Марс - Красная Звезда
Заходите к нам на форум: задавайте вопросы - получайте ответы!
Исследование Солнечной Системы - Марс
 Исследователи
Планетарные марсоходы
Страница: "Mars Pathfinder", MER-А/MER-B, Полевые работы, Начало миссии (Part #1, Part #2), Посадка на Марс (Part #1, Part #2, Part #3, Part #4, Part #5), Продолжение работы (Part #1, Part #2, Part #3, Part #4, Part #5, Part #6), Кратеры и Холмы (Part #1, Part #2), "От зимы до зимы" (Part #1, Part #2), Кратер Виктория (Part #1, Part #2, Part #3), Последний Парад (Part #1Part #2), Цель Индевор (Part #1, Part #2, Part #3, Part #4, Part #5), На краю (Part #1, Part #2, Part #3), Галерея марсоходов Pathfinder и MER;
Марс - красная звезда
Все на Марс - атака 2003 года

Полевые работы на Марсе

    Дух Джона Уэсли Пауэлла должен быть доволен - полку прославленных одноруких геологов прибыло. Более ста лет прошло с тех пор, как Пауэлл возглавил экспедицию, на трех лодках прошедшую по Большому Каньону. В то время другие планеты были всего лишь размытыми пятнами в линзах телескопов, а о космических путешествиях мало кто даже мечтал. Пауэлл потерял правую руку в Гражданской войне, и он прекрасно понял бы, какую работу проделали два "одноруких" марсохода НАСА и управляющие ими с Земли ученые. В январе 2004 года Spirit и Opportunity высадились на Марс - так начались поиски следов воды.

    Во время ПауЭлла геологов интересовало, как вода, источив розовые камни плато Колорадо, сотворила в нем лабиринт каньонов. В наши дни специалисты изучают ее роль в формировании ландшафта Красной планеты. В 1869 году разношерстная компания под руководством Пауэлла вопреки всем ожиданиям сумела выжить в почти стодневном путешествии по смертельно опасным речным порогам. Подобно этим смельчакам, марсоходы продолжали исправно работать много дольше отведенных им 90 дней. Полевой геолог Пауэлл своей единственной рукой раскалывал камни и делал записи, а марсоходы при помощи трехсуставного манипулятора управлялись с фотокамерой и специальной фрезой, необходимой для взятия проб скальных пород.
    Полевые исследования - вот то главное, что сближает марсоходы и старину Пауэлла. Для геологов это термин, он говорит об открытиях, сделанных после упорной работы, когда ты сам собираешь образцы, находишь выходы горных пород и извлекаешь минералы из-под поверхности Земли. Полевые исследования дают ученым возможность с уверенностью говорить о геологическом строении ландшафтов, которые ранее они могли видеть лишь из далека. Изучая строение Большого Каньона, осматривая разноцветные слои известняка, песчаника, мрамора, сланца, вулканических пород и гнейса, Пауэлл взбирался на утесы километровой высоты. Когда он одолевал подъем на вершину, его глазам представала обширнаяя панорама каньона, и он мог зарисовать в блокноте план местности. Кроме того, он точно определял, из каких пород состоят отдельные камни, основываясь на цвете и последовательности составляющих их пластов. Так и сегодня благодаря полученным двумя марсоходами данным ученые получили возможность проанализировать снимки, сделанные с орбиты Красной планеты.

Так выглядел Марс
Около четырех миллиардов лет назад атмосфера Марса была плотнее и теплее из-за извергаемых вулканами газов. Роверы нашли свидетельства суще-ствования соленых озер с повышенной кислотностью.
КАК ВЫГЛЯДЕЛ МАРС МИЛЛИАРДЫ ЛЕТ НАЗАД?

