Реальные марсиане и другие трудности исследования Марса
Обнаружение воды на Марсе вошло в историю как открытие, сделанное двадцатилетним студентом Университета Аризоны, играющим в местной death-metal группе. Однажды, работая в планетарной научной лаборатории университета, молодой человек сравнивал снимки одного и того же кратера, сделанные в разное время марсианского года. Внимание студента привлек странный факт. Странные темные полосы на стенках кратера были большого размера летом, но заметно сокращались зимой. Казалось, что по стенкам кратера стекает какая-то жидкость.
Студент сразу же сообщил о своем открытии, но NASA потребовалось несколько лет, чтобы собрать больше данных о феномене. Лишь в сентябре 2015 года агентство официально подтвердило то, о чем ученые догадывались уже давно: на Марсе есть вода.
Задолго до этого, в 1970-х годах, ученые NASA заявили всему миру, что Марс является абсолютно сухим, бесплодным и мертвым местом. Теперь уже очевидно, что все не так однозначно. "Когда вы смотрите на Землю, то везде находите жидкую воду. И везде находите жизнь", - говорит доктор Джим Грин, глава отдела планетарных исследований NASA. Ученые сообразили, что марсианская вода не может быть сосредоточена в одном единственном кратере. Они начали искать, и обнаружили точно такие же темные полосы на множестве других кратеров и объектов марсианского ландшафта. Более того, некоторые из этих полос находятся в зоне досягаемости действующего марсохода Curiosity. "Мы могли бы отправиться туда", - сказал тогда Грин. Это сенсационное заявление облетело весь мир и вызвало немало перемен в самом космическом агентстве.
Немного теории заговора
Примерно через месяц после исторической пресс-конференции Кэсси Конли, один из администраторов NASA, сидела в своем офисе и листала сайт UFO Sightings Daily. Один из коллег на конференции по астробиологии посоветовал ей обратить внимание на фото, размещенное на этом ресурсе.
Сам сайт UFO Sightings Daily представлял собой типичный сборник "желтых" историй об НЛО и теориях заговора. Он наполнен разнообразными "достоверными" фотографиями инопланетян, неопознанных космических аппаратов и прочей несусветной паранормальщиной.
Во всем этом разнообразии Кэсси Конли интересовало лишь одно фото. Это была фотография, которую автор UFO Sightings Daily сам взял с сайта NASA. Фото было сделано марсоходом Curiosity задолго до обнаружения воды на Марсе. Тогда ученые попросту не заметили на фотографии ничего необычного. Любитель НЛО обвел красным груду скал и написал, что это некий "дверной проход". Само собой, никакой рукотворной конструкции там нет. Но зато отчетливо видна темная полоса между камнями, которая может быть следом марсианской воды.
Ранее считалось, что самые близкие к Curiosity следы воды находятся примерно на расстоянии двух миль (чуть больше 3 километров) от марсохода. Но, начав повторно изучать старые фото, Кэсси Конли заметила влажные отметины гораздо ближе - на расстоянии не более пары метров от аппарата.
Повод для тревоги
Мы живем в захватывающие времена для всех любителей помечтать о Марсе. В течение следующих пяти лет космические агентства всего мира намерены отправить на Красную планету пять новых миссий. Количество активных исследовательских роботов и посадочных модулей на Марсе удвоится. В конце апреля этого года Компания Илона Маска SpaceX объявила о том, что пошлет на Красную планету челнок Dragon. В 2018 году на такой капсуле к Марсу может полететь первый человек. Космос в целом и Марс в частности снова популярны в кино, в игровой индустрии и в головах людей. В общем, мы переживаем расцвет новой космической эры.
Есть всего одна проблема. Весьма вероятно, что Марс вовсе не необитаем. Планета может быть населена крошечными организмами. И этого очень опасается Кэсси Конли.
Официальная должность Конли в NASA звучит как "planetary protection officer" - специалист по планетарной защите. Она - своего рода "межпланетный шериф". Ее главная обязанность - следить за тем, чтобы космические аппараты отправлялись в космос без "зайцев" - микроскопических земных организмов. Как выяснилось, эти миниатюрные земляне неплохо переносят космические путешествия.
