НАСА активно работает над тем, чтобы в ближайшие несколько лет вернуть образцы с поверхности Марса, которые, как они надеются, помогут нам лучше понять, существовала ли древняя жизнь на поверхности Красной планеты миллиарды лет назад. Но как насчет образцов атмосферы? Могут ли они предоставить ученым более подробную информацию об истории Марса? Именно на это направлено недавнее исследование, представленное на 55-й конференции по лунным и планетарным наукам, в ходе которого группа международных исследователей изучала значение возвращаемых образцов атмосферы с Марса и то, как они могут рассказать нам о формировании и эволюции Красной планеты. Здесь Universe Today обсуждает это исследование с ведущим автором, доктором Эдвардом Янгом, профессором кафедры наук о Земле, планетах и космосе Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, и соавтором исследования, доктором Тимоти Свиндлом, почетным профессором Лунной и планетарной лаборатории университета из Аризоны, о мотивации исследования, о том, как будут получены атмосферные пробы, о текущих или планируемых миссиях, последующих исследованиях и о том, считают ли они, что когда-либо существовала жизнь на красной планете. Итак, какова была мотивация для проведения исследования?
Доктор Янг рассказывает в интервью Universe Today: "Мы многое узнаем о происхождении планеты, изучая ее атмосферу и горные породы. В частности, соотношение изотопов определенных элементов может сдерживать процессы, ведущие к образованию планеты". Доктор Мошенник продолжает: "Существует два основных типа мотивации. Во-первых, мы планируем привезти все эти образцы горных пород, и нам будет интересно узнать, как они взаимодействовали с атмосферой, но мы не сможем выяснить это, не зная детального состава атмосферы. "Итак, нам нужен образец атмосферы, чтобы узнать, какими элементами и изотопами могли обмениваться горные породы. Но мы также хотели бы получить образец марсианской атмосферы, чтобы ответить на некоторые основные вопросы о процессах, которые происходили или происходят на Марсе. "Например, марсианские метеориты содержат захваченные атмосферные благородные газы, такие как криптон и ксенон. Но, похоже, в этих метеоритах есть по крайней мере два различных "атмосферных" компонента".
Для проведения исследования исследователи предложили несколько преимуществ возвращения образцов атмосферы Марса на Землю, включая то, что образцы атмосферы находятся в пробоотборниках марсохода NASA Perseverance (Перси), что позволяет получить представление о потенциальном солнечном излучении в недрах Марса, тенденциях эволюции состава атмосферы, круговороте азота и источниках метана на Марсе. Что касается атмосферного образца Перси, также известного как образец № 1 "Рубион", то в исследовании отмечается, как этот образец был получен после того, как Перси попытался взять образец керна горной породы, но вместо этого собрал атмосферные газы. Кроме того, исследование предполагает, что пробирка с образцами не будет испытывать утечек в ожидании возвращения на Землю, а газы, присутствующие в образце, также идеально подходят для анализа после возвращения на Землю. Но, кроме образца с марсохода "Перси", как еще можно получить образец марсианской атмосферы? "Были предложены, по крайней мере, две другие идеи для сбора образцов марсианской атмосферы", - говорит доктор Свиндл в интервью Universe Today. "Одна из них заключается в том, чтобы пролететь на космическом корабле через атмосферу Марса, собрать образцы по мере прохождения, а затем вернуть их на Землю. Другой способ заключается в том, чтобы иметь контейнер для возврата образцов (он не должен быть больше пробирки для выдержки), оснащенный клапанами и компрессором (марсианского) воздуха.
