Марс наш? Как «жители СССР» первыми высадились на Красную планету

19.10.2017
Как советские микробы могли колонизировать Марс раньше американских, и почему ученые хотят запретить людям полеты к этой планете

Группа американских исследователей призывает США не посылать на Марс людей. Они станут разносчиками земных микробов, способных вытеснить гипотетическую марсианскую жизнь, попав в места ее обитания. Недавние открытия действительно указывают на возможность того, что жизнь на Марсе есть, и на то, что «земляне» также успешно там приживутся. Следует ли человечеству воздержаться от посылки людей на Красную планету?

Почему ученые начали выступать против изучения Марса?

Вице-президент США Майк Пенс недавно выступил с программной статьей об американской стратегии освоения космоса. В ней он отмечает, что США в ближайшее время намерены вернуться на Луну и, опираясь на лунную базу, лететь к Марсу. Пенс считает задачу реальной — конечно, если полагаться не на NASA, которое тратит слишком много денег впустую, а на частную космонавтику. Она действительно продемонстрировала впечатляющие успехи: SpaceX Илона Маска вышвырнула Россию с первого места по числу коммерческих запусков. В конце 2017 года компания готовит пуск тяжелой ракеты Falcon Heavy, а также создает новую, уже сверхтяжелую ракету BFR. Ее вторая ступень будет интегрирована с кораблем, способным высадить людей на Красной планете.

Майк Пенс
Майк Пенс

Столь близкая перспектива «пощупать Марс человеческими руками» вызвала нешуточные волнения в научной среде. Сразу возникло две противоположные позиции, сторонники которых отзываются друг о друге в очень резких выражениях. Первые предлагают запретить людям летать на четвертую планету. Они констатируют факт: «Главная причина, по которым космические агентства по всему миру тратят миллиарды долларов на изучение Марса, — это его потенциальная пригодность для жизни». Исследователи задают логичный вопрос: какой смысл будет в таком исследовании, если жизнь, которую мы там найдем, окажется земной? Чтобы «открыть» наши микробы, не обязательно лететь на 50 000 000 километров. Из земного опыта известно, что, попадая в изолированную экосистему, организмы-пришельцы могут быстро вытеснить аборигенов. Что если земные микробы просто уничтожат марсианских?

Доставка на Марс робота Curiosity — 3D анимация :

Чтобы избежать такого исхода, по мнению ученых, надо полностью воздержаться от высадки людей в регионах, где может быть жидкая вода на поверхности. Крупные корабли, подобные тем, что принесет к Марсу BFR SpaceX, очень тяжело дезинфицировать. Безъядерные микроорганизмы — археи (прокариоты, отличающиеся от бактерий биохимически и отсутствием спор) и бактерии обитают в массе бытовых приборов — например, обычных водонагревателях. Внутри каждого человека больше килограмма бактерий и грибов. Они составляют нормальную микрофлору его кишечника и без них нормальное самочувствие невозможно. То есть американские астронавты, которых Маск и Пенс хотят привезти на другую планету, станут ходячими разносчиками земных микробов всех мастей.

Другая особенность «человеческого освоения» состоит в том, что люди, в отличие от автоматов, гораздо подвижнее, быстрее и у них намного больше запас хода. Все марсоходы за всю их многолетнюю историю проехали на Марсе менее сотни километров, не более десятка-другого километров за год.

Опыт эксплуатации скафандров показывает, что человек может идти в них со скоростью до 7 километров в час. Марсоход «Кьюриосити» обычно движется на несколько метров в сутки: автомат сам не может принимать решение, и каждое его движение управляется с Земли, что тормозит процесс. В итоге, человек — даже в скафандре — в тысячи раз подвижнее. Исследователи отмечают: если автоматы и занесли загрязнения на Марс, то не могли разнести их широко. Человек, в силу своей намного более высокой мобильности, гораздо опаснее для марсианской жизни.

Астробиологи согласны с тем, что человек сможет искать жизнь гораздо лучше любых автоматов. Один астронавт с шанцевым инструментом за сутки сможет выкопать яму куда глубже, чем все буры всех марсоходов смогли за последние десятилетия (всего на несколько сантиметров в глубину).

Однако, считают они, это не окупает рисков — человеку стоит появиться там только после того, как марсианскую жизнь найдут автоматы. Статья, представляющая позицию первой группы ученых, так и называется: «Исследовать Марс до того, как станет слишком поздно».

С резкой отповедью её авторам выступила другая группа ученых. Они полагают, что исходная статья преувеличивает опасность распространения земных микробов астронавтами и преуменьшают опасность со стороны автоматов. Как они отмечают, «Земная жизнь уже на Марсе, поскольку наши [то есть американские — прим. ред.] роботы несут жизнеспособные земные организмы». Из-за этого, полагают они, больше внимания надо уделить стерилизации автоматов, которые США и Европа отправляют на Марс, а не угрозе человеческого освоения.

