наука
Марс наш? Как «жители СССР» первыми высадились на Красную планету
Как советские микробы могли колонизировать Марс раньше американских, и почему ученые хотят запретить людям полеты к этой планете?
Александр БЕРЕЗИН
Группа американских исследователей призывает США не посылать на Марс людей. Они станут разносчиками земных микробов, способных вытеснить гипотетическую марсианскую жизнь, попав в места ее обитания. Недавние открытия действительно указывают на возможность того, что жизнь на Марсе есть, и на то, что «земляне» также успешно там приживутся. Следует ли человечеству воздержаться от посылки людей на Красную планету?
Почему ученые начали выступать против изучения Марса?
Почему ученые начали выступать против изучения Марса?
Майк Пенс
Вице-президент США Майк Пенс недавно выступил с программной статьей об американской стратегии освоения космоса. В ней он отмечает, что США в ближайшее время намерены вернуться на Луну и, опираясь на лунную базу, лететь к Марсу. Пенс считает задачу реальной — конечно, если полагаться не на NASA, которое тратит слишком много денег впустую, а на частную космонавтику. Она действительно продемонстрировала впечатляющие успехи: SpaceX Илона Маска вышвырнула Россию с первого места по числу коммерческих запусков. В конце 2017 года компания готовит пуск тяжелой ракеты Falcon Heavy, а также создает новую, уже сверхтяжелую ракету BFR. Ее вторая ступень будет интегрирована с кораблем, способным высадить людей на Красной планете.
Столь близкая перспектива «пощупать Марс человеческими руками» и понять, есть ли жизнь на Марсе, вызвала нешуточные волнения в научной среде. Сразу возникло две противоположные позиции, сторонники которых отзываются друг о друге в очень резких выражениях. Первые предлагают запретить людям летать на четвертую планету. Они констатируют факт: «Главная причина, по которым космические агентства по всему миру тратят миллиарды долларов на изучение Марса, — это его потенциальная пригодность для жизни». Исследователи задают логичный вопрос: какой смысл будет в таком исследовании, если жизнь, которую мы там найдем, окажется земной? Чтобы «открыть» наши микробы, не обязательно лететь на 50 000 000 километров. Из земного опыта известно, что, попадая в изолированную экосистему, организмы-пришельцы могут быстро вытеснить аборигенов. Что если земные микробы просто уничтожат марсианских?
Столь близкая перспектива «пощупать Марс человеческими руками» и понять, есть ли жизнь на Марсе, вызвала нешуточные волнения в научной среде. Сразу возникло две противоположные позиции, сторонники которых отзываются друг о друге в очень резких выражениях. Первые предлагают запретить людям летать на четвертую планету. Они констатируют факт: «Главная причина, по которым космические агентства по всему миру тратят миллиарды долларов на изучение Марса, — это его потенциальная пригодность для жизни». Исследователи задают логичный вопрос: какой смысл будет в таком исследовании, если жизнь, которую мы там найдем, окажется земной? Чтобы «открыть» наши микробы, не обязательно лететь на 50 000 000 километров. Из земного опыта известно, что, попадая в изолированную экосистему, организмы-пришельцы могут быстро вытеснить аборигенов. Что если земные микробы просто уничтожат марсианских?
Доставка на Марс робота Curiosity — 3D анимация
Чтобы избежать такого исхода, по мнению ученых, надо полностью воздержаться от высадки людей в регионах, где может быть жидкая вода на поверхности. Крупные корабли, подобные тем, что принесет к Марсу BFR SpaceX, очень тяжело дезинфицировать. Безъядерные микроорганизмы — археи (прокариоты, отличающиеся от бактерий биохимически и отсутствием спор) и бактерии обитают в массе бытовых приборов — например, обычных водонагревателях. Внутри каждого человека больше килограмма бактерий и грибов. Они составляют нормальную микрофлору его кишечника и без них нормальное самочувствие невозможно. То есть американские астронавты, которых Маск и Пенс хотят привезти на другую планету, станут ходячими разносчиками земных микробов всех мастей.