    Взять, к примеру, извилистые каналы, заметные на иссушенной поверхности Марса. Они так похожи на русла огромных пересохших рек, что предположение о существовании на Марсе в некую отдаленную эпоху воды казалось вполне оправданным. Однако доказательств этого не было. Некоторые ученые утверждали, что каналы могли проложить холодные потоки жидкого углекислого газа. Другие говорили, что на Марсе никогда не было достаточно мягкого климата и поэтому в жидкое состояние вода могла переходить только на очень короткое время. Это подтверждается отсутствием мощных залежей известняка и других карбонатных минералов, которые обязательно бы остались, если на Марсе некогда существовала теплая, богатая углекислым газом атмосфера. Но теперь марсоходы Spirit и Opportunity нашли прямые и убедительные свидетельства того, что некогда на Марсе плескалась вода. Ученые почти уверены, что это было в раннюю эпоху жизни планеты, более трех миллиардов лет назад. Возможно, вода существовала тогда только в виде паводков и время от времени пересыхающих луж и ручьев. Но становится все более очевидным, что когда-то, пусть и на протяжении короткого периода, воды на Марсе было вполне достаточно, вероятно, были даже океаны. И сегодня очень велико искушение предположить, что на Красной планете, с ее когда-то тёплым и влажным климатом, существовала, а может все еще существует жизнь.
    Если бы на Марс удалось доставить настоящего геолога (что, кстати, обошлось бы в несчетные миллиарды долларов), то, облаченный в скафандр, он за неделю сделал бы все то, на что у каждого из аппаратов ушло больше года. Но на сегодняшний день марсоходы, работающие на солнечной энергии, - наилучшая замена человеку. "С самого начала мы хотели получать изображение с таким же разрешением, как у человеческого глаза", - говорить Джим Белл, астроном из Корнельского университета, руководящий paбoтoй панорамных камер со cтepeocкoпическим "зрением", которыми оборудованы марсоходы. Их объективы находятся почти на высоте человеческого роста, в полутора метрах от земли - на мачте, возвышающейся над солнечными батареями. Работой марсоходов руководила группа ученых, возглавляемая Стивом Сквайрсом, планетологом из Корнельского университета. "Ого! Посмотрите-ка!" - однажды вечером воскликнул Стив. Дело было в конце 2004 года, и ему частенько приходилось говорить "ого!" в те дни, а точнее в те солы, если использовать термин, обознавающий марсианские сутки, длительность которых составляет 24 часа 39 минут.

Кратер Эндьюранс

    Тем вечером, спустя десять месяцев после посадки марсоходов, Сквайрс разглядывал очередное изображение поверхности Марса - примерно раз в день марсоходы посылают на Землю радиограмму с новыми данными. Этот снимок был из очередного "урожая", собранного Opportunity. Композиционно безупречная фотография, сделанная с внутренней стороны края кратера Эндьюранс - 130-метровой воронки, возникшей в результате падения метеорита. На переднем плане - обрывающийся влево склон. Справа вдаль уходит массивная изломанная скала серого цвета. Низкое марсианское небо. И видно, что края кратера обрамляют как раз такие отложения, какие, по предположению минеролога Роджера Бернса, могли быть образованы в водных условиях.
    Возбуждение Сквайрса легко понять - это была сбывшаяся мечта планетолога: "Подумать только - мы сейчас в кратере, образованном в отложенных водой осадочных породах! Наши ожидания более чем оправдались".
     Сквайрс шестнадцать лет трудился над созданием аппаратов, оснащенных полным набором геологических приборов и инструментов, необходимых для работы на Марсе. Шесть лет назад к нему присоединился Рэй Арвидсон из Университета Вашингтона. Pэй стал ближайшим помощником Стива, вместе они провели множество испытаний моделей марсоходов. В конце концов им удалось убедить НАСА и конгресс выделить деньги на осуществление проекта, в НАСА даже приняли решение об отправке на Марс не одного, а двух аппаратов, чтобы увеличить шансы на успех.
    И вот в начале 2004 года марсоходы оказались на месте. Вместе с ними было послано еще несколько зондов - ученые воспользовались необычно близким расположением планет, которое позволило преодолеть путь от Земли до Марса всего за шесть месяцев. Некоторые из этих космических проектов закончились неудачей, но Mars Express, орбитальный аппарат Европейского космического агенства, достиг цели. Удачным был и полет Spirit, а через три недели к нему присоединился Opportunity. Войдя в атмосферу планеты, для снижения скорости марсоходы раскрыли парашюты, а потом включили тормозные двигательные установки. Для смягчения касания с поверхностью они надули воздушные мешки. Оставшиеся восемь метров аппараты преодолели в свободном падении. Так марсоходы совершили посадку на противоположных сторонах планеты, оказавшись в совершенно разных, непохожих местностях.

