Исследования Марса

Вселенная возникла, согласно наиболее распространенной теории, около 16 миллиардов лет тому назад — возникла в ужасающем взрыве какого-то первозданного сгустка горячего водорода. От этого взрыва разлетелись во все стороны гигантские облака газов, раскаленных до невероятных температур. Время шло, газы остывали, местами сгущались, и из них постепенно возникли бесчисленные галактики — грандиозные скопления звезд. Наконец, через 12 миллиардов лет после взрыва, в одной из таких звездных систем в химическом супе, составлявшем в те времена океаны Земли, зародилась жизнь.

Но если это случилось на Земле, то почему подобное не могло произойти и в других местах Вселенной? И может быть, даже совсем рядом, в нашей Солнечной системе? Эта мысль уже давно волновала воображение людей: ведь она затрагивает самые глубокие, самые таинственные вопросы о плане мироздания, о его предназначении. Сейчас мы стоим на пороге самого дерзновенного опыта, когда-либо предпринимавшегося человеком в поисках внеземных форм жизни: в скором времени американский космический аппарат совершит мягкую посадку на поверхность Марса, четвертой по расстоянию от Солнца планете.

Посадка запланирована на июль 1976 года — в самый разгар празднования двухсотлетия США. Это обстоятельство Президент Форд назвал «символическим» и добавил: «Упорный труд, умение и изобретательность, вложенные в осуществление этой знаменательнейшей из всех технических задач, соответствуют пионерскому духу Америки».

Первый из двух космических аппаратов «Викинг», выполняющих эту историческую миссию, был запущен с мыса Канаверал (Флорида) Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) 20 августа 1975 года. Покрыв 815 миллионов километров межпланетного пути, он в июне 1976 года выйдет на орбиту вокруг Марса и начнет подготовку к посадке.

Второй «Викинг», двойник первого, покинул мыс Канаверал 9 сентября 1975 года; он должен достичь орбиты Марса в августе 1976 года и совершить посадку в начале сентября. Программа его исследований точно такая же, как у первого «Викинга», но она будет проводится в другом районе Марса.

Корабль «Викинг» состоит из двух почти независимых блоков — орбитального и посадочного. Вес «Викинга» вместе с аппаратурой составляет четыре тонны. Это самый сложный и совершенный из всех беспилотных космических кораблей, когда-либо построенных в стране. Первоначальная цель миллиардного проекта, задуманного в 1968 году, заключалась в тщательном исследовании Марса, планеты наиболее похожей на нашу, с помощью приборов дистанционного управления, чтобы определить, существует или существовала ли там когда-нибудь жизнь. Главное внимание сосредоточено на поисках микроорганизмов, поскольку большинство ученых не рассчитывает найти на Марсе более развитые формы жизни. Все полученные сведения будут переданы на Землю по радио для подробного анализа и истолкования. Сам же «Викинг» на Землю вернуться технически не способен.

Почему ищут жизнь именно на Марсе? На этот вопрос отвечает лауреат Нобелевской премии, профессор генетики медицинского факультета Стэнфордского университета д-р Джошуа Ледерберг, один из более чем 70 ученых, принимающих участие в проекте «Викинг». «Потому, — говорит он, — что из всех доступных нам объектов наиболее обещающий в этом отношении — Марс. Правда, окружающие условия там оказались куда суровее, чем предполагалось раньше. И все-таки возможность существования некоторых форм жизни не исключена».

Американская автоматическая станция «Маринер-9», выведенная на орбиту Марса в 1971—72 годах, передала на Землю 7300 довольно детальных снимков поверхности планеты, которые вновь вызвали дискуссию о возможности существования жизни на Марсе. На этих снимках запечатлены огромные вулканы, гигантские горы и глубокие долины — все это создает впечатление динамичной, геологически активной планеты, где атмосфера находится в процессе возникновения и изменения; там видны также объекты, похожие на старые, пересохшие речные русла.

«Вопрос о воде является для биолога сутью проблемы жизни», — говорит д-р Джеральд А. Соффен, главный научный руководитель проекта, работающий в Исследовательском центре НАСА в Хамптоне (Вирджиния). Он отмечает, что, хотя водяные пары и были обнаружены на Марсе, однако атмосферное давление на планете таково (всего один процент земного), что наличие большого количества воды в жидком виде там невозможно. «Однако, — говорит он, — судя по поверхности Марса, не исключена возможность, что в сравнительно недалеком прошлом там наблюдались эпизодические потоки какой-то жидкости, вероятнее всего воды».

