Помоги проекту - поделись книгой:
Возможно ли, что жизнь возникала на Земле неоднократно? И могла ли в таком случае существовать независимая форма жизни с отличной от современной биохимической организацией? Сохранились ли ископаемые останки таких организмов? А может, они скрытно существуют на Земле в настоящее время — эдакая незаметная, теневая биосфера? Может показаться, что этот вопрос больше подходит для книги, посвященной жизни на Земле, а не поискам жизни на других планетах, однако было бы непростительной оплошностью сосредоточить свое внимание на дальних мирах и не разглядеть чужую жизнь «у себя под ногами».
Так возможно ли, что жизнь возникала на Земле несколько раз? На сегодняшний день у нас нет никаких достоверных данных в пользу такой гипотезы. Если другая жизнь действительно существовала, то в палеонтологической летописи могли сохраниться ее следы. Однако распознать их — непростая задача. Утверждения, что древние ископаемые останки принадлежат нашим эволюционным предкам, подвергаются тщательному научному анализу и принимаются или отвергаются на основе клеточного сравнения с современными организмами. Но как распознать совершенно иную ветвь древней жизни по окаменелым останкам, когда все наши методы основаны на поиске общих черт с современной жизнью? Такой «иголке» древних окаменелостей ничего не стоит затеряться в «стоге сена» палеонтологической летописи, и, как ни обидно, мы, скорее всего, не можем ее распознать.
Может такой изолированный тип жизни существовать сегодня на Земле? И снова я вынужден сказать твердое «да»: до тех пор пока на нашей планете имеются обширные неизведанные области — под этим я подразумеваю геохимическое строение земной коры, — есть возможность обнаружить изолированные (но, вполне возможно, процветающие) природные среды, пригодные для иных форм жизни.
Кроме того, остается интересный, но, к сожалению, не имеющий ответа вопрос: если допустить, что независимые формы примитивной жизни возникали на нашей планете в разное время и в разных местах (каждая из них — результат удачно выпавшей молекулярной комбинации), то почему выжила и сохранилась до наших дней только одна?‹‹13››
Астробиологическая дорожная карта
Мы начали эту главу парой связанных между собой вопросов: что такое внеземная жизнь и что такое жизнь земная? Мы затронули немало проблем и можем подвести некоторые итоги.
Жизнь — это совокупность связанных между собой явлений, которые мы на биохимическом уровне упростили до порядка, метаболизма и самовоспроизводства. Как астробиологам нам бы стоило направить свои усилия на поиски примитивной жизни, подобной бактериям или археям, которые преобладали в истории жизни на Земле и доминируют по массе живой материи в наше время. Наши поиски жизни в значительной степени будут основываться на идентификации биологических процессов и циклов и на исключении экзотических реакций, явно небиологических, которые могут внешне выглядеть как проявления живых существ. Возможно, нам придется последовать примеру охотников за окаменелостями, которые углубляются в архейские породы, разыскивая в них остатки ранней жизни, и сосредоточиться на поиске микроскопического клеточного порядка. Разумеется, мы понимаем, что не существует научного определителя, по которому можно было бы идентифицировать внеземную жизнь. Если мы представим себе физический образец, аккуратно изъятый из инопланетной среды дистанционным зондом или человеком, каждый новый кусок породы или горсть грунта будут становиться объектом пристального исследования для тех, кто будет искать в них следы жизни.
Жизнь на Земле возникла в результате последовательности сложных химических реакций, которым способствовали сложившиеся на ранней Земле условия: наличие жидкой воды, органических соединений и энергии. Это случилось очень рано в истории нашей планеты, в конце катархея — фактически сразу, как только на ее поверхности сложились условия, пригодные для существования живых организмов. Хотя мы до сих пор точно не знаем, как именно зародилась жизнь, пробелы в наших познаниях не так велики, чтобы вместо науки обращаться к вере. Подобно Дарвину, мы можем вообразить небольшой теплый водоем на другой планете или спутнике — в Солнечной системе или за ее пределами, — где жизнь возникла по таким же принципам. Из нашей собственной истории мы знаем, что жизнь микроорганизмов превратилась в фактор планетарного масштаба и создала химически неравновесную атмосферу, богатую кислородом, присутствие которого может служить биомаркером для отдаленных наблюдателей. В последующих главах мы обсудим, насколько приблизились к тому, чтобы самим стать этими отдаленными наблюдателями, ищущими признаки жизни на планетах за пределами Солнечной системы.
Наконец, мы зададимся вопросом, что из этого должно иметь значение для астробиолога, занимающегося поисками жизни на других планетах. Мы узнали некие принципы, характеризующие, скорее, жизнь как таковую, а не какие-то особенности земной жизни. В наших поисках мы не обязаны сосредотачиваться на жизни, похожей на земную, но теперь мы можем осознанно выбирать, что достойно стать объектом нашего внимания. И значит, нам пора оставить Землю — разумеется, с благодарностью за полученный багаж знаний — и обратить свой взгляд на Солнечную систему, теперь уже в качестве астробиологов, ищущих новые места обитания для жизни.
Глава 4. Биологическая экскурсия по Солнечной системе
До возникновения астробиологии мы не задумывались, есть ли в Солнечной системе места обитания, пригодные для жизни. На сегодняшний день мы знаем только о существовании жизни на Земле, третьей планете от Солнца. Но мы выяснили, что условия, которые привели к возникновению жизни на Земле, не такие уж исключительные, как нам казалось. На ранней Земле присутствовали три основных ингредиента: энергия, вода в жидкой форме и сложные органические соединения. Четвертая особенность, благоприятствовавшая жизни, — относительная стабильность окружающей среды. Все три ингредиента присутствовали более-менее постоянно на протяжении нескольких эонов земной истории, что сделало возможным не только зарождение жизни, но и ее дальнейшее распространение и развитие.
Во время нашей экскурсии по Солнечной системе мы увидим, что эти условия встречаются не только на Земле: энергия присутствует (хотя временами в очень малых количествах) даже на большом отдалении от Солнца. Признаки жидкой воды — и достаточно убедительные — наблюдались в нескольких местах, а настоящие жидкости (в данном случае — этан и метан) были найдены непосредственно на спутнике Сатурна — Титане. И наконец, сложные органические соединения были обнаружены в разных краях Солнечной системы — на спутниках Юпитера и Сатурна, а также во время запусков зондов к кометам и астероидам.
Так можем ли мы предположить, что жизнь широко распространена в Солнечной системе и c нетерпением ожидает нашего прибытия? Это ведь «вопрос на миллион», не правда ли?‹‹1›› Нам по-прежнему мало что известно о том, как природа переходит от списка заманчивых ингредиентов к жизни как таковой — даже если речь идет о Земле. Наше сегодняшнее предчувствие, что жизнь ожидает нас где-то в Солнечной системе, основывается на доскональном изучении физических условий на планетах и спутниках. Кроме того, после открытия бактерий-экстремофилов, которые существуют в условиях, ранее считавшихся непригодными для жизни, мы убедились (и находим все новые и новые подтверждения), что жизнь обладает гораздо большей выносливостью и приспособляемостью, чем нам казалось до сих пор.
