Завоевание Марса

​Срабатывание тормозных твердотопливных двигателей спускаемого аппарата станции MER на заключительном этапе снижения в атмосфере Марса (в представлении художника). NASA
mars.nasa.gov

Подскок спускаемого аппарата станции MER на подушках-амортизаторах после касания поверхности Марса (в представлении художника). NASA
mars.nasa.gov

Марсоход раскрыл панели солнечных батарей, поднял штангу и сделал первые пробные снимки, которые транслировались посредством орбитальной станции «Марс Глобал Сервейор». Через три часа после посадки картинки появились на экранах зала управления, вызывая общий восторг операторов и учёных. Оказалось, что «Спирит» стоит почти ровно и «смотрит» на юг; вокруг много камней, но они, как по заказу, небольших размеров и лежат отдельно друг от друга, поэтому между ними будет легко ездить.

На 2-й сол марсоход заснял камерой PanCam панораму высокого разрешения, но передать до ночи успел только семь «превью». Однако и их хватило, чтобы оценить ближайшие объекты. Научный руководитель Стивен Сквайрс заявил, что первой целью исследований станет впадина, которую окрестили Сонной Лощиной (Sleepy Hollow), — кратер диаметром 9 м, занесённый пылью. Впрочем, позднее планы изменились.

6 января на Землю поступила восьмая часть цветной панорамы высокого разрешения, показывающая область к югу от «Спирита», и специалисты скомпоновали картинку из дюжины кадров (каждый размером 1000×1000 пикселей). Его разрешение было втрое выше, чем у лучшего снимка, сделанного ранее космическими аппаратами на других планетах. Стали видны мелкие камни, ещё несколько впадин, подобных Сонной Лощине, и песчаные наносы, выявляющие главное направление местных ветров.

В тот же день место посадки MER-A получило название — Мемориальная станция «Колумбии» (Columbia Memorial Station) в память о погибшем 1 февраля 2003 года экипаже космического шаттла.

Изображение кратера Гусев, в котором совершил посадку ровер-марсоход Spirit (MER-A), составленное из телеснимков, полученных с помощью межпланетного орбитального аппарата Mars Odyssey. USGS Astrogeology Science Center
astrogeology.usgs.gov

Первое цветное изображение, составленное из телеснимков, которое передал марсоход Spirit (MER-A), вид на юг; 6 января 2004 года. NASA/JPL/Cornell
photojournal.jpl.nasa.gov

Часть цветной панорамы, составленная из телеснимков, которое передал марсоход Spirit (MER-A), вид на север, слева находится впадина, названная Сонной Лощиной; 8 января 2004 года. NASA/JPL/Cornell
photojournal.jpl.nasa.gov

Мемориальная пластина, установленная на антенне марсохода Spirit (MER-A) в память о погибших астронавтах шаттла Columbia. NASA/JPL/KSC
nasa.gov

И всё же самым необычным стало то, что принимаемые с MER-A телеснимки почти сразу выкладывались в открытый сетевой доступ, и любой пользователь интернета мог изучать их, обсуждать на форумах, задавать вопросы.

Широкая популяризация проекта дала мощный результат: за первые сутки после посадки на сайтах NASA было зарегистрировано 109 млн посещений — абсолютный рекорд! Во второй половине дня 6 января общее количество превысило уже миллиард (хотя за весь 2003 год оно составило 2,8 млрд), а объём скачанных файлов достиг 15 Тбайт.

Со временем появилось даже новое хобби — «марсианский сыщик» (Mars detective), то есть специалист в некоей связанной области (например, в технологиях обработки изображений), по возможности занимающийся углублённым анализом картинок, получаемых группой Сквайрса, и указывающий на детали, которые, как ему кажется, требуют внимания учёных. Впрочем, как показала практика, «сыщики», настроенные на поиски инопланетной жизни, зачастую торопились с умозаключениями и выдавали сенсации на пустом месте.

Подготовка и осуществление схода «Спирита» с посадочного устройства заняли одиннадцать солов. Параллельно шла обработка данных, поступающих от камер и приборов.

В частности, Майкл Малин, ведущий специалист по съёмкам Марса, сообщил прессе, что, судя по размеру и форме камней, можно предположить: в районе посадки происходило сильное выветривание, что косвенно указывает на влияние воды, которая когда-то разрушила эти камни при замерзании. Однако на дно высохшего озера поверхность совершенно не похожа — наверное, она изменена эрозией, метеоритной бомбардировкой или вулканическим воздействием.

