Стивен Хокинг - Джордж и ледяной спутник

Пока я пишу эти строчки, марсоход размером с легковушку как раз отметил свой третий день рождения на Марсе!

Зовут этот марсоход «Кьюриосити» – то есть Curiosity, любознательность. «Кьюриосити» – сложнейший робот с десятью разными научными инструментами, которые собирают информацию об условиях на Марсе. Эта информация потом отправляется обратно на Землю, где сотни учёных пытаются выяснить, каким был Марс в прошлом и как он стал таким, как сейчас. До «Кьюриосити» НАСА запускало на Марс и другие марсоходы.

Почему нас так интересует Марс?

На Марсе гораздо холоднее, чем на Земле, бо́льшую часть времени марсианская температура ниже температуры замерзания воды. Поэтому вся вода на Марсе в виде льда – и есть свидетельства того, что этого льда там очень много! Учёные предполагают, что, возможно, в прошлом (больше 3,8 миллиарда лет назад) на Марсе было теплее, и вода там была не льдом, а жидкостью, как в наших океанах!

Вода – основа жизни, поэтому эта информация чрезвычайно важна. И учёные задались вопросом: если Марс когда-то походил на Землю, мог ли он быть – или может ли стать – домом для известных нам форм жизни? Так начались исследования Марса на предмет его возможной обитаемости – и для этого и был построен «Кьюриосити»!

Если на Марсе когда-то была жизнь, как мы об этом узнаем?

Если на Марсе когда-то была жизнь, то мы, возможно, отыщем следы органических молекул и аминокислот, которые застряли и сохранились в горных породах. Органические молекулы – это молекулы, которые находятся в живых системах. Аминокислоты – это органические молекулы, необходимые для жизни и присущие всем её формам. Поэтому если мы найдём на марсианских породах какие-нибудь из этих «молекулярных следов жизни», то это позволит нам предположить, что на Марсе когда-то была жизнь.

Как найти эти молекулы?

На «Кьюриосити» есть прибор SAM (анализатор марсианских проб). Это один из самых сложных приборов в мировой истории. Инженерам пришлось постараться, чтобы создать миниатюрную лабораторию, полную сложнейших инструментов, и поместить их все в компактный механизм размером с микроволновку.

SAM – чрезвычайно умный прибор. Его задача – собирать пробы, складывать их в пробирки и проводить с ними опыты – и всё это совершенно самостоятельно, без помощи человека, потому что никаких людей на «Кьюриосити» нет!

Инженеры, создавшие SAM, вложили в него очень много времени и труда. Именно SAM ищет на Марсе органические молекулы – и вот как он это делает.

Возьмём, к примеру, породу, которая содержит множество разных органических веществ.

Эти вещества заключены в марсианской породе.

«Кьюриосити» сверлит образец породы, превращая камень в порошок, и переносит его в SAM.

SAM стряхивает порошок в специальный стакан.

Образец нагревается примерно до 950 градусов Цельсия, и некоторые молекулы поменьше могут из него вырваться. А те, что побольше, могут разложиться на меньшие молекулы и тоже вырваться. Этот процесс называется пиролиз. Затем эти газы перемещаются ниже – на следующий этап.

Другие же остаются, они ещё недостаточно летучи, чтобы высвободиться. Но SAM хитрый – у него в запасе есть ещё один опыт, который он может провести вместо пиролиза. Это реакция, которая называется дериватизация. Она помогает молекулам стать более летучими, что позволяет им легче высвободиться из образца породы.

Затем эти газы тоже переходят на следующий этап.

Это этап разделения: SAM пытается выделить одинаковые молекулы и сгруппировать их, так чтобы одинаковые молекулы двигались вместе.

Это делается так: газы пропускаются через колонку, внутри которой находится клейкое вещество. Некоторые молекулы прилипают к нему сильнее, поэтому они проходят через колонку медленнее.

К тому времени как они доходят до конца колонки, все молекулы уже поделены на группы. Это называется газовая хроматография.

Затем SAM хочет определить, что за молекулы он обнаружил. Это делается очень хитрым способом, посредством процесса, который называется масс-спектрометрия. По мере продвижения молекул они бомбардируются пучком электронов и распадаются на части.

Затем SAM смотрит на фрагменты, выходящие с другого конца, и подсчитывает число фрагментов каждого вида.

Каждое вещество распадается по-своему, и, зная, как именно распадаются вещества, мы можем вычислить, где какая была молекула.

Учёные на Земле создали библиотеку фрагментов многих-премногих молекул, так что, когда SAM посылает данные домой, учёные могут сравнить их со своими данными и определить, какие молекулы сидели в породе!

Умно!

Что дальше?

Если учёные собираются отправить на Марс людей, то «Кьюриосити» даст им дополнительную информацию. Прежде чем посылать астронавтов, необходимо учесть великое множество разнообразных факторов и проблем.

• Как человеческий организм отреагирует на отсутствие гравитации в течение года и дольше?

• Какие материалы можно использовать, чтобы защитить астронавтов от опасного излучения?

• Как сделать, чтобы у астронавтов было достаточно еды на год с лишним и чтобы она не портилась?

Все эти вопросы требуют ответов – и в один прекрасный день именно вы можете стать одним из тех учёных, которые творят историю, открывая новые и новые тайны нашей удивительной Вселенной.