30 июля 2020 года, когда пандемия охватила весь мир, с космодрома на мысе Канаверал во Флориде стартовала ракета-носитель Atlas V. На ее борту, в рамках миссии НАСА «Марс-2020», марсоход Perseverance начал свой путь к Марсу, с целью раскрыть тайны Красной планеты и, в особенности, выяснить, существовала ли на ней когда-либо жизнь.
Более чем через три года, начиная с посадки в кратер Езеро 18 февраля 2021 года, марсоход Perseverance продемонстрировал выдающиеся результаты. Его открытия коренным образом изменили представления о Марсе, предоставив весомые свидетельства водного прошлого и, возможно, условий, благоприятных для жизни, и показав важные технологии, необходимые для будущих миссий.
Все открытия и образцы марсианских пород, полученные марсоходом с сентября 2021 года, имеют огромное значение для изучения геологии, атмосферы и эволюции этой планеты. В данном обзоре представлены пять наиболее значимых достижений Perseverance на сегодняшний день, и мы надеемся, что его исследования продолжатся и в будущем.
1. Подтверждения наличия древней дельты реки и озера
Обнаружение древней речной дельты в кратере Езеро стало одним из первых и ключевых достижений марсохода «Персеверанс», которое последовало вскоре после его посадки 18 февраля 2021 года.
Спутниковые снимки показали наличие древней речной дельты, что и определило выбор кратера Езеро в качестве места посадки. Однако марсоход «Персеверанс» предоставил уникальную информацию об этом геологическом образовании.
На изображениях с высоким разрешением и в данных, полученных марсоходом, зафиксированы слои осадочных пород, структура которых напоминает дельты рек на Земле. Они свидетельствуют о том, что водный поток в течение длительного периода, предположительно от нескольких тысяч до миллионов лет, около 3,5 миллиардов лет назад, осаждал породы.
Марсоход Perseverance зафиксировал большие валуны и гальку, включенные в осадочные породы, что свидетельствует о существовании мощных водных потоков. Кроме того, подтверждено наличие древнего озера, которое когда-то заполняло кратер Езеро, сформировавшийся в марсианском прошлом в результате удара метеорита.
Значимость этих открытий определяется их возможностью обнаружения признаков прошлой жизни на Марсе. Дельты рек на Земле, подобно озерам, представляют собой среды, благоприятные для жизни и способные сохранять органические вещества: если микробная жизнь когда-либо существовала на Марсе, отложения древних дельт могли зафиксировать и удержать ее следы.
2. Обнаружение органических соединений
Чтобы обнаруживать органические соединения, марсоход Perseverance оснащен прибором SHERLOC (Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics & Chemicals). SHERLOC применяет спектроскопические методы для выявления органических молекул и минералов, которые потенциально могли сохраниться и служить свидетельствами существования жизни в прошлом.
В декабре 2021 года марсоход Perseverance, проводя анализ горных пород в кратере Езеро, зафиксировал первые органические соединения. Обнаруженные углеродосодержащие молекулы могли образоваться как в результате биологической, так и в результате небиологических процессов. Хотя это и не является прямым доказательством существования жизни на Марсе в прошлом, находка предоставляет ценную информацию об условиях окружающей среды на планете в прошлом и указывает на возможность существования микробных форм жизни.
Геологический контекст делает это открытие особенно значимым. Кратер Езеро, где функционирует марсоход Perseverance, представлял собой древнее озеро примерно 3,5 миллиарда лет назад. Изученные породы являются частью осадочных отложений, сформировавшихся в связи с этой древней водной средой, что вызывает повышенный интерес к обнаруженным органическим соединениям.
Новое открытие дополняет предыдущие исследования, проведенные марсоходом Curiosity в кратере Гейла, и углубляет наши знания о распределении органических соединений на Марсе. Это позволяет сделать вывод о том, что такие соединения, возможно, встречаются чаще, чем предполагалось.
3. Производство кислорода
20 апреля 2021 года впервые был успешно проведен эксперимент по производству кислорода на Марсе, осуществляемый прибором MOXIE (Mars Oxygen In-Situ Resource Utilisation Experiment), приблизительно через два месяца после посадки марсохода Perseverance.
MOXIE – это установка, сопоставимая по размеру с автомобильным аккумулятором, которая предназначена для извлечения кислорода из марсианской атмосферы, состоящей на 96% из углекислого газа. Для этого используется электролиз углекислого газа, в ходе которого атомы кислорода разделяются от атомов углерода.
В ходе первого испытания MOXIE удалось получить около 5 граммов кислорода, что приблизительно соответствует 10 минутам дыхания для астронавта. Несмотря на то, что этот объем кажется небольшим, он является важным подтверждением принципиальной возможности производства кислорода на Марсе для будущих пилотируемых миссий. Фактически, производство кислорода непосредственно на Марсе способно кардинально изменить подход к освоению космоса, открывая две ключевые возможности:
- Обеспечение жизнедеятельности. Это включает в себя обеспечение астронавтов кислородом и снижение потребления ресурсов, которые необходимо транспортировать с Земли.
- Кислород может служить окислителем для ракетного топлива, что упростит возвращение на Землю или позволит проводить дополнительные исследования.
С апреля 2021 года MOXIE продолжает функционировать, оценивая свою способность к производству кислорода в разнообразных атмосферных условиях и при разных температурах на Марсе. Проведенные испытания подтвердили надежность работы прибора в широком диапазоне марсианских условий. Эксперимент был завершен 7 сентября 2023 года, когда был осуществлен последний запуск. В результате работы MOXIE удалось получить 122 грамма кислорода за 16 зажиганий в течение 12 часов, что значительно превысило первоначальные ожидания.
4. Запись марсианских звуков
В феврале 2021 года, на следующий день после посадки, марсоход Perseverance зафиксировал первые звуки, когда-либо зарегистрированные на поверхности Марса, что ознаменовало важную веху в исследовании космоса.
Марсоход имеет два микрофона: один интегрирован в камеру SuperCam, а другой закреплен на его корпусе. Они служат для записи разнообразных звуков, включая марсианский ветер, шум лазеров, применяемых для анализа горных пород, и звуки, производимые самим марсоходом.
Первая запись зафиксировала звук слабого марсианского бриза. Анализ этой записи выявил, что распространение звука на Марсе отличается от земного, что обусловлено иным составом и плотностью его атмосферы. Марсианская атмосфера, преимущественно состоящая из углекислого газа и значительно более разреженная по сравнению с земной, оказывает заметное влияние на акустическую передачу, ослабляя высокие частоты.
Микрофоны фиксировали не только окружающие звуки, но и шум лазера SuperCam, ударяющего по камням (что позволяет оценить твердость исследуемых материалов), шипение двигателей во время посадки, звук колес ровера, передвигающегося по поверхности Марса, и гул геликоптера Ingenuity во время его полетов.
Аудиозаписи представляют интерес не только для широкой публики, но и обладают значительной научной ценностью. Специалисты используют эти данные для изучения марсианской атмосферы и особенностей распространения звука в ней, для контроля за состоянием марсохода путем анализа звуковых аномалий, возникающих в работе его механизмов, и для получения сведений о физических характеристиках марсианских пород и грунта.
Марсоход Perseverance и по сей день фиксирует разнообразные звуки, что позволяет исследователям совершенствовать модели атмосферы планеты и предоставляет публике возможность получить необычные впечатления.
5. Первые намеки на микробную жизнь
В июле 2024 года, во время исследования Neretva Vallis – древней речной долины, где когда-то текли воды – марсоход Perseverance зафиксировал необычную породу, получившую название Cheyava Falls. Эта порода, отличающаяся от всех ранее изученных образцов, обладает характерными чертами, которые, возможно, указывают на наличие древней микробной жизни.
На поверхности породы заметны белесые миллиметровые образования, обрамленные черными ореолами, напоминающими «леопардовые пятна». Результаты анализа, выполненного приборами Perseverance, свидетельствуют о том, что эти ореолы содержат железо и фосфаты. Подобные химические составы имеют важное значение, поскольку на Земле они нередко связаны с жизнедеятельностью микроорганизмов, которые используют их как источник энергии.
Также в Водопаде Чеява обнаружены органические соединения, обычно связанные с жизнью в известной нам форме.
Несмотря на воодушевляющий характер открытия, специалисты из JPL отмечают, что оно не служит непосредственным подтверждением существования жизни. Это лишь начальный этап в семиступенчатой системе NASA CoLD, предназначенной для подтверждения наличия внеземной жизни. Для продвижения по этой системе потребуется более детальный анализ и сбор дополнительных данных.
В предвкушении возвращения образцов с Марса
Основная цель миссии Perseverance чрезвычайно важна и заключается в поиске свидетельств существования древней микробной жизни на Марсе, а также в создании условий для будущей колонизации планеты человеком. Для достижения этой цели реализуется комплекс взаимосвязанных действий, ключевым элементом которых является сбор и хранение образцов марсианских пород и грунта.
Марсоход тщательно исследует кратер Езеро, уделяя особое внимание дельте древней реки, однако сбор образцов – это лишь первый этап. Его инструменты проводят изучение и анализ, но только лабораторные исследования на Земле смогут дать окончательный ответ на вопрос о существовании жизни на Марсе.
Все большее значение приобретает космическая программа Mars Sample Return (MSR), созданная НАСА совместно с ЕКА для транспортировки образцов марсианского грунта на Землю. Первая из запланированных миссий, направленных на достижение этой цели, – проект Mars 2020 с участием Perseverance и Ingenuity.
На протяжении многих лет управление и планирование в JPL сталкивались с задержками и трудностями. В 2022 году планы миссии MSR были скорректированы и упрощены, что повлекло за собой изменение архитектуры миссии. В апреле того же года НАСА объявило о переносе сроков доставки образцов на Землю на 2040 год в связи с сокращением финансирования.
Агентство сообщило о намерении изучить предложения от промышленных предприятий касательно архитектуры, способной воспроизвести дизайн образцов 30-х годов, а также уменьшить финансовые затраты, риски и техническую сложность миссии.