В этой главе я хочу наметить план дальнейшего рассмотрения Солнечной системы. Из чего состоит Солнечная система в географическом плане, если можно так выразиться? Какие объекты могут представлять для нас особый интерес? А какие можно сразу исключить из нашего списка, поскольку жизнь там заведомо невозможна? Мы вспомним почти 60-летнюю историю освоения космоса, в ходе которой смогли поближе познакомиться с планетами и спутниками Солнечной системы. Какие сведения нам дали космические проекты? Как они достигали своих целей? На каком принципе строилась их работа? Кто за все это платит? Надеюсь, ответы на эти вопросы подготовят нас к дальнейшему продвижению в Солнечную систему. Мы определим цели для наших будущих полетов и оценим их шансы на успех.
Солнце — это раскаленный газовый шар
Во многих аспектах Солнце — это и есть наша Солнечная система. Чтобы в этом убедиться, нужно взять листок миллиметровой бумаги и нарисовать прямоугольник 10 клеточек на 100. Из 1000 клеток его площади 999 будут представлять массу Солнца. Одна оставшаяся клетка будет демонстрировать преимущественно массу Юпитера и Сатурна. Мы заслуживаем в лучшем случае маленькой точечки.
Такой рисунок наглядно демонстрирует, насколько масса Солнца преобладает над массой всей остальной Солнечной системы. Термоядерный синтез в ядре Солнца высвобождает энергию в форме фотонов и их более пронырливых родственников — нейтрино. Эти фотоны обладают чрезвычайно высокой энергией, и на данном этапе мы будем называть их рентгеновскими и гамма-лучами. Вылетая из ядра, они попадают в зону лучистого переноса, где подвергаются поглощению и повторному излучению. К тому моменту, когда они достигают внешней атмосферы Солнца, фотоны теряют значительную часть своей энергии и покидают дымку фотосферы как солнечный свет, который мы с вами можем видеть.
Солнце служит источником энергии практически для всего живого на Земле, начиная с фотосинтезирующих организмов и далее для всех последующих звеньев пищевой цепочки. Для нас как астробиологов наибольший интерес представляют исключения из этого правила, а именно: экстремофильные бактерии, обитающие рядом с жерлами подводных вулканов, и железобактерии, живущие в глубинах земной коры. Эти существа заслуживают отдельного рассмотрения, так что держите их в уме!
Загородная экскурсия
Оставляя позади Солнце, мы оказываемся в царстве планет. В недалеком прошлом, когда мы не знали о существовании никаких других планетных систем, кроме нашей собственной, Солнечная система нам очень нравилась. Она казалась нам упорядоченной и к тому же полностью соответствовала нашим теориям о том, какой ей надлежит быть. Позднее мы узнаем, как открытие новых планетных систем вокруг отдаленных звезд перевернуло наши представления о том, как они должны выглядеть. Но сейчас я бы хотел внимательно рассмотреть нашу собственную Солнечную систему.
Ближе всего к Солнцу в горячей внутренней области расположены планеты земной группы: Меркурий, Венера, Земля и Марс. Хотя они отличаются друг от друга размерами и условиями на поверхности, все они, в сущности, состоят из горных пород, содержащих железо и силикаты. У планет земной группы очень мало спутников: кроме нашей Луны это Деймос и Фобос, вращающиеся вокруг Марса. За орбитой Марса расположен пояс астероидов — скопление сохранившихся со времен формирования Солнечной системы обломков, попавших в гравитационное поле Юпитера, которое препятствовало их слипанию в планету.
На пути к Юпитеру мы пересечем одну важную границу — снеговую линию. На таком отдалении от Солнца его излучение слабеет настолько, что простые летучие соединения (такие, как вода, аммиак, метан) конденсируются, образуя твердые ледяные частицы. В результате за снеговой линией не только твердые породы, но и лед может участвовать в слипании, и в этом случае формируются газовые гиганты, которые преобладают во внешней области Солнечной системы. Юпитер идет первым, за ним следуют Сатурн, Уран и Нептун‹‹2››.
В отличие от планет земной группы, внешние планеты обладают множеством спутников: у Юпитера в данный момент известно 67, а у Сатурна больше 150. Самые большие из этих спутников превосходят по размеру Меркурий и нашу Луну. Это целые миры, заслуживающие внимательного изучения. Диспропорция в количестве спутников между газовыми гигантами и планетами земной группы объясняется разницей в массе. Во вращающемся диске из газа и пыли, который представляла собой зарождающаяся Солнечная система, газовые гиганты становились все больше и массивней. Со временем они обзаводились собственными миниатюрными дисками из газов и камней, из которых впоследствии сформировалась их многочисленная свита из спутников.
Когда мы удалимся за орбиту Нептуна, яркость Солнца будет в 1000 раз меньше, чем на Земле. Мы вступаем в темное царство Плутона — планеты, впервые обнаруженной Клайдом Томбо в 1930 г. В конце 1990-х — начале 2000-х гг. с помощью больших современных телескопов нового поколения удалось обнаружить еще несколько похожих на Плутон каменистых небесных тел: одни побольше, другие поменьше, но все вместе они составляли рассеянный диск, состоящий из материала, оставшегося после формирования Солнечной системы, и получивший название пояса Койпера. Плутон оказался одним из множества таких же, как он, небесных тел, и тогда встал вопрос: либо все эти объекты следовало признать планетами, либо не признавать ни один из них. В 2006 г. Международный астрономический союз пришел к заключению, что Плутон нельзя считать обычной планетой, и причислил его наряду с еще несколькими крупными астероидами к новой категории карликовых планет. Там они и останутся, если, конечно, наши взгляды на Солнечную систему не изменятся.
Легче всего представить масштабы Солнечной системы, если посмотреть, какое время требуется фотону света, чтобы добраться от поверхности Солнца до каждой из планет. Фотон преодолевает расстояние до Земли за 8 минут. Солнце, которое вы видите в настоящий момент, — то, каким оно было 8 минут назад. Настоящее Солнце скрыто от нас завесой времени, через которую фотон, обладающий конечной скоростью, проникнуть не может. Чтобы продолжить путь от Земли до Марса, фотону потребуется еще 4 минуты. Если задуматься, то радиосвязь — всего лишь поток фотонов низкой энергии, поэтому радиосообщение или телевизионный сигнал смогут преодолеть расстояние от Земли до Марса и обратно за 8 минут. Этим объясняется, почему марсоходы управляются при помощи коротких последовательностей простых команд, а не при помощи джойстика. Из-за восьмиминутной задержки ваш аппарат застрянет или разобьется раньше, чем вы узнаете о том, что ему грозит опасность. Путешествие от Солнца до Юпитера займет у фотона 42 минуты, а до Нептуна, последнего из газовых гигантов, — больше 4 часов. Если мы будем считать орбиту Плутона границей Солнечной системы, фотону потребуется 5 часов 20 минут, чтобы оставить позади пояс Койпера и устремиться к темным глубинам Вселенной.