В последние годы на NASA обрушивается все больше исследовательской работы. Недавние открытия просто поражают воображение. Это и вода на Марсе, и огромные гейзеры на спутнике Сатурна Энцеладе, и гигантские океаны воды под ледяным покровом Европы, шестого спутника Юпитера. В общем, NASA в ближайшее время придется отправлять целые рои исследовательских роботов к самым разным объектам Солнечной системы. И работа Кэсси Конли состоит в том, чтобы зонды отправлялись в путь без лишних пассажиров. Чем более место назначения пригодно для жизни, тем более серьезные меры по дезинфекции необходимо предпринимать при запуске.
Причины для борьбы с "зайцами"
Небольшой Отдел Планетарной Защиты был сформирован в NASA еще во времена Холодной войны. Тогда СССР и США инициировали соглашение, обязывающее участников следить за тем, чтобы космические тела не загрязнялись земными микроорганизмами.
Во-первых, такие меры очень важны для ученых. Если где-либо будет обнаружена внеземная жизнь, ученые, определенно, захотят изучить ее зарождение и эволюцию. Если же среда будет заражена нашими собственными бактериями, эти важнейшие исследования будут сорваны.
Меры предосторожности важны по еще одной причине. Это - защита инопланетной экологии. Если угодно, это можно назвать "антиколониальными мерами". По сути, отдел Конли пытается защитить гипотетических инопланетян от гибели от рук земных существ. В свое время европейские колонисты привезли в Америку оспу, которая погубила немало коренных жителей. Ученые не хотят повторять этот печальный опыт.
Марс не может похвастаться земным биологическим разнообразием. Если земные бактерии вступят в контакт с водой или найдут другую питательную среду, то начнут совершенно бесконтрольное размножение. "Целая планета - блюдо с едой для этих крошечных организмов. Они съедят Марс", - говорит Конли. Так что она хочет убедиться, что мы, по крайней мере, успеем обнаружить внеземную жизнь, прежде чем станем причиной ее гибели.
Третья причина, по которой исследователи должны быть очень осторожны с марсианской водой, звучит несколько апокалиптично, но не менее реалистично. Речь идет о заражении нашей собственной экосистемы. В конце 1960-х, на самой заре космической эры, общество всерьез всколыхнула идея внеземной инфекции. В 1969 году Майкл Крайтон опубликовал научно-фантастический роман "Штамм “ Андромеда”". Книга рассказывает об инопланетном микробе, который рухнул на землю вместе с орбитальным спутником и погубил немало людей.
Спустя два месяца после выхода романа на Землю вернулся легендарный "Аполлон-11". Астронавтов, впервые побывавших на Луне, заперли в герметичном боксе и несколько недель держали в карантине. В общем, в те дни Отдел Планетарной Защиты был призван оберегать нас самих от потенциальной инопланетной заразы.
Со временем опасения общества утихли. Луна оказалась безжизненной, а в 1970-х марсоходы программы "Викинг" сообщили, что Марс - такой же сухой и безжизненный. Как выяснилось в прошлом году, не такой уж он сухой. Не исключено, что и не безжизненный.
В общем, когда Кэсси Конли заметила воду в нескольких метрах от марсохода, она строго-настрого запретила команде Curiosity подводить аппарат ближе к инопланетной влаге.
Способности к выживанию
Кэсси Конли была буквально рождена для работы в Отделе Планетарной Защиты. Ее отец был математиком, работавшим на NASA. Мать - биологом, изучавшим генетический код плодовой мушки дрозофилы. Даже хомяка в семье ученых звали Холдейном - в честь знаменитого британского генетика 20-го века.
Когда Конли начла работать на NASA, ей выпала печальная возможность лично убедиться в феноменальных способностях простейших организмов к выживанию.
