30 июля 2020 года, в самый разгар глобальной пандемии, ракета-носитель Atlas V поднялась в воздух с космодрома на мысе Канаверал во Флориде. На ее борту, в рамках миссии НАСА «Марс-2020», марсоход Perseverance начал свое путешествие к Марсу, обещая раскрыть секреты Красной планеты и, в частности, понять, была ли на ней когда-либо жизнь.
Сейчас, спустя чуть более трех лет после посадки в кратер Езеро 18 февраля 2021 года, Perseverance превзошел все ожидания. Его открытия произвели революцию в нашем понимании Марса, предоставив убедительные доказательства существования водного и, возможно, пригодного для жизни прошлого, а также продемонстрировав важные технологии для будущих исследований.
Каждое открытие, а также все образцы марсианских пород, собранные марсоходом с сентября 2021 года, имеют фундаментальное значение для нашего понимания геологии, атмосферы и эволюции этой планеты. В этом подробном обзоре мы собрали «топ-5» разрешенных результатов Perseverance на сегодняшний день в надежде, что он сможет продолжать свои исследования еще долгое время.
1. Доказательства существования древней дельты реки и озера
Подтверждение существования древней речной дельты в кратере Езеро стало одним из первых и наиболее значимых открытий «Персеверанса», которое произошло в первые несколько месяцев после его посадки 18 февраля 2021 года.
Кратер Езеро был выбран в качестве места посадки именно потому, что спутниковые снимки указывали на наличие древней речной дельты. Однако прямое подтверждение «Персеверанса» позволило получить беспрецедентные подробности об этом геологическом образовании.
На снимках высокого разрешения и данных, собранных марсоходом, были обнаружены слои осадочных пород, расположенные по схеме, характерной для дельт земных рек. Эти слои показывают, как водный поток откладывал осадочные породы в течение тысяч или, возможно, миллионов лет, около 3,5 миллиардов лет назад.
Perseverance обнаружил крупные валуны и гальку, застрявшие в этих осадочных слоях, что указывает на наличие высокоэнергетичных водных потоков. Также было окончательно доказано наличие древнего озера, заполнившего кратер Езеро, образовавшийся в марсианской древности в результате падения метеорита.
Важность этих открытий заключается в их потенциале для поиска прошлой жизни на Марсе. Дельты рек на Земле, как и озера, являются средами, богатыми жизнью и отлично подходящими для сохранения органического материала: если микробная жизнь когда-либо существовала на Марсе, отложения этой древней дельты могли зацепить и сохранить ее следы.
2. Обнаружение органических соединений
Для поиска органических соединений Perseverance использует прибор под названием SHERLOC (Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics & Chemicals). SHERLOC использует спектроскопию для обнаружения органических молекул и минералов, которые могли сохраниться как признаки прошлой жизни.
В декабре 2021 года, когда Perseverance анализировал некоторые породы в кратере Езеро, он обнаружил первые органические соединения. Среди них были углеродосодержащие молекулы, которые могли образоваться как в результате биологических, так и небиологических процессов. Их наличие, конечно, не доказывает существование жизни на Марсе в прошлом, но дает важные сведения об экологических условиях планеты в прошлом и о том, что на ней могла существовать микробная жизнь.
Особенно интересным это открытие делает геологический контекст, в котором оно произошло. Кратер Езеро, где работает Perseverance, был древним озером около 3,5 миллиардов лет назад. Проанализированные породы являются частью осадочных образований, связанных с этой прошлой водной средой, что повышает интерес к этим органическим соединениям.
Это открытие дополняет предыдущие, сделанные марсоходом Curiosity в кратере Гейла, и расширяет наше понимание распределения органических соединений на Марсе. Это позволяет предположить, что такие соединения могут быть более распространены, чем считалось ранее.
3. Производство кислорода
Эксперимент по производству кислорода на Марсе, проводимый с помощью прибора Mars Oxygen In-Situ Resource Utilisation Experiment (MOXIE), впервые был успешно продемонстрирован 20 апреля 2021 года, примерно через два месяца после посадки Perseverance.
MOXIE — это устройство размером с автомобильный аккумулятор, предназначенное для получения кислорода из марсианской атмосферы, которая на 96% состоит из углекислого газа. Используется процесс электролиза углекислого газа, в результате которого атомы кислорода отделяются от атомов углерода.
В ходе первого испытания MOXIE произвел около 5 граммов кислорода, что эквивалентно примерно 10 минутам дыхания для астронавта. Хотя это количество может показаться незначительным, оно представляет собой фундаментальное доказательство концепции для будущих полетов человека на Марс. На самом деле производство кислорода in situ на Марсе может произвести революцию в освоении космоса по двум основным направлениям:
- Жизнеобеспечение. Обеспечение будущих астронавтов кислородом для дыхания, сокращение количества ресурсов, которые необходимо доставлять с Земли.
- Ракетное топливо. Кислород можно использовать в качестве окислителя для ракетного топлива, что облегчит возвращение на Землю или дальнейшие исследования.
С апреля 2021 года MOXIE продолжает работать, проверяя свою способность производить кислород в различных атмосферных условиях и при различных температурах на Марсе. Эти испытания доказали, что прибор может надежно работать в различных марсианских условиях. Эксперимент завершился 7 сентября 2023 года, когда прибор был запущен в последний раз. В общей сложности MOXIE смог произвести 122 грамма кислорода за 16 зажиганий в течение 12 часов работы, достигнув гораздо более высокого результата, чем ожидалось изначально.
4. Запись марсианских звуков
На следующий день после посадки в феврале 2021 года Perseverance записал первые звуки, когда-либо зафиксированные на поверхности Марса, что стало историческим моментом в освоении космоса.
Марсоход оснащен двумя микрофонами: один встроен в камеру SuperCam, а другой установлен на корпусе марсохода. Эти микрофоны предназначены для улавливания различных звуков — от марсианского ветра, шума лазеров, используемых для анализа камней, до звуков, издаваемых самим марсоходом.
Первая запись запечатлела звук легкого марсианского бриза. Эта запись показала, что звук на Марсе распространяется иначе, чем на Земле, из-за другого состава и плотности марсианской атмосферы. Атмосфера Марса, состоящая в основном из углекислого газа и гораздо более тонкая, чем земная, существенно влияет на передачу звука, заглушая высокие частоты.
Помимо окружающих звуков, микрофоны записывали шум от лазера SuperCam, бьющего по камням, что дает информацию о твердости анализируемых материалов, шипение движителей во время посадки, звук колес ровера, движущегося по марсианскому рельефу, и гул геликоптера Ingenuity во время его полетов.
Эти аудиозаписи не только интересны с точки зрения общественности, но и имеют большую научную ценность. Ученые используют эти данные для изучения марсианской атмосферы и распространения звука через нее, для мониторинга состояния марсохода путем выявления аномалий в звуках, издаваемых его механизмами, а также для получения информации о физических свойствах марсианских пород и грунта.
С тех пор Perseverance продолжает записывать различные звуки, позволяя ученым уточнять атмосферные модели Марса и предлагая публике уникальные впечатления от погружения.
5. Первые намеки на микробную жизнь
Во время путешествия по Neretva Vallis, древней речной долине, где раньше была проточная вода, в середине июля 2024 года марсоход Perseverance заметил особенно интересную породу, получившую название Cheyava Falls. Эта порода, не похожая ни на одну другую, проанализированную до сих пор, имеет интригующие особенности, которые могут быть связаны с присутствием древней микробной жизни.
В породе видны белесые миллиметровые образования, окруженные черными ореолами, похожими на «леопардовые пятна». Анализ, проведенный приборами Perseverance, показал, что эти ореолы содержат железо и фосфаты. Эти характеристики особенно важны, поскольку на Земле подобные химические реакции часто связаны с деятельностью микроорганизмов, так как они служат для них источником энергии.
Кроме того, в Водопаде Чеява есть органические соединения, которые обычно ассоциируются с жизнью, как мы ее знаем.
Однако ученые JPL подчеркивают, что это открытие, хотя и захватывающее, не является прямым доказательством существования жизни. Оно представляет собой лишь первый шаг в шкале НАСА CoLD (Confidence of Life Detection) — семиступенчатом процессе подтверждения наличия внеземной жизни. Дальнейший прогресс по этой шкале потребует более глубокого анализа и поиска дополнительных подтверждающих доказательств.
В (нетерпеливом) ожидании возвращения образцов с Марса
Главная цель миссии Perseverance столь же амбициозна, сколь и фундаментальна: поиск признаков древней микробной жизни на Марсе и подготовка почвы для будущего освоения планеты человеком. Эта задача решается с помощью целого ряда взаимосвязанных мероприятий, центральное место в которых занимает сбор и сохранение образцов марсианских пород и реголита.
Марсоход методично исследует кратер Езеро и, в частности, дельту древней реки, но сбор образцов — это только начало. Его приборы изучают и анализируют их, но только анализ этих образцов в земных лабораториях может окончательно ответить на вопрос, была ли на Марсе жизнь.
Решающее значение космической программы Mars Sample Return (MSR), разработанной НАСА в сотрудничестве с ЕКА для доставки марсианских образцов на Землю, становится все более очевидным. Миссия Mars 2020 проекта Perseverance and Ingenuity была первой из нескольких запланированных миссий для достижения этой цели.
К сожалению, задержки и проблемы с управлением в JPL были многочисленными на протяжении многих лет. В 2022 году планы MSR были изменены и упрощены, что привело к изменению архитектуры миссии, которая также была пересмотрена в апреле этого года, когда НАСА из-за сокращения бюджета объявило о переносе сроков возвращения образцов на Землю на 2040 год.
Однако агентство заявило, что оценит предложения промышленности по архитектуре, которая могла бы вернуть образцы в 30-е годы и снизить стоимость, риск и сложность миссии.