Теперь вы лучше понимаете свое место в Солнечной системе и ее масштабы. Остается только просмотреть заставку фильма «Контакт» и отметить допущенные неточности.
Длинные руки Солнца
Мы уже знаем, что Солнце — это энергостанция всей Солнечной системы. От него зависит вся жизнь на Земле. Но как далеко простираются возможности Солнца? Когда его влияние ослабнет настолько, что не сможет поддерживать существование жизни?
На верхний слой земной атмосферы приходится примерно 1370 Вт/м2 солнечной энергии‹‹3››. Сумма этой энергии, получаемой изо дня в день, обеспечивает существование всей жизни на Земле и полностью управляет погодой. Количество солнечного света, получаемое каждой планетой и спутником в Солнечной системе, можно рассматривать как базовые средства для жизни — по крайней мере для низших ее форм, таких как фотосинтезирующие бактерии, преобразующие солнечную энергию в питательные вещества.
Так сколько солнечного света получают планеты? Орбита Меркурия расположена ближе к Солнцу, и он получает в шесть раз больше солнечной энергии, чем Земля. Марс находится дальше от Солнца, и ему достается всего 40 % энергии, получаемой Землей. По мере продвижения во внешнюю область Солнечной системы влияние Солнца резко снижается: Юпитер получает лишь 3 % от земной дозы солнечного света. На холодной орбите Плутона солнечного света еще меньше: всего 1 %.
Думаю, нам было бы интересно узнать, сколько света нужно для существования жизни. И снова земной опыт говорит нам, что жизнь обладает удивительной стойкостью. Фотосинтезирующие бактерии были обнаружены на глубине 100 м в Черном море. Однако их метаболизм основан на аноксигенном (бескислородном) фотосинтезе, в результате которого вырабатываются соединения серы, а не молекулярный кислород. Такие бактерии — живые реликты древних фотосинтезирующих организмов. На такие глубины с поверхности проникает только 0,05 % света, т. е. уровень освещенности там почти такой же, как на поверхности Плутона. Но даже на таком низком уровне свет остается биологически продуктивным, поскольку каждая бактерия раз в несколько часов аккуратно ловит фотон и использует его энергию для поддержания метаболизма.
Поэтому, если взглянуть на Солнечную систему, то в ней нет границы, за которой мы могли бы с уверенностью сказать, что света Солнца недостаточно для поддержания фотосинтеза. Свет, пусть даже значительно ослабленный, достигает самых дальних уголков Солнечной системы и вполне может служить источником энергии для жизни, если таковая там найдется.
Живительная влага
Получается, что в Солнечной системе нет недостатка в свете и, как мы уже выяснили, простые органические соединения также имеются в избытке. А как насчет воды или — если смотреть шире — жидкости? В этой главе мы намерены сосредоточить свое внимание — и ограниченные ресурсы — на самых многообещающих местах обитания жизни в Солнечной системе. Пора решаться на дерзкий шаг!
Меркурий — атмосферы нет, нечему прикрыть вас от губительного солнечного ветра, дневная температура на поверхности достигает 427 °C — исключается. Венера — плотная атмосфера меня не пугает, но температура на поверхности еще выше, чем на Меркурии (464 °C). Хотя жизнь может существовать в формах, отличных от земных, белки, которые лежат в основе нашей биохимии, разрушаются при температуре 126 °C. Вы находитесь в сухой, раскаленной духовке. Спутников нет, жидкой воды тоже нет. Неплохо бы заглянуть на несколько дней, но мы направляемся в другое место. Планеты, подобные Юпитеру? Их не зря называют газовыми гигантами. В 1995 г. космический аппарат «Галилео» сбросил в атмосферу Юпитера спускаемый зонд, которому удалось проникнуть на 156 км вглубь атмосферы прежде, чем растущая температура вывела его системы из строя. Атмосфера Юпитера и других внешних газовых гигантов допускает существование необычных жидких слоев. Не имея данных, трудно рассуждать о том, какая на них может быть жизнь, а добраться туда очень тяжело (запущенный с «Галилео» зонд сгорел гораздо выше этого места). Как насчет Плутона и пояса Койпера? Далековато, и к тому же, когда мы туда доберемся, у нас не будет ни малейшего шанса найти там какую-нибудь жидкость.
Увы и ах! Мне жаль, если это вас расстроило, но надо смотреть на вещи объективно. Означает ли это, что я исключаю существование жизни на планетах и спутниках, с которыми я обошелся так сурово? Вовсе нет. Так может, они даже входят в число приоритетных направлений для будущих поисков жизни? Угадали. Но что же тогда остается? Содержание книги не оставляет места для неожиданностей: основное внимание мы уделим рассмотрению возможности открытия жизни на Марсе, спутнике Юпитера Европе и спутниках Сатурна Энцеладе и Титане.
Я решил сосредоточиться на этих возможных местах обитания жизни за счет других мест в Солнечной системе в основном из-за того, что мы выяснили в предыдущих главах относительно условий существования жизни на Земле. Мы еще увидим, что Марс, Европа, Энцелад и Титан позволяют если не со стопроцентной уверенностью говорить о присутствии жизни, то располагают достаточным количеством таких косвенных признаков, как наличие жидких сред, органики, энергии и стабильности, которые делают их наиболее интересными для нашего поиска объектами в Солнечной системе. Теперь мы определились с ближайшими целями.
Златовласка и три планеты
Из истории про Златовласку[5] и трех медведей мы знаем, как маленькая девочка искала кашу, кресло и кровать, которые пришлись бы ей «как раз впору», когда она без приглашения заявилась в гости к медвежьему семейству, пострадавшему в результате визита. Как ни странно, метод, который использовала Златовласка для поиска условий, которые «как раз впору» для жизни, вполне применим и в астробиологии, где этот принцип получил название «зона обитаемости». Под зоной обитаемости подразумевается диапазон орбитальных расстояний до звезды, на которых температура на поверхности планет «как раз впору» для существования жизни, т. е. между точками замерзания (0 °C) и кипения (100 °C) воды. Думаю, мне не нужно повторять свои обычные предостережения касательно того, что нам не следует излишне ориентироваться на земную жизнь, поскольку вы и так прекрасно понимаете, что к концепции зоны обитаемости следует подходить осмотрительно.
