17 июля, в журнале Nature была опубликована статья, авторы которой заключили, что в древности на Марсе было большое количество воды. Они пришли к такому выводу, проанализировав распределение глин на поверхности планеты. Ученые считают, что условия на Марсе несколько миллионов лет назад были вполне пригодными для жизни.
Однако эти результаты противоречат выводам нескольких более ранних работ, авторы которых доказывали, что живые существа не могли бы выжить на Марс ни сейчас, ни в прошлом. Как объяснить эти противоречия?
Доводы "за"
Команда ученых, ведущим исследователем которой был Джон Мастард (John Mustard) из Университета Брауна в США, искала доказательства существования воды на Марсе, анализируя состав и распределение одного из типов минералов – филлосиликатов. В кристаллической решетке филлосиликатов, или листовых силикатов, присутствуют молекулы воды или гидроксильная группа. Эти минералы образуются из магматических пород при их длительном контакте с водой.
Впервые филлосиликаты на Марсе были обнаружены в 2006 году орбитальным аппаратом "Mars Express". Его оптическая система OMEGA позволяет определять состав минералов Марса, "воспринимая" излучение с поверхности планеты в видимом и инфракрасном диапазоне. Разрешение OMEGA невысоко – оно составляет несколько сотен метров. Всего с помощью аппаратуры OMEGA было обнаружено более двух десятков регионов, которые богаты филлосиликатами. По приблизительным оценкам, все найденные залежи образовались в течение первых 500 миллионов лет жизни планеты.
Используя полученные данные, ученые заключили, что филлосиликаты образовались на Марсе в Ноеву эпоху (период от 4,6 до 3,8 миллиардов лет назад), и что на Марсе существовало незначительное количество мест, условия в которых благоприятствовали формированию филлосиликатов. То есть, на большей части территории Красной планеты скалы не соприкасались с водой.
Чтобы получить более точные данные о распределении минералов на Марсе – и, в конце концов, о наличии на нем воды – ученые создали более точный прибор - Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM). CRISM установлен на орбитальном аппарате "Reconnaissance". В своей работе Джон Мастард и коллеги анализировали данные, переданные на Землю именно спектрометром CRISM. Его среднее рабочее разрешение составляет около 100 метров, максимальное – до 18 метров.
На данный момент CRISM исследовал чуть больше половины всей площади планеты. Он нашел несколько сотен мест, содержащих залежи минералов. Согласно заключениям ученых, все они образовались, когда Марс был совсем юной – не старше 500 миллионов лет – планетой. Таким образом, CRISM подтвердил предположения о том, что в этот период Марс еще не остыл (он меньше Земли и поэтому остывает быстрее). В более ранних работах выдвигалась теория о том, что аномально долгому сохранению тепла на Марсе в Ноеву эпоху способствовал парниковый эффект – накопление в атмосфере планеты парниковых газов, которые задерживают тепловое излучение.
Кроме определения мест залежей филлосиликатов, CRISM "разглядел", какие именно листовые силикаты находятся на Марсе. Для образования некоторых из обнаруженных филлосиликатов были необходимы кислые условия, для формирования других – щелочные. По мнению ученых, эти данные свидетельствуют о том, что условия на юном Марсе несколько раз менялись.
В некоторых местах филлосиликаты были обнаружены в жерлах кратеров и вокруг них. Кратеры образуются на поверхности планет при соударении с астероидами. Согласно общепринятой точке зрения, при этом наружу выбрасывается большое количество вещества, находящегося на глубине до четырех-пяти километров. Таким образом, вода могла присутствовать не только на поверхности Марса.
Ученые утверждают, что обнаружение филлосиликатов само по себе может служить доказательством возможного существования на Марсе жизни. Эти минералы образуются при взаимодействии мантийных пород с водой при температурах от 100 до 200 градусов по Цельсию. Некоторые земные организмы могут жить в таких условиях.
Двумя месяцами раньше выхода работы Мастарда и коллег в журнале Nature Geoscience была опубликована статья американских ученых, ведущим автором которой была сотрудница Университета Брауна Бетани Элманн (Bethany Ehlmann). Авторы этого исследования изучали поверхность Марса в районе кратера Цезеро (Jezero), диаметром около 45 километров. Проанализировав состав отложений в дельтах двух рек (сейчас сухих), расположенных в кратере, Элманн и соавторы пришли к выводу, что минералы были принесены в кратер во времена Ноевой эпохи реками из обширного водоема. Авторы работы считают, что кратер Цезера является лучшим местом для поиска органических останков.