В то время Конли была биологом-исследователем и специализировалась на экспериментах с нематодами - круглыми червями. В январе 2003 года ей позволили отправить червей в космос. Эксперимент должен был проверить, как изменится метаболизм и мышечная масса нематод в условиях длительного пребывания в невесомости. Вернуться на Землю черви должны были на борту челнока "Колумбия"
1 января 2003 году шаттл "Колумбия" взорвался при входе в атмосферу. Корабль разлетелся на куски на высоте около 70 километров и при скорости, в 22 раза превышающей скорость звука. Все семь членов экипажа погибли.
Для Конли за одной катастрофой последовала другая. 11 недель спустя она ехала с двумя друзьями по Калифорнийскому шоссе, когда их автомобиль протаранила другая машина. Один из друзей Конли погиб. Сама она была вынуждена провести несколько месяцев в больнице с пятью сломанными позвонками. В один из дней ей позвонили из "The New York Times". Как выяснилось, единственными, кто выжил при крушении "Колумбии", были те самые "экспериментальные" черви-нематоды.
Обломки шаттла разлетелись на сотни километров по территориям двух штатов, Техаса и Луизианы. Лишь спустя несколько месяцев рабочим удалось отыскать пять герметичных алюминиевых канистр. Большинство червей внутри них были живы и невредимы.
Все эти катастрофы позволили Конли в полной мере осознать, насколько живучими могут быть простые организмы. Нам, людям, жизнь кажется хрупкой, поскольку мы сами можем выжить только в ограниченных условиях. Если у нас нет воздуха, еды или воды - мы умираем. Слишком жарко или слишком холодно - мы умираем. Наш шаттл взрывается на высоте 70 километров - мы умираем. Наша машина сталкивается с другой машиной на шоссе - мы умираем. Сохранить жизнь небольшой команде людей во время космического путешествия - невероятно сложная задача. Но большая часть видов на нашей планете представлена очень простыми и очень живучими существами.
Для выживания людей в космосе приходится прилагать массу усилий. Но для того, чтобы не позволить выжить микробам и бактериям, усилий необходимо не меньше. С 2006 года это стало основной задачей Кэсси Конли. Живучие "Зайцы" с земли могут прицепиться буквально к любому узлу оборудования, к любой железке. Конли необходимо продумать, как стерилизовать оборудование от земных организмов. Кроме того, необходимо решить, как защитить зонды от гипотетических пассажиров с других небесных тел.
Каждый раз, когда ученые делают новые открытия о Марсе, либо о новых способностях земных организмов-экстремофилов, Конли приходится учитывать эту информацию и заново просчитывать вероятности заражения.
Невероятные меры предосторожности
Избавиться от всех микробов невозможно даже в теории. Для марсоходов "Викинг" в NASA была установлена норма в 0,03 микроба на квадратный метр поверхности. Чтобы снизить вероятность заражения, ученым приходится принимать беспрецедентные меры предосторожности еще на стадии сборки оборудования. К примеру, в Центре космических полетов Годдарда, где уже сейчас собирается часть оборудования для будущей марсианской экспедиции, инженерам приходится работать в герметичных и стерильных костюмах, даже более надежных, чем костюмы химзащиты. На оборудование все время дует поток очищенного воздуха, а с потолка - светят мощные ультрафиолетовые лампы, убивающие большую часть микроорганизмов. Каждый день квалифицированные технические специалисты тщательно чистят комнату изопропиловым спиртом, а затем - перекисью водорода. Это позволяет убить микробов, которые устойчивы и к одному, и к другому веществу. Затем микробиолог NASA берет мазки и тестирует помещение на уровень загрязнения. Наконец, когда оборудование собрано, в течение 60 часов оно стерилизуется при температуре 110 градусов Цельсия. И этих мер все еще недостаточно, чтобы убить всех микробов до единого.
В качестве примера существа, способного выживать в невероятных условиях, часто приводят маленькое беспозвоночное - тихоходку.