Другая особенность «человеческого освоения» состоит в том, что люди, в отличие от автоматов, гораздо подвижнее, быстрее и у них намного больше запас хода. Все марсоходы за всю их многолетнюю историю проехали на Марсе менее сотни километров, не более десятка-другого километров за год.
Опыт эксплуатации скафандров показывает, что человек может идти в них со скоростью до 7 километров в час. Марсоход «Кьюриосити» обычно движется на несколько метров в сутки: автомат сам не может принимать решение, и каждое его движение управляется с Земли, что тормозит процесс. В итоге, человек — даже в скафандре — в тысячи раз подвижнее. Исследователи отмечают: если автоматы и занесли загрязнения на Марс, то не могли разнести их широко. Человек, в силу своей намного более высокой мобильности, гораздо опаснее для марсианской жизни.
Другая особенность «человеческого освоения» состоит в том, что люди, в отличие от автоматов, гораздо подвижнее, быстрее и у них намного больше запас хода. Все марсоходы за всю их многолетнюю историю проехали на Марсе менее сотни километров, не более десятка-другого километров за год.
Опыт эксплуатации скафандров показывает, что человек может идти в них со скоростью до 7 километров в час. Марсоход «Кьюриосити» обычно движется на несколько метров в сутки: автомат сам не может принимать решение, и каждое его движение управляется с Земли, что тормозит процесс. В итоге, человек — даже в скафандре — в тысячи раз подвижнее. Исследователи отмечают: если автоматы и занесли загрязнения на Марс, то не могли разнести их широко. Человек, в силу своей намного более высокой мобильности, гораздо опаснее для марсианской жизни.
Астробиологи согласны с тем, что человек в поисках ответа на вопрос, есть ли жизнь на Марсе, сможет искать жизнь гораздо лучше любых автоматов. Один астронавт с шанцевым инструментом за сутки сможет выкопать яму куда глубже, чем все буры всех марсоходов смогли за последние десятилетия (всего на несколько сантиметров в глубину). Однако, считают они, это не окупает рисков — человеку стоит появиться там только после того, как марсианскую жизнь найдут автоматы. Статья, представляющая позицию первой группы ученых, так и называется: «Исследовать Марс до того, как станет слишком поздно».
Первое использование сверла для сбора образцов горных пород
С резкой отповедью её авторам выступила другая группа ученых. Они полагают, что исходная статья преувеличивает опасность распространения земных микробов астронавтами и преуменьшают опасность со стороны автоматов. Как они отмечают, «Земная жизнь уже на Марсе, поскольку наши [то есть американские — прим. ред.] роботы несут жизнеспособные земные организмы». Из-за этого, полагают они, больше внимания надо уделить стерилизации автоматов, которые США и Европа отправляют на Марс, а не угрозе человеческого освоения.
Жизнь может прятаться в «теплой зоне»
Жизнь может прятаться в «теплой зоне»
Не так давно обсуждать жизнь на Марсе на научной основе было очень сложно. Занимались этим в основном фантасты. Средняя температура ниже минус 55 градусов по Цельсию, отсутствие осадков и жидкой воды, да еще и атмосферное давление в 160 раз ниже нашего... Исследовательские аппараты нашли в местном грунте перхлораты — опасные яды, убийственные для всего живого. Даже Центральная Антарктида на этом фоне курорт. Однако в последние годы все заметно изменилось.
Стали выясняться совершенно неожиданные вещи. Во-первых, в пустыне Атакама (Чили) на глубине в один-два метра нашли процветающие подземные экосистемы — которые невозможно обнаружить с поверхности. Учитывая, что максимальная глубина, на которую бурили марсоходы, меньше 10 сантиметров, возник вопрос — если мы не могли обнаружить жизнь на Земле, может, проглядели ее и на Марсе?
Во-вторых, в Антарктиде были обнаружены огромные подледные озера на глубине в километры — и в них есть жизнь. Озеро Восток изолировано десятки миллионов лет и все еще населено живыми организмами. На Марсе, по расчетам, от 600 метров и глубже — положительные температуры. Это значит, что «теплая зона» там намного ближе, чем под Антарктидой. То есть условия для сохранения жизни в подповерхностных оазисах намного благоприятнее.