Возможность существования жизни на Марсе предсказывалась не только в этих двух работах, и не только на основании наличия на Красной планете филлосиликатов. Так, в мае 2008 года в журнале Science вышла статья, авторы которой судили о возможной обитаемости Марса по залежам кремния. Ученые аргументируют свою позицию тем фактом, что на Земле в таких залежах обычно обнаруживаются следы микроорганизмов. Кремниевые залежи образуются при просачивании горячей воды или водяного пара сквозь поверхность планеты, причем для того, чтобы сформировались массивы такого размера, как на Марсе, необходимо очень большое количество воды. А наличие воды само по себе является сильным аргументом для продолжения поисков жизни.
В 2004 году на вероятную обитаемость Марса указал метан, спектральный след которого в атмосфере Марса обнаружил сначала телескоп на Земле, а потом уже упоминавшийся орбитальный аппарат "Mars Express". В атмосфере Марса метан достаточно быстро разрушается, соответственно, на планете должен существовать его постоянный источник. Производить метан в больших количествах могут либо вулканы, либо микроорганизмы-метаногены. Однако до сих пор на Марсе не удалось обнаружить ни активной вулканической деятельности, ни метаногенов.
Доводы "против"
Доводов "против" тоже немало. Приведем некоторые из них. В 2005 году в журнале Science была опубликована работа, авторы которой заключили, что живые организмы не могли появиться на Марсе, потому что эта планета всегда была слишком холодной. К такому выводу исследователи пришли после изучения двух метеоритов, попавших на Землю с Марса. Проведя химический анализ одного из них, ученые заключили, что он не несет следов пребывания при температуре выше 340 градусов по Цельсию в течение последних 15 миллионов лет. Второй метеорит "рассказал" ученым, что ближайшие 11 миллионов лет температура вокруг него не превышала ста градусов по Цельсию.
Еще одним доказательством того, что Марс всегда был холодной планетой, для ученых стал "аргонный след" метеоритов. Аргон – благородный газ, который образуется, в частности, при радиоактивном распаде калия. Горные породы, как на Земле, так и на Марсе, содержат аргон, однако, если их температура достаточно высока, постепенно теряют его. Ученые определили, что за миллионы лет марсианские метеориты лишились только незначительной части этого газа. Согласно оценкам исследователей, такая динамика утечки аргона указывает на то, что Марс был холоден, как минимум, последние четыре миллиарда лет.
В 2008 году другая группа исследователей вновь признала нашего космического соседа непригодным для жизни. На этот раз ученые основывались на слишком высокой солености воды древнего Марса. Исследователи анализировали соли, обнаруженные на поверхности Полуденной равнины и кратера Гусева. Косвенным доказательством того, что эти соли когда-то были растворены в воде, служат данные марсоходов "Оппортьюнити" и "Спирит". Первый показал наличие запасов воды под поверхностью Полуденной равнины, а данные второго указывают на присутствие в прошлом воды в кратере Гусева. Согласно выводам ученых, эта вода была в среднем в сто раз более соленой, чем в земных океанах. Более ранние исследования показали, что она также характеризовалась повышенной кислотностью, а среда в марсианской воде была окислительной. Все вместе это делает марсианские водоемы совершенно не пригодными для выживания бактерий земного типа.
Где же истина?
Выше приведены далеко не все исследования, доказывающие или отрицающие возможность существования жизни на Марсе. Некоторые из них можно примирить между собой (например, повышенная кислотность воды и обилие филлосиликатов, требующих для своего формирование щелочных условий, может объясняться тем, что в разных частях Марса были разные условия), некоторые - нет. Мы старались выбирать те из них, которые опубликованы в авторитетных рецензируемых журналах. У читателя может возникнуть резонный вопрос: как один и тот же журнал может публиковать исследования, приводящие к диаметрально противоположным выводам.
Дело в том, что научные журналы (а точнее, входящие в их экспертные комиссии ученые) не являются мерилом истинности или ложности выводов авторов. Они определяют, насколько корректно поставлен эксперимент, присутствуют ли необходимые контроли, достаточно ли полученных данных для заявленных выводов. Окончательно правомерность тех или иных заключений докажет только время. Со временем, возможно, будет восстановлена геологическая и (может быть) биохимическая история Марса, которая объединит и объяснит существующие противоречия. А пока исследователи накапливают данные для построения "биографии" Марса, не стоит смущаться их "несовместимости".