Хотя это вовсе не микроб (тело тихоходки может достигать 0,1 - 1,5 мм в длину), тихоходка может выживать там, где погибло бы любое другое существо. В 2007 году Европейское космическое агентство на 12 дней выставило в открытый космос около 3 тыс тихоходок. Более 2 тыс животных пережили эксперимент. А для некоторых бактерий выход в космический вакуум - не страшнее легкой прогулки.
Непопулярная работа
Работа Кэсси Конли не слишком популярна в NASA. Многие инженеры и ученые-энтузиасты считают, что она устанавливает слишком много ограничений, пытаясь избежать события, вероятность которого и так ничтожно мала. Сама же Конли уверена в важности своей миссии. "Мы не думали, что сделаем целые регионы Центральной Америки непригодными для жизни, принося туда малярию из Европы. Мы не думали, что южные части Соединенных Штатов сплошь зарастут кудзу (пуэрарией дольчатой, - прим. ред.). Я никогда не думала, что нематоды смогут пережить крушение шаттла. До тех пор, пока он не упал", - говорит Кэсси Конли.
Неприятности уже начались
Марсоход Curiosity не должен был стать проблемой. NASA сознательно отправило аппарат в кратер Гейла, думая, что это - одно из мест, где встреча с местной жизнью наименее вероятна. Тогда, в 2011 году, Конли сама предложила этот кратер в качестве безопасного места для посадки. Учитывая это, требования по стерильности для Curiosity были немного снижены. Допустимой нормой для марсохода стали 300 организмов на квадратный метр поверхности. Никто и не предполагал, что кратер Гейла окажется столь влажным местом.
Сегодня, в 2016 году, на борту Curiosity все еще находятся тысячи живых земных микробов, которые перенесли и запуск, и посадку, и месяцы пребывания в космическом вакууме. И все они начнут плодиться, если найдут достаточно воды и питательных веществ. В общем, не исключено, что мы заселили Марс.
Гражданская война в NASA
Все эти открытия и трудности приведи к тому, что сейчас в NASA разразилась целая война между Отделом Планетарной Защиты и командой миссии "Марс 2020". Инженеры, которые готовят следующий марсоход, постоянно сталкиваются с препятствиями и нападками со стороны Конли. Ведь сама суть готовящейся миссии противоречит тому, за что борется Планетарная Защита. Новый марсоход строится для того, чтобы отыскать на Марсе следы бактериальной жизни, а в идеале - взять пробы грунта и доставить их на Землю.
Лидеры проекта "Марс 2020" не дают никаких комментариев, но сторонние наблюдатели рассказывают о непрекращающейся борьбе. Физики спорят с биологами по каждому поводу - от уровня стерилизации оборудования до выбора места для посадки марсохода. Поговаривают, что из-за требований Конли проект уже отстал от графика. Так что, возможно, "Марс 2020" полетит вовсе не в 2020 году, а позже.
В 2013 году пара астробиологов опубликовала статью в журнале Nature Geoscience, где заявила, что Отдел Планетарной Защиты не должен вмешиваться в исследование Марса. "Если Земные микроорганизмы могут процветать на Марсе, они, наверняка, уже это делают", - пишут ученые. По их мнению, земные микробы давно могли попасть на Марс после столкновений Земли с крупными метеоритами в прошлом. Если же им не выжить на Марсе, то не стоит волноваться о том, что мы занесем туда новых.
Конли не согласна с этой точкой зрения. По ее мнению, даже если с момента заражения Марса земными организмами прошли миллионы лет, то это уже не вполне земные, а аутентичные марсианские организмы, эволюционировавшие в закрытой экосистеме. "Вселенная не просто более причудлива, чем мы предполагаем, но гораздо более причудлива, чем мы вообще можем предположить", - цитирует она Холдейна.
Однажды, вероятно, уже через пару десятилетий, человек ступи на Марс лично. А значит, наступит момент, когда все протоколы стерилизации и защиты окажутся бесполезными - ведь живого астронавта не очистишь полностью. Конли прекрасно это осознает. Она считает, что у человечества есть очень небольшое окно, пока мы все еще можем изучать нетронутую и экосистему. И этой возможностью необходимо пользоваться осторожно и ответственно.