"Вы могли бы посадить его на поверхность Марса, открыть клапан для выпуска атмосферы, включить компрессор и получить образец, который содержит в сотни или тысячи раз больше марсианской атмосферы, чем объем, который просто запечатан без сжатия, как это сделал Perseverance и, надеюсь, будет делать снова". Доктор Свиндл и доктор Янг упоминают миссию по сбору образцов для исследования Марса (SCIM), которая была предложена в 2002 году группой исследователей НАСА и академических кругов с целью сбора атмосферных образцов на высоте 40 километров (25 миль) над поверхностью Марса и возвращения их на Землю для дальнейшего изучения. анализ. Несмотря на то, что SCIM был выбран в качестве полуфиналиста программы Mars Scout 2007 года, он, к сожалению, не был выбран для дальнейшего развития, и доктор Янг и доктор Свиндл сообщили Universe Today, что в настоящее время не планируется никаких миссий по отбору атмосферных проб, кроме как с марсохода Percy. Итак, какие последующие исследования в рамках этого исследования проводятся в настоящее время или планируются к проведению?
Д-р Суиндл и д-р Янг оба упоминают, что предпринимаются усилия по сбору небольших количеств атмосферного газа из-за небольшого размера пробирок для отбора проб, и доктор Суиндл говорит в интервью Universe Today: "Сейчас возникает много вопросов о том, насколько хорошо герметичная пробирка Perseverance сможет удерживать атмосферный образец. Насколько надежна герметизация? Может ли труба дать течь при жесткой посадке? Не прилипнут ли какие-нибудь молекулы из марсианской атмосферы к покрытию труб? "По всем этим вопросам была проведена определенная работа, и пока все ответы были положительными — похоже, что эти трубки Perseverance могут работать хорошо, даже несмотря на то, что на самом деле они не были разработаны с учетом отбора проб из атмосферы". Как отмечается, цель получения и возвращения образца атмосферы с Марса могла бы помочь ученым лучше понять формирование и эволюцию Красной планеты. В то время как современный Марс - это очень холодный и сухой мир с атмосферой, которая является частью атмосферы Земли, где жидкая вода не может существовать на поверхности, а также отсутствует активный вулканизм.
Однако значительные данные, полученные с посадочных аппаратов, марсоходов и орбитальных аппаратов за последние несколько десятилетий, указывают на то, что миллиарды лет назад Марс был совсем другим после того, как он впервые сформировался. Это включало в себя активные недра, которые создавали магнитное поле, защищавшее поверхность от вредного солнечного и космического излучения, гораздо более плотную атмосферу, пополняемую за счет активного вулканизма, и текущую жидкую воду, все это потенциально приводило к существованию некоторых форм жизни на поверхности. Однако, учитывая небольшие размеры Марса (половина Земли), это означает, что его внутреннее тепло остывало гораздо быстрее (возможно, за миллионы лет), что привело к бездействию вулканизма и ослаблению магнитного поля, вызванного внутренней активностью, что привело к разрушению солнечной и космической радиации. атмосфера, а вместе с ней и поверхностная жидкая вода, испаряющаяся в космос.
Итак, верят ли доктор Янг и доктор Мошенник, что жизнь когда-либо существовала на Марсе, и найдем ли мы ее когда-нибудь? Доктор Янг говорит в интервью Universe Today: "Я действительно не знаю. Я думаю, что существование микробной жизни когда-то в прошлом или даже сейчас является разумной гипотезой, но у нас недостаточно информации". Доктор Свиндл также выражает неуверенность в том, существовала ли когда-либо жизнь на Марсе, но уточняет в интервью Universe Today: "Если нет, то почему жизнь зародилась так рано на Земле, но не на Марсе, где в то время был похожий климат? Если да, то насколько это похоже на жизнь на Земле? Поскольку Земля и Марс постоянно обмениваются породами из-за столкновений, связана ли жизнь на Земле с жизнью на Марсе? "Если он и существовал, то найти его будет непросто. Но в этом мог бы помочь анализ атмосферы. Например, в атмосфере Марса, по-видимому, есть метан. Большая часть, но не весь, метана в атмосфере Земли является биологическим веществом, и анализ относительного соотношения изотопов углерода или водорода - один из лучших способов выяснить это".