Доводы "за"
Команда ученых, ведущим исследователем которой был Джон Мастард (John Mustard) из Университета Брауна в США, искала доказательства существования воды на Марсе, анализируя состав и распределение одного из типов минералов – филлосиликатов. В кристаллической решетке филлосиликатов, или листовых силикатов, присутствуют молекулы воды или гидроксильная группа. Эти минералы образуются из магматических пород при их длительном контакте с водой.
Впервые филлосиликаты на Марсе были обнаружены в 2006 году орбитальным аппаратом "Mars Express". Его оптическая система OMEGA позволяет определять состав минералов Марса, "воспринимая" излучение с поверхности планеты в видимом и инфракрасном диапазоне. Разрешение OMEGA невысоко – оно составляет несколько сотен метров. Всего с помощью аппаратуры OMEGA было обнаружено более двух десятков регионов, которые богаты филлосиликатами. По приблизительным оценкам, все найденные залежи образовались в течение первых 500 миллионов лет жизни планеты.
Используя полученные данные, ученые заключили, что филлосиликаты образовались на Марсе в Ноеву эпоху (период от 4,6 до 3,8 миллиардов лет назад), и что на Марсе существовало незначительное количество мест, условия в которых благоприятствовали формированию филлосиликатов. То есть, на большей части территории Красной планеты скалы не соприкасались с водой.
Чтобы получить более точные данные о распределении минералов на Марсе – и, в конце концов, о наличии на нем воды – ученые создали более точный прибор - Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM). CRISM установлен на орбитальном аппарате "Reconnaissance". В своей работе Джон Мастард и коллеги анализировали данные, переданные на Землю именно спектрометром CRISM. Его среднее рабочее разрешение составляет около 100 метров, максимальное – до 18 метров.
На данный момент CRISM исследовал чуть больше половины всей площади планеты. Он нашел несколько сотен мест, содержащих залежи минералов. Согласно заключениям ученых, все они образовались, когда Марс был совсем юной – не старше 500 миллионов лет – планетой. Таким образом, CRISM подтвердил предположения о том, что в этот период Марс еще не остыл (он меньше Земли и поэтому остывает быстрее). В более ранних работах выдвигалась теория о том, что аномально долгому сохранению тепла на Марсе в Ноеву эпоху способствовал парниковый эффект – накопление в атмосфере планеты парниковых газов, которые задерживают тепловое излучение.
Кроме определения мест залежей филлосиликатов, CRISM "разглядел", какие именно листовые силикаты находятся на Марсе. Для образования некоторых из обнаруженных филлосиликатов были необходимы кислые условия, для формирования других – щелочные. По мнению ученых, эти данные свидетельствуют о том, что условия на юном Марсе несколько раз менялись.
В некоторых местах филлосиликаты были обнаружены в жерлах кратеров и вокруг них. Кратеры образуются на поверхности планет при соударении с астероидами. Согласно общепринятой точке зрения, при этом наружу выбрасывается большое количество вещества, находящегося на глубине до четырех-пяти километров. Таким образом, вода могла присутствовать не только на поверхности Марса.
Ученые утверждают, что обнаружение филлосиликатов само по себе может служить доказательством возможного существования на Марсе жизни. Эти минералы образуются при взаимодействии мантийных пород с водой при температурах от 100 до 200 градусов по Цельсию. Некоторые земные организмы могут жить в таких условиях.
Двумя месяцами раньше выхода работы Мастарда и коллег в журнале Nature Geoscience была опубликована статья американских ученых, ведущим автором которой была сотрудница Университета Брауна Бетани Элманн (Bethany Ehlmann). Авторы этого исследования изучали поверхность Марса в районе кратера Цезеро (Jezero), диаметром около 45 километров. Проанализировав состав отложений в дельтах двух рек (сейчас сухих), расположенных в кратере, Элманн и соавторы пришли к выводу, что минералы были принесены в кратер во времена Ноевой эпохи реками из обширного водоема. Авторы работы считают, что кратер Цезера является лучшим местом для поиска органических останков.