Стали выясняться совершенно неожиданные вещи. Во-первых, в пустыне Атакама (Чили) на глубине в один-два метра нашли процветающие подземные экосистемы — которые невозможно обнаружить с поверхности. Учитывая, что максимальная глубина, на которую бурили марсоходы, меньше 10 сантиметров, возник вопрос — если мы не могли обнаружить жизнь на Земле, может, проглядели ее и на Марсе?
Во-вторых, в Антарктиде были обнаружены огромные подледные озера на глубине в километры — и в них есть жизнь. Озеро Восток изолировано десятки миллионов лет и все еще населено живыми организмами. На Марсе, по расчетам, от 600 метров и глубже — положительные температуры. Это значит, что «теплая зона» там намного ближе, чем под Антарктидой. То есть условия для сохранения жизни в подповерхностных оазисах намного благоприятнее.
Марс оказался куда пригоднее для жизни, чем мы думали
Марс оказался куда пригоднее для жизни, чем мы думали
Открытия последних лет показали, что «безводный» и холодный мир Красной планеты на самом деле сравнительно богат водой. Только в полярных шапках и ледниках умеренных широт, покрытых лишь метрами грунта, содержится больше пяти миллионов кубических километров водного льда — то есть квадриллионы тонн. И NASA постоянно находит огромные новые «припорошенные» ледники. Сколько льда ниже — оценить трудно, но ясно, что немало. Если растопить только видимый лед, его хватит, чтобы покрыть всю планету океаном, толщиной в 35 метров воды.
Марс, группа каньонов под названием Лабиринты Ночи. Хорошо заметен туман
Эка важность — лед, скажет читатель. Для жизни нужны осадки и жидкая вода. Оказалось, что на Красной планете есть и они. Снимок «Викинга» еще в 1976 году показал, что над лабиринтами глубоких каньонов Марса бывает обычный утренний туман — от льда, испарившегося под солнечными лучами. А несколько лет назад один непальский школьник разглядел на сфотографированных NASA марсианских пустошах следы современных водных потоков.
Как на планете с таким холодным климатом могут быть потоки жидкой воды? 13 октября 2017 года в Nature Communications вышла статья, отвечающая на этот вопрос. Оказалось, что вода в контакте с перхлоратом магния (его много в грунте) резко меняет свою структуру и ведет себя так, как будто находится под давлением в 20 000 атмосфер. Чем выше давление, тем сложнее воде замерзнуть. В опытах в земной лаборатории перхлораты позволяют воде оставаться жидкой даже при температурах заметно ниже -40 по Цельсию.
Возможно, жизнь там уже есть
Возможно, жизнь там уже есть
В XXI веке с помощью новых высокочувствительных приборов в атмосфере Марса стали находить метан. Он появляется там в очень малых количествах и только местным летом — зимой его практически нет. Был предложен целый ряд механизмов его образования, однако все абиотические сценарии (без участия живых существ) пока имеют серьезные недостатки. С их помощью сложно объяснить, почему метан вырабатывается только летом, но не зимой. Наконец, в атмосфере Земли метана, не вырабатываемого живыми существами, практически нет — изотопный анализ показывает, что он весь органический (подобный метан имеет другую долю углерода-13 в своих молекулах). Откуда неорганическому метану в заметных количествах взяться на Марсе — планете земного типа?
Все это вместе взятое уже заставило ряд ученых предположить, что на Марсе жизнь есть. Скорее всего, полагают они, она находится сравнительно глубоко под поверхностью и живет как земные метаногены — за счет «поедания» водорода, получаемого при взаимодействии горных пород с водой. В качестве отходов жизнедеятельности метаногены выделяют именно метан — и как раз его могли найти земные приборы.
Все это вместе взятое уже заставило ряд ученых предположить, что на Марсе жизнь есть. Скорее всего, полагают они, она находится сравнительно глубоко под поверхностью и живет как земные метаногены — за счет «поедания» водорода, получаемого при взаимодействии горных пород с водой. В качестве отходов жизнедеятельности метаногены выделяют именно метан — и как раз его могли найти земные приборы.
