Как Россия и Европа ищут жизнь на Марсе

Следы биологической активности

Мы живем в уникальное для исследований планет время. Последние два десятилетия Марс регулярно посещали космические аппараты: практически в любой момент времени на орбите работал как минимум один из них. Сейчас мы подходим к финалу этой беспрецедентной кампании, и проект ExoMars задумывался как завершающая часть исследования Марса, по крайней мере государственными космическими агентствами. Последняя миссия интересна еще и тем, что это уникальный результат сотрудничества Европейского космического агентства и «Роскосмоса», в нем не участвует NASA.

Миссия ExoMars состоит из двух частей. Первая очередь была запущена сейчас: это орбитальный аппарат Trace Gas Orbiter, то есть для исследования малых составляющих атмосферы. Россия поставила примерно половину научной нагрузки аппарата. Это комплекс ACS для исследования атмосферных явлений, который состоит из трех инфракрасных спектрометров высокого разрешения. Приборы были созданы группой под руководством Олега Кораблева, заведующего отделом физики планет ИКИ РАН, с достаточно обширной российской и зарубежной кооперацией. Весь этот комплекс посвящен задаче детального исследования метана и других составляющих атмосферы Марса, таких как водяной пар, озон, аэрозоли, а также мониторингу климата, температурных полей, наблюдению свечений атмосферы, аналогичных нашим полярным сияниям, которые на Марсе бывают не только на полюсах.

Вторая очередь миссии ExoMars, запуск которой запланирован в 2018 году, состоит из марсохода Pasteur («Пастер»), который поставляет Европейское космическое агентство, и посадочной платформы. Марсоходу не случайно дано имя великого французского микробиолога, знакомое большинству по технологии пастеризации молока. Основной задачей аппарата является обнаружение следов современной или прошлой биологической активности. Это необязательно сами живые организмы — возможно, будут обнаружены лишь химические следы биологической активности.

«Пастер» — чрезвычайно сложный аппарат. Он немного меньше, чем марсоход Curiosity, чуть медленнее перемещается по поверхности, но обладает одним гигантским преимуществом — умением бурить слой осадочных пород на глубину примерно 2 м. Буровая установка снабжена приборами, которые дистанционно, не вынимая образец грунта на поверхность, способны проводить достаточно детальные исследования химического состава и кристаллической структуры марсианской породы. На поверхность планеты марсоход будет доставлен нашей российской платформой. И марсоход и платформа будут ретранслировать свои данные через орбитальный аппарат. В итоге все три части миссии будут работать в единой системе.

На платформе будет комплекс российских приборов, в том числе прибор для измерения потоков элементарных частиц, разработанный группой Игоря Митрофанова из ИКИ РАН, газовый хроматограф и лазерный спектрометр, который будет детально исследовать химический и изотопный состав атмосферы и даже измерять ветер в тропосфере Марса. Это уникальный новый прибор, который разрабатывается в том числе и учеными нашей лаборатории инфракрасной спектроскопии планетных атмосфер высокого разрешения МФТИ. Его чувствительность по метану должна превышать таковую у марсохода Curiosity примерно в 50 раз.

Загадка метана

В предыдущих миссиях основной интерес представляла вода во всех ее проявлениях, и в связи с этим было сделано множество очень важных открытий. Например, стало понятно, что вода повсеместно распространена на Марсе в виде льда, вечной мерзлоты, связанной воды в составе минералов, но жидкой воды на поверхности в современных условиях быть не может из-за недостаточного атмосферного давления — вода может существовать или в виде льда, или в виде пара. Поэтому сегодня одна из задач марсоходов и приборов дистанционного зондирования заключается в ответе на вопрос, а была ли жидкая вода на поверхности раньше.

Но есть одно открытие, которое до сих пор никак не объяснено, — это метан, который на Марсе находится в ничтожных количествах, и это количество за последнее десятилетие уменьшилось примерно в десять раз. Одна из центральных задач миссии ExoMars, точнее орбитального аппарата, заключается в детальном исследовании изменчивости метана в атмосфере Марса. Само открытие такого поведения метана принадлежит российскому ученому, руководителю нашей лаборатории в МФТИ Владимиру Краснопольскому.

Интрига заключается в том, что мы не можем объяснить, откуда там взялся метан. Мы знаем, что в марсианских условиях метан разлагается за несколько сотен лет, а значит, должен существовать его источник. Что это за источник, непонятно, потому что тектонически Марс не активен, то есть он не мог прийти из недр планеты. Конечно, можно очень осторожно предположить, что на Марсе могут быть колонии бактерий, но пока нет никаких разумных исчерпывающих доказательств. Мы видим, что метан переменный, поэтому надо сначала изучить эту изменчивость, а потом высказывать предположения о возможных источниках. И здесь особенно большие надежды возлагаются на лазерный спектрометр.

Долгая дорога к Марсу

С российской стороны миссия ExoMars готовилась в рекордно сжатые сроки. Первоначально она задумывалась как американско-европейская, но NASA вышло из проекта, и Россия, можно сказать, эту миссию спасла. У европейцев не было достаточно ресурсов для ее осуществления, но и мы ни за что не смогли бы сами осуществить такой масштабный проект. Тем более что у нас с Европой есть очень длительная история плодотворного сотрудничества, которое практически не прекращалось с советских времен.

Успех этого запуска и предстоящий запуск в 2018 году — это триумф не только науки, но и самого факта международного сотрудничества в такой дорогостоящей и наукоемкой сфере, как исследование космоса. Если все пройдет успешно, в будущем нас ждет еще больше подобных сложных и чрезвычайно важных проектов.