Книга: Все эти миры — ваши. Научные поиски внеземной жизни

2001 г.: Новая космическая одиссея

2001 г.: Новая космическая одиссея

Допустим, когда-то давно Марс был покрыт водой. Куда же, в таком случае, эта вода подевалась? На мой взгляд, орбитальная станция «Марс Одиссей», запущенная в 2001 г., выполнила одно из наиболее элегантных наблюдений Марса. «Одиссей» — орбитальная станция, названная в честь романа Артура Кларка «2001 год: Космическая одиссея»[7]. На ее борту не было сверхразумных компьютеров для исследования внеземных артефактов, а ее главное предназначение заключалось в составлении точной карты Марса и изучении состава его поверхности с помощью детектора нейтронов высоких энергий.

Чтобы понять, почему поверхность Марса испускает такие нейтроны, нужно несколько отступить от повествования. Космические лучи — это элементарные частицы и ядра атомов, движущиеся с высокой энергией в межгалактическом пространстве. Они образуют фоновое радиационное излучение низкого уровня, заполняющее всю Вселенную. Попадая в верхние слои атмосферы, космические лучи сталкиваются с атомами и теряют энергию до того, как достигнут поверхности Земли. Но, если атмосфера отсутствует, тогда эти лучи бомбардируют верхние несколько метров поверхности планеты или спутника. Сталкиваясь с атомами поверхностных горных пород и реголита‹‹4››, космические лучи вступают с ними в реакцию, в результате чего возникает поток вылетающих наружу нейтронов.

Атомные реакторы на Земле производят такие нейтроны постоянно. На самом деле, научившись контролировать истечение быстрых нейтронов, мы получили возможность регулировать выходную мощность ядерных реакторов. Для этой цели быстрые нейтроны в реакторе в буквальном смысле замедляются при помощи так называемых поглотителей — материалов, атомы которых способны замедлять нейтроны посредством многочисленных столкновений. Это, как правило, либо графитовые (углеродные) стрежни, опущенные в активную зону реактора, либо вода (водород), пропущенная между зоной реакции и корпусом. «Одиссей» измерял уровни энергии этого потока замедленных нейтронов. И не забудьте — то, что замедлило поток нейтронов, должно располагаться на глубине не более 2 м от поверхности планеты.

Два наиболее вероятных кандидата на роль замедлителей на Марсе — это в равной степени углерод и водород: углерод в форме углекислого газа и водород в форме воды. Углекислый газ присутствует на поверхности Марса в твердом виде — это так называемый сухой лед (твердый CO₂), но он локализован в районе нетающих полярных шапок. Для остальной поверхности планеты самое лучшее (а не просто самое удобное) объяснение проведенных «Одиссеем» измерений — это наличие водорода, заключенного в молекуле воды. Выводы поражают: под 30-сантиметровым слоем марсианского грунта расположены залежи водного льда. В среднем масса воды в верхнем слое грунта (толщиной до 2 м) составляет около 14 %. Этого достаточно, чтобы покрыть поверхность Марса слоем жидкой воды толщиной 14 см. Добавьте сюда огромные резервуары воды на полюсах, и у вас получится покрывающий всю планету океан глубиной 30 м‹‹5››.

Все это звучит впечатляюще, но пока это только догадки. Одно дело — предположить наличие больших запасов подповерхностного льда на основе наблюдений из космоса, и совсем другое — держать эту воду в руках (или в руке робота). Двум «Викингам» не удалось обнаружить ничего, хотя оба аппарата оснащены механической рукой с совком, позволявшей собирать марсианский грунт для экспериментов. Но они могли только слегка поковырять поверхность, выкопав ямку глубиной от 5 до 10 см. Более того, оба аппарата совершили посадку чуть ниже 50-й марсианской широты — относительно близко к экватору — в регионе, где, как показали позднейшие наблюдения, концентрация подпочвенного льда была достаточно низкой.

Спас положение посадочный модуль HACA «Феникс», прибывший на Марс в 2008 г. Перед «Фениксом» стояла задача провести анализ химического состава марсианского грунта. Участок для посадки аппарата «Феникс», который не мог самостоятельно передвигаться по поверхности планеты, был выбран с учетом результатов, полученных экспедицией «Одиссея». Поскольку НАСА не хотело в очередной раз упустить возможность обнаружить лед под грунтом, оно наметило для посадки район на 68° к северу от экватора, рядом с ледяной полярной шапкой планеты. Именно там «Фениксу» удалось сфотографировать ярко-белый лед под слоем грунта после того, как он выкопал небольшую пробную траншею. Через несколько дней лед исчез, сублимировал в атмосферу в точности так же, как это должно было произойти с водяным льдом‹‹6››. Позднее приборы, находившиеся на борту «Феникса», определили присутствие водяного пара, поднимающегося от образца марсианского грунта при нагревании.

В дальнейшем, когда ученые уже знали, что именно надо искать, обнаружить лед стало гораздо легче. Периодические падения метеоритов обнажали яркий свежий лед, который на протяжении нескольких дней, недель или месяцев исчезал, сублимируя в атмосферу. «Марс Реконессанс Орбитер» делает снимки таких следов от падения метеоритов в среднем раз в год. Такое показательное повторение случайных событий — еще один пример того, что покадровая съемка Марса может принести нам множество неожиданных открытий.