Кот-учёный чуть было не пропустил важную дату. 6 августа марсоход «Кьюриосити» отметил восьмую годовщину начала своей работы на Красной планете. Ладно, будем считать, что Кот вторую неделю пьёт за успех миссии и желает «Кьюриосити» ещё долгих лет жизни. Но теперь он немного протрезвел и подготовил рассказ об основных научных достижениях именинника.
Кратер Гейла, где работает марсоход, расположен на краю равнины Эллизиум. Он имеет диаметр около 154 км. В целом , это очень древнее геологическое образование, возраст которого превышает 3 млрд. лет. Но в его пределах надеялись обнаружить куда более молодые породы. В центральной его части есть возвышенность, получившая название гора Эолида ( в литературе также можно встретить её второе, неофициальное название - гора Шарпа). Она поднимается в среднем почти на пять километров над дном кратера и совсем чуть-чуть, над его краями. Была выдвинута гипотеза, что некогда кратер Гейла был заполнен осадочными породами. Затем этот район подвергался эрозии – выветриванию либо, возможно, размыванию, и от всей осадочной толщи осталась гора, даже слегка возвышающаяся над краями кратера, так как эти края также были подвержены разрушительному действию бешеных марсианских ветров. На её склонах надеялись обнаружить и исследовать настоящую гео- или вернее ареохронологическую шкалу.
6 августа 2012 г. "Кьюриосити" был спущен в означенный кратер. 19 августа имеющийся на борту марсохода лазерного спектрометра ChemCam произвёл химический анализ найденного неподалёку от места посадки камня, ныне известного как камень № 165, или «Коронация» (Coronation). Это оказался базальт, магматическая вулканическая порода довольно сложного состава. 22 августа «Кьюриосити» начал своё путешествие по дну кратера. 20 -24 сентября он изучил ещё один попавшийся на его пути камень, получивший имя в честь инженера Джейка Матиевича, тоже базальт. 9 февраля 2013 «Кьюриосити», начавший бурение поверхности Марса и добыл первую пробу твёрдой породы грунта. 4 июля модуль взял курс на гору Шарпа, а в сентябре достиг её основания, где было произведено ещё одно бурение. Общий состав грунта в кратере Гейла напоминал вулканический туф вблизи вулканов Гавайских островов.
Исследования марсианского грунт не только на поверхности, но и на десятки сантиметров вглубь «Кьюриосити» производит с помощью детектора, известного под названием ДАН («Динамическое альбедо нейтронов»). Он был предоставлен американским коллегам агентством «Роскосмос». Это совместная разработка НИИ автоматики им. Н. Л. Духова при «Росатоме», Института космических исследований РАН и Объединённого института ядерных исследований. Принцип работы ДАН следующий. Нейтронный генератор испускает в сторону марсианской поверхности короткие, мощные импульсы нейтронов. Продолжительность импульса составляет около 1 мкс, мощность потока — до 10 млн нейтронов с энергией 14 МэВ за один импульс. Частицы проникают в грунт Марса на глубину до 1 м, где взаимодействуют с ядрами основных породообразующих элементов, в результате чего замедляются и частично поглощаются. Оставшаяся часть нейтронов отражается и регистрируется приемником. По свойству потока вторичных нейтронов определяется содержание водорода — воды и гидратированных минералов в грунте. На Марсе ДАН показал себя наилучшим образом и в за первые 100 дней работы модуля произвел 120 измерений. В конце 2015 года ДАН получил награду от NASA.
Не в последнюю очередь кратер Гейла был выбран как потенциально «влажная» область, но поначалу учёные были разочарованы. Содержание воды в грунте оказалось ниже, чем они надеялись, всего 1,5-2%. Однако более детальное изучения показало, что почва может быть разделена на слои по признаку влажности. У самой поверхности лежит сухой слой, толщиной 20 — 40 см, с содержанием воды, не превышающим 1 % по массе, под ним, на глубине до метра, находится слой с более высокой и менее равномерной влажностью, которая в отдельных местах превышает 4 %. К сожалению, оборудование, которым оснащён марсоход, не позволяет изучать пробы глубже чем 1 м, а высокоточные результаты и вовсе ограничены слоем в 50-70 см.
Между тем, следы присутствия воды, оставленные в далёком прошлом на пути «Кьюриосити», оказались неожиданно интересными. Так, удалось изучить русло древнего ручья, где обнаружились донные отложения в виде сцементированного гравия. Это была первая марсианская находка такого рода, но вскоре было найдено нечто ещё более любопытное . В районе, известном как Залив Йеллоунайф (Yellowknife Bay ), марсоход попал в местность, без сомнения, бывшую когда-то озером, и довольно обширным: до 5 км в ширину и до 50 км в длину.
Судя по мощности осадочной толщи, это озеро существовало на поверхности Марса очень долго, как минимум десятки тысяч лет. Не исключено также, что его существование было прерывистым. Полноводные периоды сменялись такими, когда вода уходила в грунт, а затем возвращалась. В периоды высыхания осадочные слои, естественно не накапливались. В этом случае возможно, что его «влажный» период длился миллионы или даже десятки миллионов лет. Степень влажности при этом менялась, но оставалась допускающей существование жизни.
Геологи из Калифорнийского Технологического института обнаружили здесь настоящие аллювиальные конусы выноса, осадочные образования, возникающие тогда, когда поток, вырываясь из тесного русла, разливается на большом пространстве. По всей видимости, озеро питалось ручьями и речками, бравшими начало в горах, окружающих кратер Гейла.