Жизнь может прятаться в «теплой зоне»

Не так давно обсуждать жизнь на Марсе на научной основе было очень сложно. Занимались этим в основном фантасты. Средняя температура ниже минус 55 градусов по Цельсию, отсутствие осадков и жидкой воды, да еще и атмосферное давление в 160 раз ниже нашего... Исследовательские аппараты нашли в местном грунте перхлораты — опасные яды, убийственные для всего живого. Даже Центральная Антарктида на этом фоне курорт. Однако в последние годы все заметно изменилось.

Стали выясняться совершенно неожиданные вещи. Во-первых, в пустыне Атакама (Чили) на глубине в один-два метра нашли процветающие подземные экосистемы — которые невозможно обнаружить с поверхности. Учитывая, что максимальная глубина, на которую бурили марсоходы, меньше 10 сантиметров, возник вопрос — если мы не могли обнаружить жизнь на Земле, может, проглядели ее и на Марсе?

Во-вторых, в Антарктиде были обнаружены огромные подледные озера на глубине в километры — и в них есть жизнь. Озеро Восток изолировано десятки миллионов лет и все еще населено живыми организмами. На Марсе, по расчетам, от 600 метров и глубже — положительные температуры. Это значит, что «теплая зона» там намного ближе, чем под Антарктидой. То есть условия для сохранения жизни в подповерхностных оазисах намного благоприятнее.

Марс оказался куда более пригодным для жизни, чем мы думали

Открытия последних лет показали, что «безводный» и холодный мир Красной планеты на самом деле сравнительно богат водой. Только в полярных шапках и ледниках умеренных широт, покрытых лишь метрами грунта, содержится больше пяти миллионов кубических километров водного льда — то есть квадриллионы тонн. И NASA постоянно находит огромные новые «припорошенные» ледники. Сколько льда ниже — оценить трудно, но ясно, что немало. Если растопить только видимый лед, его хватит, чтобы покрыть всю планету океаном, толщиной в 35 метров воды.

Марс, группа каньонов под названием Лабиринты Ночи. Хорошо заметен туман
Марс, группа каньонов под названием Лабиринты Ночи. Хорошо заметен туман

Эка важность — лед, скажет читатель. Для жизни нужны осадки и жидкая вода. Оказалось, что на Красной планете есть и они. Снимок «Викинга» еще в 1976 году показал, что над лабиринтами глубоких каньонов Марса бывает обычный утренний туман — от льда, испарившегося под солнечными лучами. А несколько лет назад один непальский школьник разглядел на сфотографированных NASA марсианских пустошах следы современных водных потоков.

Как на планете с таким холодным климатом могут быть потоки жидкой воды? 13 октября 2017 года в Nature Communications вышла статья, отвечающая на этот вопрос. Оказалось, что вода в контакте с перхлоратом магния (его много в грунте) резко меняет свою структуру и ведет себя так, как будто находится под давлением в 20 000 атмосфер. Чем выше давление, тем сложнее воде замерзнуть. В опытах в земной лаборатории перхлораты позволяют воде оставаться жидкой даже при температурах заметно ниже -40 по Цельсию.

Возможно, жизнь там уже есть

В XXI веке с помощью новых высокочувствительных приборов в атмосфере Марса стали находить метан. Он появляется там в очень малых количествах и только местным летом — зимой его практически нет. Был предложен целый ряд механизмов его образования, однако все абиотические сценарии (без участия живых существ) пока имеют серьезные недостатки. С их помощью сложно объяснить, почему метан вырабатывается только летом, но не зимой. Наконец, в атмосфере Земли метана, не вырабатываемого живыми существами, практически нет — изотопный анализ показывает, что он весь органический (подобный метан имеет другую долю углерода-13 в своих молекулах). Откуда неорганическому метану в заметных количествах взяться на Марсе — планете земного типа?

Все это вместе взятое уже заставило ряд ученых предположить, что на Марсе жизнь есть. Скорее всего, полагают они, она находится сравнительно глубоко под поверхностью и живет как земные метаногены — за счет «поедания» водорода, получаемого при взаимодействии горных пород с водой. В качестве отходов жизнедеятельности метаногены выделяют именно метан — и как раз его могли найти земные приборы.

Мы не знали условий, пригодных для земной жизни

Выяснились и другие подробности. Самые обычные земные бактерии активно едят крайне ядовитые марсианские перхлораты в земных лабораториях. И не только там — под поверхностью Атакамы тоже есть перхлоратная среда и там тоже живут бактерии и археи. Даже ультрафиолет (на Марсе нет озонового слоя) им не страшен. В ряде опытов обычные земные лишайники Xanthoria elegans, вполне фотосинтезировали при марсианским уровне ультрафиолета и аналогичной марсианской атмосфере. От ультрафиолета их спасали достаточно простые пигменты, поглощавшие вредное излучение. Сходным образом (черным пигментом, появляющимся при загаре), хотя и менее эффективно, защищаются от ультрафиолета и люди.

Все это породило у ученых вопрос: а что будет, если мы возьмем простой и распространенный земной микроорганизм и поместим его в марсианские условия? Опыты показали, что очень во многих случаях такие живые существа не только живут, но и размножаются. Methanothermobacter wolfeii, Methanosarcina barkeri, Methanobacterium formicicum и Methanococcus maripaludis подвергли давлению в 1/160 земного — как на поверхности Марса или высоко в земной стратосфере. Они продолжили как ни в чем не бывало питаться, что было видно по выделению метана.