Опасность ошибки преимущественно связана с неизвестными нам свойствами планетных атмосфер. Во-первых, — и это самое главное — нужно, чтобы атмосфера в принципе была. Земля расположена в самой середине зоны обитаемости, и тем не менее, если убрать давление на поверхности, создаваемое атмосферой, вода бы закипела и испарилась в космос. Во-вторых, хотя температура на поверхности планеты в значительной степени определяется температурой родительской звезды и орбитальным расстоянием до нее, любая атмосфера может существенно влиять на возможный диапазон температур на поверхности планеты.
Возьмем для сравнения три планеты земной группы Солнечной системы: Венеру, Землю и Марс. В течение многих лет сравнительная планетология на примере этих планет пыталась выяснить, как небольшие изменения в основных свойствах планеты (массе, скорости вращения, орбитальном радиусе) могут привести к столь разным условиям на ее поверхности. Они также расположены близко к приблизительным границам зоны обитания Солнечной системы и служат нам предупреждением о том, что может случиться с простой идеей из-за незначительных различий в свойствах планет.
Венера очень похожа на Землю — ее масса составляет примерно 4/5 массы Земли, а орбита немного ближе к Солнцу (примерно 0,7 от земной орбиты). В отсутствие атмосферы теоретически температура‹‹4›› на поверхности Венеры должна была бы составлять около –13 °C. Но, поскольку Венера обладает сверхплотной, насыщенной углекислым газом атмосферой, которая создает сильный парниковый эффект, температура на ее поверхности поднимается до 464 °C. Любая жидкая вода, которая могла когда-то существовать на Венере, давно испарилась в атмосферу (где внесла свой вклад в парниковый эффект), и даже вода в структуре минералов на поверхности планеты также превратилась в пар.
Марс меньше Земли — только 1/10 от ее массы — и обращается в 1,5 раза дальше от Солнца. Его разреженная атмосфера, состоящая из углекислого газа, создает на поверхности давление, составляющее лишь 1 % земного. Для абсолютно черного тела, помещенного на орбиту Марса, температура составляет –63 °C, а реально измеренная температура на поверхности лишь на несколько градусов выше — результат исключительно слабого парникового эффекта. Вследствие низких температур вся вода и углекислый газ на Марсе остаются в замороженном виде в полярных ледяных шапках и подпочвенном ледяном слое, присутствующем на большей части поверхности планеты.
Давайте попробуем сыграть в увлекательную игру: мысленно перетасуем планетную колоду и постараемся угадать, как изменение положения планеты повлияло бы на ее свойства. Что будет, если мы поменяем местами Марс и Венеру? С Марсом все просто, как мне кажется. Если бы его атмосфера оставалась такой же, как сейчас, тогда температура на поверхности Марса была бы примерно 43 °C. Это вызвало бы таяние ледяных шапок (состоящих из углекислого газа и воды), породив обширную, хоть и короткоживущую, атмосферу (как мы помним, на Марсе нет магнитного поля и вулканизма).
Что было бы с Венерой, предсказать немного сложнее: наличие плотной атмосферы приводит к тому, что температура на поверхности планеты на 400 °C выше теоретического расчета. Поместите Венеру на орбиту Марса, и ее температура будет по-прежнему превышать 326 °C (если атмосфера не обрушится под собственной тяжестью). Такие высокие температуры отчасти объясняются тем, что в начале своей истории планета пережила необратимый парниковый эффект. Она слишком рано и слишком сильно разогрелась. Все океаны испарились, и водяной пар смешался в атмосфере с углекислым газом. В свою очередь это усилило парниковый эффект, образовав катастрофический цикл обратной связи.
Произошло бы нечто подобное, если бы Венера находилась на орбите Марса? Короткий ответ — мы этого не знаем, хотя подобная постановка вопроса вызывает у тех, кто занимается компьютерным моделированием планетных атмосфер, приступы воодушевления и отчаяния одновременно.
Поэтому не стоит делать поспешных выводов на основании пресс-релизов или новых статей, в которых говорится, что только что открытая планета находится в зоне обитания своей родительской звезды. При отсутствии точных данных о составе атмосферы любой расчет температуры на поверхности планеты всего лишь умозрительные рассуждения (а если исключить из рассмотрения атмосферу, то как можно строить предположения о присутствии на планете жидкой воды?). Совсем как у Златовласки: без дополнительной информации нельзя заранее сказать, будет ли кроватка (или в нашем случае планета) как раз впору для жизни.
Панспермия: теория, которая себя назвать не смеет
В начале этой главы я предложил задуматься над тем, есть ли в Солнечной системе места обитания, пригодные для жизни. Но не был ли этот вопрос в некоторой степени неискренним? До сих пор мы касались только мест обитания, расположенных на Земле. И лес, и пруд, и река, и равнина связаны в единое, всеобъемлющее место обитания — планету Земля. Виды могут перемещаться между местами обитания иногда свободно, иногда преодолевая препятствия, но тем не менее миграция всегда возможна. Теперь давайте расширим идею места обитания до всей Солнечной системы: можно ли утверждать, что каждая планета представляет собой изолированный остров или возможны межпланетные миграции? Можно задать вопрос по-другому: может ли примитивная жизнь возникнуть на одной планете или спутнике, а потом естественным путем переместиться на другое тело?
Гипотеза, согласно которой жизнь может вести себя подобным образом, получила название панспермии‹‹5››. По самому простому сценарию, примитивный организм, мирно живущий на своей планете, вдруг грубо выбрасывается в космос в результате метеоритного удара и сам превращается в небесное тело. Наш отважный микроб-астронавт может несколько миллионов лет носиться в открытом космосе на своем обломке до того, как упадет на какую-то другую планету или спутник в качестве метеорита. Нам известно, что подобные вещи случаются в Солнечной системе: незначительная часть метеоритов, обнаруженных на Земле, были когда-то выброшены с поверхности Марса и Луны, а потом упали на Землю. Единственный недостающий компонент — наличие на таких метеоритах примитивных форм жизни‹‹6››.
Если честно, то сама идея выглядит немного безумной, но это вовсе не означает, что такое в принципе невозможно. Разумеется, на этом пути нас ждет немало трудностей: допустим, наш микроб-астронавт пережил первоначальный взрыв, выбросивший его в космос. Теперь ему предстоял долгий-долгий полет в межпланетном вакууме, во время которого на него бы обрушивались потоки безжалостного ионизирующего излучения. Под словом «долгий» надо понимать миллионы и миллионы лет — именно столько должен продлиться период анабиоза. И в конце наступает черед огненного метеорного спуска на поверхность планеты и сокрушительный удар по прибытии.
Наука учит нас, что подтвердить или опровергнуть какую-либо гипотезу можно, лишь проверив ее на практике. К чести ученых, они попытались воспроизвести условия, в которых оказались бы примитивные организмы, если бы отправились в путешествие по Солнечной системе. Различные виды бактерий, архей, грибов и лишайников путешествовали в космос на ракетах и на космических челноках и даже жили в течение 18 месяцев с 2008 по 2009 г. на Международной космической станции (МКС), а точнее, в открытом контейнере, закрепленном в передней части научного модуля «Коламбус». Этот модуль служил испытательным стендом: биологические образцы — как живые, так и неживые — выставлялись в открытый космос, чтобы посмотреть, как это на них подействует.