15 января «Спирит» сошёл на грунт, затем были опробованы манипулятор IDD и шлифовальное устройство RAT. 17 января началась работа со спектрометрами, и был обнаружен минерал оливин, что, согласно представлениям геологов, ставило под сомнение гипотезу о существовании озера в кратере Гусев.

Затем марсоход приблизился к пирамидальному камню, названному Адирондак (Adirondack), и приготовился к очистке части его поверхности с помощью RAT, но 21 января внезапно стал вести себя неадекватно, передавая в эфир «мусорные» данные.

Расследование показало, что произошло переполнение энергонезависимой флэш-памяти. Специалистам удалось загрузить на бортовой компьютер «Спирита» специальный скрипт, который заставил его удалить с «флэшки» несколько тысяч файлов, в основном записанных в ходе межпланетного перелёта; потом компьютер был перезагружен, и 4 февраля марсоход вернулся к нормальной работе.

Посадочное устройство станции MER-A на телеснимке, который передал марсоход Spirit на 16-й сол; 18-19 января 2004 года. NASA/JPL/Cornell
photojournal.jpl.nasa.gov

Пирамидальный камень Адирондак был первым крупным объектом, который изучил марсоход Spirit (MER-A). NASA/JPL
photojournal.jpl.nasa.gov

Изучение камня Адирондак показало, что это оливиновый базальт вулканического происхождения. 9 февраля, на 36-й сол, «Спирит» отправился дальше, в сторону полуторасотметрового кратера Боннвилль (Bonneville), а 17 февраля преодолел отметку в 108 м, побив рекорд своего предшественника — марсохода «Соджорнер».

По дороге, в начале марта, «Спирит» исследовал камень Хамфри (Humphrey): сначала проспектрометрировал его «как есть», затем высверлил RAT отверстие глубиной 2 мм и ввёл туда один спектрометр за другим. В тёмном камне удалось обнаружить следы воздействия воды: в его внутренних полостях и трещинах виднелся яркий материал, похожий на отложения соли. На пресс-конференции доктор Рэй Арвидсон из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, заместитель научного руководителя миссии, заявил:

«Найди мы такую породу на Земле, то сказали бы, что это вулканическая порода, через которую просочилось некоторое количество жидкости. Если интерпретация верна, жидкость — вода с растворёнными в ней минералами, — могла быть унесена магмой, сформировавшей породу, или взаимодействовала с породой позже».

5 марта «Спирит» продолжил путь, вскоре вышел на гребень кратера Боннвилль и направился по его периметру, производя съёмку, в том числе ночную: наблюдал созвездие Ориона и пролёт неопознанного объекта (падающего метеорита или одного из десяти искусственных спутников Марса).

С 22 по 31 марта марсоход обследовал большой камень Мазацал (Mazatzal), который поразил учёных. Прежде всего, он оказался слоистым: под светлой запылённой поверхностью находился тёмно-серый материал, ещё глубже — светло-серый, а оба пересекала яркая полоса, напоминавшая трещину, по которой давным-давно текла минерализованная вода, оставившая на её стенках слой солей. В глубине камня необычно высоким было отношение брома к хлору, что также указывало на действие воды.

Таким образом, научная группа, изучая данные со «Спирита», за два месяца получила достаточно косвенных свидетельств в пользу того, что в кратере Гусев некогда присутствовала вода. Однако новое открытие не стало сенсацией, ведь марсоход «Оппортьюнити», работавший в другой части планеты, нашёл более надёжные доказательства.

Камень Хамфри со следом воздействия шлифовального устройства RAT марсохода Spirit (MER-A). NASA/JPL/Cornell/USGS
mars.nasa.gov

Отверстие в камне Хамфри, проделанное шлифовальным устройством RAT марсохода Spirit (MER-A). NASA/JPL/Cornell/USGS
mars.nasa.gov

Цветное панорамное изображение, составленное из телеснимков, которые сделал марсоход Spirit (MER-A) на западном гребне кратера Боннвилль 12 и 13 марта 2004 года (68-й и 69-й солы); справа вдали видны Холмы Колумбии, яркий светлый объект слева, на противоположном краю кратера — лобовой аэродинамический экран станции MER-A, сброшенный при снижении. NASA/JPL/Cornell

Камень Мазацал до начала работы по его непосредственному изучению, заснятый панорамной камерой PanCam марсохода Spirit (MER-A); 22 марта 2004 года. NASA/JPL/Cornell
mars.nasa.gov

Отверстие в камне Мазацал, проделанное шлифовальным устройством RAT марсохода Spirit (MER-A). NASA/JPL/Cornell
mars.nasa.gov

Рекордная колея

Межпланетная посадочная станция MER-B вошла в атмосферу Марса 25 января 2004 года и совершила посадку в точке с координатами 1°57' ю.ш. и 354°28′ в.д. Первые же картинки, полученные с борта, показали: плато Меридиана (Meridiani Planum), где предстояло работать «Оппортьюнити», не похоже ни на что, виденное ранее в Солнечной системе.