Поэтому для участков посадки НАСА избрала те точки планеты, где предполагалось найти воду или же следы ее присутствия в прошлом. Посадочный блок «Викинга 1» должен опуститься на поверхность Марса к северу от экватора планеты, в долине Хриса, в нижнем конце которой на снимках видно что-то вроде сети пересохших рек, берущих свое начало в горном районе. Район посадки второй станции расположен в 3380 километрах к северо-западу от Хриса, на равнине Кидония, у южной кромки северной полярной шапки Марса. Полярные шапки состоят, как предполагают ученые, из обычного льда и «сухого льда» — замерзшей углекислоты, — так что летом с них, возможно, стекает какое-то количество жидкой воды. (А лето в северном полушарии Марса приходится в этом году на июль.)

Выйдя на орбиту вокруг планеты, каждый из аппаратов «Викинг» с помощью своих телевизионных камер и другой аппаратуры обследует намеченные участки и выяснит, пригодны ли они для посадки. Затем каждый из кораблей разъединится на два блока — орбитальный блок будет продолжать свой полет по орбите, а посадочный спустится на поверхность планеты. Размеры орбитального блока — 9,8 м в длину и 3,3 м в толщину, вес 2360 кг; посадочного блока — 2,7 на 2,1 м, вес 1050 кг.

Самым ответственным моментом экспедиции будет посадка. В июле 1976 года расстояние от Марса до Земли составит приблизительно 380 миллионов километров. Значит, посылка и прием каждого радиосигнала займут около 20 минут. С того самого момента, как с Земли поступит сигнал начать отделение, каждый из посадочных блоков сойдет с орбиты, и все операции по спуску на поверхность Марса выполнит самостоятельно. Войдя в марсианскую атмосферу, посадочный блок откроет парашют (на высоте 6000 метров), а затем, выпустив свое трехножное шасси, включит тормозной двигатель. Все это должно обеспечить мягкую посадку.

Три ракеты тормозного двигателя используют не обычное ракетное топливо (оно бы загрязнило район посадки), а химически чистый гидразин — соединение азота с водородом; это, по расчетам НАСА, сведет загрязнение к минимуму. Чтобы избежать загрязнения биологического, то есть, чтобы на поверхность Марса не попали земные организмы, что сбило бы с толку всю аппаратуру, предназначенную для поиска жизни, оба посадочных блока были перед запуском с Земли тщательно стерилизованы при высокой температуре и помещены в герметизированные защитные оболочки.

Совершая посадку, блоки соберут данные о составе и плотности марсианской атмосферы. Свое пребывание на поверхности планеты они начнут с передачи на Землю черно-белых и цветных снимков. Затем посадочные блоки проделают сложнейшие анализы марсианской атмосферы и почвы. Кроме поисков форм жизни, они также проведут всестороннее исследование химического состава и физических свойств поверхности, климатических условий, сейсмических характеристик и магнитного поля. Тем временем орбитальные блоки сфотографируют Марс из космического пространства, измерят плотность водяных паров в атмосфере и соберут информацию о температурах на поверхности планеты. Основными источниками энергии для орбитальных блоков являются четыре иксообразных панели солнечных батарей. Посадочные же блоки получают питание от двух термоэлектрических генераторов, работающих на радиоизотопах. И посадочные, и орбитальные блоки снабжены никиле-кадмиевыми аккумуляторами, от которых они могут получать дополнительную энергию в периоды своей наибольшей активности.

Посадочный блок «Викинга» — это, в сущности, робот, но не передвижной, а стационарный; он спроектирован специально для суровых условий марсианской среды: там холодно и сухо, временами бывают пылевые бури. В этих условиях блок должен работать по возможности самостоятельно, не требуя команд человека: в запоминающее устройство компьютера введены специальные инструкции, которыми робот может руководствоваться первые три недели для исследовательской работы, даже если связь с Землей будет отсутствовать.

С

ами же поиски форм жизни будут осуществляться биологической лабораторией блока — сложнейшим агрегатом, состоящим из разнообразной химической аппаратуры и автоматических устройств, плодом вдохновенной и кропотливой работы ученых и конструкторов. Вся лаборатория, весом в 13,6 кг и объемом около 0,028 куб. метров, содержит более 40 000 миниатюризированных компонентов, в том числе 22 000 транзисторов, химические печи, нагреватели, ксеноновые лампы для имитации солнечного света, счетчики Гейгера, баллоны с радиоактивными газами, ампулы с водой и питательными веществами и многое другое. Лабораторию обслуживает автоматическая рука, которая захватывает совком образцы почвы в радиусе трех метров. В этих образцах и будут вестись поиски микроорганизмов, причем проверка будет проводиться тремя различными способами.

