Современная научная фантастика возникла как отклик на научно-технический прогресс. Значение научной основы фантастического произведения трудно переоценить. Потому багаж накопленного цивилизацией знания, научные открытия и фундаментальные исследования так интересны читателям качественной фантастики.
В этой рубрике мы будем рады видеть новости технологий, научно-полярные статьи, рецензии на научно-популярные книги.
Тематика колонки охватывает точные, гуманитарные, естественные науки и изучение космоса — любую тему, которую автор собирается затронуть в ракурсе фантастики.
Ваши статьи должны заинтересовать лаборантов, а потому необходимо, чтобы они отвечали минимальным требованиям: проверяемость и изложение на доступном языке.
И еще. Тут не публикуют то, что можно прочитать в учебнике. Ваш материал должен рассказывать о научных новинках или малоизвестных фактах.
Марсоход NASA «Кьюриосити» обнаружил самые крупные органические молекулы на Марсе
24 марта 2025
Исследователи, анализирующие измельчённую породу на борту марсохода NASA «Кьюриосити», обнаружили на Красной планете самые крупные органические соединения на сегодняшний день. Это открытие, опубликованное в понедельник в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, позволяет предположить, что пребиотическая химия на Марсе могла развиваться дальше, чем считалось ранее.
Ученые исследовали образец породы, взятый в мини-лаборатории Curiosity для анализа образцов на Марсе (SAM), и обнаружили молекулы декана, ундекана и додекана. Считается, что эти соединения, состоящие из 10, 11 и 12 атомов углерода соответственно, являются фрагментами жирных кислот, сохранившихся в образце. Жирные кислоты входят в число органических молекул, которые на Земле являются химическими строительными блоками жизни.
Живые организмы вырабатывают жирные кислоты, которые помогают формировать клеточные мембраны и выполнять различные другие функции. Но жирные кислоты могут вырабатываться и без участия живых организмов в результате химических реакций, вызванных различными геологическими процессами, в т. ч. взаимодействием воды с минералами в гидротермальных источниках.
Хотя невозможно подтвердить источник обнаруженных молекул, их обнаружение воодушевляет научную команду Curiosity по нескольким причинам.
Ранее учёные с помощью Curiosity обнаружили на Марсе небольшие простые органические молекулы, но обнаружение этих более крупных соединений стало первым доказательством того, что органическая химия достигла уровня сложности, необходимого для зарождения жизни на Марсе.
На изображении показан марсоход с роботизированной рукой и различными инструментами, видимыми на каменистой красновато-коричневой поверхности. На заднем плане — бесплодный ландшафт с разбросанными камнями и холмами под туманным небом. Слева на изображении наложена полупрозрачная панель с заголовком «Крупные органические соединения на Марсе», написанным жирным чёрным шрифтом. Под заголовком показаны три молекулярные цепи, состоящие из чёрных сфер, представляющих атомы углерода, и белых сфер, представляющих атомы водорода. Надписи указывают на «углерод» как на чёрные сферы и на «водород» как на белые сферы. На фоне панели появляется слабое круглое размытие.
На этом рисунке показаны органические молекулы с длинной цепью декан, ундекан и додекан. Это самые крупные органические молекулы, обнаруженные на Марсе на сегодняшний день. Они были обнаружены в пробуренном образце породы под названием “Камберленд”, который был проанализирован в лаборатории анализа образцов Mars lab в брюхе марсохода Curiosity НАСА. Марсоход, селфи которого находится в правой части изображения, исследует кратер Гейл с 2012 г. На фоне молекулярных цепочек едва различимо изображение скважины Камберленд.
Новое исследование также повышает вероятность того, что крупные органические молекулы, которые могут образовываться только в присутствии жизни и известны как «биосигнатуры», могут сохраниться на Марсе, что развеивает опасения, что такие соединения разрушаются после десятков миллионов лет воздействия интенсивной радиации и окисления.
По словам учёных, это открытие открывает перспективы для планов по доставке образцов с Марса на Землю для их анализа с помощью самых современных инструментов, доступных здесь.
«Наше исследование доказывает, что даже сегодня, анализируя образцы с Марса, мы могли бы обнаружить химические следы прошлой жизни, если она когда-либо существовала на Марсе», — сказала Каролин Фрейсине, ведущий автор исследования и научный сотрудник Французского национального центра научных исследований в Лаборатории атмосферы и космических наблюдений в Гианкуре, Франция.
В 2015 г. Фрейссине возглавил команду, которая впервые убедительно идентифицировала марсианские органические молекулы в том же образце, который использовался в текущем исследовании. Образец под названием «Камберленд» неоднократно анализировался с помощью SAM с использованием различных методов.
Марсоход «Кьюриосити» НАСА пробурил скалу «Камберленд» в 279-й марсианский день, или сол, работы марсохода на Марсе (19 мая 2013 г.) и собрал порошкообразный образец материала из недр скалы. С помощью камеры Mars Hand Lens Imager (MAHLI), установленной на манипуляторе марсохода, «Кьюриосити» сделал этот снимок отверстия в Камберленде в тот же день, когда оно было просверлено. Диаметр отверстия составляет около 0,6 дюйма (1,6 см). Глубина отверстия составляет около 2,6 дюйма (6,6 см).
В мае 2013 г. марсоход «Кьюриосити» пробурил образец «Камберленд» в районе «Йеллоунайф-Бей» в кратере Гейл на Марсе. Ученые были настолько заинтригованы «Йеллоунайф-Бей», которая выглядела как дно древнего озера, что отправили туда марсоход, прежде чем направиться в противоположную сторону к своей основной цели — горе Шарп, которая возвышается над дном кратера.
Обход стоил того: оказалось, что Камберленд изобилует интригующими химическими подсказками о 3,7-миллиардном прошлом кратера Гейл. Ранее учёные обнаружили, что образец богат глинистыми минералами, которые образуются в воде. В нём много серы, которая может способствовать сохранению органических молекул. В Камберленде также много нитратов, которые на Земле необходимы для здоровья растений и животных, и метана, образующегося из углерода, который на Земле связан с биологическими процессами.
Пожалуй, самое важное, что учёные установили: в заливе Йеллоунайф действительно находилось древнее озеро, в котором могли концентрироваться органические молекулы и сохраняться в мелкозернистых осадочных породах, называемых аргиллитами.
«Есть свидетельства того, что жидкая вода существовала в кратере Гейл в течение миллионов лет и, вероятно, гораздо дольше, а это значит, что в этих условиях в кратере-озере на Марсе было достаточно времени для химических процессов, необходимых для зарождения жизни», — сказал Дэниел Глэйвин, старший научный сотрудник по возвращению образцов в Центр космических полётов Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, и соавтор исследования.
Недавнее открытие органических соединений стало побочным эффектом не связанного с этим эксперимента по поиску в Камберленде признаков аминокислот, которые являются строительными блоками белков. После двукратного нагревания образца в печи SAM и последующего измерения массы высвободившихся молекул команда не обнаружила признаков аминокислот. Но они заметили, что образец высвободил небольшое количество декана, ундеканона и додекана.
Поскольку эти соединения могли отделиться от более крупных молекул во время нагревания, учёные пошли от обратного, чтобы выяснить, из каких структур они могли образоваться. Они предположили, что эти молекулы были остатками жирных кислот: ундекановой, додекановой и тридекановой соответственно.
Ученые проверили свое предположение в лаборатории, смешав ундекановую кислоту с глиной, похожей на марсианскую, и проведя эксперимент, похожий на SAM. После нагревания ундекановая кислота, как и предполагалось, выделила декан. Затем исследователи обратились к экспериментам, уже опубликованным другими учеными, чтобы показать, что ундекан мог отделиться от додекановой кислоты, а додекан – от тридекановой кислоты.
Авторы обнаружили в своём исследовании ещё одну интригующую деталь, связанную с количеством атомов углерода, из которых состоят предполагаемые жирные кислоты в образце. Основой каждой жирной кислоты является длинная прямая цепь из 11-13 атомов углерода, в зависимости от молекулы. Примечательно, что в результате небиологических процессов обычно образуются более короткие жирные кислоты, содержащие менее 12 атомов углерода.
По словам учёных, возможно, что в образце из Камберленда содержатся жирные кислоты с более длинными цепями, но SAM не предназначен для обнаружения более длинных цепочек.
По словам учёных, в конечном счёте существует предел того, что они могут узнать с помощью инструментов для поиска молекул, которые можно отправить на Марс. «Мы готовы сделать следующий большой шаг и привезти образцы с Марса в наши лаборатории, чтобы разрешить спор о жизни на Марсе», — сказал Глэйвин.
Это исследование финансировалось Программой исследования Марса НАСА. Миссией научной лаборатории Curiosity на Марсе руководит Лаборатория реактивного движения НАСА в Южной Калифорнии; JPL управляется Калифорнийским технологическим институтом для НАСА. SAM (Sample Analysis at Mars) был построен и протестирован в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. CNES (Французское космическое агентство) профинансировало и предоставило подсистему газового хроматографа на SAM. Чарльз Малеспин – главный исследователь СЭМА.
