Как будет выглядеть жизнь на Марсе
Основатель космической компании SpaceX Илон Маск считает, что первый человек сможет приземлиться на Марс уже через четыре года. А к 2050 году предприниматель планирует перевести на планету 1 млн человек и организовать колонию. С прогнозами Маска соглашаются и некоторые футурологи, но что ждет людей после того, как они приземлятся на Марс? Как будут выглядеть внеземные дома и чем будут питаться космонавты? Разбираемся по порядку.
Где мы будем жить на Марсе?
Разработчики из NASA одобрили проект архитектурной компании AI SpaceFactory. Архитекторы предлагают строить дома из марсианской земли. Такой подход поможет снизить время и стоимость строительства, поскольку не придется завозить материалы с Земли. Дома при этом будут напоминать огромные вазы или пчелиный улей. Такая форма нужна для смягчения атмосферного давления Марса.
Инженеры собираются строить здания при помощи 3D-печати. Кроме материалов с Марса они планируют использовать базальт и возобновляемый биопластик. [1] Дома будут состоять из внешней оболочки, которая способна защитить здание от сильных ветров, и внутренней отделки, создающей интерьер.
Предполагается, что каждый дом подходит для комфортного проживания четырех человек, но в то же время в них достаточно пространства для марсианских вечеринок. Дом состоит из четырех этажей: первый для влажной обработки скафандра, второй этаж с кухней и два верхних со спальнями и зоной отдыха. Сами спальни напоминают капсулы полузакрытой формы без дверей.
Еще один проект домов разработан архитектурной компанией Zopherus из Арканзаса. Она также предлагает использовать 3D-печать и материалы с Марса. Инженеры собираются выпускать на поверхность робота, похожего на паука. Вначале он автономно перемещается по поверхности и ищет подходящее место для строительство дома, а затем плотно прилегает к земле и начинает строить дом из окружающих материалов.
Проект, правда, разработан не для постоянного проживания, а для космонавтов, прилетевших на Марс с первой миссией. Предполагается, что они проведут в таком здании около года. Дизайн здания получил первое место на конкурсе NASA по проектированию жилья на Марсе. Теоретически такие здания возможно возвести еще до прибытия человека, и они будут ждать своих жильцов столько, сколько потребуется.
Как мы будем дышать на Марсе?
Привлекательность Марса осложняется тем, что воздух там на 96% состоит из углекислого газа. Если не решить вопрос с выработкой пригодного для жизни кислорода, любые идеи о колонизации зайдут в тупик. Один из возможных выходов — цианобактерии. Они поглощают углекислый газ и превращают его в кислород. Цианобактерии действуют по принципу фотосинтеза, но в отличие от растений им не нужен солнечный свет. Ученые обнаружили, что бактерии справляются со своей задачей даже в самых глубоких впадинах океана. [2]
Если перевести цианобактерии на Марс, есть вероятность, что они смогут там прижиться и космонавтам будет чем дышать. Космические агентства и частные компании уже думают о возможной реализации такого проекта.
Если отойти от этой идеи, можно использовать уже испробованный технический способ добычи кислорода. На МКС давно используют электролиз воды. При таком подходе вода расщепляется на кислород и водород. Кислород оставляют для создания пригодной для жизни атмосферы, а водород выбрасывают в космос. Но при колонизации Марса возникнет проблема с водой: ее будет недостаточно для постоянного обеспечения планеты воздухом.
Ученые нашли возможный выход из ситуации. Они обнаружили, что при столкновении углекислого газа с золотой фольгой на высокой скорости атомы кислорода отделяются от углекислого газа. NASA планирует отправить на планету марсоход MOXIE 2020, который проверит, работает ли там подобная система на и возможен ли подобный подход для успешной колонизации этой планеты. [3]
Во что мы будем одеваться?
Для прогулок по Марсу NASA разработала два скафандра нового поколения, способных работать в автономном режиме до восьми часов. [4] Они помогут защитить космонавтов от непригодных для жизни температур и радиации. Дизайнеры проекта обещают, что новые скафандры не будут сковывать движения: в них будет удобно ходить и даже прыгать. Изначально костюмы создавались для высадки человека на Луну, при добавлении небольшого количества модификаций они подойдут и для будущих жителей Марса.
Что мы будем пить на Марсе?
Воду на Марсе можно добывать из почвы. Марсоходы еще до прибытия человека будут изучать почву и выбирать места, благоприятные для поселения. Специальная аппаратура будет нагревать землю до высоких температур. Вода начнет испаряться, ее отделят от почвы и поместят в специальное хранилище.
Уже добытая вода будет уходить в переработку, которая занимает гораздо меньше времени, чем добыча воды по новой. Только вода, непригодная для фильтрации, будет возобновляться через испарения из почвы. Если верить прогнозам, каждый житель Марса сможет использовать до 50 л воды в день, что вполне достаточно для комфортной жизни.
Чем мы будем питаться?
Поверхность Марса не подходит для выращивания растений, поэтому будущим колонизаторам придется прибегнуть к инновационным способам добычи продуктов. Планируется, что первые люди привезут с Земли запас продовольствия на несколько лет вперед. [5] Среди возможных продуктов — водоросли и насекомые, поскольку они быстро размножаются и для их возобновления не нужна почва.
В дальнейшем производство продуктов питание переместится в специально оборудованные помещения с искусственным светом. Питательные вещества для растений будут получать из отходов, либо приводить с Земли. Людей, прилетающих на Марс, обучат работе с тепличным оборудованием Марса, и каждый желающий сможет построить свой персональный огород.
Среди других возможных вариантов — 3D-печать пищевых продуктов. На Марс будет сложно завести животных, и колонизаторы рискуют остаться без мясных продуктов. Потенциальное создание искусственного мяса поможет решить эту проблему и одновременно обеспечить более гуманный способ производства продукта.
Жизнь на Марсе всё-таки возможна: о чём поведали образцы породы
Фото сделано 7 сентября 2021 года. В куске породы можно увидеть два отверстия, сделанные ровером во время сбора образцов.
Фото NASA/JPL-Caltech.
Марисианский ровер «Персеверанс» успешно собрал два первых образца горной породы на Красной планете. Их первичный анализ подарил учёным новую надежду на то, что на Марсе когда-то вполне могла существовать жизнь.
Первый образец был собран 6 сентября 2021 года и получил название «Монденье». Второй образец, «Монтаньяк», был получен из того же участка породы 8 сентября.
Состав этой горной породы указывает на то, что много лет назад на Марсе была вулканическая активность, а водоёмы существовали достаточно долго, чтобы в них могла зародиться жизнь.
«Похоже, наши первые [образцы] породы говорят о наличии потенциально обитаемой устойчивой среды. Действительно важно было узнать, что вода была там долгое время», — отметил Кен Фарли (Ken Farley) из Калифорнийского технологического института, специалист миссии Perseverance.
Порода, из которой были взяты образцы для изучения, скорее всего, имеет вулканическое происхождение. Это, как и присутствие в ней минералов с кристаллической структурой, должно помочь учёным определить время формирования этой породы.
Также у исследователей появится возможность узнать, когда именно сформировался кратер Езеро, а также когда на его дне появлялось и исчезало одноимённое озеро.
Напомним, ранее мы писали о том, что теория «большого озера» на дне кратера может быть ошибочной.
Ещё больше исследователей вдохновило присутствие солей в образцах породы. Соли могли образоваться в горной породе, когда сквозь неё текли грунтовые воды. Что ещё более вероятно, соль могла остаться после испарения воды с поверхности камня.
Кристаллы соли в образцах породы всё ещё могут содержать пузырьки марсианской воды. Если это так, у исследователей появится возможность узнать о древнем климате Красной планеты и возможности существования на ней жизни.
Грунтовые воды могли сохраняться в глубине породы ещё долгое время после того, как озеро на поверхности пересохло. Были это десятки тысяч или миллионы лет, учёные смогут выяснить в ходе лабораторного анализа образцов породы.
Оба образца сейчас находятся в запаянных титановых контейнерах внутри марсохода. «Персеверанс» через некоторое время оставит их на поверхности Марса, чтобы будущая миссия смогла собрать контейнеры и забрать их на Землю.
Позднее ровер соберёт образцы из более древней породы, расположенной в двухстах метрах от места, где были получены два первых образца.
Руководство миссии считает, что чем больше разных «складов» сделает марсоход за всё время исследования марсианского грунта, тем больше вероятность, что у будущих миссий будет возможность собрать полученные образцы.
Напомним, ранее мы писали о том, как Perseverance приступил к изучению марсианского грунта. До этого ровер успешно получил кислород из углекислого газа марсианской атмосферы.
Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».
Возможна ли жизнь на Марсе?
В феврале 2021 года до Марса долетели сразу три космических аппарата, посланных с Земли тремя разными странами. Похоже, что наши отношения с соседней планетой начинают развиваться. Как всегда в случае предстоящих отношений, хорошо бы представлять себе перспективу и понимать, чего, собственно, ждать. Что на Марсе есть, а чего там нет и быть не может?
Рассказывает гость программы «Вопрос науки», кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института космических исследований РАН Алексей Владимирович Малахов.
Есть ли шансы покорить Марс?
Аппараты, которые работают на Марсе, позволяют познакомиться с планетой и подготовить наше понимание о том, чего стоит ждать. От этого во многом зависит успех первых людей, которые на эту планету ступят. Я думаю, они туда обязательно ступят. Другой вопрос, что это произойдет очень нескоро и, конечно же, эти шажки будут очень робкие, сначала — на уровне прилететь-улететь.
Первый пилотируемый полет на Марс — это вопрос десятилетий. Основная проблема — радиация. Пока мы не знаем, что с ней делать на пути туда, обратно и как нам еще там побыть — хотя бы неделю — и долететь обратно живыми.
Сегодня мы делаем Curiosity по пять-семь лет — это всего лишь одна тонна. Оборудование, необходимое человеку на Марсе, весит уже несколько тонн. Сколько времени и денег на это надо потратить? В ближайшее десятилетие нужно хотя бы на уровне теории решить технологические проблемы, которые нам мешают, — это радиация, масса и др. А после того, как мы их решим в теории, мы будем их разрабатывать еще столько же.
Если вы посмотрите на картинку выше, то увидите все миссии, которые когда бы то ни было запускались человечеством на Красную планету. Если раньше была неудача за неудачей, а вероятность успешной миссии была примерно 50%, то сейчас, как мы знаем, три миссии одновременно успешно прилетели на Марс за одну неделю. Это, конечно же, гигантский шаг вперед. Мы совершенствуемся. Мы очень редко уже сталкиваемся с неудачами при миссиях на Марс — это большой технологический прогресс.
Сейчас на Марсе одновременно работают аж десять аппаратов. Это роверы и посадочные миссии. Одна посадочная миссия InSight, три ровера и оставшиеся шесть спутников, которые по орбитам летают. Один из аппаратов, «Марс Одиссей», — это вообще долгожитель, он работает 20 лет на орбите. Все, что мы знаем о Марсе сегодня, — это результаты измерений, которые мы провели на орбите и на поверхности за 20–30 лет. Это наглядное свидетельство того, как далеко мы шагнули, как хорошо мы научились летать в космос хотя бы на уровне автоматических станций. И в конечном итоге это позволяет нам подробно изучать Марс, делать выводы, строить модели Марса, изучать его среду, в которую мы, наверное, когда-нибудь полетим.
Когда лучше лететь на Марс?
На Марс можно улетать в любой момент. Вопрос лишь в том, сколько по времени мы будем туда лететь. Каждые два года открывается «окно» — тот момент, когда Земля и Марс находятся максимально близко друг к другу.
Как известно, Земля и Марс вращаются вокруг Солнца. И когда Земля находится с одной стороны Солнца, а Марс — с другой, лететь туда бессмысленно. Но когда они сближаются, то имеет смысл с Земли запустить космический аппарат и долететь до Марса, пока он не удалился от Земли еще дальше.
Когда мы летим на Марс, мы должны оптимизировать время. Зачем находиться в космосе порядка нескольких лет, когда есть окна запуска, при которых можно долететь за шесть месяцев? В конце концов управление миссией в полете — это тоже работа, которую мы пытаемся как-то оптимизировать.
Раз в два года случаются солнечные затмения, когда Марс заходит за Солнце и связь со всеми аппаратами прерывается на несколько недель. Это длится три-четыре недели, пока Марс не выйдет из-за Солнца (по отношению к Земле). И это относится ко всем аппаратам, которые там работают. Все марсианские миссии встают на паузу, консервируют свои аппараты, роверы, или орбитеры, они все уходит в спящий или автоматический режим.
Чтобы преодолеть земное тяготение и долететь до Марса, нужен разгонный блок. Это вторая ступень ракеты, которая включается уже на низкой земной орбите и, собственно, задает уже межпланетную траекторию перелета. Масса последних роверов, которые туда улетают, порядка тонны. Да и спутники весят, в общем-то, так же. Это такой характерный вес для аппарата на орбите или на поверхности Марса. Тонна — это, по сути, автомобиль. А мы же хотим туда отправлять человека с какой-то снедью… Это одна из технологических проблем, которые необходимо решать и которую агентства и компании сейчас пытаются решить — в том числе идеями.
Возможно, межпланетный аппарат будет собираться, как конструктор, на орбите, где его ждет дозаправка и отправка уже оттуда на Марс. Тогда понадобятся несколько стартов с Земли. Мы группируем своеобразный конструктор «Лего» на орбите и дальше посылаем его к Марсу. Есть и другая интересная идея на эту тему — это использование Луны как стартовой площадки, потому что оттуда легче стартовать, там с гравитацией все гораздо проще, чем на Земле. Проблема топлива тоже обсуждается. Можно либо на Луне его сделать, и для этого разведывают Луну на вопрос производства топлива, либо туда его нужно привозить. Но привозить топливо на Луну и потом его использовать для разгона к Марсу, наверное, не очень выгодно.
Каковы условия на Марсе?
Там действительно сложно выжить. Одна из гигантских проблем Марса — то, что атмосфера у него выдувается в космос солнечным ветром и истощается таким образом, либо она как бы перелетает на холодные полюса, где оседает и может застыть.
2 млн лет назад все было примерно так же, как сейчас. А вот 2 млрд лет назад, по последним исследованиям, Марс был совершенно другой планетой, которая вполне могла поддерживать жизнь или зародить какую-то свою.
Ранняя Земля и ранний Марс различались не слишком сильно. Но потом что-то пошло не так на Марсе, чего не случилось на Земле. Моделирование того, как мог выглядеть Марс в далеком прошлом, выполнено по большому счету на основе того рельефа Марса, о котором мы сейчас знаем, а также расчетов того, сколько вообще воды было 2–2,5 млрд лет назад в климатической системе Марса. Когда ученые взяли и распределили эту воду по рельефу Марса, получился гигантский океан, большое количество озер и рек.
Главный изъян этой планеты заключался в том, что она в разы меньше Земли. Это действительно изъян, потому что наш основной защитник от той же судьбы, которая постигла Марс, — это магнитное поле вокруг Земли. А магнитное поле создается ядром внутри нашей планеты, которое вращается. Это по факту динамо-машина, которая закрутилась когда-то, в момент создания Земли, и до сих пор крутится просто по инерции. А Марс меньше. У него меньше инерции, у него эта динамо-машина в какой-то момент взяла и остановилась. Эта гипотеза косвенно подтверждается современными измерениями тех магнитных потоков, которые есть сейчас на орбите Марса.
Представим ранний Марс. На нем есть довольно толстая атмосфера, есть облака, парниковый эффект, вода, хорошая температура — в общем, весь тот «суп», в котором могла зародиться жизнь. И, может быть, она там зародилась, и, возможно, она до сих пор там есть, мы этого не знаем. Мы просто предполагаем, что в тех условиях, в которых Марс был 4–3,5 млрд лет назад, вполне могла поддерживаться жизнь.
Вулканизм опять же создает парниковые газы. И все это приводит к тому, что жизнь вполне себе может зарождаться и развиваться в таких условиях. Но что происходит дальше? Дальше, во-первых, у нас останавливается эта динамо-машина, пропадает магнитное поле, и Марс становится подвержен воздействию солнечного ветра. Солнечный ветер — это, по сути, заряженные частицы, электроны, протоны, которые извергает наше Солнце. Он никак не вредит Земле, потому что у Земли есть магнитное поле. А при взаимодействии с Марсом его атмосферу буквально выдувает в открытый космос, и она становится тоньше. 
Фото: ABACA/Abaca/East News
Когда-то на Марсе была нойская эра, она так называется, потому что было действительно мокро. Прошло 1–2 млрд лет, и наступила постнойская эра: она стала уже совершенно сухой, вода осталась только на полярных ледниках — это аналог нашей вечной мерзлоты в Приполярье.
Остались жалкие остатки атмосферы. По составу она «не очень» в нашем понимании. Кислорода мало, в основном это углекислый газ — на 90%. Из-за того что нет атмосферы, нет парниковых газов, перепад температур — от –200 до +30 °С. Там сухо, потому что вода либо испаряется, либо она в виде льда где-то под поверхностью, откуда ей испариться не получается. И, соответственно, с живыми организмами, бактериями, любыми зачатками жизни там достаточно сложно.
Есть ли жизнь на Марсе?
Сегодняшние исследования Марса — это попытки, надежды найти либо остатки той нойской жизни, которая зародилась и, может быть, где-то в глубине есть, либо не найти ничего в конце концов. Если вдруг жизнь там найдут, это будет просто гигантская удача.
Вероятность жизни есть. Ведь на Земле жизнь зародилась, и мы знаем о том, как она зародилась: вода перемешала элементы друг с другом, и получилась органика, которая потом развилась… В принципе, на Марсе были те же условия, и в ту самую нойскую эпоху, когда было много воды, все основополагающие элементы для жизни присутствовали. Так почему бы ей там не зародиться?
На Марсе и на Земле условия были одинаковые. Но на Земле «галактические кости» сыграли таким образом, что эти условия продлились достаточно долго, чтобы жизнь развилась, а на Марсе — нет. И с этой точки зрения вероятность для Марса не сработала.
Жизнь, которая все-таки там, возможно, случилась, какое-то время боролась и адаптировалась, а потом ушла глубоко под поверхность, где она может быть и сейчас. Либо климат все же победил. Те аппараты, которые работают на Марсе, бурят буквально на сантиметры. Хотя мы никогда не найдем жизнь на глубине в сантиметры, их работа — это уже большой успех!
Глубоко под Землей тоже есть жизнь, даже на километровой глубине. Например, в подземных озерах живут бактерии, примитивные организмы. Недавно была публикация радара, летающего вокруг Марса, который обнаружил на глубине 1,5 км большие резервуары соленой воды. И это только то, что мы измерили нашими приборами на современном Марсе. Там тепло, там жидкость, там куча химических элементов. Это одно из подтверждений нашей гипотезы о том, что жизнь на Марсе есть или была.
Полную версию интервью с ученым смотрите на нашем канале в программе Алексея Семихатова «Вопрос науки».
Марсоход в озере: как ровер Perseverance будет искать жизнь на Красной планете — видео
«Месседж» новой миссии NASA примерно таков: если жизни на Марсе и нет, то она наверняка была и уж точно будет.
Так в NASA называют временной промежуток между вхождением космического аппарата в плотные слои марсианской атмосферы и собственно контактом с поверхностью. У нового ровера Perseverance («Настойчивость») 18 февраля 2021 года это было практически так же, как в 2012 году у Curiosity («Любопытство»): аппарат мчался со сверхзвуковой скоростью (48 тысяч километров в час) и его огнеупорный щит нагрелся до тысячи с лишним градусов по Цельсию. На высоте примерно 12 километров над поверхностью Perseverance раскрыл парашют, а потом сбросил щит, словно крышку от объектива.
Замедляться помогали тормозные двигатели, но ситуация такова, что их нельзя было установить на самом ровере — слишком опасно для чувствительной аппаратуры. Поэтому, когда до Марса оставалось буквально 20 метров, аппарат проделал хитрую манипуляцию под названием sky crane maneuver — «манёвр небесного крана»: спустил марсоход на специальных тросах, а сам отлетел подальше и сел на безопасном расстоянии от своего ценного груза.
Когда в NASA ещё продолжалось ликование, ровер уже начал присылать первые фото. Снимки сделаны на специальные камеры, которые служат марсоходу «глазами» — помогают передвигаться и ориентироваться в пространстве: Hazcams, или Hazard Cams, — «камеры обнаружения опасности». Таких у «Персеверанса» шесть: четыре впереди и две сзади. А в общей сложности на борту марсохода 23 всевозможные камеры для разных целей: одни для приземления, другие будут выполнять научные задачи. А задачи в целом такие: поиск следов древней жизни на Красной планете и возможностей для жизни человеческой. Учёные уверены: если на Марсе кто-либо обитал, то совершенно точно обитал здесь.
Это почти 50-километровый ударный кратер, который назвали Езеро (Jezero) — в честь одноимённого посёлка в Боснии и Герцеговине. Дело в том, что в переводе с нескольких славянских языков это слово значит «озеро». Планетологи сочли, что оно идеально подходит для этого кратера, поскольку у них есть весьма веские основания считать, что это действительно бывшее озеро. C ним соединены пересохшие русла рек, и вообще это место напоминает учёным долину Миссисипи.
Более того, ещё около 15 лет назад появились научные данные о том, что в Езере есть глинистые минералы. А глина может образовываться только в присутствии воды в жидком состоянии.
Это определённо дно водного резервуара, где когда-то на ранних этапах Марса была вода. Марсоход фактически находится на дне высохшего озера. Это просто видно по рельефу. И если в этом озере были какие-то микроорганизмы, то на высохшем дне этого озера могли остаться их фрагменты
Глава отдела ядерной планетологии Института космических исследований РАН
«Предок» Curiosity. Что случилось с первым марсоходом в истории
Как найти жизнь на Марсе?
По мнению учёного, важнейшая часть миссии — это сбор образцов марсианского грунта для его последующей доставки на Землю.
Вот в такие герметичные тубусы «настойчивый» ровер будет собирать реголит. Предполагается, что это станет первым этапом амбициозной программы Mars Sample Return Mission — миссии по возвращению марсианских образцов. Она предусматривает сложную схему действий. Предстоит отправить к Марсу ещё два аппарата: орбитальный Earth Return Orbiter плюс спускаемый Sample Retrieval Lander с планетоходом и собственной небольшой ракетой. Планетоход заберёт грунт у «Персеверанса» и сложит его в ракету, та стартует с ним с поверхности, долетит до околомарсианской орбиты и перегрузит образцы туда, а орбитальный аппарат полетит с ними обратно к Земле. Запуск обоих аппаратов запланирован на 2026 год. По расчётам, марсианский грунт будет в руках учёных через пять лет после этого.
Самое главное, что эти образцы будут собраны с разных участков вдоль движения марсохода. Ясно, что их будут отбирать с точки зрения наибольшего интереса, наибольшей вероятности обнаружения остатков возможной примитивной жизни на раннем этапе эволюции Марса. Если всё это привезти на Землю, то здесь уже подключится вся мощь современной научной аппаратуры, которая позволяет найти признаки наличия ДНК с очень малыми концентрациями, с очень малым числом таких конкретных объектов
Глава отдела ядерной планетологии Института космических исследований РАН
