Астрономия. Популярные лекции - Владимир Георгиевич Сурдин

Рис. 5.27. Схематичный продольный разрез пещеры Gouffre de Padirac (Франция).

Рис. 5.28. Карстовая пещера Gouffre de Padirac (Франция). На стенах колодца буйствует жизнь. Фото В. Г. Сурдина.

Рис. 5.29. Внутри пещеры. Диаметр этого колодца примерно соответствует марсианским. Но их происхождение может быть разным: на Земле «работает» вода, а на Марсе могла действовать вулканическая лава. Фото В. Г. Сурдина.

Конечно, для существования жизни пещеры не обязательны, живые организмы могут обитать и в грунте. Так, все пространство земной коры до глубины в 3 км населено микробами (глубже температура становится выше 100 °C и закипает вода). По оценкам специалистов, полная биомасса микробов под поверхностью земли должна намного превышать массу всех существ на поверхности (на суше и в воде) — включая китов, слонов, людей и др. Можно сказать, что земная жизнь (как и марсианская, если она есть) сосредоточена в основном в глубине плотного грунта.

Рис. 5.30. На этом снимке, сделанном марсоходом «Curiosity», отчетливо видны следы действия воды. Марсоход находится на дне бывшего водоема.

В рамках миссии марсохода «Curiosity» был задуман замечательный биологический эксперимент: аппарат должен был выкапывать с глубины песок, засыпать его в баночку, заливать питательным раствором и далее смотреть, насколько активно марсианские микробы будут там размножаться. Но, к сожалению, емкость с этим раствором разбилась при посадке. Это был единственный эксперимент среди запланированных для «Curiosity», который не удалось выполнить. Итак, жизнедеятельность микробов он увидеть не сможет, но у него есть действующий масс-спектрограф, который способен обнаруживать в пробах грунта биомолекулы нуклеиновых кислот и белков, хотя это даст лишь косвенное подтверждение возможности жизни на планете.

Рис. 5.31. Панорама горы Шарп — цели исследований марсохода Curiosity. Фото сделано камерой марсохода (NASA).

Но пока «Curiosity» занимается лишь геологией. Посадили его внутри обширного метеоритного кратера около большой (5 км высотой) центральной горы (рис. 5.31). Она сложена осадочными породами, которые наслаивались век за веком, и эту «геологическую летопись» Марса за последние пару миллиардов лет геологи мечтают изучить. Сейчас марсоход уже подъехал к подножию этой горы, и ближайшая его задача — подниматься на нее, пока сможет. Это непросто: марсианские камешки оказались весьма острыми и оставляют дырки в алюминиевых колесах робота. Из-за полученных повреждений движется он небыстро, тем более что ведут его не по прямой, а в обход камней, так что доберется ли он до самой вершины — неизвестно.

Рис. 5.32. Марсоход по проекту ExoMars (ESA/Роскосмос), предназначенный для биохимического исследования подповерхностного грунта.

Космонавты на Марс если и полетят когда-нибудь, то не скоро, так что пока будем исследовать его роботами. Очередной проект по исследованию Марса, «ExoMars», изначально задумывался как европейско-американский, но в 2013 г. американцы отказались от него и прекратили финансирование, европейцам (ESA) для его продолжения своих денег не хватило, и они предложили участвовать России. Согласно проекту, Роскосмос предоставляет ракеты, посадочную платформу и некоторые приборы, а ESA создает спутник, спускаемый аппарат «Скиапарелли» и марсоход. Первая часть программы уже реализована. Ракета «Протон-М» с разгонным блоком «Бриз-М» 14 марта 2016 г. отправила к Марсу экспедицию, которая 19 октября 2016 г. прибыла к Красной планете. Посадка «Скиапарелли» прошла неудачно — аппарат разбился. Спутник «Trace Gas Orbiter» вышел на орбиту и нормально работает, изучая малые компоненты марсианской атмосферы (особый интерес представляет метан).

В конце 2018 г. на Марс должен опуститься стационарный аппарат «InSight» (NASA), внешне похожий на «Phoenix» (см. рис. 5.16), но с более интересным набором приборов. В частности, он должен установить на грунте сейсмометр и, просверлив грунт, опустить на глубину около 5 м датчик для измерения теплового потока из недр планеты.

Вторая часть российско-европейской экспедиции «ExoMars» планировалась на 2018 г., но теперь перенесена на 2020 г. Российская посадочная платформа должна доставить на поверхность шестиколесный марсоход массой 270 кг, оборудованный бурильным станком, способным добыть грунт с глубины 1,5–2,0 м. На марсоходе будет комплект приборов для минерального и химического анализа этого грунта. Специальные методы будут использованы для обнаружения биомаркеров.

Так что ждем новых открытий.

6. Планеты-гиганты, их кольца и планеты-спутники

Гигантские планеты — какие они?

Наша Солнечная система, если иметь в виду ее вещество, состоит из Солнца и четырех планет-гигантов, а еще проще — из Солнца и Юпитера, поскольку масса Юпитера больше, чем всех прочих околосолнечных объектов — планет, комет, астероидов — вместе взятых. Фактически мы живем в двойной системе Солнце — Юпитер, а вся остальная «мелочь» подчиняется их гравитации.

Сатурн вчетверо меньше Юпитера по массе, но по составу похож на него: он тоже в основном состоит из легких элементов — водорода и гелия в отношении 9 : 1 по количеству атомов. Уран и Нептун еще менее массивны и по составу богаче более тяжелыми элементами — углеродом, кислородом, азотом. Поэтому группу из четырех гигантов обычно делят пополам, на две подгруппы: Юпитер и Сатурн называют газовыми гигантами, а Уран и Нептун — ледяными гигантами. Дело в том, что Уран и Нептун обладают не очень толстой атмосферой, а бóльшая часть их объема — это ледяная мантия, т. е. довольно твердое вещество, а у Юпитера и Сатурна почти весь объем занят газообразной и жидкой «атмосферой». При этом все гиганты имеют железно-каменные ядра, превышающие по массе нашу Землю.

На первый взгляд, планеты-гиганты примитивны, а маленькие планеты земного типа намного интереснее. Но, может быть, это просто потому, что мы пока плохо знаем природу этих четырех гигантов. Например, к двум ледяным гигантам — Урану и Нептуну — за всю историю астрономии приближался лишь зонд «Вояджер-2» (NASA), да и то пролетел, не останавливаясь, мимо них: в 1986 г. — мимо Урана и в 1989 г. — мимо Нептуна. Много ли он мог увидеть и измерить? Можно сказать, что к исследованию ледяных гигантов мы