Стало ли воздействие вакуума, экстремальных температур и космических лучей смертельным для примитивных микроорганизмов? Ответ определенно отрицательный. Сразу несколько видов земной жизни продемонстрировали прекрасные способности к выживанию в подобных условиях. Рост и обмен веществ полностью останавливаются. Многие клетки умирают, многие получают повреждения, но неизменно остаются выжившие, которым удается продержаться в суровых условиях космоса.
Так какое значение это имеет для идеи панспермии? Тут мы снова наталкиваемся на непреодолимое препятствие в виде продолжительности путешествия: полет лишайников на борту космической станции длился всего 18 месяцев. Это очень интересный эксперимент, но он ничего не говорит нам о том, способны ли живые организмы выживать в космосе на протяжении миллионов лет. Гипотеза, что организм способен так долго существовать в состоянии, близком к смерти, представляется невероятной. Если мы когда-нибудь найдем организм, способный расти и поддерживать обмен веществ в открытом космосе — или по крайней мере глубоко внутри небесного тела, — то, возможно, это заставит скептически настроенных ученых снова вернуться к такой мысли. А пока я надеюсь, что кто-нибудь уговорит космическое агентство сбросить с орбиты на Землю заселенный микроорганизмами камень и посмотреть, что из этого получится.
Смело ступать…
Мы обрисовали «географию» Солнечной системы и наметили основные места наших поисков, так что теперь пришла пора навестить их. Поиски жизни в Солнечной системе необычайно увлекательны, поскольку мы можем физически побывать в интересующих нас местах обитания, взять пробы, проанализировать их на месте и доставить на Землю для более подробного изучения. Сегодня десятки космических зондов бороздят Солнечную систему вдоль и поперек. Самое сложное — оторваться от Земли: вывести космический аппарат, оснащенный запасом топлива, на околоземную орбиту. Но когда вы туда доберетесь, перед вами откроется весь космос. Путешествия по Солнечной системе требуют относительно мало топлива, особенно если вы проявите благоразумие и воспользуетесь гравитацией, пролетая мимо планет. Несмотря на разнообразие научных программ, все экспедиции делятся на четыре основных типа: пролет, выход на орбиту, посадка и доставка проб на Землю.
Пролет: беглое знакомство с планетой
Если в космической экспедиции запланирован только пролет, это означает, что космический аппарат сближается с планетой — обычно на большой скорости, — поворачивает к ней свои камеры и измерительные приборы и записывает все, что удается зафиксировать во время прохождения рядом с планетой. Межпланетная космическая станция «Пионер-10» — классический пример экспедиции, предназначенной для пролета. Запущенная в 1979 г., станция стала первым космическим аппаратом, пересекшим пояс астероидов. Через 20 месяцев космический аппарат «Пионер-10» достиг системы Юпитера. Он стремительно приближался к цели, двигаясь со скоростью 130 000 км/ч. Можете мне поверить — это очень быстро.
Главная часть программы началась 3 декабря 1973 г., в 12:26, когда «Пионер-10» пролетел мимо спутника Каллисто и вошел во внутреннюю систему Юпитера. Все камеры и приборы дистанционного зондирования, установленные на «Пионере», заработали одновременно, пытаясь зафиксировать все возможные виды Юпитера и его спутников, мимо которых проносился космический аппарат. Это краткое, но близкое свидание длилось 16 часов, а потом «Пионер» вышел из «тени Юпитера» и направился дальше, во тьму внешней Солнечной системы.
После такого бурного дня программа экспедиции была в основном завершена. Какие новые сведения мы получили за эти несколько часов пролета? Несомненно, самое важное открытие — огромное магнитное поле Юпитера, которое оказалось в 10 раз больше земного. Кроме того, мы увидели — с помощью самых передовых камер и датчиков — слои движущихся облаков и чудовищное по своим масштабам Большое красное пятно. А еще мы смогли бросить беглый взгляд на большие спутники Юпитера: Ио, Европу, Ганимед и Каллисто.
Можно сказать, что после наблюдений Галилея в 1609 г. мы убедились в том, что Луна — новый, неизвестный нам мир, и точно так же Юпитер и его спутники стали новыми мирами 3 декабря 1973 г. «Пионер-10» продолжал передавать сигналы на Землю до 3 декабря 2003 г., когда радиоизотопный термоэлектрический генератор — атомная батарейка, если хотите, — уже не мог дать достаточно энергии для отправки сигнала на Землю. «Пионер-10» позволил нам в первый раз взглянуть на Юпитер с такого близкого расстояния. «Пионер-11» пошел дальше и во время своей краткой экскурсии к планетам-гигантам Солнечной системы смог навестить не только Юпитер, но и Сатурн. Обе эти экспедиции стали предшественниками дальнейших крупных проектов НАСА — «Вояджер-1» и «Вояджер-2», которым я планирую уделить внимание отдельно.
Орбитальная миссия: ухватиться за пролетающую планету
Задачи, стоящие перед орбитальными станциями, во многом похожи на те, что выполняют пролетающие космические аппараты, за одним исключением: им требуется затормозить. Поэтому им нужно иметь на борту достаточно топлива, чтобы сбросить скорость и направить космический аппарат на стационарную орбиту вокруг интересующей нас планеты или спутника. Как только космический аппарат достигнет цели, работа двигателя будет нужна только для периодической корректировки или смены орбиты. По сравнению с пролетом такой вариант дает гораздо больше времени для изучения объекта. Как искусственные спутники, находящиеся на околоземной орбите, могут в свое удовольствие заниматься картированием и изучением земной поверхности, так же и орбитальные космические аппараты имеют те же возможности у других планет: ничто не мешает им достаточно продолжительное время заниматься съемкой поверхности далеких планет и даже пролетать над одним и тем же местом по нескольку раз, чтобы проследить за происходящими изменениями.
Когда в 1971 г. «Маринер-9» достиг Марса, он стал первым искусственным спутником другой планеты. Чуть позже один из его дальних родственников, «Марс Реконессанс Орбитер» (MRO), сделал потрясающие фотоснимки с высоты 3 км над марсианской поверхностью. По сути своей MRO — спутник-шпион: он выполняет те же задачи, что и множество спутников — как гражданских, так и военных — выполняют на земной орбите. Камера HiRISE — сердце космического аппарата. Это цифровая камера, оснащенная телескопом-рефлектором с апертурой 50 см. На ее создание потрачено $40 млн. Каждый снимок «весит» от 3 до 5 Гбайт и позволяет различить на поверхности Марса объекты размером до 1 м в поперечнике.