Этот ровер – большое достижение американской инженерной мысли и космонавтики. (О других марсоходах и их достижениях поговорим в другой раз.) Как анонсирует НАСА, «марсоход Curiosity многое рассказал нам об истории Марса и его потенциале для поддержания жизни».
В декабре 2012 г. двухлетняя миссия Curiosity была продлена на неопределенный срок. 6 августа 2022 г. был опубликован подробный обзор достижений марсохода Curiosity за последние десять лет. Марсоход по-прежнему работает, и по состоянию на 30 марта 2025 г. Curiosity находится на Марсе уже 4495 сол (4619 полных дней; 12 лет 236 дней) с момента посадки.
«Кьюриосити», участвовавший в миссии «Марсианская научная лаборатория» НАСА, был самым большим и функциональным марсоходом, когда-либо отправленным на Марс. Он был запущен в 2011 г. «Кьюриосити» должен был ответить на вопрос: существовали ли на Марсе когда-либо подходящие условия для жизни мелких форм жизни, называемых микробами? В начале своей миссии научные инструменты «Кьюриосити» обнаружили химические и минеральные свидетельства того, что в прошлом на Марсе была пригодная для жизни среда. Он продолжает изучать горные породы, образовавшиеся в то время, когда на Марсе могла существовать микробная жизнь.
Запуск / Посадка 26 ноября 2011 / 6 августа 2012
Цель: Определить, был ли Марс когда- либо способен поддерживать микробную жизнь
Место посадки: Кратер Гейл
«Кьюриосити» исследует кратер Гейла и берёт образцы горных пород, почвы и воздуха для анализа на борту. Марсоход размером с автомобиль по высоте примерно соответствует баскетболисту и использует руку длиной 2,1 метра, чтобы подносить инструменты к камням, выбранным для изучения. Большой размер «Кьюриосити» позволяет ему перевозить усовершенствованный набор из 10 научных инструментов. В его арсенале 17 камер, лазер для испарения и изучения небольших участков камней на расстоянии, а также дрель для сбора порошкообразных образцов горных пород. Он охотится за особыми камнями, которые образовались в воде и/или имеют признаки органического происхождения.
Марсоход NASA «Кьюриосити» собрал 42 образца измельчённой породы с помощью бура на конце своей роботизированной руки. На этой сетке показаны все 42 отверстия, сделанные буром при сборе образцов.
Наука
С помощью научных инструментов Curiosity были обнаружены химические и минеральные свидетельства того, что в прошлом на Марсе была пригодная для жизни среда. Он продолжает изучать горные породы того времени, когда на Марсе могла существовать микробная жизнь.
Обзор
Посадившись в кратере Гейл, научная лаборатория Mars Science Laboratory оценивает, существовала ли на Марсе когда-либо среда, способная поддерживать микробную жизнь. Определение того, была ли Красная планета пригодной для жизни в прошлом, позволяет НАСА и научному сообществу лучше понять, могла ли жизнь существовать на Красной планете, и если могла, то где её искать в будущем.
Марсоход Curiosity, принадлежащий НАСА, использовал свои чёрно-белые навигационные камеры для съёмки панорамы этой сцены в два разных времени суток. К комбинации обеих панорамы были добавлены синий, оранжевый и зелёный цвета для художественной интерпретации сцены.
Цели
Чтобы внести свой вклад в достижение четырёх научных целей исследования Марса и выполнить свою конкретную задачу по определению пригодности Марса для жизни, «Любопытство» преследует следующие научные цели:
Биологические цели
Геологические и геохимические задачи
Цели планетарного процесса
Цель поверхностного излучения
Биологические цели
1. Определить природу и количество органических соединений углерода
2. Определить количество химических элементов, из которых состоит жизнь (углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера)
3. Определить признаки, которые могут указывать на воздействие биологических процессов
Примерно через год после начала миссии на поверхности Марса, когда стало ясно, что древний Марс мог быть пригоден для жизни микроорганизмов, цели миссии MSL изменились и стали включать разработку прогностических моделей процесса сохранения органических соединений и биомолекул. Эта область палеонтологии называется тафономией. Регион, который он должен исследовать, сравнивают с регионом Четырех углов на западе Северной Америки.
Основные научные моменты
За более чем десять лет исследований «Кьюриосити» нашёл ответы на некоторые из самых сложных вопросов науки о Марсе. Это:
Свидетельства стойкого присутствия жидкой воды в прошлом
Марс – подходящий дом для Жизни
Органический углерод, обнаруженный в породах Марса
Присутствующий и активный метан в атмосфере Марса
Радиация может представлять опасность для здоровья людей
Более плотная атмосфера и больше воды в прошлом на Марсе
Исследовательские работы Curiosity
Curiosity находит свидетельства существования постоянной жидкой воды в прошлом
Сразу после посадки «Кьюриосити» обнаружил гладкие округлые камешки, которые, вероятно, катились вниз по течению по крайней мере несколько миль в реке, глубина которой составляла от лодыжек до бёдер. Когда «Кьюриосити» достиг горы Шарп, команда обнаружила, что более 300 метров скальной породы изначально образовались из ила на дне нескольких неглубоких озёр. Реки и озёра существовали в кратере Гейла, возможно, миллион лет или даже больше.
Марс – подходящий дом для Жизни
Марсоход «Кьюриосити» обнаружил, что химический состав древнего Марса был подходящим для поддержания жизни микробов. «Кьюриосити» обнаружил серу, азот, кислород, фосфор и углерод – ключевые ингредиенты, необходимые для жизни, – в образце породы, взятом из «Овечьего загона» в заливе Йеллоунайф. В образце также обнаружены глинистые минералы и не слишком много соли, что говорит о том, что когда-то там текла пресная, возможно, пригодная для питья вода.
Органический углерод, обнаруженный в породах Марса
Органические молекулы – это строительные блоки жизни, и они были обнаружены на Марсе после долгих поисков с помощью прибора Sample Analysis at Mars (SAM) в нескольких образцах, взятых с горы Шарп и окружающих равнин. Это открытие не обязательно означает, что на Марсе когда-то или сейчас есть жизнь, но оно показывает, что в какой-то момент там существовали необходимые для зарождения жизни вещества. Это также означает, что древние органические материалы могут сохраниться, чтобы мы могли распознать и изучить их сегодня.
Присутствующий и активный метан в атмосфере Марса
Перестраиваемый лазерный спектрометр в составе прибора SAM обнаружил сезонное изменение фонового уровня атмосферного метана и зафиксировал десятикратное увеличение концентрации метана в течение двух месяцев. Обнаружение метана вызывает интерес, поскольку он может вырабатываться живыми организмами или в результате химических реакций между породой и водой, например. Какой процесс вырабатывает метан на Марсе? Что вызвало кратковременное и внезапное увеличение концентрации?
Радиация может представлять опасность для здоровья людей
Во время своего путешествия на Марс Curiosity столкнулась с уровнями радиации, которые превысили бы установленный НАСА лимит для карьеры астронавтов, если бы их не экранировали. Прибор для оценки радиации (RAD) Curiosity обнаружил, что две формы излучения представляют потенциальный риск для здоровья астронавтов в глубоком космосе. Один из них – галактические космические лучи (GCRs), частицы, вызванные взрывами сверхновых и другими высокоэнергетическими событиями за пределами Солнечной системы. Другой – частицы солнечной энергии (SEP), связанные с солнечными вспышками и выбросами корональной массы с солнца. NASA будет использовать данные Curiosity для разработки миссий, которые будут безопасными для исследователей-людей.
Более плотная атмосфера и больше воды в прошлом на Марсе
Набор инструментов SAM обнаружил, что нынешняя атмосфера Марса обогащена более тяжёлыми формами (изотопами) водорода, углерода и аргона. Эти измерения показывают, что Марс потерял большую часть своей первоначальной атмосферы и запасов воды. Эта потеря произошла из-за выхода в космос через верхние слои атмосферы – процесс, который в настоящее время наблюдает орбитальный аппарат MAVEN.
***
С учетом инфляции стоимость жизненного цикла Curiosity в долларах 2020 г. составляет $3,2 млрд. Для сравнения, стоимость жизненного цикла марсохода Perseverance 2021 г. составляет $2,9 млрд.
***
Компьютеры: Два идентичных бортовых компьютера Rover, называемых Rover Compute Element (RCE), содержат защищенную от радиации память, которая выдерживает экстремальное излучение из космоса и защищает от циклов отключения питания. Компьютеры работают под управлением операционной системы реального времени VxWorks (RTOS). Память каждого компьютера включает 256 килобайт (КБ) EEPROM, 256 мегабайт (МБ) динамической памяти с произвольным доступом (DRAM) и 2 гигабайта (ГБ) флэш-памяти. Для сравнения, марсоходы использовали 3 МБ EEPROM, 128 МБ DRAM и 256 МБ флэш-памяти.
***
CheMin – это прибор для рентгеновской дифракции порошка и флуоресцентной спектроскопии в области химии и минералогии. CheMin – один из четырёх спектрометров. Он может определять и количественно оценивать содержание минералов на Марсе. Он был разработан Дэвидом Блейком в Исследовательском центре Эймса НАСА и Лаборатории реактивного движения и в 2013 г. получил награду «Лучшее изобретение года» от правительства НАСА.
Марсоход может брать образцы горных пород, и полученный мелкий порошок засыпается в прибор через трубку для образцов, расположенную в верхней части аппарата. Затем на порошок направляется пучок рентгеновских лучей, и кристаллическая структура минералов отклоняет его под характерными углами, что позволяет учёным идентифицировать анализируемые минералы.
17 октября 2012 г. в «Рокнесте» был проведен первый рентгеноструктурный анализ марсианского реголита. Результаты выявили присутствие нескольких минералов, включая полевой шпат, пироксены и оливин, и предположили, что марсианский реголит в образце был похож на "выветрившиеся базальтовые почвы" гавайских вулканов. Образцовая тефра из гавайского шлакового конуса была добыта для создания имитатора марсианского реголита, который исследователи могут использовать с 1998 г.
***
Набор инструментов SAM анализирует органические вещества и газы как в атмосфере, так и в твёрдых образцах. Эти приборы выполняют точные измерения соотношения кислорода и углерода изотопов в углекислом газе (CO2) и метане (CH4) в атмосфере, чтобы определить их геохимическое или биологическое происхождение.
***
Марсоход оснащен роботизированной рукой длиной 2,1 м (6 футов 11 дюймов) с крестообразной турелью, вмещающей пять устройств, которые могут вращаться с диапазоном поворота 350 °. Рука использует три сустава, чтобы вытягивать ее вперед и снова укладывать во время движения. Его масса составляет 30 кг (66 фунтов), а диаметр, включая установленные на нём инструменты, — около 60 см (24 дюйма).
***
13 августа 2012 г. президент США Барак Обама, звоня с борта номер один, чтобы поздравить команду Curiosity, сказал: «Вы, ребята, являетесь примером американского ноу-хау и изобретательности. Это действительно потрясающее достижение».
***
6 августа 2013 г. «Кьюриосити» впервые на другой планете исполнил песню «С днём рождения тебя» в честь первого года с момента посадки на Марс. Это также был первый случай передачи музыки между двумя планетами.
***
24 июня 2014 г. «Кьюриосити» завершил марсианский год – 687 земных дней – после того, как обнаружил, что на Марсе когда-то были условия окружающей среды, благоприятные для микробной жизни. «Кьюриосити» послужил основой для разработки марсохода «Персеверанс» для миссии «Марс-2020». Некоторые запасные части, использованные при сборке и наземных испытаниях Curiosity, применяются в новом аппарате, но он будет оснащён другим набором инструментов.
В 1970-80-е многие миссии на Марс терпели неудачу (аппараты не долетали, терпя аварии). В СССР об этом вообще не говорилось; только в 1990-е автор советской марсианской программы академик Б. Раушенбах рассказал об этом в интервью «Комсомольской правде». В 21 в. США добились небывалых успехов в посещении Марса: с 1996 г. там бегало пять марсоходов (+ один дрон-вертолет). Это отдельная тема для статьи – много материала. Здесь же я сосредоточусь на том, как НАСА определяет свои научные цели по изучению Марса. Весьма интересно. Это перевод с английского, словами сайта НАСА.
Научные цели исследования Марса
Ключ к пониманию прошлого, настоящего и будущего потенциала жизни на Марсе можно найти в четырёх основных целях НАСА по исследованию Марса.
Условия, необходимые для процветания жизни
На Земле всем формам жизни для выживания необходима вода. Если жизнь когда-либо развивалась на Марсе, то, скорее всего, это происходило в условиях длительного наличия воды. Именно поэтому наши поиски свидетельств жизни на Марсе сосредоточены на областях, где жидкая вода когда-то была стабильной, под поверхностью, где она всё ещё может существовать, или в современных «горячих точках», где гидротермальные бассейны (например, в Йеллоустоне) могут быть пригодны для жизни. Данные, полученные в ходе нескольких миссий НАСА на Марс, свидетельствуют о наличии жидкой воды непосредственно под поверхностью в редких местах, а также на водяном льду на марсианских полюсах. Миссии на Марс также ищут источники энергии, помимо солнечного света, поскольку жизнь на поверхности Марса маловероятна, поскольку «перекиси» разрушают органические (углеродные) молекулы, на которых основана жизнь. На Земле мы находим жизнь во многих местах, где нет солнечного света: в тёмных глубинах океана, внутри горных пород и глубоко под поверхностью. Химическая и геотермальная энергия, например, также являются источниками энергии для форм жизни на Земле. Возможно, крошечные микроорганизмы, обитающие под поверхностью Марса, тоже могут использовать такие источники энергии.
В поисках признаков жизни
Отличить жизнь от неживого – непростая задача, где бы она ни находилась. На Земле мы знаем, какие маркеры, или биосигнатуры, нужно искать, но жизнь на другой планете может сильно отличаться по химическому составу, структуре и другим характеристикам. Разрабатываемые технологии обнаружения жизни помогут нам определить жизнь в неземных терминах, чтобы обнаруживать её во всех формах, которые она может принимать.
Тем временем миссии НАСА на Марсе ищут характерные биосигнатуры текущей и прошлой жизни. Если бы мы знали, где на Марсе находится углерод, который является основой жизни, это многое бы нам рассказало о том, где могла зародиться жизнь. Современная атмосфера Марса состоит в основном из углекислого газа. Любое обнаружение карбонатных минералов, образовавшихся на поверхности Марса в результате химических реакций между водой и атмосферой, стало бы подсказкой о том, что вода присутствовала там долгое время – возможно, достаточно долго для зарождения жизни. Изучая окаменелости в осадочных породах на Земле, которые являются свидетельством прошлой жизни, мы знаем, что только в определённых условиях и типах отложений окаменелости хорошо сохраняются. Мы ищем на Марсе озёра и реки, которые могли оставить после себя подобные отложения.
Такие изображения, как это, полученные камерой HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment) на марсианском орбитальном аппарате NASA Mars Reconnaissance Orbiter, показывают участки марсианской поверхности с беспрецедентной детализацией. На этом снимке видно множество каналов шириной от 1 до 10 метров (примерно от 3 до 33 футов) на уступе в ударном бассейне Эллада.
На снимках, сделанных камерой HiRISE (High Resolution Imaging Science Experiment) на марсианском орбитальном аппарате NASA Mars Reconnaissance Orbiter, видно множество каналов шириной от 3 до 33 футов (от 1 до 10 метров) на уступе в ударном бассейне Эллада.
Климат Марса
Какой сегодня климат на Марсе?
Современный климат Марса регулируется сезонными изменениями ледяных шапок из углекислого газа, перемещением большого количества пыли в атмосфере и обменом водяного пара между поверхностью и атмосферой. Одной из самых динамичных погодных явлений на Марсе являются пылевые бури, которые обычно случаются весной и летом на юге. Эти бури могут охватывать всю планету. Понимание того, как развиваются и растут эти бури, является одной из научных целей.
Эти два снимка, сделанные марсоходом НАСА Curiosity специально для измерения количества пыли внутри кратера Гейл, показывают, что за три дня количество пыли увеличилось из-за сильной марсианской пыльной бури.
Что нынешний климат на Марсе может рассказать о прошлом?
Более глубокое понимание современного климата Марса помогает учёным более эффективно моделировать его поведение в прошлом. Для этого им нужны карты погоды на Марсе и информация о количестве пыли и водяного пара в атмосфере. Наблюдение за планетой в течение одного полного марсианского года (687 земных дней) и в течение нескольких лет подряд помогает нам понять, как Марс ведёт себя в течение сезонного цикла, и приблизиться к пониманию того, как планета меняется на протяжении миллионов лет. Слоистый рельеф полярных регионов Марса также даёт представление о прошлом планеты, подобно тому, как годичные кольца деревьев отражают их историю. Когда и как образовались эти полярные слои? Был ли климат Марса когда-нибудь таким же, как на Земле? И если да, то что произошло, чтобы превратить планету в сухую, холодную, бесплодную пустыню, которой она является сегодня? [Некоторые фантасты спекулировали, что цивилизация Марса была уничтожена ядерной войной. Похоже, это произвело впечатление: в НАСА тоже думают о причинах – МК.] Наши нынешние миссии направлены на то, чтобы ответить на эти важные вопросы.
Геология Марса
Как Марс стал той планетой, которую мы видим сегодня? Чем объясняются различия и сходства между Землёй и Марсом? Изучение геологии Марса помогает ответить на эти вопросы. Мы работаем над тем, чтобы понять относительную роль ветра, воды, вулканизма, тектоники, образования кратеров и других процессов в формировании и изменении поверхности Марса. Например, на Марсе есть невероятно большие вулканы, которые могут быть в 10–100 раз больше, чем на Земле. Одна из причин такой разницы в том, что марсианская кора не движется так, как на Земле, поэтому весь объём лавы скапливается в одном очень большом вулкане.
Эта равномерно слоистая порода, сфотографированная камерой Mast Camera (Mastcam) марсохода Curiosity НАСА, демонстрирует структуру, типичную для осадочных отложений на дне озера недалеко от того места, где в озеро поступала проточная вода.
Магнитные свойства Марса дают представление о внутреннем строении планеты и многом другом.
Обнаружение на Марсе обширных участков с магнитными материалами указывает на то, что когда-то у планеты было магнитное поле, как и у Земли сегодня. Поскольку магнитные поля в целом защищают планеты от многих видов космического излучения, это открытие имеет важное значение для поиска свидетельств прошлой жизни на поверхности Марса. Изучение древнего магнитного поля также даёт важную информацию о внутреннем строении, температуре и составе Марса в прошлом. Наличие магнитных полей также говорит о том, что когда-то Марс был более динамичной планетой, похожей на Землю, чем сегодня.
Камни на Марсе могут рассказать нам об истории планеты и её потенциале для поддержания жизни.
Фундаментальное значение имеют возраст и состав различных типов горных пород на поверхности Марса. Геологи используют возраст горных пород, чтобы определить последовательность событий в истории планеты. Информация о составе горных пород позволяет им понять, что происходило с течением времени. Особенно важно определить породы и минералы, образовавшиеся в присутствии воды. Благодаря постоянно действующим марсианским орбитальным аппаратам, посадочным модулям и марсоходам, оснащенным всё более совершенными инструментами, мы помогаем ответить на многочисленные вопросы, например, какие еще материалы могут находиться в породе и содержать информацию об истории Марса, а также как различные типы горных пород распределены по поверхности.
В поисках признаков жизни в древних марсианских породах
Марсоход NASA «Персеверанс» собирает образцы горных пород для будущей миссии по их сбору и возвращению на Землю. Для заместителя руководителя проекта «Марс-2020» в NASA-JPL Кэти Стэк Морган изучение горных пород важно не только для поиска следов древней жизни, но и в качестве хобби.
Факты о Марсе [сайт НАСА]
Марс – четвёртая планета от Солнца – это пыльный, холодный, пустынный мир с очень разреженной атмосферой. На этой динамичной планете есть времена года, полярные ледяные шапки, потухшие вулканы, каньоны и погода.
Введение
Марс – одно из наиболее изученных тел в нашей Солнечной системе, и это единственная планета, на которую мы отправили марсоходы, чтобы они исследовали инопланетный ландшафт. Миссии НАСА обнаружили множество свидетельств того, что миллиарды лет назад на Марсе было гораздо влажнее и теплее, а атмосфера была более плотной.
Марс был назван римлянами в честь их бога войны, потому что его красноватый цвет напоминал кровь. Египтяне называли его «Хер Дешер», что означает «красный».
Даже сегодня её часто называют «Красной планетой», потому что минералы железа в марсианской почве окисляются, или ржавеют, из-за чего поверхность выглядит красной.
Потенциал для жизни
Ученые не ожидают, что на Марсе в настоящее время есть живые организмы. Вместо этого они ищут признаки жизни, которая существовала давным-давно, когда Марс был теплее и покрыт водой.
Размер и расстояние
Имея радиус 2106 миль (3390 км), Марс примерно в два раза меньше Земли. Если бы Земля была размером с монету в пять центов, Марс был бы размером с малину.
Марс находится на среднем расстоянии 142 миллиона миль (228 миллионов км) от Солнца, то есть на расстоянии 1,5 астрономических единиц. Одна астрономическая единица (сокращённо – а.е.) – это расстояние от Солнца до Земли. С такого расстояния свету требуется 13 минут, чтобы добраться от Солнца до Марса.
Орбита и Вращение
Поскольку Марс вращается вокруг Солнца, он совершает один оборот за 24,6 часа, что очень похоже на один земной день (23,9 часа). Марсианские сутки называются солами – сокращение от «солнечный день». Год на Марсе длится 669,6 сола, что соответствует 687 земным дням.
Ось вращения Марса наклонена на 25 градусов по отношению к плоскости его орбиты вокруг Солнца. Это ещё одно сходство с Землёй, у которой наклон оси составляет 23,4 градуса. Как и на Земле, на Марсе есть чёткие времена года, но они длятся дольше, чем на Земле, поскольку Марсу требуется больше времени, чтобы совершить оборот вокруг Солнца (потому что он находится дальше). И в то время как здесь, на Земле, времена года равномерно распределены в течение года и длятся по 3 месяца (или четверть года), на Марсе времена года различаются по продолжительности из-за эллиптической, яйцевидной орбиты Марса вокруг Солнца.
Весна в северном полушарии (осень в южном) – самый продолжительный сезон, длящийся 194 дня. Осень в северном полушарии (весна в южном) – самый короткий сезон, длящийся 142 дня. Северная зима/южное лето длятся 154 дня, а северное лето/южная зима – 178 дней.
Луны
У Марса есть два маленьких спутника, Фобос и Деймос, которые, возможно, являются захваченными астероидами. Они имеют форму картофелин, потому что их масса слишком мала, чтобы гравитация могла придать им сферическую форму.
Названия лун происходят от имён лошадей, которые везли колесницу греческого бога войны Ареса.
Фобос, самый близкий и крупный спутник, покрыт множеством кратеров и глубоких борозд. Он медленно приближается к Марсу и примерно через 50 миллионов лет врежется в планету или расколется.
Деймос примерно в два раза меньше Фобоса и вращается вокруг Марса в два с половиной раза дальше. Деймос необычной формы покрыт рыхлой грязью, которая часто заполняет кратеры на его поверхности, из-за чего он кажется более гладким, чем покрытый оспинами Фобос.
Кольца
У Марса нет колец. Однако через 50 миллионов лет, когда Фобос столкнётся с Марсом или распадётся на части, он может создать пылевое кольцо вокруг Красной планеты.
Формирование
Когда Солнечная система сформировалась в нынешнем виде около 4,5 миллиардов лет назад, Марс образовался, когда гравитация притянула вращающиеся газ и пыль и они стали четвёртой планетой от Солнца. Марс примерно в два раза меньше Земли, и, как и другие планеты земной группы, он имеет центральное ядро, каменистую мантию и твёрдую кору.
Структура
В центре Марса находится плотное ядро радиусом от 930 до 1300 миль (от 1500 до 2100 км). Оно состоит из железа, никеля и серы. Ядро окружено каменистой мантией толщиной от 770 до 1170 миль (от 1240 до 1880 километров), а над ней находится кора, состоящая из железа, магния, алюминия, кальция и калия. Толщина этой коры составляет от 6 до 30 миль (от 10 до 50 км).
Поверхность
На самом деле Красная планета имеет множество оттенков. На поверхности мы видим такие цвета, как коричневый, золотой и бежевый. Марс выглядит красноватым из-за окисления – или ржавления – железа в горных породах, реголите (марсианской «почве») и марсианской пыли. Эта пыль поднимается в атмосферу и издалека делает планету в основном красной.
Интересно, что, хотя диаметр Марса примерно в два раза меньше диаметра Земли, площадь его поверхности почти такая же, как площадь суши на Земле. Вулканы, ударные кратеры, движения земной коры и атмосферные явления, такие как пылевые бури, на протяжении многих лет изменяли ландшафт Марса, создавая одни из самых интересных топографических особенностей Солнечной системы.
Большая система каньонов под названием Valles Marineris простирается от Калифорнии до Нью-Йорка – более чем на 3000 миль (4800 км). Этот марсианский каньон имеет ширину 200 миль (320 км) и глубину 4,3 мили (7 км). Он примерно в 10 раз больше Большого каньона на Земле.
На Марсе находится самый большой вулкан в Солнечной системе – Олимп. Он в три раза выше Эвереста на Земле, а его основание размером с штат Нью-Мексико.
Судя по всему, в прошлом Марс был покрыт водой: на его поверхности есть древние речные долины, дельты и озёра, а также породы и минералы, которые могли образоваться только в жидкой воде. Некоторые особенности указывают на то, что около 3,5 миллиардов лет назад на Марсе происходили масштабные наводнения.
Сегодня на Марсе есть вода, но марсианская атмосфера слишком разрежена, чтобы жидкая вода могла долго существовать на поверхности. Сегодня вода на Марсе находится в виде водяного льда непосредственно под поверхностью в полярных регионах, а также в соленой воде, которая сезонно стекает по склонам некоторых холмов и стенкам кратеров.
Атмосфера
У Марса разреженная атмосфера, состоящая в основном из углекислого газа, азота и аргона. Для наших глаз небо было бы туманным и красным из-за взвешенной в воздухе пыли, а не привычным голубым, как на Земле. Разреженная атмосфера Марса не обеспечивает особой защиты от столкновений с такими объектами, как метеориты, астероиды и кометы.
Температура на Марсе может достигать 70 градусов по Фаренгейту (20 градусов по Цельсию) или опускаться примерно до -225 градусов по Фаренгейту (-153 градуса по Цельсию). А поскольку атмосфера очень разреженная, тепло от Солнца легко покидает эту планету. Если бы вы стояли на поверхности Марса на экваторе в полдень, у ваших ног была бы весна (75 градусов по Фаренгейту или 24 градуса по Цельсию), а в голове – зима (32 градуса по Фаренгейту или 0 градусов по Цельсию).
Иногда ветры на Марсе бывают достаточно сильными, чтобы вызывать пылевые бури, которые покрывают большую часть планеты. После таких бурь могут пройти месяцы, прежде чем пыль осядет.
Магнитосфера
Сегодня у Марса нет глобального магнитного поля, но участки марсианской коры в южном полушарии сильно намагничены, что указывает на следы магнитного поля, существовавшего 4 миллиарда лет назад.
Первая экзопланета была обнаружена швейцарцем Келозом в 1995 г. В 2019 г. он получил за это Нобелевскую премию. Но вторым открывателем экзопланет был д-р Марси из США; и он открыл вслед за Келозом сразу несколько экзопланет. Предлагаю перевод интересной статьи из «Нью-Йорк Таймс» об американском астрономе.
***
Джеффри Марси из Калифорнийского университета в Беркли обнаружил десятки инопланетных миров, так называемых экзопланет, вращающихся вокруг далёких звёзд.
Институт SETI/JPL-Калифорнийский технологический институт.
Автор Деннис Овербай
12 Мая 2014 г.
БЕРКЛИ, КАЛИФОРНИЯ – прошлым летом уютная комната в подвале математического корпуса Калифорнийского университета в Беркли стала отправной точкой в эпическом стремлении положить конец космическому одиночеству.
Пол был покрыт ковром с геометрическими узорами и жёлтыми кольцами, напоминающими планетарные орбиты. На одной из стен висела фотография Млечного Пути, поднимающегося над гавайским вулканом Мауна-Кеа. Вдоль одной из стен комнаты стоял диван из искусственной кожи. Напротив него был небольшой холодильник с запасом орешков и соевого молока.
Ближайшая ванная комната находилась через два ряда дверей, защищенных паролем.
Это логово Джеффри У. Марси, обладателя кафедры Уотсона и Мэрилин Альберт по поиску внеземного разума, а также, если не считать космического аппарата-робота «Кеплер», самого плодовитого американского первооткрывателя инопланетных миров, так называемых экзопланет, вращающихся вокруг звёзд за пределами Солнечной системы.
Августовским вечером доктор Марси, седовласый, с бородкой и лукавыми глазами, с агрессивной эмпатией, как обычно, сидел в углу на старом деревянном стуле. Перед ним были компьютерные экраны и видеодисплей, соединявший его с Мауна-Кеа, где находились телескопы Кека, два самых больших в мире, диаметром 40 футов.
Он нажал на значок на одном из своих экранов. В трёх тысячах миль к западу и на высоте 14 000 футов в луче телескопа «Кек I» появился стеклянный контейнер размером и формой напоминающий банку из-под тунца, между которым и звёздами находился калибрующий слой газообразного йода.
Он отметил, что это было дальше, чем космический телескоп «Хаббл».
В ту ночь на Мауна-Кеа для наблюдения были выставлены несколько десятков наиболее перспективных объектов, обнаруженных космическим аппаратом «Кеплер» НАСА, который занимается поиском планет.
— Это Земли, — сказал доктор Марси, указывая на экраны. — Всю свою жизнь я направлял телескопы на звёзды, не зная, есть там планеты или нет. Теперь мы знаем.
Он сделал паузу.
Человечество, по его словам, пережило особый, но горько-сладкий момент.
На протяжении тысячелетий люди смотрели на ночное небо и задавались вопросом, не одиноки ли они в этих звёздных глубинах, есть ли там место, подобное Земле, и как они могли бы это узнать.
Всего 20 лет назад в респектабельных академических кругах идею о других мирах и другой жизни отвергали как научную фантастику. Теперь у астрономов есть доказательства того, что там, за пределами Солнечной системы, планет больше, чем звёзд. Миллиард шансов для Дарвина, миллиард потенциальных сделок с недвижимостью, миллиард сбывшихся научно-фантастических мечтаний — знаковый сдвиг в космической перспективе, в котором доктор Марси сыграла ведущую роль.
Он и его коллеги были на пороге открытия, которое позволило бы сказать, насколько распространены в галактике миры, похожие на Землю.
Доктор Марси упоминался как претендент на Нобелевскую премию.
Но «Кеплер» сломался после четырёх лет успешной охоты за планетами, и планы грандиозной, широко разрекламированной космической миссии, известной как «Поиск планет земной группы», которая могла бы получать изображения далёких планет, исследовать их атмосферу и, возможно, составлять карту их поверхности, чтобы определить, пригодны ли они для жизни и населены ли они, рухнули.
Он опасался, что на поле боя приближается затишье.
— Что мы будем делать, когда выжмем из Кеплера всё до последней капли? — спросила доктор Марси. — Часть меня уже скорбит.
Космические Мечты
Дорога в подвал математического корпуса была ухабистой и долгой, и доктор Марси получил эмоциональные травмы, которые не мог скрыть. Он родился 59 лет назад в Сент-Клэр-Шорс, штат Мичиган, и получил, по его словам, «обычное» воспитание в долине Сан-Фернандо, проникнувшись любовью к спорту и космосу. Его героем был Карл Саган, астроном из Корнеллского университета, автор бестселлеров и ведущий сериала «Космос» на канале PBS.
Он учился в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, а затем в Калифорнийском университете в Санта-Крузе, где получил докторскую степень, используя спектроскопические измерения для изучения магнитных полей звёзд.
Но вскоре после этого звёздная дорога почти закончилась. Доктор Марси получил престижную постдокторскую стипендию, чтобы продолжить свои магнитные исследования в обсерватории Маунт-Вилсон в Пасадене, штат Калифорния, где он должен был использовать тот же телескоп, с помощью которого Эдвин Хаббл в 1929 г. открыл расширение Вселенной.
Но измерения доктора Марси не сработали, и его предыдущие результаты подверглись критике со стороны других астрономов. «В Пасадене меня по-настоящему разгромили», — вспоминал он.
Он был опустошён. Он чувствовал себя глупым и необдуманным. «Я был таким очевидным мошенником», — вспоминал он свои мысли. Он проконсультировался с психиатром.
Он задумался, не склонен ли он к суициду. Затем он задумался, как бы это узнать.
По его словам, переломный момент наступил однажды утром в 1983 г., когда он принимал душ и размышлял о конце своей карьеры астронома. Он решил, что если ему суждено сгореть, то он сгорит, делая то, во что верит. Он поклялся провести остаток своей карьеры в поисках жизни во Вселенной. Это означало поиск планет вокруг других звёзд.
«Вам нужны планеты, — сказал он. — Это ключевой момент. Логичной платформой для жизни является планета».
К тому времени, как он вышел из душа, его пальцы все сморщились.
«Я никогда не забуду, как мне было плохо в той душевой», — сказала доктор Марси.
Огонь в животе
Когда в 1983 г. его стипендия закончилась, доктор Марси устроился преподавателем в Государственный университет Сан-Франциско, где не было программы докторантуры. В свободное время, между преподаванием и починкой телескопа на крыше научного корпуса, он собрал команду студентов, чтобы они работали над тем, как найти планеты вокруг других звёзд — если они там есть.
Одним из его студентов был Марио Савио, бывший лидер движения за свободу слова в Беркли в 1960-х годах. В своём кабинете доктор Марси хранит фотографию мистера Савио, который впоследствии преподавал физику в Университете Сономы и умер в 1996 г. в возрасте 53 лет. Он был блестящим учёным, вспоминал доктор Марси, но «ненавидел писать компьютерный код».
Большой прорыв произошёл, когда осенью 1986 г. в его кабинете появился аспирант Р. Пол Батлер, только что получивший степень бакалавра по химии.
В 1952 г. выдающийся астроном Отто Струве предложил способ поиска планет. Он отметил, что планета оказывает на свою звезду небольшое гравитационное воздействие, вызывая колебания в движении звезды, наблюдаемые с Земли. В принципе, это можно обнаружить по небольшим изменениям длины волны света, исходящего от звезды, подобно эффекту Доплера, из-за которого меняется высота звука сирены скорой помощи, когда она проезжает мимо. Но для того, чтобы увидеть что-то вроде Юпитера, требовался спектрограф, способный обнаруживать сдвиги в одну часть на 10 миллионов.
У нового аспиранта доктора Марси, по его воспоминаниям, “горел огонь в животе", и он поручил ему найти способ сделать спектрограф достаточно чувствительным для выполнения этой работы. Доктор Марси уже знал, что в Маунт-Уилсоне солнечные астрономы калибровали свои спектрографы, пропуская солнечный свет через йод, который поглощает свет на определенных длинах волн, создавая темные линии, похожие на щели в частоколе, которые могут служить ориентирами.
Рассмотрев другие идеи, они с мистером Батлером остановились на йоде для калибровки своей собственной машины. Мистер Батлер изготовил ячейку для хранения йода, и в 1987 г. они установили её на трёхметровый телескоп Шейна в университетской обсерватории Лик за пределами Сан-Хосе и начали наблюдать за звёздами.
Им потребовалось восемь лет, чтобы усовершенствовать свои методы и найти планету. Сдвиги в длине волны можно было легко спутать, например, из-за изменений в атмосфере от ночи к ночи или даже от момента к моменту. Те же эффекты, из-за которых звёзды мерцают, могут сделать их планеты неразличимыми.
«Мы боролись без какой-либо дорожной карты, — сказал доктор Батлер, который в процессе получил докторскую степень в Университете Мэриленда и сейчас работает в Институте науки Карнеги в Вашингтоне. — Никто не знал, кто мы такие. Те немногие, кто знал, что мы пытаемся сделать, также понимали, что наши поиски в лучшем случае были донкихотскими, а скорее всего, просто смехотворными».
Натали Баталья, которая тогда была студенткой в Беркли, а теперь руководит проектом «Кеплер», согласилась.
Доктор Марси, по её словам, «был профессором из Университета Сан-Франциско, он ошивался в Беркли, работая над программой, в которой никто не был уверен, что из этого что-то выйдет».
Джефф Марси — охотник за экзопланетами, который смотрит на миллиарды планет, которые, как мы теперь понимаем, вращаются вокруг других звёзд, и видит в этом почти космическую гарантию существования разумной жизни.
‘Как будто находишься на Корабле Колумба’
Как раз в тот момент, когда они научились хорошо искать, доктора Марси и доктора Батлера схватили.
Осенью 1995 г., используя ту же методику, команда под руководством Мишеля Мэя и Дидье Кело из Женевского университета обнаружила планету примерно в два раза меньше Юпитера, которая вращается вокруг звезды 51 Пегаса на расстоянии около 50 световых лет всего за четыре дня — намного ближе к Солнцу, чем Меркурий. Это стало большим сюрпризом. Юпитеру требуется 12 лет, чтобы совершить оборот вокруг Солнца, и астрономы предполагали, что другие планетные системы устроены так же, как наша.
Доктор Марси и доктор Батлер поспешили в обсерваторию Лик и подтвердили существование новой планеты. Они спустились с горы в приподнятом настроении.
«Это было похоже на путешествие на корабле Колумба», — сказал доктор Марси.
Их собственное время пришло несколько недель спустя.
Ранним утром 30 декабря доктор Марси и его жена Сьюзан Кегли готовили дом к новогодней вечеринке, когда позвонил доктор Батлер и вызвал его в офис. «Он сказал только: «Джефф, иди сюда», — вспоминал позже доктор Марси.
На графике, когда он добрался туда, был показан цикл изменения скорости гигантской планеты, вращающейся вокруг звезды 70 Девы, примерно в 60 световых годах отсюда.
В течение следующих двух лет они обнаружили ещё 10 планет, что вызвало заголовки в СМИ, но также и ожесточённые споры, как будто доктор Марси так и не вышел из душа. Некоторые известные астрономы утверждали, что команда Марси-Батлера путала звёздные пятна или двойные звёзды с планетами. Обнаруженные ими системы слишком сильно отличались от нашей Солнечной системы, чтобы их можно было воспринимать всерьёз.
«В течение трёх или четырёх лет нам никто не верил», — сказал доктор Марси.
Однажды его пригласили выступить с докладом на важной встрече в Хьюстоне, где находится Институт Луны и планет. Но когда он приехал, его провели в маленькую комнату, где его допрашивали полдюжины учёных.
«Это повергло меня в ступор, — сказал доктор Марси. — Я снова почувствовал себя глупо».
Наконец, в ноябре 1999 г. группа доктора Марси и другая команда под руководством Дэвида Шарбонно из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики более или менее одновременно обнаружили тень планеты, пересекающую, или «транзитирующую», перед звездой, которая уже была замечена в колебаниях. Сочетание колебаний и мигания невозможно было объяснить ничем иным, кроме как присутствием планеты.
Наконец-то заслуженное признание? Возможно, но доктор Марси по-прежнему спешит отметить, что возражения против его работы так и не были сняты.
Один из критиков, Дэвид Блэк, астроном из Лунно-планетарного института в Хьюстоне, говорит, что в науке не принято извиняться.
«Это никогда не было личным, как он, кажется, думает, по какой-то причине, которую я так и не смог понять, — сказал доктор Блэк. — Я думаю, что Джефф заслуживает всех похвал и признаний, которые он получил за свою работу».
Напряженные отношения
К концу десятилетия доктор Марси и доктор Батлер, к которым присоединился старый наставник доктора Марси Стивен Фогт из Калифорнийского университета в Санта-Крузе и Дебра Фишер, ныне работающая в Йельском университете, оказались в жёсткой конкурентной борьбе с командой доктора Мэйора, которую часто называли «швейцарцами». Обе группы опережали друг друга, увеличивая количество открытых планет.
Доктор Марси и доктор Батлер были награждены первой медалью «За заслуги в биоастрономии» Международным астрономическим союзом, что положило начало лавине медалей и наград. Доктор Марси был избран членом Национальной академии наук и участвовал в шоу Дэвида Леттермана.
«Мы приближаемся к ответу на главный вопрос о том, есть ли там жизнь, — сказал он в 2004 г. — Мы пытаемся найти наши собственные корни, химические и биологические, в звёздах».
К концу 2005 г. они с доктором Батлером нашли 107 планет. Они были Бэтменом и Робином в астрономии. Но по мере развития их сотрудничества возникали разногласия, и доктор Батлер чувствовал себя всё более отстранённым, в то время как репортёры стекались к красноречивому и эмоциональному доктору Марси.
Доктор Батлер был более резок. Когда его попросили прокомментировать ситуацию, он, скорее всего, проворчал, что с нетерпением ждет дополнительных данных. “Некоторые люди хотят быть астрономами“, — сказал он в интервью несколько лет назад. “Другие люди просто хотят выступить в роли астронома по телевизору”.
Ситуация обострилась в 2005 г., когда доктор Марси и доктор Мэйор получили премию в размере 1 миллиона долларов, ежегодно присуждаемую покойным гонконгским киномагнатом и филантропом Ран-Раном Шоу.
Доктор Марси не рассказывал остальным членам своей команды о премии, пока не вернулся из Гонконга.
«Я боялся, что это приведёт к разводу, который, собственно, и произошёл», — сказал он позже.
Созвездие Лебедя, которое Кеплер исследовал на наличие планет
В 2007 г. доктор Фогт ушёл из команды, заявив, что потерял доверие к руководству доктора Марси. Вскоре за ним последовал доктор Батлер. Настоящими героями в истории с экзопланетами, написал он в электронном письме, являются астрономы, которые создают приборы. «В моей карьере и в карьере Джеффа Марси самым важным человеком является Стив Фогт».
В недавнем интервью явно испытывающий неловкость доктор Марси сказал, что он опечален, но не удивлён, сравнив раскол с распадом «Битлз». «Я бы никогда не бросил Пола и Стива, — сказал он. — Они — моя семья, точка».
Он не стесняется своей известности. «Я нравлюсь СМИ, — сказал он и добавил: — Мне повезло. Профессиональные астрономы знают, что я начинал с нуля». Доктор Марси передал большую часть своей премии Калифорнийскому университету в Санта-Крузе и Университету Сан-Франциско.
Доктор Баталья из проекта "Кеплер" сказала, что соперничество первых дней поиска экзопланет сказалось. “Это была очень напряженная конкуренция”, — сказала она. “Этого не должно было быть. Все стремились быть первыми ”.
Развод имел серьёзные последствия для автоматизированного поиска планет — роботизированного телескопа, который доктор Фогт и доктор Марси планировали построить в обсерватории Лик, но строительство затянулось на годы. «При разводе дети — это телескопы», — сказала она.
В конце концов доктор Марси согласился разделить время работы на телескопе с командой доктора Фогта и доктора Батлера. Они тянули жребий, чтобы разделить 1700 звёзд из списка целей и 12-летние данные.
«В конце концов, вы стараетесь поступать благородно», — сказал доктор Фогт. Он начал работать в этом году.
Эпоха 'Кеплера'
Затем появился «Кеплер».
Космический аппарат НАСА был запущен в 2009 году на околоземную орбиту вокруг Солнца. Его задача состояла в том, чтобы в течение четырёх лет наблюдать за одной группой звёзд в поисках периодического затемнения, которое могло бы означать, что планеты проходят перед своими солнцами.
Главной целью было найти планеты, похожие на Землю. Доля звёзд с такими планетами известна как eta-Земля; она является ключевым фактором в так называемом уравнении Дрейка, используемом для расчёта количества разумных цивилизаций в галактике.
Доктор Марси, слева, и партнер по исследованиям, доктор Пол Батлер, в обсерватории Лик в 1997 г. Доктор Батлер в конце концов ушел из команды доктора Марси.
Если когда-нибудь у нас появится возможность выйти из нашего космического кокона, этот ответ поможет нам решить, есть ли куда идти и как далеко может находиться ближайшая обитаемая планета.
Или, как сказал Уильям Боруцки, который 20 лет убеждал НАСА взяться за проект «Кеплер»: «Мы предоставляем данные, необходимые человечеству для выхода в космос».
«Кеплер» потряс небо, как будто оно было деревом. За первый год было обнаружено более 1000 возможных планет.
Доктор Марси был членом научной группы «Кеплера» с самого начала, в 2001 г. Но только в 2007 г., по его словам, у него наконец появилось время начать посещать собрания. “Это изменило мою жизнь, показав планеты размером с Землю”, — сказал он.
«Джефф — хороший парень», — сказала доктор Баталья, заместитель научного руководителя «Кеплера». Она описала его как любезного члена команды, щедрого на похвалу и старающегося сделать так, чтобы молодые астрономы чувствовали, что их ценят.
Когда в 2012 г. астрономы «Кеплера» поняли, что для их исследования потребуется больше времени, чем планировалось, доктор Марси надел своё «счастливое нижнее бельё», как он выразился, и отправился в штаб-квартиру НАСА, чтобы попросить больше времени. «Это для моих студентов», — сказал он тогда.
Когда год спустя система наведения телескопа «Кеплера» вышла из строя, прервав его поиски планет, доктор Марси впал в театральную депрессию. Взяв за основу стихотворение У. Х. Одена, он написал:
Остановите все часы, отключите Интернет,
Не дайте собаке залаять сочной костью,
Пусть реактивные самолеты кружат ночью над головой,
Запись неба над Лебедем: «Кеплер» мертв.
‘Цыпленок Джефф’
Доктор Марси живёт на холмах Беркли с доктором Кегли, «женой, химиком, богиней», как он сам пишет на своём сайте, — химиком-экологом и генеральным директором консалтинговой фирмы Pesticide Research Institute. На их заднем дворе стоят ульи, украшенные астрономическими символами, и пасутся куры, из-за чего сын одного из его аспирантов называет его «Цыплёнок Джефф».
Общественное сознание — часть его идентичности. В Санта-Крузе он ходил по инженерным и оптическим лабораториям и наклеивал стикеры «Мужчины против изнасилований» на обнажённые фотографии.
В Беркли он регулярно выходит на теннисные корты с женской командой. «Они дают мне уроки», — сказал он. Возможно, в связи с его собственными годами сомнений в себе на его сайте также есть раздел о депрессии и осведомлённости о суициде. «Теперь я знаю, что был не один, — сказал он о тех мрачных днях в Пасадене. — Это распространённое явление».
Когда-то доктор Марси был аутсайдером без будущего, теперь у него есть свой выбор сотрудников и студентов. “Мои студенты даже умнее, чем мои аспиранты”, — сказал он недавно. Он также принял свободу быть откровенным.
На встрече в Массачусетском технологическом институте в 2011 г. он поразил своих коллег гневной тирадой о том, что они все вместе не смогли добиться одобрения проекта «Поиск планет земной группы», и призвал президента Обаму сделать заявление в духе Кеннеди о том, что мы отправим зонд к Альфе Центавра. Эта миссия возродила бы агентство и, возможно, страну, которая, по его словам, растрачивает своё технологическое лидерство в мире.
«Каждый молодой человек задаётся вопросом: «Что будет делать моё поколение такого, чего не делали мои родители?» — сказала доктор Марси.
Его бывший студент Эндрю У. Ховард, ныне работающий в Гавайском университете, сказал, что доктор Марси умел видеть общую картину и понимать, что делать дальше.
«Он пытается найти правильный ответ, — сказал он. — Он не концентрируется на мелких деталях».
Эта тенденция проявилась прошлой осенью, когда Эрик Петигура, ещё один аспирант доктора Марси, на основе собственного анализа данных «Кеплера» объявил, что примерно у пятой части из 100 миллиардов звёзд, похожих на Солнце, в галактике есть потенциально пригодные для жизни планеты размером с Землю. По сути, он опередил команду «Кеплера» с первой оценкой важнейшей «эта-Земли».
Под руководством доктора Марси мистер Петигура провёл предыдущие два года, создавая и тестируя собственную версию компьютерного конвейера, с помощью которого анализировались данные «Кеплера». «Узнать о существовании планет, похожих на Землю, можно только один раз, — сказал ему доктор Марси. — Эрик, ты справишься; можешь поспать потом».
Это заявление затмило собой важную встречу по экзопланетам в Исследовательском центре Эймса НАСА, хотя астрономы и согласились с тем, что это была лишь первая из множества попыток найти эту-Землю. По словам астрономов, анализ г-на Петигуры был полон предположений и экстраполяций, которые будут проверены и перепроверены в ближайшие годы.
Как отметил, в частности, доктор Баталья, «у нас пока нет планет-кандидатов, которые были бы точными аналогами Земли по размеру, орбите или типу звезды».
Тем не менее доктор Марси назвал себя «взволнованным», сказав, что это была самая важная работа, в которой он участвовал. Национальная академия наук недавно назвала их статью лучшей в области физических наук, опубликованной в прошлом году в журнале The Proceedings of the National Academy of Sciences, и присудила ей премию Коццарелли.
Звезды лета
Единственное, чего «Кеплер» не мог сделать без посторонней помощи, — это определить, на что похожи эти предполагаемые планеты. Записывая эти вспышки, он мог измерить размеры планет, но не их массу и плотность. Таким образом, не было возможности узнать, состоят ли эти миры из газа или из камней, как Земля.
Именно здесь на помощь пришёл доктор Марси вместе с телескопом Кека и его способностью измерять колебания и массы.
«Мы вкладываем все наши усилия в изучение планет размером примерно с Землю, — сказал доктор Марси, — не просто открывая, но и измеряя свойства планет размером с Землю.
«Грекам бы это понравилось, — добавил он. — Они бы поняли. Это не квантовая теория поля».
Ему было особенно интересно узнать, при каком размере планета превращается из каменистой с водой на поверхности и, возможно, пригодной для жизни, как Земля, в газовую, как Нептун. Этот вопрос представлял не только академический интерес, поскольку большинство планет, открытых «Кеплером», по размеру находятся между Землёй и Нептуном. По его словам, данные указывали на то, что точка перехода от каменистой к газообразной планете примерно в полтора раза больше Земли. «Кеплер» показал, что таких миров существует множество.
Но без «Искателя планет земной группы» или чего-то подобного поиск Земли 2.0 мог зайти не слишком далеко. Можно было бы найти планету с массой и орбитой Земли, объяснил он, но «откуда нам знать, что это не океанский мир, как у Кевина Костнера, или не сухой, как кость?»
Когда-то астрономия была романтичным и физически изнурительным занятием. Астрономы целовали своих супругов и детей на прощание и отправлялись в далёкие горы, где надевали лётные костюмы с электрическим подогревом, чтобы пережить холодную ночную вахту у телескопа.
В ту ночь доктор Марси настроил телескоп и спектрометр с помощью йода из банки с тунцом, а затем отправился домой, чтобы поужинать диким лососем, помидорами и инжиром со своего заднего двора. Подкрепившись, он вернулся, чтобы посмотреть, как Кеку удалось отправить данные с Гавайев в Беркли.
В течение следующих нескольких часов одна за другой в поле зрения появлялись звёзды-изгои, вокруг которых вращались предполагаемые планеты. «Это мои дети», — сказал он.
На одном экране был показан спектр звезды — чередование тёмных и светлых полос в зависимости от длины световых волн.
На другом экране были показаны предыдущие измерения цикла скорости этой звезды, проведённые в ходе предыдущих наблюдений. Некоторые из них выглядели как идеальные синусоидальные волны — признак того, что звезда ритмично колеблется под воздействием планеты; другие представляли собой шумные скопления точек, в которых можно было предположить закономерность. Доктор Марси комментировал происходящее так, словно навещал старых друзей.
«Это звезда, притягивающая к себе звезду», — сказал он, когда одна из них появилась.
Он указал на небольшое отклонение на другой кривой, которое указывало на наличие второй планеты там, где уже была одна. «Это, безусловно, можно опубликовать сейчас», — сказал он.
Другая звезда, старый знакомый, известный как 16 Лебедя B, продемонстрировала пилообразный характер движения, характерный для орбиты в форме яйца. Он вспомнил, что они с доктором Батлером были в его кабинете в 4 часа утра, когда впервые увидели её — четвёртую или пятую планету, которую они открыли, — «и это всё ещё интересно».
«Посмотрите на эту красоту, — воскликнул доктор Марси. — Это Исаак Ньютон, кричащий от радости из своей могилы». Он продолжил, усмехнувшись: «Это моя жизнь. Когда мы увидели это, мы были так взволнованы. Люди не понимали, что планеты могут двигаться по эллиптическим орбитам».
Эта мысль вернула его к тем дням, когда его критиковали.
«Для меня это похоже на чёрно-белый фильм, на самом деле фильм ужасов, — сказал он. — Я был очень расстроен.
«Кеплер научил нас тому, что планеты — обычное явление. Мы этого не знали».
Если анализ мистера Петигуры верен, сказал он, то ближайшие планеты, похожие на Землю, могут находиться на расстоянии 10-12 световых лет, в пределах досягаемости телескопа среднего размера.
“Если вы сделаете T.P.F., вы не вернетесь с пустыми руками”. он сказал, имея в виду устройство для поиска планет земной группы. “У вас их будет горстка. Итак, у нас есть домашнее задание”.
К тому времени небо на Гавайях затянуло тучами. “Плохие новости, но это астрономия”, — со вздохом сказал доктор Марси, отправляясь на поиски ярких звезд, которые могли бы пробиться сквозь облака.
«У большого телескопа есть одна особенность, — объяснил он. — Мы можем собирать много света сквозь облака».
Была полночь, когда он перешёл к следующей звезде, у которой было пять планет.
«Это здорово, — сказал он. — Мне это нравится». Для него ночь и Вселенная были молоды.
The New York Times
Биография
Джефф Марси наиболее известен тем, что руководил открытием 70 из первых 100 экзопланет, когда-либо обнаруженных вокруг других звёзд.
Доктор Марси вместе с Эриком Петигурой и доктором Эндрю Ховардом использовали данные «Кеплера» НАСА, чтобы определить частоту встречаемости планет размером с Землю вокруг звёзд, похожих на Солнце (Петигура, Ховард и Марси, 2013). Их исследование показало, что примерно у 20% всех звёзд, похожих на Солнце, есть планеты размером с Землю с температурой, подходящей для жидкой воды и, возможно, для жизни. Таким образом, в нашей галактике Млечный Путь есть по меньшей мере 10 миллиардов тёплых планет размером с Землю, потенциально пригодных для жизни.
Доктор Марси начал масштабный поиск внеземной разумной жизни под названием Breakthrough Listen, финансируемый Юрием Мильнером, и продолжает руководить масштабными поисками SETI с помощью нескольких телескопов, которыми управляет Space Laser Awareness.
Открыл первую систему планет вокруг звезды, похожей на Солнце (Upsilon Андромеды), совместно с коллегами из Гарвардского университета, а также с Полом Батлером и Деброй Фишер.
11 декабря 2022 г. был запущен частный космический корабль «Хакуто-Р» [Hakuto-R], разработанный японской фирмой. Проект обошёлся в $90 млн. На лунном корабле находился «луноход» [rover], построенный космическими агентствами Японии и ОАЭ, и небольшой робот.
Миссия за пять месяцев преодолела расстояние ок.1.400.000 км, но в апреле 2023 г. связь со спускаемым аппаратом была потеряна на последних секундах его спуска – сообщают, что кончилось топливо, и аппарат бесконтрольно падал на Луну. «Хакуто-Р» могла стать первой частной миссией, высадившейся на Луну, и первым прилунением Японии.
***
США всерьёз планирует вернуться на Луну. Об этом говорил Трамп; его преемники-конкуренты от этой «американской мечты» не отказываются. НАСА рассчитывало в 2023 г. заложить «значительный фундамент лунной программы путём критического изучения поверхности Луны». Это будет подготовка к полёту пилотируемого космического корабля в 2024 г. Лунная программа называется «Артемида» [Artemis]; НАСА осуществляет её в союзе с агентствами Европы, Японии и Канады. В случае успеха программа восстановит присутствие человека на Луне, завершённое после «Аполлона-17» (1972). Согласно плану, запуск «Artemis 2» с экипажем состоится в 2024 г., посадка «Artemis 3» с экипажем на Луну – в 2025 г., стыковка «Artemis 4» с Lunar Gateway – в 2027 г., а затем последуют будущие ежегодные посадки на Луну.
Для начала на 2023 г. США планировали запуск двух частных посадочных модуля – Peregrine (от фирмы Astrobotic) и Nova-C (от Intuitive Machines), но даты в обоих случаях были перенесены.
Первый Nova-C (миссия IM-1) планируется запустить 12 января 2024 г. Задачей «Нова-С» является доставка небольших полезных грузов для «исследования и тестирования технологий переработки некоторых природных ресурсов Луны». НАСА выделило $77 млн на создание и запуск Nova-C.
Модуль будет нести до пяти приборов, спонсируемых НАСА. Аппарат также доставит некоторые полезные грузы от других заказчиков. Он будет работать в течение одного лунного дня (т. е. ок. 14 земным суток). Планируемое место посадки несколько раз менялось; площадка будет находиться недалеко от южного полюса Луны.
До конца 2023 г. был отложен запуск миссии Peregrine One (первоначально планировался март). Миссия содержит два лунохода, ряд научных приборов и ряд «капсул времени» из разных стран – лунный вымпел и пр. (все эти грузы оплачены заказчиками). Общая масса полезной нагрузки составит 90 кг. [Аппарат разбился в январе 2024 г.]
***
14 июля 2023 г. была запущена индийская миссия «Чандраян-3» [Chandrayaan-3] (хинди «Лунный корабль»). Это третья (после «Чандраян-2» и «Чандраян-1») станция (АМС) Индийской организации космических исследований (ISRO) для исследования Луны. «Чандраян-3» стала повторением прошлой миссии к южному полюсу Луны; предшественник потерпел аварию на Луне в 2019 г. Полёт новой станции обошёлся в 6.15 млрд рупий ($75 млн).
Станция включала в себя посадочный модуль и луноход с прибором для термофизических исследований поверхности (он погружался в реголит на глубину до 10 см) и сейсмографом.
ISRO стало четвёртым в мире космическим агентством, совершившим мягкую посадку на Луну (после СССР, США и Китая) и первым, добившимся мягкой посадки в полярном регионе Луны. Это первая индийская миссия, достигшая поверхности Луны.
2 сентября луноход завершил основную научную программу и был переведён в режим сна. К этому времени он проехал 101,4 метра. Луноход и спускаемый аппарат не имеют систем обогрева, поэтому их программы были рассчитаны лишь на один лунный день. Если бы они перенесли холод лунной ночи, возобновления их работы можно было бы ожидать 22 сентября, когда их вновь осветило бы Солнце. Но связь с аппаратом была потеряна. (Для сравнения: китайский луноход «Юйту-2» (весом 140 кг), доставленный на Луну в 2019 г. миссией «Чанъэ-4» (кит. «Лунная фея»), отработал более трёх лет (одну тысячу земных дней); его предшественник «Юйту-1» в 2013 г. бегал по Луне 40 дней, прежде чем потерять подвижность.)
Индийский аппарат измерил температуру поверхности лунного грунта (она оказалась около +70 °C – вместо ожидавшихся +20-30 °C); на глубине 8 см температура была примерно на 60 °C ниже. Был исследован состав лунной поверхности. Спектральный анализ её материала, испарённого лазерным лучом, показал наличие серы, кремния, кислорода и ряда металлов: алюминия, кальция, хрома, титана, железа и марганца. Ранее обнаружить на Луне серу не удавалось.
Индия готовит (в сотрудничестве с японским агентством JAXA) миссию «Чандраян-4» – также к южному полюсу Луны.
***
11 августа был выполнен запуск российской станции «Луна-25». 16 августа она была успешно выведена на окололунную орбиту. 19 августа из-за «отклонения фактических параметров импульса двигательной установки от расчётных» станция сошла с орбиты и разбилась о поверхность Луны, что обидно.
Это первое российское лунное задание, осуществляемое в НПО им. С. А. Лавочкина; оно планировалось с начала 2000-х. Последний аппарат советской лунной программы «Луна-24» был запущен в 1976 г. [«Луна-26» будет содержать нумерологическую неприятность: 26 – это два раза по 13. В космосе это почему-то имеет значение – Ю. Гагарин совершил посадку [на Земле] 13 апреля, и она была аварийной, он чуть не погиб; «Аполлон-13» стал единственным аппаратом за всю историю «Аполлонов», на котором произошла авария.]
«Луна-25» исследовала бы поверхность в районе южного полюса, в т. ч. криогенным бурением до глубины двух метров (основная задача – поиск воды). Сравните с 8 см у индусов: кто знает, реально ли вообще пробурить 2 м на Луне? Срок работы зонда на поверхности Луны был заявлен на целый земной год. (Сутки на Луне эквивалентны целому месяцу на Земле; ночь там длится две земных недели.)
***
7 сентября 2023 г. состоялся запуск станции SLIM (Smart Lander for Investigating Moon) с двумя небольшими луноходами, разработанной Японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA). Полёт должен занять 4-6 месяцев. Основной задачей станции является демонстрация технологии точной посадки. Посадка на Луне намечена на январь-февраль 2024 г. В случае успеха SLIM станет первой японской миссией, совершившей мягкую посадку на поверхность Луны.
облако тэгов
