Объяснили: почему Марс так интересен ученым и авантюристам, живущим в каждом из нас?

Марсоход NASA Mars 2020 Perseverance Rover приземлился на поверхности Марса рано утром в пятницу. Результаты экспериментов Perseverance, вероятно, определят следующие пару десятилетий исследования Марса. Ученый НАСА объясняет, почему и как.

«Настойчивость» - самая продвинутая, самая дорогая и самая совершенная мобильная лаборатория, отправляемая на Марс. (Фото: Twitter / @@ NASAPersevere)

Настойчивость - это не просто еще одна миссия вездехода. «Настойчивость» - самая продвинутая, самая дорогая и самая совершенная мобильная лаборатория, отправляемая на Марс. Результаты экспериментов с Perseverance, вероятно, определят следующие пару десятилетий исследования Марса - они определят курс поиска жизни и будущую пилотируемую миссию на Марс.

Наука о Марсе за последние 30 лет

Мы прошли очень долгий путь в понимании Марса со времен миссий первого поколения в 1960-х годах. В рамках миссии «Викинг» в середине семидесятых был проведен первый химический анализ марсианской почвы, а также четыре биологических эксперимента по обнаружению биологической активности. Эксперименты не дали убедительных доказательств существования жизни.

В начале 1980-х годов ученые выдвинули гипотезу, основанную на минералогическом составе и текстуре горных пород, что некоторые метеориты могут иметь регион источника на Марсе, в отличие от пояса астероидов. В 1984 году исследование показало, что изотопный состав инертных газов (ксенон, криптон, неон и аргон) соответствует изотопным отношениям марсианской атмосферы, измеренным космическим кораблем «Викинг». Это открытие дало возможность геохимикам изучить марсианские образцы и дало огромный толчок нашему пониманию геохимической эволюции Марса.

В 20 веке Марс считался сухой планетой. Ситуация изменилась в 2001 году, когда гамма-спектрометр на борту космического корабля Mars Odyssey обнаружил удивительную водородную сигнатуру, которая, казалось, указывала на присутствие водяного льда. Но возникла двусмысленность - это потому, что водород может входить в состав многих других соединений, в том числе органических.

Чтобы проверить наличие воды, НАСА отправило космический корабль на посадку возле Южного полюса Марса в 2007 году. Космический корабль изучил почву вокруг посадочного модуля с помощью своей роботизированной руки и смог без какой-либо двусмысленности установить наличие воды на Марсе. в первый раз.

Первое изображение, отправленное марсоходом Perseverance, показывающее поверхность Марса сразу после приземления в кратер Езеро, в четверг, 18 февраля 2021 г. (НАСА через AP)

Марсоход Curiosity оснащен прибором под названием SAM (или «Анализ проб на Марсе»), который содержит набор спектрометров для обнаружения органических соединений на Марсе. SAM имеет масс-спектрометр, который может измерять не только элементы, но и изотопы. Этот инструмент сделал удивительное открытие на Марсе органических соединений с большой цепью. Неизвестно, как эти органические вещества образуются на Марсе: процесс, скорее всего, был бы неодушевленным, но есть удивительная возможность, что такие сложные молекулы были образованы процессами, связанными с жизнью.

Mars Insight творит историю прямо сейчас, отслеживая сейсмическую активность и тепловой поток на Марсе - это поможет понять состав внутренней части Марса.

Д-р Амитабха Гош - планетолог НАСА из Вашингтона. Он работал в нескольких марсианских миссиях НАСА, начиная с марсианской миссии 'Следопыт' в 1997 году. Он был председателем рабочей группы по научным операциям в миссии марсохода по исследованию Марса, и ему было поручено руководить тактическими марсоходными операциями на Марсе более 10 лет. Он помог проанализировать первый камень на Марсе, который, кстати, оказался первым проанализированным камнем с другой планеты.

Непреходящее очарование Марса

Почему Марс так интересен ученым? А исследователю-авантюристу во всех нас? Есть две основные причины.

Во-первых, Марс - это планета, на которой в прошлом могла возникнуть жизнь. Жизнь возникла на Земле 3,8 миллиарда лет назад. Условия на раннем Марсе примерно 4 миллиарда лет назад были очень похожи на земные. У него была толстая атмосфера, что обеспечивало стабильность воды на поверхности Марса. Если действительно условия на Марсе были аналогичны условиям на Земле, существует реальная вероятность того, что на Марсе возникла микроскопическая жизнь.

