Есть ли жизнь на Марсе?

 

01 Main - martians.jpg

 

Ну? И чего вы все ржете? Извиняюсь за грубость, но я действительно возмущён и разочарован!.. Одна коротенькая сценка в популярной некогда кинокомедии, и серьёзный научный вопрос колоссального философского значения дискредитирован навеки?

Ладно, я даю вам время отсмеяться: https://www.youtube.com/watch?v=5TKmF4SOX4o а потом вернусь к заглавному вопросу.

Отсмеялись? Ну, что ж, должен сказать, что со времён Карнавальной Ночи никакого кардинального ответа на поставленный вопрос не получено: Есть ли жизнь на Марсе, нет ли жизни на Марсе науке это неизвестно, но понимание планеты Марс и царящих на ней условий сильно продвинулось, и то, что до сих пор положительный ответ не исключается, по-моему, не так уж и мало.

В принципе, относительно жизни на Марсе существуют два не равновероятных сценария:

1. жизнь на Марсе была, - т.е. она возникла, просуществовала какое-то время в наиболее примитивных формах и, в конце концов, вся перевелась по причине неуклонно ухудшающихся жилищных условий. Это более вероятный сценарий. На мой взгляд более, чем вероятный.

2. жизнь на Марсе существует по сей день в какой-то, опять же, примитивной форме в подземных резервуарах жидкой воды, в глубоких пещерах и т.п. Эта идея опирается на тот факт, что в условиях Земли жизнь проявила себя крайне неуничтожимой субстанцией, способной приспособиться к любым окружающим условиям, - была бы только вода и хоть какой-то источник энергии (не обязательно солнечной, - можно и геотермальной). Это менее вероятный сценарий, но и более желанный. Хотелось бы верить

За спиной у каждого из двух вариантов есть по одному серьёзному и даже сенсационному научному открытию, каждое из которых, к сожалению, не может считаться окончательным доказательством.

Кстати, если кто набрёл на эту мою записку, не читав предыдущей (Давайте поговорим о вечном), то я советую начать именно с предыдущей, поскольку там обсуждаются некоторые понятия, которыми я буду пользоваться и здесь. Но, в общем, это не обязательно.

Вообще-то, я не первый раз беседую с народом об есть ли жизнь на Марсе и прочих актуальных материях, и всегда у меня возникала одна и та же проблема: невозможно толково разъяснить собеседнику что бы то ни было, если у того отсутствует хотя бы базисное понимание обсуждаемого предмета. Поэтому, если кто прекрасно понимает, что это за птица такая, планета Марс, чем и почему она отличается от Земли, и вообще, почему она такая, какая она есть, тот может пробежать следующие двадцать-тридцать страниц (ШУТКА!..) скучающим взором по диагонали, а то и вовсе закрыть этот пост и дождаться следующего.

Для тех, кто остался, я расскажу немного о том, каково пришлось бы живым организмам, окажись они на Марсе сегодня, какие жилищные условия мог предоставить Марс подобным организмам в далёком прошлом, и о том, почему на Марсе всё начиналось столь многообещающе, а закончилось так плачевно.

В принципе, Марс находится внутри так называемой Зоны Жизнепригодности (ЗЖ) нашей Солнечной Системы и, теоретически, мог бы стать вполне комфортным для жизни местом, хоть и более прохладным, чем Земля. Тем не менее, на сегодняшний день на Марсе всё плохо: вода не может существовать на его поверхности в жидкой фазе, а его атмосфера в 100 раз тоньше земной: т.е. атмосферное давление у поверхности в сто раз меньше земного. Такое давление существует в земной атмосфере на высоте 40 км, и при таком давлении лёд, если его нагреть, мгновенно испаряется, минуя жидкую фазу.

Кстати сказать, стратосферный австриец Феликс Баумгартнер выпрыгнул из своего стратостата именно на такой высоте, и, если вы обратили внимание, это выглядело так, будто он прыгает из космоса.

Далее, у Марса отсутствует магнитное поле, которое существует у Земли и защищает её от космической радиации, и потому любые формы знакомой нам жизни были бы довольно быстро уничтожены марсианский грунт прекрасно простерилизован космическими лучами на глубину в несколько метров. И это ещё не считая солнечного ультрафиолета, дополнительно стерилизующего поверхность, - защитного озонового слоя в атмосфере Марса тоже не существует.

Правда, температура на поверхности Марса местами и временами бывает комфортной. Погожим летним марсианским днём (а они там все погожие, за исключением сезона пылевых бурь) на экваторе температура может подниматься до +20С, но зато тёплой экваториальной ночью она упадёт до -50С.

Вот такими температурами, например, был встречен Курьозити в месте посадки:

 

02 temperat.jpg

 

Ну, а зимой да на полюсе, морозы стоят такие лютые, что вымерзает не то что вода, - вымерзает углекислый газ, превращаясь в так называемый сухой лёд Да, да, - тот самый, в котором хранили мороженое мордастенькие лоточницы нашего детства

 

03 ice cream.jpg

 

Холод царит не только на поверхности. В геологическом смысле, Марс мёртвая планета. Действующих вулканов, гейзеров (я имею в виду настоящие горячие гейзеры, а не эфемерные фонтаны испаряющейся углекислоты, обнаруженные в приполярных районах) и прочих проявлений подкожного тепла планеты не обнаружено. Тектоника плит (причина дрейфа материков на нашей планете) приказала долго жить миллиарды лет назад, и сами плиты марсианской коры остались намертво впаяны в окаменевшую, остывающую мантию, - памятником бурной, но короткой молодости дряхлого Ареса

Вот чем Марс действительно напоминает Землю до щемящей ностальгии, - это длительностью суток. Марсианские сутки всего на 37 минут длиннее земных, но этот факт, увы, не имеет ни малейшего значения в контексте заглавного вопроса. Единственная форма жизни, для которой длительность марсианских суток имеет самое принципиальное значение, - это операторы марсохода Курьозити

Но вернёмся к главному - к воде. Что мы имеем на Марсе в плане воды на сегодняшний день? То, что на поверхности Марса нет жидкой воды, - с этим мы уже разобрались, но что нам известно о запасах марсианской воды вообще?

Водяным льдом сложены пресловутые марсианские полярные шапки:

 

04 Mars_PC.jpg

 

В высоких широтах, по окраине полярных шапок простирается обширная зона вечной мерзлоты, аналогичная земной тундре. Американская станция Феникс примарсилась именно посреди такой вот тундры. Характерный полигональный узор поверхности это плод многократных таяний и замерзаний подпочвенного водяного льда:

 

05 Phoenix_poligons.jpg

 

Более того, тонкий слой почвы был сдут реактивной струёй при посадке, и заглянув себе под брюхо, он (Феникс) обнаружил линзу чистого водяного льда (отчетливый белый пласт на снимке):

 

06 Phoenix_Ice_Below.jpg

 

Кроме того, на Марсе обнаружены перекрытые позднейшими наносами ледниковые щиты, под которыми, возможно, и по сей день существуют резервуары жидкой воды. По крайней мере, существование подлёдного океана на спутнике Юпитера Европе, где обнаружен похожий рельеф, вещь уже доказанная:

 

07 Mars packed ice vs Europe.jpg

 

Может быть, самые впечатляющие в этом плане снимки добыты относительно недавно европейской орбитальной станцией Марс-Экспресс. Обнаружено, фактически, настоящее ископаемое море, замёрзшее и позднее похороненное под наслоениями песка и пыли:

 

08 Elysium Planitia sea.jpg

 

Ну и, наконец, (это уже по мелочам) холодными зимними ночами мороз выжимает последние молекулы воды из сухой и без того атмосферы Марса, и утром даже и в умеренных широтах можно наблюдать весьма живописную картину:

 

09 frost.jpg

 

Что касается воды жидкой, то и она эпизодически показывается на поверхности Марса. Сезонные кратковременные потоки были недавно обнаружены на обращенной к югу стене одного из кратеров.

Весенние ручьи Марса:

 

10 Water flows.jpg

 

По всей вероятности, эта вода, по сути, - насыщенный соляной раствор, ибо в противном случае, при царящем на поверхности Марса анемичном давлении, произошла бы мгновенная возгонка нагретого солнечными лучами льда с переходом непосредственно в пар, и никакой весны не произошло бы

Подведём плачевный итог: атмосфера смехотворно тонка, жидкой воды на поверхности практически нет, защиты от радиации и ультрафиолета тоже нет, источники геотермального тепла иссякли миллиарды лет назад. Скудно живём, товарищи марсиане

Хотя, водяного льда-то на Марсе обнаружено пруд пруди (какой удачный каламбур), а это означает, что вода там, в сущности, не в дефиците, и в прошлом этот лёд вполне мог быть водой

А, действительно, как обстояли дела на Марсе в прошлом? Что там были моря, - это мы уже заметили с орбиты. С орбиты же были обнаружены и древние реки:

 

11 Ancient river.jpg

 

Чем особенно интересен этот снимок: видно, как марсианская река пересыхала со временем, постепенно превращаясь в узкий ручей. Между прочим, разрез этого каньона удивительно напоминает разрез любого крупного каньона в районе Иудейской Пустыни. Вообще, если кто хочет посмотреть живьём, как выглядел Марс в эпоху, когда на нём пересыхали последние водоёмы, может надеть розовые очки и отправиться к Мёртвому Морю, - куда-нибудь в район каньона Цээлим и Масады

Если честно, то выдвигались и альтернативные теории, объясняющие речные и морские рельефы, обнаруженные на Марсе: например, лавовые потоки и щиты остывшей лавы могут выглядеть схожим образом, но после того, как марсоходы Спирит и Оппортьюнити сунули под нос скептикам найденные ими на Марсе минералы, которые образуются исключительно в присутствии воды и соляных растворов, скептики умолкли и без лишнего шума сняли с витрины свои неуклюжие лавовые аргументы и возражения

В принципе, Оппортьюнити обнаружил два типа подобного рода минералов: первый из них образуется в среде, напоминающей наше родное Мёртвое Море, а второй в зонах геотермальной активности, подобных, например, Йелоустону или Исландии. Останки такого рода гейзеров и горячих источников обнаружены на Марсе и с орбитального аппарата:

 

12 Mars geysers.jpg

 

Всё это, скорее, относится к эпохе уже умирающего, пересыхающего Марса. А вот слои конгломерата, выстилавшие дно древнего быстрого ручья, обнаруженные недавно Курьёзити, - это уже то самое, что мы ожидали бы найти на планете, пригодной для жизни:

 

13 Ancient Stream bed.jpg

 

На нижнем снимке хорошо видна мелкая окатанная водой галька:

 

14 Conglomerate - Mars and Earth.jpg

 

Кроме того, в нескольких районах Марса орбитальными аппаратами обнаружены залежи древних глин, а глина это такая осадочная порода, которая образуется исключительно на дне обширных стоячих водоёмов: озёр и морей. Это одна из тех пород, в которых особенно охотно роются палеонтологи, и в которой вероятнее всего мы можем обнаружить следы марсианской жизни, если таковая существовала. Кратер Гейла был удостоен чести принять Курьозити в первую очередь потому, что в нём были обнаружены с орбиты отложения древних глин.

Итак, считается уже достоверно доказанным, что в далёком прошлом на Марсе плескались моря и озёра, текли реки и фонтанировали гейзеры, а всё это могло существовать на его поверхности, не испаряясь, только при одном условии: при наличии атмосферы гораздо более плотной, чем та, которую мы наблюдаем сегодня. Точную оценку массы древней Марсианской атмосферы произвести невозможно, но мне на глаза попадалось следующее утверждение: она должна была быть раз в десять плотнее сегодняшней.

Кроме того, древний Марс был на порядок активнее сегодняшнего и в геологическом плане: буйствовали действующие вулканы, работала тектоника плит: материковые плиты исправно дрейфовали по подстилающей марсианскую кору планетарной мантии, сталкивались и расходились, а на их стыках существовали протяженные геотермальные зоны. Марсианские калифорнии и японии сотрясались от мощных землетрясений.

 

15 Olympus Mons.jpg

 

В центре планеты вращалось металлическое ядро, производя мощное магнитное поле: планета была прикрыта от космической радиации надёжным магнитным зонтиком.

На заре своей юности Марс был вполне пригодной для жизни и даже гостеприимной планетой, - настоящим двойником Земли. Тем не менее, всё это закончилось самым плачевным образом не позднее, чем три миллиарда лет назад, а возможно и раньше

Задаётся вопрос: Почему так? За что? Лама каха?

Я думаю, на вопрос, почему Марс растерял свою некогда вполне приличную атмосферу, многие сходу же найдут и подходящий ответ: потому что он маленький, - его гравитации недостаточно, чтобы удержать на стареющей голове пышную шевелюру

 

16 Mars_Earth_Comparison.JPG

 

Звучит логично и, на первый взгляд, подтверждается лежащими на поверхности фактами: близкие по размерам Земля и Венера имеют плотные атмосферы, значительно меньший Марс имеет разреженную атмосферу, а маленькие Меркурий и Луна вовсе её лишены. Но тут я, коварный, задам вам вопрос, который решительно опрокинет всю эту вашу стройную теорию: почему же тогда спутник Сатурна Титан, который по размерам лишь чуть превышает Меркурий, а по массе значительно уступает последнему (не говоря уже о Марсе), и, следовательно, обладает и более слабым гравитационным полем, окутан атмосферой, которая в полтора раза плотнее земной?..

Сам же и отвечу: гравитация планеты, конечно, фактор определяющий, но не единственный, который влияет на утечку планетных атмосфер.

Интенсивность этой утечки зависит также от температуры атмосферы и от свойств составляющих её газов. Чем легче газ, входящий в состав атмосферы, и чем выше его температура, тем выше и скорость, с которой движутся его молекулы, а, следовательно, и выше вероятность того, что эта скорость превысит вторую космическую для данной планеты, и молекула навсегда скажет планете бай-бай!... Существуют планеты настолько массивные, что даже самый лёгкий из газов, водород, не в состоянии преодолеть силу их притяжения, и поэтому они по сей день удерживают на себе всю ту атмосферу, которую имели в момент рождения. Это, так называемые, газовые гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. У других планет, таких, как Земля и Венера, не хватает массы для того, чтобы удерживать водород и гелий при тех температурах, которые царят на их поверхностях, но более тяжелые газы, такие, как азот, например, удерживаются ими миллиарды лет. Такая небольшая планета, как Марс, находящаяся в относительной близости к Солнцу за те же миллиарды лет потеряла практически весь азот, но сумела сохранить более тяжёлый углекислый газ. А вот спутник Сатурна Титан находится так далеко от Солнца и охлаждён до столь низких температур, что сумел сохранить свою азотную шевелюру в целости и сохранности, несмотря на малые размеры и незначительную силу тяжести.

Геологическая история Марса известна нам сегодня лишь в самых общих чертах и делится на четыре геологические эры, точные датировки которых крайне затруднительны. В условиях Земли датировка древних эпох основывается на данных прямых измерений возраста горных пород с помощью радиоизотопного анализа (определения соотношения изотопов, образующихся в результате распада радиоактивных веществ). До тех пор, пока мы не будем в состоянии доставлять марсианский грунт в земные лаборатории, этот способ, вероятно, останется для Марса неприменимым. На сегодняшний день, все оценки возраста элементов марсианского рельефа выводятся путём подсчета плотности и размеров кратеров, покрывающих эти элементы, а это очень приблизительная метода

Тем не менее Считается, что первая марсианская геологическая эра (т.н. Пре-ноачинская), начавшаяся в момент, когда Марс закончил формироваться, как планета (4.5 млрд. лет назад), продолжалась примерно полмиллиарда лет. В этот период Марс подвергался интенсивной метеоритной бомбардировке, формировались его кора и гидросфера.

На протяжении второй геологической эры (Ноачинской) Марс оставался местом наиболее комфортным с точки зрения потенциальной жизни: с плотной атмосферой, с текущими реками, с озёрами, морями, а то и океанами Вероятно, в ту эпоху условия на поверхности Земли и Марса были разительно похожи, но уже к концу Ноачинской эры Марс начал заметно сдавать позиции: его атмосфера сделалась тоньше, сократилось количество открытых водоёмов, со стороны полюсов наступали ледники Эта эра продлилась тоже примерно полмиллиарда лет, и закончилась где-то 3.7 млрд. лет назад. На Марсе наступила эпоха бурной вулканической активности некая планетарная агония, за которой последовало прекращение дрейфа материков, остановка планетарного динамо, производившего магнитное поле,- т.е. постепенное геологическое умирание Пока же, на протяжении третьей, Гесперианской, эры на поверхности Марса сформировались гигантские вулканы и изливалось просто-таки чудовищное количество лавы. Больной перед смертью потел Атмосфера, отравленная выхлопными газами содержала большое количество соединений серы, те же соединения в большом количестве были растворены в воде. Водоёмы продолжали пересыхать, а вода в них была перенасыщена солями и кислотами, и я не думаю, что всё это сильно понравилось бы марсианским микроорганизмам, но, с другой стороны, известно, что земные организмы благополучно пережили подобные периоды в жизни нашей собственной планеты. Начало последней марсианской эры, Амазонской, которая продолжается и по сей день, ознаменовалось великим планетарным шат-дауном: остановкой планетарного динамо и, вероятно, прекращением тектоники плит.

К этому моменту Марс, судя по всему, уже потерял значительную часть своей атмосферы и превратился, большей частью, в сухую пустыню. Случилось это 3 миллиарда лет назад. Амазонская эра это эра неуклонного окончательного умирания Марса.

Судя по всему, исчезновение магнитного поля было последним гвоздём, вбитым в крышку гроба марсианской атмосферы, поскольку это поле не только защищает живые организмы от космической радиации, но также и служит преградой на пути потоков солнечного ветра элементарных частиц, испускаемых Солнцем. Лишенный этого препятствия, солнечный ветер буквально сдувает верхние слои атмосферы, способствуя ещё более стремительной её утечке Судьба марсианской атмосферы, таким образом, была решена окончательно

Задаётся вопрос: если три миллиарда лет назад Марс был уже практически непригодной к жизни планетой, могла ли успеть эта жизнь на нём появиться, и, если да, то каких высот развития она могла успеть достигнуть? Как не удивительно, на этот вопрос не так уж сложно ответить: достаточно сравнить шкалы геологических эпох Земли и Марса, в предположении, разумеется, что с датировкой марсианской шкалы ученые не дали маху и она верна хотя бы в переделах плюс-минус полмиллиарда лет

 

17 Geochrono - Mars vs Earth.JPG

 

Я оставляю в стороне вопрос о том, каким образом возникла жизнь на Земле, в каких именно условиях, и существовали ли эти условия и на древнем Марсе. Сегодня ни один вменяемый ученый не станет утверждать, что он знает, как возникла жизнь. Тем не менее, мы знаем, что на Земле жизнь появилась почти сразу же по окончании периода метеоритной бомбардировки, когда на ней уже существовала гидросфера и процветал вулканизм, и что на Марсе в тот период дела обстояли схожим образом, а, следовательно, логично предположить, что жизнь возникла и там тоже и примерно в те же сроки.

Первые следы жизни на Земле обнаружены в скальных породах возрастом примерно 3.7 млрд. лет, и этими организмами были бактерии. Примерно 3.4 млрд. лет назад в Земных океанах появились первые сине-зелёные водоросли: продвинутые бактерии, обладающие способностью к фотосинтезу, т.е. к утилизации солнечной энергии, которая сопровождается высвобождением кислорода. Это была одна из самых важных революций, состоявшихся в ходе нашей земной эволюции В это время на Марсе уже наверняка не было водоёмов планетарного масштаба, но он продолжал быть местом относительно пригодным для жизни. Следующий революционный шаг был сделан земной жизнью лишь спустя почти полтора миллиарда лет после появления сине-зелёных водорослей!.. Только не подумайте, что речь идёт о динозаврах Нет, речь идёт об амёбах да инфузориях-туфельках: всего-то навсего на Земле появились первые одноклеточные животные: возникла клетка, имеющая ядро и всякий прочий внутренний ливер, именуемый органеллами. Случилось это два миллиарда лет назад, когда Марс уже давным-давно превратился в унылую и безжизненную пустыню, из чего напрашивается естественный вывод: максимум, чего марсианская жизнь могла достичь к моменту наступления трудных времён, - это уровень бактерий.

 

18 Bacteria - four.jpg

 

Подведём итог: на сегодняшний день, предположение о том, что жизнь могла на Марсе возникнуть и достичь уровня каких-нибудь продвинутых бактерий, выглядит вполне обоснованным.

Более того, вполне возможно, что следы древней марсианской жизни уже найдены, и притом не на Марсе, а на Земле... Но об этом в следующем посте.

 

19 Mars Sunset.jpg

 

Вторая часть: Была ли жизнь на Марсе?