Перед учёными предстала ровная поверхность, на которой совсем не было камней, но кое-где вместо них присутствовали обнажения породы, напоминающие древнюю плитку или кости динозавра. Кроме того, хорошо были различимы отпечатки, оставленные подушками-амортизаторами, а в десятке метров находился высокий вал. Потрясённый Стив Сквайрс высказал догадку, что станция угодила в кратер.

Ближе к вечеру MER-B передала новые кадры, и догадка подтвердилась: вал окружал станцию со всех сторон. Сквайрс оценил диаметр кратера, позднее получившего название Игл (Eagle), в 20 м, глубину — в 2 м.

«Оппортьюнити» смотрел «носом» почти на север. За гребнем находился другой кратер, значительно большего диаметра. Он мог стать следующей целью миссии, но для начала нужно было выбраться из природной «ловушки».

28 января место посадки получило название Мемориальная станция «Челленджера» (Challenger Memorial Station) в память о катастрофе этого шаттла восемнадцатью годами ранее. Теперь на Марсе были увековечены оба погибших американских космических корабля с их экипажами.

31 января «Оппортьюнити» благополучно сошёл с посадочного устройства и остановился в метре от него. Тогда же он с помощью спектрометра Mini-TES подтвердил наличие в кратере серого гематита — минерала, который образуется в присутствии воды.

Изображение плато Меридиана, на которое совершил посадку ровер-марсоход Opportunity (MER-B), составленное из телеснимков, полученных с помощью межпланетного орбитального аппарата Mars Odyssey. USGS Astrogeology Science Center
astrogeology.usgs.gov

Первое цветное изображение, полученное с помощью камеры PanCam марсохода Opportunity (MER-B) в кратере Игл; 26 января 2004 года. NASA/JPL/Cornell
photojournal.jpl.nasa.gov

«Сокровищница геолога» (A Geologist's Treasure Trove) — обнажения породы на валу кратера Игл, которые марсоход Opportunity (MER-B) исследовал в первый месяц после прибытия на плато Меридиана; 28 января 2004 года. NASA/JPL/Cornell
photojournal.jpl.nasa.gov

«Марсианские сыщики» с энтузиазмом принялись изучать новые снимки. Они выявили тончайшие образования, заснятые микроскопом «Оппортьюнити» и напоминающие волосы. На прямой вопрос журналистов, что это такое, Стивен Сквайрс заявил, что, вероятнее всего, замеченные нити — волокна с подушек-амортизаторов. При этом он добавил, что мнение, будто бы нити занесены марсоходом, — лишь одна из гипотез. «Оппортьюнити» будет искать похожие образования в других местах и если найдёт, то первоначальную гипотезу придётся отбросить.

Куда больший интерес у публики, наблюдавшей за ходом миссии, вызвал другой объект, прозванный «Кроликом» (Bunny). Желтоватое образование размером от 4 до 5 см, похожее на улитку с огромными рожками, марсоход снял в первые дни после посадки.

«Кролика» заметил Джефф Джонсон, сотрудник Геологической службы США (United States Geological Survey, USGS), работавший с камерой PanCam. Он вывел его на дисплей своего компьютера и громко спросил у присутствующих в зале коллег: «Что это такое?» Операторы и учёные собрались вместе, пытаясь понять природу загадочного объекта.

Большинство членов группы пришли к мнению, что «кролик» — какой-то фрагмент марсохода или его посадочного устройства. Цвет объекта наводил на мысль, что это часть материала всё тех же подушек-амортизаторов.

Вспомнили о том, что во время миссии «Марс Патфайндер» тоже был замечен аномальный объект, окрещённый «Пинки» (Pinky). Хотя его происхождение так и не смогли определить, было решено считать объект куском каптоновой клейкой ленты (Kapton tape), часто используемой при создании космических аппаратов.

Несмотря на мнение коллег, Джонсон решил заснять «кролика» в более высоком разрешении, чтобы разглядеть детали. Однако объект уже исчез. Заинтригованный учёный стал разыскивать его на других снимках и обнаружил, что в 1-й сол «кролик» находился в метре от станции, а потом переместился на расстояние 4,5 м вверх по наклонной стенке кратера.