Основное предназначение MRO — изучение поверхности планеты и помощь в планировании будущих экспедиций, чем он и занимался с 2006 г. практически без перерывов. Полученные с его помощью снимки высокого разрешения имели определяющие значение при планировании зоны посадки марсохода «Кьюриосити». Кроме того, MRO выполнил собственный план научных мероприятий: заснял последствия падения на Марс метеорита, который обнажил скрытые под слоем грунта залежи льда; сход каменных лавин; фонтанчики пыли и катящиеся по склону камни; и, вероятно, самое важное и загадочное явление — таяние подпочвенных льдов во время марсианской весны‹‹7››.
Еще один важный аспект миссии MRO заключается в том, что все полученные им изображения — наряду со снимками, сделанными другими аппаратами, — находятся в открытом доступе и ждут вашего внимательного взгляда. В духе похвальной традиции «народной науки» НАСА создало веб-сайт «Be a Martian!» («Стань марсианином!»), где все желающие могут принять участие в обработке огромного количества данных спутниковых наблюдений поверхности Марса. Цель этого проекта — создать единую всеобъемлющую карту поверхности. Так что дерзайте, и пусть вам повезет напасть на свежий след!
Посадка: один небольшой шаг
Допустим, вы оказались на орбите удаленной планеты или спутника. Чтобы добраться туда, вам пришлось преодолеть огромные расстояния, и теперь поверхность кажется вам соблазнительно близкой. Но постойте — подумайте о том, сколько энергии вы израсходовали на то, чтобы добраться до земной орбиты. Примерно такое же количество энергии вернется к вам при спуске на другую планету или спутник, поэтому все должно быть под контролем. А поскольку сигнал до Земли и обратно идет слишком долго, спускаемый аппарат должен работать без вмешательства человека: нам придется предусмотреть все заранее и составить компьютерную программу так, чтобы она сама принимала все важные решения.
Спускаемый модуль обычно доставляется к планете одновременно с орбитальным аппаратом. Так, например, автоматический космический аппарат «Кассини», созданный НАСА для полета к Сатурну, захватил с собой автоматическую станцию «Гюйгенс» Европейского космического агентства (ЕКА). В конечном итоге в 2005 г. «Гюйгенс» произвел мягкую посадку на поверхность Титана. После благополучного спуска посадочный модуль начал передавать данные об условиях на поверхности и о том, как они меняются с течением времени. На его борту имелись приборы для анализа состава грунта и атмосферы, а также для фотографической съемки.
Физические измерения на поверхности других планет могут подарить много неожиданных открытий. В 1976 г. автоматические марсианские станции «Викинг-1» и «Викинг-2» совершили посадку на Марсе, взяли первые пробы «воздуха» и определили его изотопный состав. Вскоре газы с таким же содержанием изотопов были обнаружены в редкой разновидности метеоритов, найденных на Земле‹‹8››. Когда в середине 1980-х гг. факты сопоставили, стало понятно, что эти метеориты имеют марсианское происхождение: они были выброшены с поверхности Марса, а потом упали на Землю (фактически — бесплатная доставка образцов, но об этом позднее).
Планетоход: странствующий ученый
Планетоход — это спускаемый аппарат, который может перемещаться по поверхности планеты, что дает ему возможность исследовать различные типы рельефа. Широко известны марсоходы, которые успешно исследуют красную планету начиная с 1997 г., когда «Соджорнер» приземлился на Марсе. Но я бы хотел особо упомянуть две поистине первопроходческие экспедиции начала 1970-х гг. — «Луноход-1» и «Луноход-2», — которые исследовали поверхность Луны в 1971 и 1973 гг. Потерявшиеся в тени американской пилотируемой программы луноходы скромно делали свое дело: исследовали лунную поверхность, брали пробы грунта, измеряли магнитное поле и вели наблюдения «космической погоды» — измеряли интенсивность солнечного ветра.
Приводимые в движение комбинацией энергии солнечных батарей и радиоизотопного термоэлектрического генератора, эти луноходы предвосхитили многие конструкторские решения, знакомые нам по более поздним планетоходам: многоколесное шасси, установленное в передней части исследовательское оборудование и приподнятые навигационные камеры. Поскольку сигнал от Луны до Земли идет меньше трех секунд, «Луноходы», в отличие от своих марсианских родственников, управлялись непосредственно с Земли. Советским планетоходам есть чем гордиться, они могут высоко нести свои навигационные камеры: лишь к середине 2014 г. созданному НАСА марсоходу «Оппортьюнити» удалось наконец превзойти «Луноход-2» по длине пройденного пути, составившего более 40 км по одометру (по сравнению с 39 км «Лунохода-2»).
Доставка образцов: берем камни и улетаем
Для доставки образцов нужно выполнить все вышеперечисленное, а затем забросить материалы с поверхности (породы, почву, тараканов) в возвращаемый аппарат, который взлетит с планеты, состыкуется со спутником на орбите и полетит домой на остатках топлива, которых должно хватить на долгий обратный путь.
К чему эти дополнительные усилия? Спускаемый аппарат — будь то планетоход или просто автоматический посадочный модуль — несет на своем борту все необходимые приборы для анализа условий на поверхности планеты. Однако набор экспериментов, которые можно осуществить на месте, очень ограничен по сравнению с возможностями земной лаборатории (больше приборов, выше их точность и т. д.). Наверно, самое важное свойство, которого не хватает автоматической станции, — это возможность поменять набор и последовательность экспериментов: после того как программа утверждена, в нее уже нельзя внести никаких изменений. Вы не можете провести никаких новых опытов в зависимости от вновь полученной информации — вы не можете просверлить в образце дырку поглубже и выяснить то, что вас заинтересовало.
Наиболее честолюбивые планы по доставке образцов были у российской программы «Фобос-Грунт», которая стартовала в ноябре 2011 г. Это была дерзкая попытка получить физические образцы Марса, приземлившись не на саму планету, а на ее маленький спутник — Фобос. Суть идеи сводилась к тому, что со спутника легче стартовать, чем с большой планеты (и топлива для этого надо меньше). Планировалось, что эти 200 г грунта, собранные на Фобосе, станут первым достаточно крупным внеземным образцом, доставленным на Землю после лунных миссий 1970-х гг. К несчастью, «Фобос-Грунт» вернулась немного раньше, чем планировалось: на низкой околоземной орбите произошел сбой бортовых систем, и станция еще несколько недель беспомощно вращалась с выключенными двигателями, пока наконец не приблизилась к Земле и не сгорела в плотных слоях атмосферы.