Мы не знали условий, пригодных для земной жизни
Мы не знали условий, пригодных для земной жизни
Выяснились и другие подробности. Самые обычные земные бактерии активно едят крайне ядовитые марсианские перхлораты в земных лабораториях. И не только там — под поверхностью Атакамы тоже есть перхлоратная среда и там тоже живут бактерии и археи. Даже ультрафиолет (на Марсе нет озонового слоя) им не страшен. В ряде опытов обычные земные лишайники Xanthoria elegans, вполне фотосинтезировали при марсианским уровне ультрафиолета и аналогичной марсианской атмосфере. От ультрафиолета их спасали достаточно простые пигменты, поглощавшие вредное излучение. Сходным образом (черным пигментом, появляющимся при загаре), хотя и менее эффективно, защищаются от ультрафиолета и люди.
Все это породило у ученых вопрос: а что будет, если мы возьмем простой и распространенный земной микроорганизм и поместим его в марсианские условия? Опыты показали, что очень во многих случаях такие живые существа не только живут, но и размножаются. Methanothermobacter wolfeii, Methanosarcina barkeri, Methanobacterium formicicum и Methanococcus maripaludis подвергли давлению в 1/160 земного — как на поверхности Марса или высоко в земной стратосфере. Они продолжили как ни в чем не бывало питаться, что было видно по выделению метана.
Все это породило у ученых вопрос: а что будет, если мы возьмем простой и распространенный земной микроорганизм и поместим его в марсианские условия? Опыты показали, что очень во многих случаях такие живые существа не только живут, но и размножаются. Methanothermobacter wolfeii, Methanosarcina barkeri, Methanobacterium formicicum и Methanococcus maripaludis подвергли давлению в 1/160 земного — как на поверхности Марса или высоко в земной стратосфере. Они продолжили как ни в чем не бывало питаться, что было видно по выделению метана.
Фрагмент из фильма «Марсианин»
Их поместили под давление до 1 200 атмосфер — больше, чем на дне Марианской впадины. Столько же может быть на дне глубочайших подповерхностных озер Марса. Как читатель уже догадался, они выжили и продолжили деление даже там. Более того, при таком ненормальном давлении они делали это даже быстрее, чем при привычном, земном! Никак не смутили этих архей (одноклеточные микроорганизмы, не относящиеся к бактериям и не имеющие клеточного ядра) и очень высокая щелочность или кислотность.
Есть ли жизнь на Марсе: как жители СССР высадились на Марс в 1971 году
Есть ли жизнь на Марсе: как жители СССР высадились на Марс в 1971 году
Космонавт Дмитрий Кондратьев осматривает EXPOSE-R после воздействия космического пространства и готовит его для возвращения на Землю
Итак, земные организмы — археи, бактерии и даже лишайники могут существовать на поверхности Марса, если там иногда бывает жидкая вода. А она, как мы видим, там вполне возможна. Не убивает их и открытый космос. Упомянутый выше лишайник на борту МКС выставляли наружу (EXPOSE-E) — и, опять-таки, после полутора лет там большинство его образцов выжило и смогло фотосинтезировать.
Бактерии и археи куда более «жесткие ребята». Они спокойно переносят даже ускорения в десятки тысяч g — их выстреливали в стену из пневматической пушки со скоростью до нескольких километров в секунду и они всё равно остались жизнеспособны. Кстати, именно с такой скоростью космические аппараты после схода с орбиты врезаются в чужие планеты — от Марса до Меркурия.
Проблема в том, что первые шаги по изучению Марса автоматами произошли в 1960-70-х годах. Тогда никто не знал — никому и в голову это не могло прийти — что земные организмы могут пережить условия открытого космоса, в особенности если они укрыты от него хотя бы тонкой оболочкой межпланетного аппарата. Никто не обеззараживал их поверхность сколько-нибудь серьезно, считалось, что нагрев от атмосферы и вакуум сам все убьет. Поэтому сегодня мы с большой долей уверенности можем говорить — первых землян на Марс завез советский аппарат «Марс-3». В 1971 году именно он первым достиг Красной планеты и смог совершить на ее поверхность относительно мягкую посадку. Эффективной стерилизации его никто не проводил.