Их поместили под давление до 1 200 атмосфер — больше, чем на дне Марианской впадины. Столько же может быть на дне глубочайших подповерхностных озер Марса. Как читатель уже догадался, они выжили и продолжили деление даже там. Более того, при таком ненормальном давлении они делали это даже быстрее, чем при привычном, земном! Никак не смутили этих архей (одноклеточные микроорганизмы, не относящиеся к бактериям и не имеющие клеточного ядра) и очень высокая щелочность или кислотность.

Есть ли жизнь на Марсе: как жители СССР высадились на планету в 1971 году

Марс-3 — советская автоматическая межпланетная станция (АМС) четвёртого поколения космической программы «Марс»
Марс-3 — советская автоматическая межпланетная станция (АМС) четвёртого поколения космической программы «Марс»

Итак, земные организмы — археи, бактерии и даже лишайники могут существовать на поверхности Марса, если там иногда бывает жидкая вода. А она, как мы видим, там вполне возможна. Не убивает их и открытый космос. Упомянутый выше лишайник на борту МКС выставляли наружу (EXPOSE-E) — и, опять-таки, после полутора лет там большинство его образцов выжило и смогло фотосинтезировать.

Космонавт Дмитрий Кондратьев осматривает EXPOSE-R после воздействия космического пространства и готовит его для возвращения на Землю
Космонавт Дмитрий Кондратьев осматривает EXPOSE-R после воздействия космического пространства и готовит его для возвращения на Землю

Бактерии и археи куда более «жесткие ребята». Они спокойно переносят даже ускорения в десятки тысяч g — их выстреливали в стену из пневматической пушки со скоростью до нескольких километров в секунду и они всё равно остались жизнеспособны. Кстати, именно с такой скоростью космические аппараты после схода с орбиты врезаются в чужие планеты — от Марса до Меркурия.

Проблема в том, что первые шаги по изучению Марса автоматами произошли в 1960-70-х годах. Тогда никто не знал — никому и в голову это не могло прийти — что земные организмы могут пережить условия открытого космоса, в особенности если они укрыты от него хотя бы тонкой оболочкой межпланетного аппарата. Никто не обеззараживал их поверхность сколько-нибудь серьезно, считалось, что нагрев от атмосферы и вакуум сам все убьет. Поэтому сегодня мы с большой долей уверенности можем говорить — первых землян на Марс завез советский аппарат «Марс-3». В 1971 году именно он первым достиг Красной планеты и смог совершить на ее поверхность относительно мягкую посадку. Эффективной стерилизации его никто не проводил.

Изображение, переданное с поверхности Марса автоматической марсианской станцией за 14,5 секунды
Изображение, переданное с поверхности Марса автоматической марсианской станцией за 14,5 секунды

Через пять лет после того, как на Марс попали советские микробы (или их споры), там, вероятно, высадились и американские, на «Викинге-1». По оценкам той же NASA, усилия по стерилизации этих космических аппаратов были ниже всякой критики. Значительная часть микроорганизмов, присутствующих на поверхности собираемого на Земле аппарата, от такой «стерилизации» вовсе не погибали. И дело не только в том, что тогда никто не знал о потрясающей живучести земных организмов. Стерилизация сложных космических аппаратов — вообще сложная задача. Электроника чувствительна как к воздействию химических реагентов, так и к радиации, а ведь именно эти средства самые надежные.

Лететь или не лететь?

Подведем итоги: опасения западных ученых вполне обоснованы. Действительно, земные организмы могут загрязнить Марс. И не факт, что нам будет потом легко понять, кого именно мы там открыли — простейших землян или таких же простейших марсиан. Тем не менее, волноваться либо еще слишком рано, либо уже слишком поздно.

Да, Маск, Трамп и Пенс действительно хотят отправить американцев на Марс в обозримом будущем. Но даже если у них получится, это случится не ранее второй половины 2020-х годов. Реалистичнее ожидать этого в 2030-х. Не менее очевидно и то, что до США на Марс никто людей отправить не сможет. Бюджет Роскосмоса в семь раз меньше, чем у NASA, а КНР пока не хватает технологий нужного уровня. За оставшиеся 15–20 лет автоматы будут иметь запас времени, чтобы что-то найти на поверхности планеты. В этом плане переживать пока слишком рано.

Если же на поверхности Марса могут жить марсианские микробы, то с высокой долей вероятности справятся и закаленные космическим перелетом советские с «Марса-3» или американские с «Викингов». В этом случае заботиться о чистоте ботинок будущих астронавтов не имеет смысла. С 1971 года прошло почти полвека, и «пришельцы с Земли» уже давно освоились и стали «коренными марсианами».

КСТАТИ

Сколько лететь до Марса?

Чтобы запустить на Красную планету экспедицию с космонавтами, требуется точно рассчитать время и траекторию полета, иначе человек может получить большую долю радиации. Как преодолеть эти трудности — читайте в нашем материале «Сколько лететь до Марса: сейчас и в будущем?» (читать далее)