Следы на реголите
А где же специальный раздел, превозносящий пилотируемые космические полеты? Вынужден вас разочаровать, но пилотируемые полеты я объединил с доставкой образцов, потому что эти экспедиции, в сущности, выполняют одни и те же задачи: приземлиться, проделать опыты, установить флаг, загрузить образцы и вернуться домой. С одной только разницей, что в случае автоматической миссии не стоит вопрос заботы о пассажирах. Не поймите меня превратно, я считаю, что пилотируемые экспедиции в пределах Солнечной системы исключительно важны. Они призваны проложить путь к дальнейшему развитию человечества, а также поддерживать интерес к космонавтике у молодых ученых и инженеров на нашей планете. Но в том, что касается поисков живых организмов в Солнечной системе, я не горю желанием добраться до них лично и первым пожать им руку. По сравнению с теми рисками и затратами, которые необходимы для отправки пилотируемой миссии, доставка образцов при помощи автоматических зондов обойдется в несколько раз дешевле и позволит получить значительно больше информации.
Внесем ясность
Я уже говорил, что имеет смысл сосредоточить наши ограниченные ресурсы на наиболее вероятных местах обитания жизни в Солнечной системе. Так насколько же ограничены наши ресурсы (под ресурсами я понимаю деньги: мои деньги, ваши деньги, деньги налогоплательщиков)?
Сколько стоит межпланетный перелет? Программа «Викинг», включавшая запуск к Марсу двух одинаковых аппаратов, в 1976 г. стоила около $1 млрд (приблизительно $4 млрд в современных ценах). В эту стоимость входили две орбитальные станции, состоявшие из искусственного спутника и оснащенного по последнему слову техники спускаемого аппарата с набором научных инструментов. Общий бюджет Марсианской научной лаборатории, действующей сейчас на Красной планете, также известной как марсоход «Кьюриосити», составил $2,5 млрд. За эти деньги можно себе позволить полуавтономный планетоход размером с автомобиль, приводимый в движение радиоизотопным источником энергии. С прицелом на будущее ЕКА разрабатывает JUICE (аппарат для изучения ледяных спутников Юпитера), который отправят на экскурсию вокруг самых больших из них — Европы, Ганимеда и Каллисто, — заплатив за билет €900 млн.
Итак, допустим, я дам вам $4 млрд на поиски жизни в Солнечной системе. Как вы распорядитесь этими деньгами? Вложите ли вы все, что у вас есть, в одну сверхмиссию, чтобы тщательно исследовать какое-то конкретное место? Предпочтете подстраховаться и пошлете две большие экспедиции (стоимостью примерно по одному миллиарду каждая) к двум наиболее вероятным кандидатам, оставив $2 млрд на пять мелких, чтобы точно ничего не пропустить? Или вы сочтете, что Солнечная система еще недостаточно изучена, и потратите все деньги на небольшие, относительно дешевые миссии, чтобы больше узнать о планетах и их спутниках перед тем, как организовывать что-нибудь большое и серьезное?
Не стоит расстраиваться, если у вас нет ответа на этот вопрос. У национальных космических агентств его тоже нет, хотя по долгу службы им приходится решать такие задачи. Поэтому они довольно часто просят присылать им идеи для предстоящих экспедиций на другие планеты. Различные команды ученых разрабатывают подробные планы экспериментов, которые должны дать ответы на четко поставленные вопросы. Затем эти планы сравнивают между собой, отсеивая наименее интересные, и в конце концов победитель получает право приступить к созданию, запуску и осуществлению миссии.
Запущенная НАСА автоматическая межпланетная станция «Кассини» до сих пор остается на орбите и передает данные наблюдений, из которых ученые узнали много неожиданного. Среди самых выдающихся достижений «Кассини» — открытие на Титане озер из жидкого этана и метана, а также обнаружение фонтанов водяного пара и кристаллов льда на крошечном спутнике Энцеладе.
Станция «Кассини» прибыла к Сатурну в 2005 г. после восьмилетнего путешествия. Она двигалась кружным путем: сначала совершила гравитационный маневр рядом с Венерой, потом снова приблизилась к Земле и затем пролетела мимо Юпитера перед долгим путешествием к Сатурну. Когда автоматическая станция добралась до Сатурна и самого большого из его спутников, Титана, зонд ЕКА «Гюйгенс», который «Кассини» несла на борту, совершил посадку на Титан, ознаменовав таким образом выдающееся научное достижение — первую успешную посадку во внешней Солнечной системе. Стоит отметить, что переговоры между НАСА и ЕКА относительного этого грандиозного совместного предприятия начались в 1982 г. От начала подготовки до успешного осуществления замысла прошло 23 года, и даже теперь, спустя 10 лет, мы все еще пожинаем научные плоды этой экспедиции‹‹9››.
Помните, в первой главе я спрашивал, когда, по вашему мнению, будет найдена внеземная жизнь? Если вы ответили, что это должно случиться в ближайшие 100 лет, я бы посоветовал вам начинать обдумывать предстоящую экспедицию и готовить свои предложения уже сегодня.
«Вояджер-2»: большое путешествие
Большинство космических экспедиций посвящено исследованию какой-то одной планеты или спутника. Тщательно спланированным миссиям, таким как «Пионер-11», удается посетить сразу два объекта — в данном случае Юпитер и Сатурн. Но лишь одной экспедиции удалось посетить по очереди все гигантские планеты Солнечной системы: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и их спутники.
Миссия «Вояджеров» была задумана в 1964 г. студентом-старшекурсником Гэри Фландро, который в своих расчетах пользовался только логарифмической линейкой. Идея гравитационного маневра, т. е. сильного разгона космического аппарата под воздействием гравитационного поля планет, применялась еще при запусках первых лунных зондов. Во время летней студенческой практики в Лаборатории реактивного движения НАСА Фландро обнаружил, что в конце 1970-х — начале 1980-х гг. сразу несколько гигантских планет выстроятся в одну линию, а в следующий раз такое случится более чем через полтора века. Открывалась возможность послать несколько зондов к внешним планетам Солнечной системы, а скорость, необходимую для достижения каждой следующей планеты, можно будет получать за счет гравитационного маневра вблизи предыдущей.
Такая перспектива вдохновила НАСА на создание сразу нескольких зондов, которые впоследствии стали известны как «Большое межпланетное путешествие». В 1973 г. космический зонд «Пионер-10» впервые опробовал новую конструкцию космического аппарата, совершив межпланетный перелет к Юпитеру. Его точная копия, «Пионер-11», разогнавшись на «гравитационных горках», добрался до Юпитера в 1974 г., но на этом не остановился и помчался дальше на свидание с Сатурном, которое состоялось в 1979 г. Следом за этими зондами, в 1977 г., НАСА запустило еще два космических аппарата. «Вояджер-1» посетил Юпитер и Сатурн, однако не воспользовался возможностью посетить наиболее удаленные области Солнечной системы, предпочтя пролететь рядом со спутником Сатурна Титаном. В результате в наследство от этой экспедиции нам достались загадочные изображения огромного, закутанного облаками спутника с плотной атмосферой, богатой органическими молекулами.
