В новой статье, опубликованной сегодня, представлены первые образцы грунта, атмосферной пыли и фрагментов горных пород, собранные НАСА для возвращения с Марса. Астробиолог из Университета Невады в Лас-Вегасе, возглавляющий группу по отбору образцов, рассказывает о том, что показали полученные образцы на данный момент. Статья опубликована в журнале Geophysical Research: Planets.
На сегодняшний день единственными объектами с Марса, которыми обладают люди, являются метеориты, которые потерпели крушение здесь, на Земле. Благодаря миссии НАСА "Марс—2020 Персеверанс" ученые впервые в истории смогли получить отобранные вручную образцы - от кернов горных пород размером с кусочек мела для классной доски до коллекций фрагментированных пород размером с карандашный ластик и мельчайших песчинок или пыли, которые могли бы поместиться на поверхности земли. кончиком иглы.
Перси, как прозвали марсоход, стартовал с мыса Канаверал, штат Флорида. в июле 2020 года и прибыл в феврале 2021 года в кратер Джезеро — бывшее озеро шириной 28 миль, выбранное из-за его потенциала помочь ученым понять историю влажного прошлого Марса. Цель многолетней миссии - определить, была ли когда-либо на Марсе жизнь, понять процессы и историю климата Марса, изучить происхождение и эволюцию Марса как геологической системы и подготовиться к освоению Марса человеком.
В настоящее время планируется, что образцы будут доставлены на Землю где-то в середине-конце 2030-х годов. Тем временем НАСА уже собрало 28 из запланированных на миссию 43 образцов.
"Образцы помогут нам узнать больше о Марсе, но они также могут помочь нам узнать больше о Земле, потому что поверхность Марса, как правило, намного старше поверхности Земли", - сказала профессор Колледжа естественных наук UNLV Либби Хаусрат, специалист по водной геохимии, которая исследует взаимодействие между водой и минералами.
Она является членом команды НАСА по возвращению образцов с Марса, которая помогает определить, какие образцы марсоход привезет на Землю для проверки с помощью мощного лабораторного оборудования, слишком большого для отправки на Марс. Она также является ведущим автором новой исследовательской статьи.
"Существует множество возможностей для создания дополнительных технологий, используемых для исследования космоса, которые затем могут быть использованы на Земле", - добавил Хаусрат. "И одно из самых больших преимуществ, которое мы получаем от космической программы, заключается в том, что она увлекательна для студентов и детей и может помочь привлечь людей к науке — нам нужны все будущие ученые, которые будут помогать в решении таких научных вопросов, как эти и другие".
Этот проект воплотил в жизнь давнюю мечту Хаусрат, которая влюбилась в Марс во время получения докторской степени и в сотрудничестве с консультантом написала предложение по работе с данными марсоходов НАСА Spirit и Opportunity.
"Долгое время это было одной из целей моей карьеры - принять участие в марсианской миссии, поэтому я был очень рад такой возможности", - сказал Хаусрат. "Уровень детализации и точности, которым обладает марсоход Perseverance, просто невероятен. Получить данные и иметь возможность ориентироваться на определенную горную породу или участок почвы, а также проводить измерения и расшифровывать информацию из крошечного образца или пылинки на другой планете - это просто потрясающе".
Почему ученых это волнует
В отличие от Земли, на Марсе нет тектонических плит, которые постоянно смещают и наклоняют поверхность планеты. Подобно тому, как ученые изучают древесные кольца или сталактиты в пещерах на предмет исторических изменений климата, исследователи могут собирать информацию о существовании Марса 4 миллиарда лет назад, используя инструменты марсохода для отбора проб горных пород и образцов почвы в поисках ключей к истории Марса, в том числе возможные признаки прошлой жизни.
Изучение геохимии горных пород и пыли, попадающей в атмосферу, также может пролить свет на то, как климат Марса нагревается и охлаждается, а также на его относительную температуру. Эта информация также может дать представление о том, как сформировалась планета, дать ключ к пониманию ранней солнечной системы и помочь точно определить период времени, когда на Земле зародилась жизнь.
"Считается, что на ранних этапах истории Марса на планете было теплее и была жидкая вода, что сильно отличается от ее нынешней среды обитания, которая очень ветреная, сухая и холодная", - сказал Хаусрат. "Меня действительно интересует вода и то, какие виды окружающей среды могут быть пригодны для жизни. И Марс, в частности, во многом похож на Землю. Если в прошлом на Марсе была жизнь, мы могли бы увидеть ее признаки".
Миссия также фактически является разведывательной миссией, которая может выявить сходства или проблемы, с которыми люди могут столкнуться во время будущих поездок на Красную планету. Чтобы подчеркнуть важность разведки, Хаусрат рассказал об опыте первых астронавтов на Луне.
"Лунный реголит на самом деле очень острый, поэтому он прорезал отверстия в скафандрах астронавтов, чего ученые никак не ожидали", - сказала она. "На поверхности Марса много пыли и песка, и сбор образцов представляет большой интерес и ценность для ученых, поскольку позволяет выяснить, как будущие астронавты-люди смогут взаимодействовать с частицами, циркулирующими в воздухе, или потенциально использовать их в качестве строительных материалов".
Как работает марсоход
Percy может похвастаться набором футуристических приборов, которыми ученые могут манипулировать, находясь за миллионы миль. Он может измерять химические и минералогические показатели, выстреливая лазером с расстояния в несколько метров. Он оснащен приборами, которые позволяют измерять мелкие элементы. Исследователи используют колеса марсохода для создания траншей, позволяющих им заглянуть под поверхность планеты. Научные, инженерные и навигационные камеры передают изображения обратно на Землю.
"Это похоже на видеоигру - видеть эти изображения Марса вблизи", - сказал Хаусрат. "Вы можете увеличить изображение, увидеть камни и почву, выбрать место для измерения, выяснить химический состав и минералогию конкретной породы — просто невероятно, что мы можем делать такие вещи, которые кажутся выходцами из научной фантастики".
Хаусрат - один из руководителей команды по тактическим наукам. Во время ежедневных совещаний участники совместно разрабатывают инструкции для отправки обратно в марсоход для сбора.
"Есть некоторые приборы, которые просто невозможно миниатюризировать и отправить на Марс, - сказал Хаусрат, - поэтому, как только образцы вернутся на Землю, у нас будет гораздо более высокое разрешение, мы сможем измерять меньшее количество каждого из образцов и с более высокой точностью, а также изучать такие вещи, как следы металлов и изотопы."
До тех пор образцы находятся на Марсе в небольших пробирках и хранятся либо на марсоходе, либо на складе "Три Форкса" - участке ровной земли у основания дельты древней реки, которая образовалась давным-давно, когда она впадала в озеро в кратере Езеро на планете. Ученые нанесли на карту сложную схему расположения, так что образцы можно найти, даже если они погребены под слоями пыли.
В конце концов, они будут извлечены роботизированным спускаемым аппаратом, который с помощью роботизированной руки аккуратно поместит трубки в защитную капсулу на борту небольшой ракеты, которая доставит их на другой космический корабль для долгого путешествия домой на Землю.
Что показывают камни
На Земле жизнь встречается практически везде, где есть вода. Команда Перси отправилась на задание, чтобы выяснить, было ли то же самое верно для Марса миллиарды лет назад, когда климат планеты был намного больше похож на наш. Образцы горных пород и почвы берутся из некогда богатого водой кратера Езеро, а также с края кратера - полосы, заполненной глинистыми минералами, которые образуются в результате взаимодействия горных пород и воды и выглядят как почвы на Земле.
Пока образцы не будут доставлены на Землю, ученые не смогут с уверенностью сказать, содержат ли они следы микроорганизмов, которые, возможно, когда-то процветали на красной планете. Но на данный момент существуют убедительные доказательства, подтверждающие предыдущие прогнозы о том, что вода свободно текла по Марсу примерно 2 миллиарда лет назад.
Камеры Перси показывают, что поверхностная корка отличается от почвы под ней: сверху находится более крупная галька, а под поверхностью - более мелкие зерна. Некоторые частицы крупнозернистые и обветренные, что свидетельствует о том, что они, вероятно, соприкасались с водой и, следовательно, являются признаком того, что в прошлом здесь была обитаемая среда. Атмосферные измерения дают признаки недавних процессов, вероятно, включающих образование водяного пара в почвенной корке.
Коренная порода изобилует оливином, минералом, который также встречается в марсианских метеоритах. Оливин может подвергаться серпентинизации — процессу, который происходит при взаимодействии оливина с водой и теплом, что на Земле указывает на потенциальную пригодность для жизни.
Но, пожалуй, самая захватывающая находка (и одна из любимых у Хаусрата) - это скала с "леопардовыми пятнами", прозванная "Водопадом Шайава" в честь водопада в Гранд-Каньоне. Горная порода содержит фосфат, который представляет интерес для ученых, поскольку является основным строительным материалом для жизни на Земле — от энергетического обмена и клеточных мембран до ДНК и РНК.
Анализ продолжается. Команда НАСА надеется на сотрудничество с Европейским космическим агентством (ЕКА), которое планирует запустить свой марсоход Rosalind Franklin в 2028 году. Он доставит на Марс оборудование, способное бурить на глубине 200 см от поверхности — намного глубже, чем 4-6-сантиметровый бур Перси.
"Это, вероятно, позволило бы избежать воздействия радиации, так что мы смогли бы увидеть то, чего не видели раньше, если бы в прошлом на Марсе были следы органических молекул", - сказал Хаусрат.
Возвращение домой
В настоящее время НАСА в партнерстве с ЕКА планирует доставить пробирки с образцами домой где-то между 2035 и 2039 годами. Когда образцы вернутся на орбиту Земли, их первой остановкой будет приемный пункт, где они будут тщательно осмотрены, чтобы определить, безопасны ли они для передачи исследователям. В общей сложности в хранилище из 43 образцов горных пород и почвы будет пять пробирок для проверки на потенциальное загрязнение.
"Защита планеты является главной задачей миссии — убедиться, что Марс защищен от нас и что мы также потенциально защищены от Марса", - сказал Хаусрат. "Цель состоит в том, чтобы обеспечить безопасность образцов на случай, если возникнут какие-либо опасения по поводу опасности для человека, а также предотвратить любое загрязнение от нашего воздействия на образцы".
По ее словам, после получения разрешения исследователи по всему миру смогут запрашивать фрагменты этих "международных сокровищ" для изучения, аналогично текущей программе получения доступа к марсианским метеоритам.
"Одна из самых замечательных особенностей этой миссии заключается в том, что она настолько международная, а образцы - это действительно глобальная работа", - сказал Хаусрат. "Для нас действительно здорово работать вместе, чтобы вернуть эти образцы для достижения цели, которая приносит пользу всем нам".
