Съвременни мисии до Марс

Съвременни мисии до Марс и последни  теории за евентуално наличие на живот на планетата

Автор: Светослав Александров

Въведение

 

Марс е четвъртата планета в  Слънчевата система и често е наричана Червената планета поради характерния  оттенък на почвата. Преди началото на космическата ера Марс винаги се е считал  за най-вероятен кандидат за наличието на извънземен живот. Астрономи са  смятали, че виждат на повърхността структури, които обозначавали като канали. Съвсем  естествено възникнала хипотезата, че каналите представляват изкуствени  конструкции, построени от чужд интелект. Кулминацията на теориите за наличието  на извънземен живот настъпила през 1938 година, когато била излъчена радио  драма, вдъхновена от книгата на Хърбърт Уелс – ”Война на световете”. Много хора  повярвали в историята за инвазията на марсианци през тази година и това довело  до масова паника. [13]
  Друг феномен, който наблюдавали  астрономите, бил смяната на цвета на повърхността на планетата през годината. Считало  се, че причината за това е наличието на растителност, която избуява през  топлите периоди и изпада в анабиоза през студените сезони. [13]

  През юли 1965 г. космическият  апарат ”Маринър 4” облетял Марс и изпратил към Земята общо 22 снимки на  Червената планета с висока разделителна способност. Според изображенията на  ”Маринър 4” голяма част от повърхността е покрита с кратери. Потвърдено е и  наличието на тънка въгледвуокисна атмосфера. От това били изведени няколко  заключения, сред които най-важното е – докато Земята е динамична планета,  където непрекъснато се формират планини, променят се характеристиките на  континентите,  то Марс е неактивен в  геологическо отношение. Очевидното наличие на тънка атмосфера, ниски  температури и липса на океани нанесло силен удар върху хипотезата за наличието  не само на интелигентен живот, но и на най-примитивни форми. [9]

  През 1976 г. космическите апарати  ”Викинг 1” и ”Викинг 2” успешно кацнали на Марс. Биологичните експерименти на  тези мисии установили необичайна химична активност на почвата, но въпреки това  нямаме заключителни данни за наличието на живот на Марс. В детайли резултатите  на ”Викинг 1” са описани в следващата глава. Според официалното становище на  Марс имаме наличие на силна ултравиолетова радиация, почвата е суха и това  абсолютно отхвърля възможността за наличието на живи организми на Червената  планета. [13]

  Доскоро теорията, че на Марс няма  живи организми, бе широко приета сред научното общество. След 1996 година,  когато с ”Марс Глобъл Сървеър” изследването на Марс бе възобновено, хипотезата  за липса на живот на Марс бе преразгледана. Нови снимки показват наличието на  естествени канали, които предполагат, че в близкото минало повърхността на  Червената планета е била активна и че може би все още има действащи източници  на вода. [3] През 2004  г. марсоходът ”Опортюнити” потвърди, че някога на Марс е имало водни басейни. [6][12],  [14] Това доведе до предположението, че на Марс все още има течна  вода. Тази теория е разгледана в по-нататъшните глави.
  Сред последните открития от  ”Феникс” бе и наличието на перхлорати – соли на перхлорната киселина – HClO4.[12], [14]. Можем  смело да предположим, че те могат да бъдат не само метаболитен компонент за метаболитните  пътища на евентуални марсиански микроорганизми [11],  но и основната причина за поддържането на водата в течно състояние –  разтворените перхлорати могат да доведат до снижаването на точката на топене до  -70°C. [12], [14]
  Ако горната хипотеза се докаже  като вярна, хипотезата за стерилен Марс, на който животът е невъзможен, трябва  да се преразгледа. Новите данни показват, че днес на Червената планета все още  могат да съществуват живи микроорганизми.
Най-новото откритие бе през  2008-2009 г., когато спускаемият апарат ”Феникс” засне малки капки течност.


РЕКЛАМА:

***

 

Първоначални данни от повърхността на Марс  и как те влияят на по-нататъшното търсене на живот на Червената планета

 

За да могат да се интерпретират  правилно резултатите от съвременните мисии до Марс, първо трябва да се разгледат  предходните мисии, защото резултатите от техните научни експерименти  продължават да се използват и при съвременни дискусии.
  През 1976 г. на борда на ”Викинг  1” и ”Викинг 2” са пътували идентични комплекти от инструменти. Трите  компонента на биологичния инструмент били следните: ”Компонент пиролитично освобождаване”,  ”Компонент освобождаване на белязани съединения”, ”Компонент газова обмяна”. Друг  инструмент, пътувал на борда на сондите ”Викинг”, е бил ”Газов хроматограф –  Мас Спектрометър”. [2]

  Най-интересните данни, получени  от тези инструменти, са тези от ”Компонент освобождаване на белязани  съединения”. Най-общо представено – малък обем почва е била смесена с малък  обем дестилирана вода и малък обем хранителна съставка. Хранителната съставка е  била белязана с радиоактивен елемент – въглерод-14 (С-14). Почвата била  инкубирана за 10 дни и се считало, че ако в почвата на Марс имало наличие на  микроорганизми, те биха освободили известно количество белязан газ поради  метаболитната си активност. Интересното е, че резултатът от експеримента е положителен – т.е. сам по себе си той  наистина показал, че газ се отделя – следователно в почвата на Марс трябва да има  множество микроорганизми.[2]


    Общ вид на инструмента ”Компонент  освобождаване на белязани съединения”. В долната част на ”бутилката” се намира  пробата (Sample), към нея се прибавя хранителната  среда (Labeled Nutrient Medium), в  долната част на снимката е детекторът за C-14 (Detector for C-14). Изображение : NASA/MSSS

Но газовият хроматограф, който е  трябвал директно да открие наличието на въглеродни атоми в почвата, не успял да  открие такива – т.е. резултатът е отрицателен!  Очевидно има противоречие между двата инструмента – според данните от единия  живот на Марс трябва да има, защото има данни за метаболизъм, а според данните  на другия –живот няма, защото не може да бъде открита органичната съставка! [2]
  Затова с данните от ”Викинг” е  било трудно да се отговори дали на Марс има живот или няма. Днес все още има  разгорещени дискусии между учени, които застъпват и едната, и другата хипотеза. Един от най-големите  привърженици, които считат, че ”Викинг” е открил живот на Марс, е ученият  Гилбърт Левин[1]. Но все пак  теорията за живота на Марс по времето на ”Викинг” била слабозастъпена в научния  свят и скептиците сред учените продължили да преобладават до появата на  съвременните мисии.

 

”Следвай водата”

 

В предишната глава разгледахме  как резултатите от мисиите през 1976 г. ”Викинг” довели до голям спор за това  дали на Марс има живот или не. Важно е да се разбере също така, че след тези  противоречиви резултати започнало да се счита, че профилът на мисиите ”Викинг”  е бил неправилен – т.е. не бива директно да се търси наличието на живот, а  първо трябва да се провери дали Марс притежава подходящи условия, които  предразполагат за живот. И до днес нямаме осъществена чисто биологична мисия до  Марс след ерата на ”Викинг”. Дори космическият апарат, който кацна на Марс за  последен път – ”Феникс” бе предвиден да проучва характеристиките на планетата,  а не самия живот! [4]
  Затова от няколко години насам се  прилага стратегията ”Следвай водата”.[5]

  Водата е задължително условие за  наличието на живот на Земята – ако организмите на Марс са устроени подобно на  земните, би следвало те също да са зависими от водата. Съвременните мисии до  Марс изпратиха множество данни, които потвърдиха наличието на подповърхностен  лед и дори на течна вода.
  През 2004 г. инструментът на  марсохода ”Опортюнити” – ”Мьосбауъров спектрометър” откри наличието на ярозит. Този минерал на Земята възниква при  престой на скала във вода с ниско pH (киселинни  условия). Рентгеновият спектрометър на същия марсоход пък установи голямо  количество сяра, която съществува под формата на сулфати. Това също  представлява доказателство, че скалите на това място някога са били покрити с  вода. [6]
  Още през 2002 г. космическият  кораб ”Марс Одисей” установи наличието на воден лед в полярните области [10]. През 2008 г. орбиталната сонда ”Марс Риконисънс  Орбитър” установи, че на Марс има и още лед – под формата на погребани  глетчери, които лежат под повърхността на средните ширини на планетата.[7]
 
  Снимка, която предполага наличие на водни  капчици в течно агрегатно състояние. Изображение : NASA/JPLCaltech/Univ. ofArizona

  През 2008 г. в областта на  северната полярна шапка на Марс кацна и космическият кораб ”Феникс”. Той потвърди  откритието на ”Марс Одисей”, че на полюсите има лед. Освен това той изпрати и  много интригуващи снимки, които показаха наличието на вода в течно агрегатно  състояние [12], [14]. Данните от ”Феникс” са  разгледани в следващата глава.

Перхлорати, течна вода, климат, нови  хипотези

За да може водата да съществува в  течно агрегатно състояние, условията на Марс трябва да са подходящи за това. Температурата,  измерена от ”Феникс” на повърхността на Марс, бе между -20 и -95°C. На Земята максимална  температура -20 °C  гарантира, че водата ще стои в твърдо агрегатно състояние – под формата на лед.  Но температурата на Марс не е единственият фактор –атмосферното налягане на  Марс е доста ниско – между 7 и 8 хектопаскала, според измерванията на ”Феникс”.  Най-простото уравнение, което демонстрира зависимостта между налягане и  температура, е уравнението за идеалния газ PV=nRT, където P обозначава  налягане, V – обем, n – молове наличен газ, R – идеална газова константа и T – температура [12]. R и n в нашия случай са константни  стойности. При това условие се вижда ясно зависимостта на налягането от  температурата – колкото по-ниска е температурата, толкова по-ниско може да бъде  налягането и обратното. Това е валидно за газовата форма на водата – т.е. водни  пари, но подобна е концепцията и за течности. Така водата може да съществува в  течно състояние и при по-ниски температури и налягания [12].  Тук обаче имаме и още един фактор – солеността, която се причинява от  перхлоратите (соли, открити от инструмента на ”Феникс” – ”Микроскопски и електрохимичен  анализатор” ) [8]. Капките, заснети от ”Феникс”, може да  са богати на соли (перхлорати), защото през годината водата непрекъснато минава  през цикли на изпарение и валежи – по време на изпарението солите се концентрират  под формата на тънък слой близо до повърхността. [12]
  Изчисления, направени от Нилтън  Рено наистина показват, че е възможно да има течна вода на Марс [12].  Наличието на течна вода на Марс обаче е само едно от условията за наличието на  живот.
  В наземни условия много от живите  организми използват кислорода като акцептор на електрони. В условията на Марс  кислородът е рядко срещан в атмосферата. Но там перхлоратите могат да играят  ролята на такъв акцептор. Има видове на Земята, които в аеробни условия  използват кислород като краен акцептор на електрони, но в анаеробни условия –  т.е. при отсъствие на кислород, използват перхлорати като такъв [11].

  Разбира се, това е просто една  хипотеза, която предлагам за хипотетичен марсиански организъм – все още не са  открити на Марс никакви организми, които да проверят експериментално тази  хипотеза.

Заключения и изводи

От горните данни могат да се  направят следните заключения и изводи:

 

    1. На Марс има голямо количество вода под формата на лед –  концентрирана в областта на полярните шапки и средните ширини

 

    1. Възможно е тази вода да съществува и в течно агрегатно  състояние – това се потвърждава от снимковия материал, данни от научните инструменти и  изчисления

 

  1. Перхлоратите могат да се използват в метаболизма на  хипотетични марсиански микроорганизми, по аналогия със земни микроорганизми.

 

БИБЛИОГРАФИЯ:

1. Levin,  Gilbert. Life After Viking: The  Evidence Mounts
  2. MSSS – Life on Mars
  3. MSSS – MOC Images Suggest Recent  Sources of Liquid Water on Mars
  4. NASA – Habitability  Versus Searching for Life
  5. NASA – Mars – A Dry Planet Compared to Earth
  6. NASA – Mars  Rover Scientists Writing Water Story from Rocks
  7. NASA – NASA  Spacecraft Detecs Buried Glaciers on Mars
  8. NASA – Phoenix  Mars Team Opens Window on Scientific Process
  9. NASA  History – On Mars:  Exploration of the Red Planet
  10. NASA  Science – Found  it! Ice on Mars
  11. NSF  Award Abstract – ”Respiratory Enzymes Used for Perchlorate  Reduction“
  12. Planetary  Society – Saltwater  at the Phoenix Landing Site?
  13. Solar  Views – Mars Introduction
  14. Universe  Today – Has Liquid Water Been Detected on Mars?

 


Европейска нощ на учените 2022 г.: