Як місія "Марс-2020" допоможе доставити на Землю шматочок Червоної планети

Як відбуватиметься трьохетапна місія, яка скоро досягне Марса і через приблизно 10 років доставить до нас зразки ґрунту, в яких шукатимуть ознаки можливого існування життя у далекому минулому Червоної планети.

Про це розповідають в Каліфорнійському технологічному інституті (Калтех).

У холодній, беззмістовній порожнечі за межами Землі остання марсіанська місія НАСА зі швидкістю 69 000 кілометрів на годину прямує до Червоної планети. Місія "Марс-2020" подолала половину шляху своєї подорожі у жовтні 2020 року, і, як очікується, приземлитися на твердий ґрунт 18 лютого.

Ця місія — перша частина зухвалих планів зробити те, чого людство ще ніколи не робило: повернути на Землю шматочок іншої планети (з Місяця теж були доставлені породи, але Місяць — не планета). Цей план, відомий як “Повернення зразків з Марса”, передбачає три місії упродовж десятиліття.

Для Кена Фарлі, професора геохімії Фонду В. М. Кека в Калтех та наукового співробітника місії, "Марс 2020" — це кульмінація років мріянь та ретельного планування.

“Ідея повернути зразок з Марса сягає десятиліть”, - говорить він. “Зараз ми в такому положенні, що якщо все піде за планом, зразки повернуться на Землю у 2031 році. Це звучить як тривалий період, але до цього моменту, коли я вчився в аспірантурі, залишалося 10 років. Зараз ми дійсно це робимо”.

Як тільки місія благополучно прибуде, вона розгорне дві машини: вертолітний безпілотник Ingenuity (Винахідливість) та ровер Perseverance (Наполегливість). Ingenuity перевірить нашу здатність користуватися літальними апаратами на планеті із щільністю менше 1 відсотку земної. Perseverance займатиметься задачею, за яку належать нагороди у вигляді потенційної зміни парадигм: буріння скелястої поверхні Марса для дослідження можливої наявності ознак життя, яке могло колись існувати там.

Багато в чому ровер Perseverance дуже схожий на попередні марсохідні місії, які NASA та Лабораторія реактивного руху, якою керує Калтех для NASA, відправляли на Марс. Ці попередні ровери, включаючи Opportunity (2004), Spirit (2004), Sojourner (1997) та Curiosity (2012), були розроблені для проведення вимірювань атмосфери та поверхні планети та передачі їх до нас. За зовнішнім виглядом схожий на Curiosity, але більший, важчий та із системою збереження зразків замість бортової лабораторії, Perseverance збиратиме зразки порід, щоб підготувати їх до повернення на Землю.

Це відбуватиметься в картері Джезеро, який, як вважають, колись містив озеро розміром з озеро Тахо (площа поверхні майже 500 кв км), коли мільярди років тому на Марсі ще була рідка вода. Фарлі каже, що головною привабливістю Джезеро є добре збережена дельта річки — геологічна особливість, яка утворюється, коли річка скидає велику кількість осаду, впадаючи в озеро чи океан. На Землі дельти річок є продуктивними місцями, де процвітає життя, тому думка полягає в тому, що якщо життя коли-небудь розвивалося де-небудь на Марсі, можливо, його також було предостатньо в дельтах Червоної планети.

Так, у баченні художника, кратер Джезеро міг виглядати як озеро, коли на Марсі ще існувала рідка вода. NASA/JPL-Caltech

“Джезеро мав бути місцем, яке було придатним для життя”, - говорить Фарлі. “Життя у тому вигляді, як ми його знаємо, могло б жити в цьому озері, а грязь дельти справді добре зберігає біопідписи життя”.

Коли “Наполегливість” прибуде в регіон, який здається перспективним для дослідницької групи, він отримає зразок за допомогою свердла, яке вирізає циліндричний керн під час буріння породи. Такі керни є цінними для дослідників, оскільки вони надають вигляд поперечного розрізу шарів та інших особливостей породи. Марсохід висвердлить з ґрунту близько 40 кернів, кожен розміром приблизно з паличку крейди, і запечатає їх у пробірки для зразків. У якийсь момент ровер помістить їх на марсіанську поверхню для подальшого вилучення.

“Після того, як ми їх висвердлимо, ми зробимо дещо, що здається божевільним: ми вкладемо їх на ґрунт у те, що ми називаємо кешем”, - говорить Фарлі. “У наступних двох частинах програми ми збираємося прибути за ними і повернути [на Землю]”.

Візуалізація ровера “Спусковий апарат для повернення зразків”, що наближається до зразків кернів, залишених марсоходом Perseverance. НАСА ще не затвердила його місію. NASA/JPL-Caltech

У 2026 або 2028 році, на другому етапі програми з повернення зразків, у напрямку до Червоної планети буде запущений “Спусковий апарат для повернення зразків”. На борту спускового апарату знаходитиметься ровер і ракета. Після посадки у кратері Джезеро марсохід дістане кеш з кернами, залишених “Наполегливістю”, і помістить їх у ракету. Коли керни будуть поміщені, ракета вилетить з поверхні і розмістить контейнер розміром з баскетбольний м′яч, який містить зразки, на орбіті навколо Марса.

Останнім етапом повернення зразків буде відправлення ще одного космічного апарату, який здійснить такий самий довгий шлях до Червоної планети, але коли він прибуде, він не приземлиться. Натомість, “Орбітальний апарат повернення на Землю” отримає орбітальний кеш зі зразками порід і повернеться назад до Землі. NASA та Європейське космічне агентство забезпечать компонентами місії "Спусковий апарат для повернення зразків" та "Орбітальний апарат повернення на Землю", а повернення на Землю планується на початку 2030-х років.

Це тривалий строк; розробка "Марс-2020" розпочалася у 2013 році, а планетарні зразки будуть повернуті принаймні через 18 років. Але, каже Фарлі, є вагомі причини робити це саме так.

“Просто надто складно відправляти все одразу”, - каже він. “І має сенс розподілити їх протягом декількох років, тому сума коштів, яка вам потрібна протягом одного року, не надто велика. Крім того, вам потрібно чимало таланту, щоб винаходити і будувати нові речі, які потребує кожна частина цієї місії. Розробляючи їх протягом тривалого періоду, ми можемо мати достатню кількість інженерів для цього”.

Якщо буде затверджено, ракета з поверхні Марсу виведе контейнер з відібраними там зразками на орбіту навколо планети. Пізніше планується отримати їх і повернути на Землю. NASA/JPL-Caltech

Які переваги у поверненні марсіанських порід на Землю?

По-перше, оскільки форми життя, що існували на Землі 3,5 мільярда років тому, були набагато примітивнішими, ніж сьогодні, викопних решток знайти неможливо. Виразні ознаки мікробів, що існували на той час, які були простими і делікатними, набагато важче впевнено ідентифікувати, ніж шматок динозавра. Для виявлення тих ознак життя потрібні дуже чутливі прилади — обладнання, яке просто занадто велике і важке, щоб його можна було поставити на ракету і запустити в космос.

“Деякі інструменти, які ми будемо використовувати для тестування, такі ж великі, як і автомобіль”, - говорить Фарлі. “Ви просто не можете полетіти з чимось подібним, тому, якщо ми коли-небудь збираємось отримати кількісну історію Марса та чіткі докази потенційного марсіанського життя, ми повинні повернути зразки. І тягар доказування того, що на Марсі було життя, дуже великий. Ви повинні бути впевнені, і найкращий спосіб для нас бути впевненими — це дослідити ці зразки в лабораторіях тут, на Землі”.

Незважаючи на той факт, що в даний час Марс занадто холодний і сухий, щоб зараз існувати будь-якій відомій формі життя, у цілях безпеки керни зберігатимуться в захищеному контейнері, поки не буде підтверджено, що вони не містять живих марсіанських організмів.

Якщо все піде правильно, і NASA успішно поверне зразки, знання, які ми отримаємо про Марс, можуть бути величезними, говорить Фарлі, а також можуть дати уявлення про наше власне походження.

“На цій планеті життя процвітало 3,5 мільярди років тому в мілководних озерах і морях”, - говорить він. "Джезеро — це неглибоке озеро на Марсі віком 3,5 мільярдів років, тож яка різниця між цим озером і древніми озерами та морями на Землі? Чи існувало життя в Джезері? Якщо ви створюєте придатне для життя середовище, чи завжди життя з’являється? Або є щось магічне на нашій планеті?”

“Відповідь на це запитання глибокодумна”, - додає він. “Останнє десятиліття показало, що галактика наповнена мільярдами планет, і багато з них, ймовірно, придатні для життя. На скількох з них є або було життя?"

Читайте ще цікаві новини про космос.