Марсианские ландшафты, которыми мы можем любоваться благодаря «Кьюриосити», порой до боли напоминают эродированные известняковые толщи, которые на Земле являются биогенными. Но, увы, на Марсе их составляют не известняки, а песчаники и аргиллиты. Известняк чаще всего возникает в результате накопления крошечных скелетов одноклеточных и состоит в основном из карбоната кальция. Аргиллиты – это слежавшаяся до каменного состояния глина, смесь глинозёма и силикатов. С карбонатами в коре Марсе дело вообще обстоит неважно, и это обстоятельство сильно огорчает охотников за жизнью. Впрочем, не стоит считать глины и, соответственно, аргиллиты такими уж скучными породами. Они являются остаточным продуктом растворения пород водой и свидетельствуют о длительной, как выражаются специалисты, интерактивной водной истории. То есть, изучая глины, можно проследить характер взаимодействия различных химических элементов и минералов, которые протекали в водных растворах.
Породы залива Йеллоунайф, очевидно, были сформированы в стоячей воде, причём это была вода пресная и с практически нейтральным уровнем PH. В их составе обнаружили ряд элементов, ключевых для существования жизни: сера, азот, водород, кислород, фосфор и углерод. Также там обнаружили бор и окись железа в форме гематита. Некогда в озере вполне могла существовать жизнь в виде хемолитоавтотрофов. Подобная фауна простейших существует вокруг земных «чёрных курильщиков». Поскольку эти формы жизни не нуждаются в солнечном свете, они могут существовать на Марсе и сейчас, где-нибудь в подземных полостях, защищённых марсианской поверхностью от беспощадной космической радиации, от которой не защищает разреженная, лишённая кислорода марсианская атмосфера.
Также после химического анализа ряда осадочных пород кратера Гейла были сделаны выводы о существовании там в прошлом гидротермальной активности. Выяснилось, что концентрация цинка и германия в некоторых образцах грунта превышает среднемарсианскую в десятки и сотни раз. На Земле подобного рода аномалии встречаются именно в гидротермальных отложениях. Правда, прибор не выявил в образцах всего комплекса элементов, однозначно указывающих непосредственно на гидротермальные отложения. Исследователи полагают, что они обнаружили обогащённые германием и цинком осадочные породы не в месте их первичного накопления, а после перемещения и рассеивания скопившихся у источников минералов по кратеру. Если учёным удастся изучить не только перемещённые под влиянием ветра, потоков или гравитации продукты отложения, но и место их накопления, это будет огромной удачей. Такие геологические образования исключительно благоприятны для захоронения и фоссилизации останков ископаемых организмов, в том числе и микроскопических.
Также благодаря «Кьюриосити» у нас есть данные о концентрации бора в разных образцах грунта (всего проанализировано 98 точек наблюдения) и теории его циркуляции.
В земной коре содержание бора составляет приблизительно одну тысячную процента. В изучаемом районе Марса его на порядок больше. Особенно обогащены этим элементом часто попадающиеся на пути марсохода прожилки сульфата кальция. Очевидно в марсианском озере были щедро растворены боросодержащие минералы. По мере того, как озеро испарялось, бор мог переходить в подземные воды. Затем растворенные соли перераспределялись в породе и выходили на поверхность в ходе эрозии. Озеро было слабощелочным, почти нейтральным, а температура воды могла быть от 0 до 60 °C.
Почему же этот факт так заинтересовал учёных? Дело в том, что бор – один из тех химических элементов, которые могли сыграть очень важную роль в процессе возникновения жизни. Согласно общепринятой теории, ранние этапы её формирования проходили именно в щелочных растворах. Простые виды органических соединений, реагируя в щелочной среде, образуют более сложные – разные виды сахара. Беда в том, что чаще всего дальнейшего усложнения не происходит. Сахаров возникает слишком много разных, они нестабильны, вступают в реакцию между собой, и дальнейшей гармонизации не получается, только распад и хаос. Но картина может поменяться, если в растворе присутствуют определённые вещества – стабилизаторы. Они способствуют тому, что в ходе реакции в большем количестве сохраняются «правильные» виды соединений и процесс идёт по пути усложнения. Возникает и стабилизируется «правая» рибоза, потом рибонуклеиновая кислота (РНК) и так далее, до нужного результата. Исследование 2012 г. показали, что на одном из этапов таким стабилизатором могут служить соединения бора, чьё присутствие замедляет распад рибозы в растворе и способствует формированию РНК. Таким образом, мы получили новое подтверждение того, что озёрные системы Марса могли поддерживать пребиотические (предшествующие возникновению живой материи) химические реакции.
Ну и конечно же «Кьюриосити» подарил нам множество фотографий с завораживающими инопланетными пейзажами.
Этим летом на Красную планету должно было отправиться ещё три миссии с роверами на борту. Но, к сожалению, отправилось только две национальные – амеиканская и китайская. Международную миссию «Экзомарс-2», совместный проект Европейского космического агентства и «Роскосмоса» к пусковому окну подготовить, увы, не успели. Говорят, что помешали карантинные меры, препятствующие эффективной международной кооперации. Теперь надо ждать следующего окна, которое откроется только через два года. Очень жаль, конечно, но, будем надеяться, наверстаем.