Джонсон предположил, что «кролика» сдул лёгкий ветер. В итоге учёный сравнил изображения аномального объекта, полученные через разные фильтры PanCam, с аналогичными для подушек-амортизаторов — они оказались идентичны, и вопрос был закрыт.

Снимок марсианской поверхности, полученный с помощью камеры-микроскопа марсохода Opportunity (MER-B), стрелка указывает на странное нитевидное образование; февраль 2004 года. NASA/JPL/Cornell/USGS
space.com

Изображение аномального объекта «Кролик» (внизу), полученное с помощью камеры PanCam марсохода Opportunity (MER-B); февраль 2004 года. NASA/JPL/Cornell/USGS
marsrovers.jpl.nasa.gov

В то же время геологов больше волновали другие «аномалии»: изучение грунта на дне кратера с помощью камеры-микроскопа показало, что он прямо-таки усеян многочисленными сферическими камушками. При этом часть из них была с острыми краями, что говорило как минимум о разном происхождении. Шарики же могли образоваться в ходе аккреции под водой, в результате ударов метеоритов или вулканических извержений.

Утром 5 февраля, в 12-й сол, «Оппортьюнити» двинулся в направлении правого конца обнажённой породы. 8 февраля он добрался до выступа, названного Гора-Камень (Stone Mountain), изучил его через микроскоп и «обнюхал» спектрометрами. И опять удивительное открытие: небольшие сферические образования, выступающие между слоями камня («как изюм в булке») и разбросанные вблизи него на грунте. Вероятно, они оказались на поверхности в результате выветривания.

9 февраля «Оппортьюнити» выглянул за край кратер, убедился, что там расстилается ровная поверхность, и повернул налево, двигаясь вдоль обнажения, затем вырыл колёсами небольшую канаву. С 21 по 23 февраля (с 27-го по 29-й солы) марсоход занимался детальной съёмкой куска коренной породы, названного Эль-Капитан (El Capitan).

Микроструктура камня оказалась весьма удивительной: учёные увидели множество длинных канавок и тонких щелей. 23-24 февраля, в свой 30-й сол, «Оппортьюнити» просверлил в Эль-Капитане отверстие на глубину 4 мм и по очереди вставил туда спектрометры. Следующее отверстие он сделал на 34-й сол, повторив манипуляции для сравнения вышележащих и нижележащих слоёв породы, которые отличались структурой и уровнем выветривания.

Результаты исследования превзошли самые смелые ожидания. 2 марта в штаб-квартире NASA была созвана срочная пресс-конференции. Стивен Сквайрс и его коллеги объявили, что камни в районе посадки «Оппортьюнити» подвергались, без сомнения, длительному воздействию воды, которая изменила их текстуру и химический состав.

Спектрометр APXS нашёл очень высокое содержание серы в виде солей — сульфатов магния и железа, что прямо указывает на образование обнажённых пород в воде или на длительный контакт с ней.

Содержание серы растёт с глубиной, как бывает при испарении. Там же мёссбауэровский спектрометр обнаружил минерал ярозит — гидратированный сульфат железа, наличие которого подтверждает факт формирования породы в кисло-солёном водоёме или горячем источнике.

Обычная и микроскопическая съёмка обнажения Эль-Капитан выявила на нём три вида деталей, которые рассказывают о «водной истории».

Первый вид — извилистые канавки длиной порядка 10 мм и шириной до 2 мм со случайной ориентацией — на их месте первоначально залегали сульфатные минералы, впоследствии растворившиеся в менее соленой воде.

Второй вид — слои, которые лежат под углом к основной породе и обычно возникают под действием ветра или воды; их малые размеры и вогнутые формы говорят в пользу именно водного происхождения.

Третий вид — постоянно попадающиеся округлые частицы («сферулы», «шарики»), не связанные с какими-то определённым слоем, а потому вряд ли появившиеся в результате метеоритного удара или извержения вулкана. Приходится признать, что это конкреции, которые возникли в растворе вокруг «центров роста».

Вероятно, заявил Сквайрс, обнажения кратера Игл не просто находились долгое время в воде, а образовались как типичная осадочная порода на дне солёного озера или моря. Конечно, это утверждение предстоит подтвердить сбором дополнительных данных, но в любом случае можно считать доказанным: природные условия на Марсе когда-то были намного более благоприятными для жизни, чем сейчас.

Выступ обнажённой породы Гора-Камень в кратере Игл, заснятый камерой PanCam марсохода Opportunity (MER-B); 14 февраля 2004 года. NASA/JPL/Cornell
mars.nasa.gov