не мнение, а позицию, продиктованную объективной оценкой всех научных данных, имеющих отношение к рассматриваемому вопросу» [2]. Всего на двадцать страниц раньше в том же издании член другой группы биологов Норман Горовиц пишет: «Для некоторых Марс всегда будет необитаемым независимо от доказательств… Не нужно долго искать тех, кто считает, что на Марсе условия как в райском саду: во влажном и теплом климате процветает марсианская жизнь. Однако это все мечты» [3].

Я склоняюсь к тому, что Горовиц слишком суров в своих оценках, а Левин излишне оптимистичен. Разумней всего считать, что «Викинг» не обнаружил жизнь в поверхностных слоях марсианского грунта. Причиной тому отсутствие жидкой воды и как следствие – отсутствие органики, поэтому, несмотря на некоторые аргументы в пользу редко встречающихся спор, кажется, что создать логичную теорию, объясняющую жизненный цикл гипотетических организмов на поверхности Марса, практически невозможно. Более того, поскольку озоновый слой марсианской атмосферы очень тонкий, планета купается в ультрафиолетовом излучении, значительная интенсивность которого позволяет очень эффективно стерилизовать поверхность – уничтожить микроорганизмы. Однако, вопреки мнению Горовица, это не исключает возможность существования микробного «райского сада» под поверхностью Марса. Фактически, если земная жизнь нас чему-то и научила, так это тому, что она процветает не только в райских, но и в адских условиях. Действительно, существуют семейства бактерий, известных как хемотрофы, которые получают энергию из различных неорганических химических соединений, а не из солнечного света (как растения) или из органических питательных веществ (как мы). Маленькая группа, адаптированная к температурам от 70 до 90 °C и счастливо живущая благодаря энергии, выработанной в реакции окисления серы, вероятно, чувствовала себя как дома в суровых условиях подземелья, которые, как показали самые недавние исследования, почти наверняка имеются на Марсе. По всей нашей планете в самых экстремальных условиях, которые только можно представить, ученые обнаружили очень выносливые формы жизни, существующие при очень скудных ресурсах. В Антарктике колонии лишайников процветают внутри лежащих на снегу камней, защищенные от суровых условий слоем пористого песчаника толщиной около сантиметра. Обширные колонии микроорганизмов успешно живут вокруг глубоководных гидротермальных источников, известных как «черные курильщики» и извергающих потоки богатой минералами кипящей воды. Одни организмы процветают только в тепле, другие – только в холоде; некоторые растут только в щелочной среде, иные – только в кислотной; есть такие, которые питаются серой, или железом, или водородом. Жизнь может не только поддерживать себя в экстремальных условиях, но и сохраняться невообразимо долго. В конце 1980-х годов исследовательская группа из Великобритании обнаружила, что колонии устойчивых к соли организмов под названием галобактерии обитают в каменной соли и выживают там месяцами в своих маленьких минеральных домиках. Заинтригованные ученые поехали собирать образцы из естественного подземного солевого отложения, которое образовалось в пермском периоде более 230 миллионов лет назад. Они снова обнаружили маленькие, заполненные жидкостью полости в каменной соли, а в малой части этих полостей (в 6 из 350) нашли жизнеспособные галобактерии, которые можно выращивать в лаборатории после перерыва примерно в 200 миллионов лет [4].

Все создания, большие и маленькие, выживающие в экстремальных условиях, имеют кое-что общее: в их среде есть источник воды, пусть даже и скромный. Тот факт, что на Марсе найдены многие признаки существования воды в далеком прошлом, как на поверхности, так и под ней, позволяет задуматься о существовании на планете жизни, в прошлом или даже сейчас – в каком-нибудь «райском саду», пока скрытом от нас. Условия для такой жизни могут быть найдены в термальных источниках на поверхности (что-то вроде родников), под ней, в зонах подповерхностной вечной мерзлоты, подземных соленых озерах или даже в областях, где происходило испарение воды и остались солевые отложения, подобные земным, служившим домом для бактерий миллионы лет. Многие геологи полагают, что на Марсе как минимум в некоторых местах есть водоносный слой. Его глубина залегания, вероятно, близка к километру. Возможно, жизнь, которая эволюционировала на поверхности планеты в далеком прошлом, когда Марс был теплым и влажным, потом ушла под поверхность. Недавно исследователи из штата Вашингтон открыли вид бактерий, живущих глубоко под землей и существующих за счет энергии, получаемой из реакции между холодной грунтовой водой и базальтом. Кажется, нет причин полагать, что подобные организмы не могли бы так же успешно выживать марсианских глубинах. Дело в том, что живое умеет приспосабливаться к внешним условиям, даже если они такие тяжелые, как на Марсе. Никто не ожидает обнаружить стада восьминогих барсумских коней, скачущих через марсианские дюны. Но жизнь в виде микроорганизмов, прячущаяся в скрытых уголках, – совсем другое дело. Она может существовать сейчас, она могла существовать в прошлом. Чтобы обнаружить ее, придется использовать не только автоматические зонды с их ограниченной подвижностью, ловкостью и чувствительностью.