Бактерии и археи куда более «жесткие ребята». Они спокойно переносят даже ускорения в десятки тысяч g — их выстреливали в стену из пневматической пушки со скоростью до нескольких километров в секунду и они всё равно остались жизнеспособны. Кстати, именно с такой скоростью космические аппараты после схода с орбиты врезаются в чужие планеты — от Марса до Меркурия.
Проблема в том, что первые шаги по изучению Марса автоматами произошли в 1960-70-х годах. Тогда никто не знал — никому и в голову это не могло прийти — что земные организмы могут пережить условия открытого космоса, в особенности если они укрыты от него хотя бы тонкой оболочкой межпланетного аппарата. Никто не обеззараживал их поверхность сколько-нибудь серьезно, считалось, что нагрев от атмосферы и вакуум сам все убьет. Поэтому сегодня мы с большой долей уверенности можем говорить — первых землян на Марс завез советский аппарат «Марс-3». В 1971 году именно он первым достиг Красной планеты и смог совершить на ее поверхность относительно мягкую посадку. Эффективной стерилизации его никто не проводил.
 |  |
Марс-3 — советская автоматическая межпланетная станция (АМС) четвёртого поколения космической программы «Марс»
Изображение, переданное с поверхности Марса автоматической марсианской станцией за 14,5 секунды
Через пять лет после того, как на Марс попали советские микробы (или их споры), там, вероятно, высадились и американские, на «Викинге-1». По оценкам той же NASA, усилия по стерилизации этих космических аппаратов были ниже всякой критики. Значительная часть микроорганизмов, присутствующих на поверхности собираемого на Земле аппарата, от такой «стерилизации» вовсе не погибали. И дело не только в том, что тогда никто не знал о потрясающей живучести земных организмов. Стерилизация сложных космических аппаратов — вообще сложная задача. Электроника чувствительна как к воздействию химических реагентов, так и к радиации, а ведь именно эти средства самые надежные.
Лететь или не лететь?
Лететь или не лететь?
Подведем итоги: опасения западных ученых вполне обоснованы. Действительно, земные организмы могут загрязнить Марс. И не факт, что нам будет потом легко понять, кого именно мы там открыли — простейших землян или таких же простейших марсиан. Тем не менее, волноваться либо еще слишком рано, либо уже слишком поздно.
Да, Маск, Трамп и Пенс действительно хотят отправить американцев на Марс в обозримом будущем. Но даже если у них получится, это случится не ранее второй половины 2020-х годов. Реалистичнее ожидать этого в 2030-х. Не менее очевидно и то, что до США на Марс никто людей отправить не сможет. Бюджет Роскосмоса в семь раз меньше, чем у NASA, а КНР пока не хватает технологий нужного уровня. За оставшиеся 15–20 лет автоматы будут иметь запас времени, чтобы что-то найти на поверхности планеты. В этом плане переживать пока слишком рано.
Если же на поверхности Марса могут жить марсианские микробы, то с высокой долей вероятности справятся и закаленные космическим перелетом советские с «Марса-3» или американские с «Викингов». В этом случае заботиться о чистоте ботинок будущих астронавтов не имеет смысла. С 1971 года прошло почти полвека, и «пришельцы с Земли» уже давно освоились и стали «коренными марсианами».
Да, Маск, Трамп и Пенс действительно хотят отправить американцев на Марс в обозримом будущем. Но даже если у них получится, это случится не ранее второй половины 2020-х годов. Реалистичнее ожидать этого в 2030-х. Не менее очевидно и то, что до США на Марс никто людей отправить не сможет. Бюджет Роскосмоса в семь раз меньше, чем у NASA, а КНР пока не хватает технологий нужного уровня. За оставшиеся 15–20 лет автоматы будут иметь запас времени, чтобы что-то найти на поверхности планеты. В этом плане переживать пока слишком рано.
Если же на поверхности Марса могут жить марсианские микробы, то с высокой долей вероятности справятся и закаленные космическим перелетом советские с «Марса-3» или американские с «Викингов». В этом случае заботиться о чистоте ботинок будущих астронавтов не имеет смысла. С 1971 года прошло почти полвека, и «пришельцы с Земли» уже давно освоились и стали «коренными марсианами».