Возможность существования жизни на Марсе предсказывалась не только в этих двух работах, и не только на основании наличия на Красной планете филлосиликатов. Так, в мае 2008 года в журнале Science вышла статья, авторы которой судили о возможной обитаемости Марса по залежам кремния. Ученые аргументируют свою позицию тем фактом, что на Земле в таких залежах обычно обнаруживаются следы микроорганизмов. Кремниевые залежи образуются при просачивании горячей воды или водяного пара сквозь поверхность планеты, причем для того, чтобы сформировались массивы такого размера, как на Марсе, необходимо очень большое количество воды. А наличие воды само по себе является сильным аргументом для продолжения поисков жизни.
В 2004 году на вероятную обитаемость Марса указал метан, спектральный след которого в атмосфере Марса обнаружил сначала телескоп на Земле, а потом уже упоминавшийся орбитальный аппарат "Mars Express". В атмосфере Марса метан достаточно быстро разрушается, соответственно, на планете должен существовать его постоянный источник. Производить метан в больших количествах могут либо вулканы, либо микроорганизмы-метаногены. Однако до сих пор на Марсе не удалось обнаружить ни активной вулканической деятельности, ни метаногенов.
Доводы "против"
Доводов "против" тоже немало. Приведем некоторые из них. В 2005 году в журнале Science была опубликована работа, авторы которой заключили, что живые организмы не могли появиться на Марсе, потому что эта планета всегда была слишком холодной. К такому выводу исследователи пришли после изучения двух метеоритов, попавших на Землю с Марса. Проведя химический анализ одного из них, ученые заключили, что он не несет следов пребывания при температуре выше 340 градусов по Цельсию в течение последних 15 миллионов лет. Второй метеорит "рассказал" ученым, что ближайшие 11 миллионов лет температура вокруг него не превышала ста градусов по Цельсию.
Еще одним доказательством того, что Марс всегда был холодной планетой, для ученых стал "аргонный след" метеоритов. Аргон – благородный газ, который образуется, в частности, при радиоактивном распаде калия. Горные породы, как на Земле, так и на Марсе, содержат аргон, однако, если их температура достаточно высока, постепенно теряют его. Ученые определили, что за миллионы лет марсианские метеориты лишились только незначительной части этого газа. Согласно оценкам исследователей, такая динамика утечки аргона указывает на то, что Марс был холоден, как минимум, последние четыре миллиарда лет.
В 2008 году другая группа исследователей вновь признала нашего космического соседа непригодным для жизни. На этот раз ученые основывались на слишком высокой солености воды древнего Марса. Исследователи анализировали соли, обнаруженные на поверхности Полуденной равнины и кратера Гусева. Косвенным доказательством того, что эти соли когда-то были растворены в воде, служат данные марсоходов "Оппортьюнити" и "Спирит". Первый показал наличие запасов воды под поверхностью Полуденной равнины, а данные второго указывают на присутствие в прошлом воды в кратере Гусева. Согласно выводам ученых, эта вода была в среднем в сто раз более соленой, чем в земных океанах. Более ранние исследования показали, что она также характеризовалась повышенной кислотностью, а среда в марсианской воде была окислительной. Все вместе это делает марсианские водоемы совершенно не пригодными для выживания бактерий земного типа.
Где же истина?
Выше приведены далеко не все исследования, доказывающие или отрицающие возможность существования жизни на Марсе. Некоторые из них можно примирить между собой (например, повышенная кислотность воды и обилие филлосиликатов, требующих для своего формирование щелочных условий, может объясняться тем, что в разных частях Марса были разные условия), некоторые - нет. Мы старались выбирать те из них, которые опубликованы в авторитетных рецензируемых журналах. У читателя может возникнуть резонный вопрос: как один и тот же журнал может публиковать исследования, приводящие к диаметрально противоположным выводам.
Дело в том, что научные журналы (а точнее, входящие в их экспертные комиссии ученые) не являются мерилом истинности или ложности выводов авторов. Они определяют, насколько корректно поставлен эксперимент, присутствуют ли необходимые контроли, достаточно ли полученных данных для заявленных выводов. Окончательно правомерность тех или иных заключений докажет только время. Со временем, возможно, будет восстановлена геологическая и (может быть) биохимическая история Марса, которая объединит и объяснит существующие противоречия. А пока исследователи накапливают данные для построения "биографии" Марса, не стоит смущаться их "несовместимости".
Обсуждения Марс ни жив ни мертв