«Вояджер-2» попал в «десятку» гравитационной мишени и, разогнавшись, пронесся в 1979 г. мимо Юпитера, в 1981 г. — мимо Сатурна, в 1986 г. — мимо Урана и, наконец, мимо Нептуна в 1989 г. Космический аппарат только недавно посетил Юпитер и Сатурн, и там для нас было припасено еще немало сюрпризов. Пролетая над Ио, самым близким к планете из всех четырех крупных спутников Юпитера, «Вояджер-2» сфотографировал силуэт вулканических газов, поднимающихся от поверхности планеты. В тот же момент все присутствующие в зале астрономы и планетологи неожиданно для себя осознали, что Ио — это первое после Земли небесное тело, на котором присутствует геологическая активность. Эта активность обусловлена тем, что в результате гравитационного воздействия со стороны родительской планеты в недрах спутника возникают гигантские силы трения, вызывающие его разогрев.
Пролетая со стороны Солнца мимо Титана — крупнейшего спутника Сатурна, «Вояджер-2» сфотографировал его атмосферу. Судя по этим снимкам, протекающие в ней сложные химические процессы делают ее больше похожей на установку низкотемпературного крекинга нефти, чем на какую-либо из ранее известных нам атмосфер. За орбитой Сатурна все было для нас ново: Уран и Нептун казались ледяными царствами из газа и облаков, но данные телеметрии показывали, что у них есть горячие недра, состоящие из горных пород, и магнитное поле сложной пространственной конфигурации. Каждая из планет предстала перед «Вояджером» в сопровождении свиты из ледяных спутников, часть из которых была открыта впервые. Это подтвердило предположение, что все газовые гиганты должны обладать большим числом подобных спутников.
«Вояджер-1» и «Вояджер-2» и сегодня, спустя 40 лет после запуска, остаются в рабочем состоянии. Расстояние от них до Солнца почти в 140 раз превышает расстояние от Солнца до Земли: радиосигналу требуется 19 часов, чтобы преодолеть расстояние от их радиоантенн диаметром 3,7 м до приемников сети дальней космической связи НАСА. Их научная миссия продолжается: они исследуют неизвестную границу, где солнечный ветер уравновешивается встречным потоком межзвездного газа. По всей видимости, «Вояджер-1» пересек эту границу и теперь находится в межзвездном пространстве, а «Вояджер-2» еще приближается к плохо изученной границе. В будущем оба аппарата продолжат удаляться от Солнечной системы. Их радиоизотопные термоэлектрические генераторы будут производить энергию, необходимую для функционирования бортовых систем максимум еще 10 лет. Их предполагаемая траектория не проходит вблизи какой-либо конкретной звезды. В конце концов мощности генераторов будет уже недостаточно для поддержания связи с Землей, и они в мертвом молчании продолжат свой полет во тьму межзвездной ночи.
Мысли о доме из-за границы
Уже покидая нашу родную планетную систему, станции-близнецы «Вояджер» бросили на нее взгляд издалека: у них получился фотографический портрет нашей семьи планет, столпившихся вокруг тусклого Солнца. Этот снимок заставляет задуматься о хрупкости и единстве нашей Солнечной системы, далеком рое небесных тел, кружащемся вокруг маленького огонька на фоне темнейшей из ночей. Вне зависимости от того, существует ли жизнь за пределами голубой планеты Земля, после 60 лет освоения космоса мы можем восхищаться разнообразием планет нашей Солнечной системы и с интересом ждать новых научных открытий, которые предстоит совершить следующим экспедициям. Мы узнали, что в Солнечной системе есть несколько мест — планета Марс и спутники Европа, Энцелад и Титан, — где теоретически возможно возникновение жизни. Ими мы теперь займемся вплотную.
Глава 5. Марс: загадка в песках
Марс приоткрыл нам свои тайны 20 июля 1976 г. после прибытия автоматической станции «Викинг-1». Этот день начался с яркой вспышки, блеснувшей высоко в марсианском небе, когда спускаемый аппарат, укрытый теплозащитной оболочкой, пронесся через разреженный верхний слой марсианской атмосферы. На высоте 6 км над поверхностью, двигаясь со скоростью 900 км/ч, спускаемый модуль выпустил парашют с куполом диаметром 16 м. Рывок от открывшегося парашюта был не такой резкий, как вы могли подумать: плотность марсианской атмосферы составляет лишь 1 % от земной. Торможение спускаемого модуля с 900 до 200 км/ч заняло около 45 с. В этот момент были выдвинуты посадочные опоры и запущены тормозные ракетные двигатели, обеспечившие аппарату мягкую посадку на поверхность Марса. Касание произошло около полудня по земному времени‹‹1››.
Едва только осела пыль, «Викинг» сделал свой первый снимок марсианской поверхности и 25 с спустя передал его на Землю. Перед глазами ученых, с нетерпением следивших за тем, как на экране строчка за строчкой возникает изображение, предстала пыльная каменистая равнина. Блестящий корпус аппарата и яркие краски американского флага резко контрастировали с тусклыми, красноватыми тонами марсианской почвы и камней. Карл Саган был научным советником миссии «Викинг» и вместе с другими рассматривал первые снимки Марса. Его впечатления, которые он изложил в своей книге «Космос»[6], заслуживают того, чтобы быть процитированными полностью: «Я помню, как меня потрясли снимки марсианского горизонта, сделанные первым посадочным модулем. Неужели это другой мир, подумал я. Камни и песчаные барханы, небольшая возвышенность на горизонте — все выглядело так же просто и естественно, как любой земной пейзаж. Марс казался обычной местностью. Я бы, конечно, удивился, если бы из-за песчаного бархана появился седой геолог, ведущий на поводу мула, но в то же время сам пейзаж к этому располагал»‹‹2››.
За четыре десятилетия, прошедшие после прибытия «Викинга-1» на Марс, исследование поверхности планеты с использованием автоматических посадочных станций и планетоходов развивалось бурными темпами. Но никто не смог ухватить суть нового мира лучше, чем Саган с его седым геологом, обследующим местность, запечатленную на фотографии «Викинга». Если мы перенесемся вперед, в 2012 г., можем повстречаться с этим персонажем лицом к лицу. Недавно прибывший на красную планету марсоход «Кьюриосити» снял потрясающий автопортрет с помощью автоматической камеры MAHLI, установленной на конце его «роботизированной» руки. На нем мы видим «Кьюриосити», весь покрытый грязью и пылью после трех месяцев блуждания по Марсу: он смотрит прямо на нас своими навигационными камерами и лазерными системами, отчего нам кажется, что он обладает лицом и характером. Изображение действительно потрясающее, отчасти благодаря высокому разрешению: следы колес, выветренный пыльный грунт, блеклые холмы на горизонте — все передано с удивительной четкостью. А первые лучи марсианского солнца так похожи на наши земные рассветы.
Поделиться книгой: