Снег хоронит Phoenix

Phoenix попал под снег и нашёл известняк на Марсе

Артём Тунцов

Phoenix нашёл в районе северного полюса Марса известняк, недостаток которого был сильнейшим доводом против возможности жизни на планете. Сам зонд доживает свои последние месяцы – с неба на него уже сыплется, не долетая до земли, марсианский снег.

Космический зонд Phoenix Mars Lander вряд ли переживёт зиму и даже до осени доживёт не в полном здравии. По словам разработчиков космического аппарата и руководителей его научной миссии, мало кто из них верит, что через полтора года, по окончании полярного сезона «Лазарь» проснётся. Но в течение ближайших двух месяцев, до начала декабря, когда между Землёй и Марсом встанет Солнце, они планируют выжать из космического аппарата максимум возможного, рассказали учёные в ходе грустной пресс-конференции в NASA, состоявшейся поздно вечером в понедельник по Москве.

Phoenix прибыл на Марс 25 мая текущего года, за месяц до летнего солнцестояния в северном полушарии планеты. Сезоны здесь длятся по 6–7 земных месяцев (из-за сильной вытянутости орбиты Марса северные осень и зима на месяц короче весны и лета), и сейчас в окрестностях Phoenix'а формально даже не наступила осень.

Тем не менее когда-то не прекращавшийся полярный день здесь уже сменяется ночью – пока лишь на 4 часа в сутки, а с неба уже посыпался снег.

По словам Джима Уайтвэя из канадского Йоркского университета – главного «синоптика» миссии Phoenix, ответственного за работу метеорологической станции зонда, лазерный локатор зафиксировал снежные хлопья, сыплющиеся с расположенных на высоте 4-х километров над поверхностью Марса облаков; как уточнил представитель учёной команды, это снежинки водяного, а не углекислотного льда, в обилии присутствующего на Марсе. Впрочем, пока снег тает, не долетая до поверхности — конечно, если таянием можно назвать сухое испарение льдинок, превратиться в жидкость которым мешает слишком низкое давление в марсианской атмосфере. Уайтвэй надеется, что Phoenix'у удастся разглядеть настоящий снегопад, прежде чем тот задушит аппаратуру, смерзаясь в лёд сезонной полярной шапки.

Однако ещё до того, как придёт зима, учёные уже столкнутся с серьёзной нехваткой электроэнергии для работы всей аппаратуры космического аппарата. По прогнозам специалистов, электроэнергии, вырабатываемой двумя круглыми солнечными батареями Phoenix'а, уже к концу октября будет слишком мало для манипуляций «рукой» космического аппарата, и она будет закреплена в стационарном положении – скорее всего, навсегда.

Поэтому в ближайший месяц учёные планируют сполна использовать оставшиеся «горшочки» и «ванночки» приборов TEGA и MECA, соответственно, поместив в них для исследований самые интересные образцы грунта, до которых манипулятор сможет дотянуться. Таких сосудов у Phoenix'а осталось ещё половина, так что главные сюрпризы, возможно, и впереди.

Тем не менее одно очень важное открытие учёные уже сделали.

Близ полюса Марса присутствует известняк.

Масс-спектрометр установки TEGA зафиксировал выделение из частиц грунта ионов углекислоты при нагреве грунта ровно до той температуры, которая соответствует диссоциации CaCO₃, сообщил руководитель научной миссии Phoenix'а Питер Смит из Аризонского университета в Тусоне. Этот грунт был собран со дна одной из траншей, выкопанных рукой космического аппарата.

Косвенно присутствие карбонатов подтверждает и влажная лаборатория MECA – размешанная в жидкой воде марсианская почва ведёт себя, как буферный раствор, что очень характерно для слабой угольной кислоты. А ранее микроскопы MECA успели разглядеть тонкие плоские частички в грунте, очень похожие на составляющие обыкновенной глины. Для появления глины нужна слабощелочная среда; измерение pH растворённого грунта в одной из ванночек показало значение 8,3.

Оба результата, которые вряд ли бы поразили земных геологов и почвоведов, проливают новый свет на прошлое Марса. Глины образуются в жидкой воде, причём воде нейтральной или слегка щёлочной, а это напрочь опровергает представления о сильно кислотном «сернистом рассоле», в котором у древней марсианской жизни не было бы и шанса на выживание. Судя по всему, гидрологические условия на Марсе в прошлом были куда разнообразнее, чем полагали учёные.

Марс улыбнулся жизни глиной

Жизнь на Марсе похоронили рано. Хотя «рассол», когда-то покрывавший Меридианное плато, был слишком кислым и солным, в других районах планеты условия для развития жизни были «благоприятными», говорят учные. Там остались глины, а в них могли остаться следы жизни.

В феврале учные, казалось, похоронили всякую надежду на то, что Марс когда-то мог быть пригодным для жизни. Да, вода здесь была в достаточно значительных количествах, подтвердили они на основании данных, собранных марсоходом Opportunity на Меридианном плато Марса. Но жить в этой воде было невозможно, поскольку она представляла собой насыщенный раствор солей серной кислоты, в котором образовывались сульфаты, дошедшие до наших дней. Раствор представлял чрезвычайно кислую среду, жить в которой известные нам микробы не в состоянии, и этот «рассол» наверняка погубил все возможные формы жизни.

Однако судить об условиях на всей планете по е крохотному участку, который до сих пор исследует Opportunity, – значит делать слишком сильное обобщение. Как показывают данные, собранные инструментами космического аппарата Mars Reconnaissance Orbiter, гидросфера древнего Марса была куда разнообразнее, чем может показаться с первого взгляда. Более того, Джон Мастард, ведущий автор опубликованной в последнем выпуске Nature работы, считает, что 4 миллиарда лет назад условия на Марсе вполне подходили для развития жизни:

«В течение долгого времени Марс был не горячим кипящим котлом, а благотворной водной средой [для развития живых организмов]», – говорит Мастард .

По его словам, в некоторых водных резервуарах температура долгое время составляла около 100-200oC, а среда была совсем не кислой. Это вполне подходит для некоторых форм жизни.

На такие размышления команду американских и французских учных числом почти в 40 человек навело изучение глинистых минералов, содержащих молекулы воды или гидроксильные группы в своей кристаллической структуре. Для формирования таких минералов нужен длительный контакт алюмосиликатов с водой, способной вымыть и заместить атомы металлов, существенно «разбавив» их концентрацию в камне.

Впервые эти соединения в конце 2005 года разглядела в выходах древнейшей марсианской породы спектроскопическая аппаратура OMEGA, установленная на европейской исследовательской станции Mars Express. Однако замечены они были лишь в нескольких местах, а возможностей прибора не хватило, чтобы точно определить состав этих минералов. Спектры многих из них похожи, и отличить по ним один минерал от другого сложно, к тому же пространственное разрешение OMEGA невелико, и в итоге он получал спектр участков поверхности Марса, на которых могли присутствовать одновременно разные минералы.
Инструмент CRISM американского космического аппарата Mars Reconnaissance Orbiter в поисках глины на Красной планете оказался гораздо удачливей. Анализируя спектральные данные, собранные им за последние годы, Мастард и его коллеги, в числе которых и Франсуа Пуле, открывший 2,5 года назад первую марсианскую глину, нашли тысячи мест на Марсе, где на поверхность выходит глина.

Более того, здесь нашлись следы присутствия нескольких типов глины, для образования которых нужны совершенно различные гидрологические условия.

Большинство районов выхода глинистых минералов на поверхность лежат в южных – гористых и испещрнных кратерами – районах Марса, которые совсем непохожи на Меридианное плато, по которому до сих пор ползает Opportunity. Если под колсами марсохода нашлись минералы, для образования которых нужна кислая среда, то большая часть глинистых минералов, описанных в статье Мастарда, образуются в среде нейтральной или умеренно щелочной.

В некоторых районах относительное обилие разных видов глины нельзя объяснить выветриванием потоками жидкости с каким-то одним значением pH, а значит, химические условия для образования минералов менялись со временем. Возможно, из-за постепенного вымывания разных солей из породы или просто ввиду того, что разные виды глины образовывались на различных этапах марсианской истории.

Хотя образованные взаимодействием с водой минералы широко распространены по планете, вода по поверхности Марса растекалась или недолго, или недалеко.

Учные нашли лишь несколько участков поверхности планеты, на которых присутствуют следы каолинита – известной всем «белой глины», которая образуется при длительном взаимодействии минералов-предшественников с большими объмами текущей воды. Все выходы каолинита на поверхность – не более двух сотен метров в поперечнике, а то и десятки метров. Выходы минералов группы монтмориллонита простираются на километры и десятки километров; для них также нужно много воды, однако она может быть стоячей.

Учные также не исключают, что значительное количество воды могло находиться под поверхностью Марса на глубине 4–5 километров: следы глинистых минералов находятся в древнейшей породе, поднятой с таких глубин при образовании крупных кратеров в период интенсивной метеоритной бомбардировки. Они покрывают и склоны ударных образований, и поверхность центральных горок.

В то же время часть глины была явно принесена разливами рек, как показывает пример кратера с подходящим названием Езеро (на языках многих западных и южных славянских народов это слово, как нетрудно догадаться, означает «озеро»). Около месяца назад аспирантка Мастарда и соавторша нынешней работы в Nature Бетани Элманн опубликовала в Nature Geoscience работу, в которой с коллегами подробно исследовала этот кратер и разливы древней реки по его дну. Скорее всего, река эта текла лишь однажды – когда вал кратера был прорван водой, накопившейся в обширном каньоне, примыкающем к кратеру снаружи.

По е мнению, отложения в «дельте» этой реки – лучшее место для поиска возможных останков живых существ, так как их следы хорошо сохраняются в глине.

Так или иначе, жидкая вода с поверхности Марса исчезла более 3,5 миллиардов лет назад (плюс-минус сотню миллионов лет), с окончанием так называемого ноевой эпохи – первого этапа геологической истории планеты. В более поздней породе следов значительного присутствия H2O не находится – по крайней мере, она никак заметным образом не сказывается на образовании новых минералов.

И хотя некоторые учные полагают, что изредка бурные потоки воды могут прорываться из-под поверхности Марса и поныне (ну или по крайней мере в последние 10–20 миллионов лет), большинство специалистов смотрят на такие утверждения с большим сомнением. Для большинства из них вода на Марсе осталась в прошлом.

Впрочем, признаки наличия здесь глиняных минералов учёные уже видели с борта марсианских орбитальных станций. А вот обнаружение известняка – настоящий подарок для исследователей Марса. Ведь до сих пор практически полное отсутствие этого соединения на планете было одной из главных загадок марсианской геологии, и менее года назад ученые посчитали своей особой удачей предложить объяснение этому феномену – также, кстати, оставлявшее мало надежд на возможность какой-либо жизни в далёком прошлом Марса.

Теперь, наоборот, придётся искать модели формирования известняка и глины, которые в земных условиях образуются в присутствии воды; возможно, так они появились и на Марсе. Впрочем, пока прямых следов присутствия жидкой воды здесь найти не удалось и теперь вряд ли удастся – с каждым днём температура в марсианской Арктике становится всё ниже. А до весны Phoenix вряд ли доживёт.