Во-вторых, Марс - единственная планета, которую люди могут посещать или заселять в долгосрочной перспективе. Венера и Меркурий имеют экстремальные температуры - средняя температура превышает 400 градусов по Цельсию или выше, чем в духовке. Все планеты внешней Солнечной системы, начиная с Юпитера, состоят из газа, а не силикатов или горных пород, и очень холодные. Марс сравнительно гостеприимен с точки зрения температуры: примерный диапазон колеблется от 20 градусов Цельсия на экваторе до минус 125 градусов Цельсия на полюсах.

Миссия Настойчивости на Марсе

Настойчивость обращается как к важнейшим темам, связанным с Марсом - поискам жизни, так и к миссии человека на эту планету.

Образец миссии по возвращению: есть ли жизнь на Марсе?

Настойчивость - это первый шаг в многоступенчатом проекте по доставке образцов с Марса. Мы надеемся, что изучение возвращенных образцов горных пород в сложных лабораториях по всему миру даст решающий ответ на вопрос, существовала ли жизнь на Марсе в прошлом.

Вот шаги в образце возврата:

В качестве первого шага Perseverance соберет образцы горных пород и почвы в 43 пробирки размером с сигару. Образцы будут собраны, канистры запечатаны и оставлены на земле.

На втором этапе марсоход Mars Fetch Rover (предоставленный Европейским космическим агентством) должен приземлиться, проехать, собрать все образцы из разных мест и вернуться на посадочный модуль.

Затем Fetch Rover переместит канистры в Ascent Vehicle. Марсианский восходящий аппарат встретится с орбитальным аппаратом, после чего орбитальный аппарат доставит образцы обратно на Землю.

Этот долгосрочный проект называется MSR или Mars Sample Return. MSR произведет революцию в нашем понимании эволюционной истории Марса. Если MSR будет успешно выполнена, мы получим разумный ответ о том, существовала ли на Марсе микроскопическая жизнь.

Но у MSR есть свои риски. Если один из компонентов выходит из строя, например, Fetch Rover или Mars Ascent Vehicle, MSR обречено. Скрытый риск носит стратегический характер. За счет MSR могло быть осуществлено 5-10 миссий космических аппаратов в различные части Солнечной системы: поэтому, выбирая MSR, НАСА исключает возможность выполнения этих других миссий.

Производство кислорода на Марсе: критическое требование

Для того, чтобы человеческая миссия на Марс осуществилась, цена должна быть разумной. Чтобы затраты были разумными, необходимы технология и инфраструктура для производства кислорода на Марсе с использованием сырья, доступного на Марсе.

Без надежного способа производства кислорода на Марсе полеты людей на Марс будут очень дорогими и нереальными. Без надежного плана производства кислорода на Марсе план Илона Маска по обеспечению коммерческих перевозок на Марс окажется под угрозой провала.

У Perseverance будет инструмент - MOXIE, или Mars Oxygen In-situ Resource Utilization Experiment - который будет использовать 300 Вт мощности для производства около 10 граммов кислорода с использованием атмосферного углекислого газа.

Если этот эксперимент будет успешным, MOXIE может быть увеличен в 100 раз, чтобы удовлетворить две очень важные потребности человека: кислород для дыхания и ракетное топливо для путешествия обратно на Землю.

В поисках подземных вод на Марсе

«Настойчивость» будет нести радар-формирователь изображения для подземных экспериментов на Марсе (RIMFAX). RIMFAX обеспечит картографирование подповерхностной структуры в месте посадки с высоким разрешением. Инструмент также будет искать подземные воды на Марсе, которые, если они будут найдены, очень помогут в деле выполнения миссии человека или причине поселения людей на Марсе.

Испытание вертолета для полета на Марс

Вертолет Mars Helicopter действительно небольшой дрон. Это демонстрационный технологический эксперимент: проверить, может ли вертолет летать в разреженной атмосфере Марса.

Из-за низкой плотности марсианской атмосферы шансы на полет вертолета или самолета на Марсе очень малы. Для дальних перевозок на Марс должны использоваться транспортные средства, которые используют ракетные двигатели для механического подъема и механического спуска.

Возможно, мы находимся в десятилетии от двух вех в освоении Марса: миссии человека на Марс и решающего ответа на вопрос о том, есть ли на Марсе - или все еще есть - микроскопическая жизнь. Ожидается, что настойчивость поможет разобраться в обоих вопросах.

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ: