Цивилизация
Недавно в журнале Science были опубликованы сразу пять научных статей, подводящих итог первого года пребывания на Марсе американского ровера Curiosity. Данные, полученные с различных приборов марсохода, позволили обнаружить ранее не встречавшиеся на планете минералы и оценить обилие и месторасположение воды. На борту аппарата находится единственный российский прибор ДАН («Динамическое альбедо нейтронов»), который позволяет измерять концентрацию водорода в грунте, облучая породу мощными импульсами нейтронов и измеряя их отражение. Что обнаружил за это время российский прибор и где на соседней планете стоит искать жизнь, в интервью «Газете.Ru» рассказал руководитель эксперимента ДАН доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией Института космических исследований Российской академии наук Игорь Митрофанов.
— Игорь Георгиевич, расскажите о первых результатах работы российского прибора.
— Первые результаты таковы. Метод нейтронного зондирования, который впервые используется в эксперименте ДАН на другом небесном теле, полностью оправдал наши ожидания. Мы провели около 200 измерений состава грунта вдоль трассы движения Curiosity и получили данные о переменном содержании воды и хлора в марсианском грунте до глубины примерно 60 см. Оказалось, что воды в кратере Гейла относительно немного — в среднем 2–3% по массе, причем она, как правило, находится в слое глубже 10–20 см. В грунте непосредственно на самой поверхности воды еще меньше, ее содержание составляет 1–1,5%. Концентрация хлора также меняется от точки к точке от 0,7 до 1,5% по массе.
Такой грунт напоминает земную пустыню.
— Оправдал ли ДАН ожидания своих разработчиков
— Оправдал ли ожидания ДАН? Вначале про науку. На основе наших наблюдений с орбиты другим нашим прибором ХЕНД (проект «Марс-Одиссей») мы ожидали, что воды в кратере Гейла должно быть значительно больше, 5–7% по массе. Можно предположить, что основная часть грунтовой воды находится глубже 60 см (до этой глубины видит ДАН), на глубине около 1 м (это глубина зондирования прибором ХЕНД). Этот вывод довольно интересен — он означает, что основная грунтовая вода в кратере Гейла находится на метровой глубине и глубже. Мы сейчас проверяем эту гипотезу на основе совместного анализа данных измерений наших двух приборов.
Теперь про аппаратуру. Прибор ДАН не только оправдал, но и превзошел наши ожидания.
В августе этого года закончился гарантийный срок службы нейтронного генератора, и он сейчас продолжает штатно работать «сверх плана».
На основе этой разработки мы совместно с нашими коллегами во Всероссийском институте автоматики «Росатома» создаем в настоящее время аналогичные приборы для будущих лунных и марсианских проектов.
— Как часто прибор включают сейчас?
— Мы проводим в среднем одно измерение за один марсианский день, продолжительность измерения составляет около 15 минут. Измерения проводятся во время остановок марсохода.
— Почему в недавней публикации в Science не было результатов работы по данным нашего прибора?
— Мы не фотографы, мы ядерно-физический эксперимент, обычно в ядерной физике обработка данных измерений занимает недели и месяцы. Поэтому мы не посылали статью в этот выпуск Science для первых 100 дней миссии, мы копили данные. Сейчас у нас в «Докладах Академии наук» находится первая краткая статья, и мы подготовили еще четыре подробные статьи для американского геофизического журнала. Там будут приведены данные за первый год работы на Марсе.
— Доклады Академии наук и Американский геофизический журнал — это все-таки не Science… Не обидно ли российским ученым?
— В Science принято писать о важном открытии, которое существенно изменяет представления о предмете исследования. Когда в 2002 году мы нашли богатую водой вечную мерзлоту на Марсе на основе данных нашего ветерана — прибора ХЕНД, мы опубликовали в Science две статьи. В то время они перевернули представления о Марсе. Аналогично, когда в 2010 году по данным нашего нейтронного телескопа ЛЕНД мы опровергли бытовавшее представление о том, что льды на Луне могут находиться только в постоянно затененных полярных кратерах, мы также опубликовали статью в Science (по ней даже развернулась полемика — так не хотелось некоторым нашим коллегам принять этот результат).
По данным ДАН у нас пока все предсказуемо — воды несколько меньше, чем мы ожидали, но не настолько, чтобы говорить о перевороте наших представлений. Тем более что ровер едет, прибор работает — давайте подождем, что нас ждет впереди. Что же касается решения направить нашу первую статью с результатами прибора ДАН в «Доклады Академии наук» — мы решили, что первые результаты наших исследований на Марсе должны появиться на русском языке. Ведь ДАН — русский прибор.
— ДАН измеряет не содержание воды, а концентрацию водорода. Можем ли мы отличить «водный» водород от того, что находится в связанном состоянии в минералах?
— Ядерно-физические методы позволяют регистрировать ядра элементов и не позволяют определить, в каком химическом соединении находится этот элемент. Для этого нужно применять методы аналитической химии. Поэтому наши данные позволяют напрямую оценить только содержание в веществе водорода. То, что он входит в воду, устанавливается по данным измерений других приборов.
— Западные релизы о работе Curiosity изобилуют яркими высказываниями об обнаружении именно воды. Не являются ли такие утверждения о воде притянутыми за уши?
— Нет, не является. То, что на Марсе основным водородсодержащим химическим соединением является вода, можно считать достоверно установленным фактом.
Вопрос состоит в том, где она находится, сколько ее, какова ее история — именно эти вопросы интересны, если выяснять возможности существования на Марсе примитивных форм жизни, следовать логике «жизнь следует за водой».
— ДАН действительно обнаружил хлор или его нашли раньше? В чем важность обнаружения хлора?
— То, что в веществе Марса есть хлор, известно давно, начиная с первых измерений состава реголита Марса аппаратами на поверхности. ДАН не «видит» отдельно хлор, мы можем оценить его присутствие по степени поглощения потока тепловых нейтронов относительно потока нейтронов с «надтепловыми» энергиями. Дело в том, что у хлора достаточно высокое сечение поглощения тепловых нейтронов по сравнению с другими породообразующими элементами. Впрочем, также заметный эффект поглощения тепловых нейтронов может обеспечить железо.
— На прошедшем в ИКИ симпозиуме по изучению Солнечной системы вы сказали, что наиболее интересным с точки зрения науки будет отправка на Марс миссии по изучению подповерхностного льда. Почему? И в чем сложность такой миссии?
— Как я уже сказал, примитивная жизнь (по крайней мене, известные нам земные формы примитивной жизни) «следует воде»: именно в воде могли существовать первые живые организмы на Земле. Если на Марсе и могла существовать жизнь, то в очень далеком прошлом, когда он был таким же теплым и влажным, как ранняя Земля. После того как Марс потерял свою исходную атмосферу и замерз, эти примитивные организмы могли бы остаться замороженными в его ледяной вечной мерзлоте (как на Земле в вечной мерзлоте сохранились останки мамонтов).
Поэтому добыть на Марсе «палеолед» и доставить его образцы на Землю для биохимических исследований представляется очень заманчивым.
Сложность такой миссии очень велика, потому что лед важно добыть с большой глубины, где он сохранялся миллиарды лет, не растопить его при доставке, да еще сделать все стерильно и аккуратно — чтобы не привезти сюда какую-нибудь марсианскую нечисть. Проекты по доставке на Землю марсианского палеольда будут достаточно сложными, но прогресс не остановить. Я думаю, что в первой половине текущего века такие проекты будут реализованы и вопрос о жизни на Марсе будет решен. Но каким будет ответ, я не знаю.