Сравнение голубики и земных образований
Фон: земной пейзаж, черно-белое изображение в центре: марсианская черника. Такие структуры вормируются под постоянным действием воды.
ПУТЕШЕСТВИЕ МАРСОХОДОВ ПО КРАСНОЙ ПЛАНЕТЕ
Траектория перемещения марсохода Opportunity на Марсе. Марсоход совершил посадку 25 января 2004 года и совершил длительное путешествие.
Путешествие Марсохода Opportunity

    Из космоса кратер Гусев, в который опустился Spirit, выглядел идеальным местом для поиска древних озерных осадочных пород. 150-километровая чаша кратера лежит в 15 градусах к югу от экватора, на краю высокогорной области. В кратер впадает огромный канал, чрезвычайно похожий на русло древней реки. Но после посадки Spirit 4 января 2004 года надежды ученых - например, на то, что в кратере может находится высохший ил, - испарилась. Марсоход окружала лишь труднопроходимая, заваленная обломками скал равнина. "Там была только лава - однородная, твердая, жесткая базальтовая лава", - говорит Сквайрс. Если в кратере когда-то и было озеро, его дно давным-давно залили потоки лавы. Первые пробы обнаружили лишь незначительные следы минералов водного происхождения: камни, которые лежали рядом со Spirit, время от времени увлажнялись, но никогда не были полностью погружены в воду.
    Марсоход отправил на Землю захватывающие, но в то же время разочаровывающие изображения приземистых холмов, лежащих в юго-восточном направлении. Они были явно старше, чем потоки лавы, которые затронули только их подножия. Эти возвышенности, возможно, знавали иные, более влажные времена, но до них было три километра, что в несколько раз превышало расстояние, на которое был расчитан Spirit. Марсоход обследовал близлежащий кратер Бонневиль, который также оказался покрытым базальтовой корой. Затем ученые отправили его в путь через пустыню, по кратчайшему маршруту к холмам, которые назвали холмами Колумбии - в память о космическом шаттле, взорвавшемся 1 февраля 2003 года. В самом начале пути Spirit испытывал досадные затруднения из-за того, что память в его компьютере оказалась переполненной. Тогда в центре управления на 3емле подготовили и переслали новую программу. С тех пор марсоход о неисправностях больше не сигнализировал. Ученым удалось также ускорить его ход, оптимизировав подпрограммы, управляющие передвижением и позволяющие избегать препятствий. Иногда за марсианский день Spirit преодолевал более ста двадцати метров.
    На 156-й сол (на Земле в это время была середина июня) Spirit дoбpaлcя до холмов. «Мы словно перенеслись на другой континент», - говорит геолог Ларри Крамплер. Холмы Колумбии оказались сложенными из вулканического пепла и обломков метеоритов. Однако в противоположность твёрдым породам вулканической равнины камни на их склонах часто оказывались мягкими, похожими на известняк и легко поддавались фрезе Spirit. На основании исследования слоистой структуры камней можно было сделать предположение о том, что некогда сквозь них просачивалась вода. И Spirit подтвердил это, обнаружив минералы, недвусмысленно указывающие на то, что вода здесь была. Сначала нашли серый кристаллический гематит, окисел железа, который часто (но не всегда) возникает в результате воздействия воды. А затем, в декабре 2004 года, добыли наконец решающее доказательство: железосодержащий минерал гетит, который никак не мог появиться без воды. Стало очевидно, что в далеком прошлом эти холмы были просто пропитаны влагой.
    Это была замечательная находка, но все же не столь ошеломляющая: Opportunity нашел следы воды гораздо раньше. Его место посадки - плато Меридиана - было выбрано учеными потому, что именно здесь с орбиты Марса зафиксировали инфракрасное излучение серого гематита. И если обнаружение этого минерала в кратере Гусев стало приятной неожиданностью, то здесь именно его с самого начала и искали. После посадки Opportunity прошел двести метров по практически идеально плоской равнине, а затем совершенно случайно оказался в небольшом одиноком кратере диаметром двадцать метров.
    Стало ясно, что это невероятная удача, как если бы мячик для гольфа попал в лунку с расстояния 500 миллионов километров. В девяти метрах вдоль по краю кратера, получившего название Игл, был замечен выход породы светлого цвета. При помощи абразивной фрезы марсоход взял пробу, исследовал породу, чтобы выявить ее химический состав и содержащиеся в ней минералы, и тщательно «рассмотрел» ее - в том числе и аппаратом для микроскопической съемки. В результате было получено множество доказательств того, что некогда в этой области Марса воды было в избытке.
    Пористая скальная порода оказалась богата минералами, которые оставила в ней вода: сульфатом магния (обычная горькая соль), бромидами, хлоридами и соединениями, содержащими железо. Были здесь и небольшие серые шарики размером от перечного зернышка до горошины, частью рассыпанные по поверхности планеты, частью еще не отделившиеся от породы. Эти шарики вскоре назвали «голубикой». В них содержится большое количество гематига, и они образуют тот видимый с орбиты серый слой, который и привлек внимание исследователей к плато Меридиана. Ученые пришли к выводу, что все эти минералы сформировались в породе в то время, когда соленые подземные воды профильтровывались через песок и пористые породы.
    Самым верным доказательством стал тридцатисантиметровый участок породы, получивший шутливое название Последний Шанс. Его пласты были сильно изогнуты. Присутствовавшие в научной группе седиментологи (специалисты по осадочным породам) ликовали: «Косая слоистость!» Она образуется, когда над песчаным дном одна за другой прокатываются небольшие волны, создавая узор, который затем скрывают и сохраняют более поздние отложения. «Если вы пойдете на ближайший пляж или ручей и немного там покопаете, то увидите примерно такие же узоры», - говорит Дейв Рубин, седиментолог из Геологической службы США.