Проверка на фотосинтез. Фотосинтезом называется процесс образования органических веществ под действием света за счет углерода неорганических соединений. Чтобы проверить, осуществляется ли что-нибудь подобное на Марсе, образец марсианской почвы будет помещен в камеру, наполненную атмосферой планеты. Туда же будет добавлено некоторое количество водяных паров и углекислого газа, «помеченного» радиоактивным изотопом углерода (углеродом-14). После инкубационного периода, в течение которого камера будет освещаться лампами «дневного света», имитирующими естественное солнечное освещение Марса, воздух из камеры откачают, и образец будет подвергнут нагреванию до 600 градусов Цельсия — такой температуры достаточно, чтобы все органические вещества обратились в пар. Если в почве Марса содержатся микроорганизмы, способные осуществлять фотосинтез земного типа, то они должны, по всей вероятности, успеть усвоить какое-то количество радиоактивной углекислоты и включить ее в органические молекулы — а в таком случае образовавшиеся пары будут содержать углерод-14.

Проверка на обмен веществ. Цель этого анализа — установить наличие в почве любых видов живых организмов, способных питаться органическими веществами, а потом выделять продукты их переработки, осуществляя таким образом обмен веществ. Для этого образец почвы (в другой камере) будет увлажнен раствором питательных веществ, меченных углеродом-14, которые будут затем выдержаны в естественной атмосфере Марса. Если в почве окажутся живые организмы, способные усваивать этот корм, то они выделят в атмосферу газы, содержащие углерод-14.

Проверка на дыхание. В этом опыте, по идее близком к предыдущему, образец почвы (в третьей камере) будет пропитан раствором, более богатым питательными веществами, а потом выдержан в естественной атмосфере планеты. Если в этом образце окажутся живые организмы, которые могут питаться предложенным им кормом, они выделят в процессе обмена веществ некоторые газы (азот, метан, углекислый газ, водород, кислород) — и от этого изменится состав атмосферы в камере.

На борту посадочного блока есть и еще один аппарат для поисков форм жизни. Называется он газовым хроматографом — масс-спектрометром. Он предназначен для того, чтобы улавливать и опознавать определенные молекулы органических, а также некоторых неорганических соединений в марсианской атмосфере и почве. Эти анализы могут многое сказать ученым относительно вероятности наличия на планете, в настоящем или прошлом, биологической активности, а также химической эволюции, предшествующей возникновению жизни.

Основной цикл работ эксперимента «Викинг» будет проведен от момента посадки до середины ноября 1976 года, когда Марс и Земля окажутся по разные стороны от Солнца и радиосвязь между ними прервется на целый месяц. После этого перерыва посадочные блоки проработают еще некоторое время, но программа их уже будет не столь насыщенной, и функции их прекратятся в начале 1977 года. Орбитальные же блоки будут передавать на Землю информацию еще в течение целых двух лет. Впоследствии (вероятно в 1990 году) они будут постепенно втянуты притяжением Марса в его атмосферу, где сгорят или разобьются о поверхность планеты.

Даже если аппараты «Викинг» не обнаружат на Марсе признаков форм жизни, то это, как подчеркивают ученые НАСА, еще не докажет, что жизни на планете нет. Может быть, место или время посадки было выбрано неудачно, а возможно, марсианские виды живых организмов химически отличаются от земных, и аппаратура была не в состоянии их обнаружить. Но как бы там ни было, отрицательный результат, если таковой будет получен, в значительной степени усилит позиции тех ученых, которые считают, что Земля единственная планета во всей Солнечной системе, где существует жизнь.

Зачем искать формы жизни за пределами Земли? «Прежде всего, — отвечает на этот вопрос д-р Ледерберг, — ученые хотят знать, что такое жизнь и как она возникает. Если на Марсе есть жизнь, то можно будет выяснить, на какой генетической основе она развилась. Может оказаться, что на такой же, как на Земле. Меня лично это бы удивило, но это могло бы означать, что никакие другие типы жизни вообще невозможны. Еще одна цель — желание лучше понять Вселенную, частью которой являемся мы. Если мы обнаружим жизнь на другой планете Солнечной системы, — значит, жизнь распространена и на планетах, вращающихся вокруг других солнц. Глядя ночью на звезды, мы будем думать о существующих там цивилизациях, созданных другими разумными существами. Открытие на Марсе форм жизни несомненно изменит наш образ мышления».

Как отметила в редакционной статье газет «Вашингтон пост», насколько изменится образ нашего мышления после подобного открытия, — в настоящее время предсказать так же трудно, как было невозможно предсказать во времена средневековых астрономов, к каким результатам в восприятии мира приведет вывод о том, что Земля — не центр Вселенной. Но этот вывод, действительно, радикально изменил мировоззрение ученых, философов и простых жителей планеты. Так и настоящее путешествие «Викингов» может изменить и дополнить мировоззрение современных землян.

Во всяком случае, как утверждает д-р Норман Х. Горовиц из Калифорнийского технологического института, «открытие жизни на другой планете Солнечной системы стало бы одним из важнейших событий во всей истории человечества».