Существование воды на Марсе

    Никто не может точно сказать, в каких именно формах существовала вода на этой марсианской равнине. Однако ученые, воодушевленные полученными полевыми данными, ищут подсказки на орбитальных снимках Марса, а также в некоторых необычных местах 3емли.
    Так, сделанные со спутника снимки показывают, что выходы светлой породы простираются далеко за пределы гематитовой зоны. Брайан Хайнек из Колорадского университета подсчитал: если вся эта светлая порода - порождение воды, то площадь влажного района могла быть сопоставима с площадью Балтийского моря. Глубокие марсианские ущелья свидетельствуют о том, что толщина светлой коренной породы в некоторых местах может достигать пятисот метров. Плескалось ли когда-нибудь над плато Меридиана настоящее море? «Точно сказать нельзя, - говорит Хайнек, - но вода точно присутствовала здесь повсеместно, и в больших количествах».
    Марджори Чен, геолог из Университета Юты, провела сравнение местности, в которой совершил посадку Opportunity, и каньонов на юге Юты. Чен изучает небольшие круглые камешки, которые продаются в сувенирных лавках США под названием «шарики моки» (индейцы племени хопи верят, что этими камешками играют духи их предков, которых они называют моки). Вместе с коллегами она обнаружила, что эти шарики, миллионами рассыпанные среди красных скал Юты, состоят из песчаника, укрепленного богатыми железом минералами, в том числе гематитом и гетитом, которые в виде осадка выпали из воды.

КАК ВЫГЛЯДЕЛ МАРС МИЛЛИАРДЫ ЛЕТ НАЗАД?
Слева: залежи льда вблизи северного полюса, сфотографированные орбитальным аппаратом Mars Express. Справа: веерообразная осадочная формация, замеченная со спутника Mars Global Surveyor. Возможно, она была создана впадавшей в озеро марсианской рекой.
Залежи

    Когда в 2003 году ученым из группы Чен стало известно, что один из марсоходов отправляют в богатую гематитом местность, они высказали предположение о том, что там, возможно, будут обнаружены такие же шарики. Их отчет еще не был опубликован, когда с Марса полyчили фотографии «голубики». Ученые немедленно подготовили новую статью о связи между «шариками моки» и марсианской «голубикой». Тот факт, что формирование шариков из Юты могут ускорять живущие под землей бактерии, позволил докладчикам выдвинуть смелую гипотезу: в древности на Марсе, возможно, существовали микроорганизмы, которые и способствовали укреплению этих шариков.
    Известие о том, что среди найденных там минералов присутствует сложный сульфат под названием ярозит, тоже вызвало радостные восклицания. На 3емле ярозит образуется только во влажной кислотной среде, например в стоках шахт. Йохан Варекамп из Уэслейского университета обнаружил, что эти марсианские минералы чрезвычайно похожи на те, что встречаются в районе вулканической активности на границе между Чили и Аргентиной. Там у подножия вулкана есть озеро с повышенной кислотностью, в которое впадают ярко-красные ручьи: в воде присутствует гематит. Но Варекамп отмечает, что, несмотря на высокую кислотность, «вода в этих ручьях и в озере просто кишит микроорганизмами».
    Издавна в качестве опровержения теории о существовании на Марсе в далекие времена теплого и влажного климата приводился такой аргумент: на Kpacнoй планете отсутствуют карбонатные минералы, которые должны были остаться, если бы некогда она была укутана в «одеяло» из углекислого газа. Но этот довод теряет актуальность, если допустить, что вода, существовавшая на Марсе на ранних стадиях его развития, обладала высокой кислотностью из-за выбрасываемой вулканами серы, - а ведь кислота препятствует образованию карбоната.
    Наличие ярозита говорит также о том, что в жидком виде вода на Марсе была недолго. Если бы в течение продолжительного периода после образования ярозита климат оставался влажным, этот минерал наверняка бы исчез. Слои осадочных пород на плато Меридиана достигают сотен метров н толщину. Если каждый слой формировался в ходе цикла увлажнения и осушения, то на их образование ушло менее полумиллиона лет. Это всего лишь мгновение для геологической истории Марса, насчитывающей четыре с половиной миллиарда лет.
    Почему же вода исчезла так быстро? Где она теперь? Какая-то ее часть, возможно, была навсегда потеряна, когда водяные пары, поднимаясь в верхние слои атмосферы, подвергались воздействию солнечной радиации: вода распадалась на атомы, которые улетали в космос. Другая часть остается на Марсе в виде полярных ледяных шапок. И немало воды может скрываться под поверхностью Марса, например в виде ледников, погребенных под слоем пыли. Подтверждение этому может получить Mars Express, который при помощи 40-метровой антенны-радиолокатора будет исследовать Красную планету с целью отыскать воду или лед, спрятанные на глубине до двух километров. Возможно, Mars Ехрrеss уже обнаружил косвенное доказательство наличия на Марсе жидкости, скрьтой под поверхностью: похоже, в атмосферу просачивается метан. Появление этого газа можно было бы объяснить падением кометы или скрытой вулканической активностью, но метан может быть и признаком того, что на глубине во влажных участках сохранились микроорганизмы.

    Между тем марсоходы, к приятному удивлению руководящих ими с Земли ученых, шли все дальше и дальше. Лишь после года работы стали проявляться некоторые признаки старения. Начал было барахлить мотор в правом переднем колесе Spirit, но потом эта неполадка вроде бы исчезла. В октябре после суровых холодов, когда ночью температура опускалась ниже 110 градусов по Цельсию, вышел из строя один из приборов Opportunity. Еще при разработке проекта предполагалось, что песок, оседающий на солнечных батареях, в конце концов лишит аппараты энергии. Но пыль сдували марсианские вихри. Таким образом, Sрirit продолжил изучать судьбу воды среди скал и долин холмов Колумбии, а Opportunity отправился в дальний путь - насколько хватит его стареющих механизмов. В декабре Opportunity покинул кратер Эндьюранс и двинулся на юг. Пройдя 160 метров, он наткнулся на обломки своего теплозащитного экрана, который упал на поверхность Марса после того, как был сброшен в верхних слоях атмосферы. А неподалёку был найден металлический объект с неровной поверхностью, размером примерно с баскетбольный мяч. Это - первый метеорит, обнаруженный на другой планете.
Устройства намотки спидометров и одометров.
2005 - , Проект "Исследование Солнечной системы"
Открыт 15.12.2005, E-mail: lobandrey@yandex.ru