Норман Хоровиц - Поиски жизни в Солнечной системе

В 60-70-х годах к Марсу была запущена серия советских межпланетных автоматических станций "Марс", которые, однако, не передали на Землю никаких данных, касающихся наличия жизни на планете [19] В период 1962–1977 гг. к Марсу совершили полет семь автоматических станций "Марс", первыми проложившие путь к этой планете. В 1971 г. спускаемый аппарат "Марс-3" впервые осуществил мягкую посадку на поверхность планеты. В 1973 г. впервые по межпланетной трассе одновременно совершили полет четыре станции "Марс". Станция "Марс-5" стала третьим советским искусственным спутником "красной" планеты, а "Марс-6" достиг ее поверхности. В результате этих полетов были получены ценные сведения о физико-химических свойствах Марса, в том числе о температурных условиях и содержании паров воды в атмосфере. — Прим. ред. . Американские спускаемые аппараты "Викинг", хотя и не первыми достигли марсианской поверхности, работали там продолжительное время и смогли поведать немало интересного об этой планете. В настоящей главе описаны результаты этих исследований, которые представляют интерес с точки зрения биологии.

Космические станции "Викинг" достигли Марса к середине июня и начале августа 1976 г. Затем они перешли на заранее рассчитанные орбиты вокруг планеты и начали поиск мест, пригодных для посадки. Выбор места посадки определялся двумя соображениями: безопасностью для спускаемого аппарата и научным интересом. По научным соображениям еще до полета было решено посадить спускаемые аппараты в районах, расположенных на разных широтах, чтобы получить сведения о различных климатических и географических зонах. Фотокамеры и инфракрасные датчики на борту орбитальных аппаратов вместе с наземным радиолокатором вели целенаправленный поиск мест посадки спускаемых аппаратов. Прежде всего искали участки, где температура и влажность превышали средние значения, так как они могли быть наиболее благоприятными для существования жизни. Однако обнаружить такие места не удалось. И поскольку с биологической точки зрения разные участки на одной и той же широте мало чем отличались друг от друга, окончательное решение о местах посадки было принято исходя из соображений безопасности спускаемого аппарата.

Когда все было подготовлено, по команде с Земли включились пиротехнические устройства, разомкнувшие соединения, которые удерживали вместе орбитальный и спускаемый аппараты. Пружинные толкатели разделили их, и спускаемый аппарат (снабженный лобовым экраном для аэродинамического торможения в атмосфере) начал опускаться на поверхность Марса с высоты 1500 км. Для торможения спуска на высоте 6 км (ее измеряли с помощью радиолокатора самого спускаемого аппарата) над поверхностью был раскрыт парашют и сброшен лобовой экран. На высоте 1,5 км был отброшен парашют, выдвинуты три опоры спускаемого аппарата и для окончательного погашения скорости при спуске включены тормозные двигатели. Спускаемый аппарат "Викинга-1" опустился на марсианскую поверхность 20 июля 1976 г. в точке с координатами 22,5 с. ш. и 48 з. д. на Равнине Хриса. Аппарат "Викинга-2" совершил посадку 3 сентября на противоположной стороне планеты на Равнине Утопия, в точке с координатами 47,5 с.ш. и 226 з. д., примерно на 1500 км севернее первого. В северном полушарии Марса в это время было раннее лето. Планировалось, что исследования продолжатся в течение 90 дней после посадки, но четыре космических аппарата функционировали около двух лет, а спускаемый аппарат "Викинга-1" проработал более шести лет.

Использование тормозных ракетных двигателей во время спуска аппаратов вызывало беспокойство, так как их выхлопы могли вызвать физические и химические изменения окружающей среды в местах посадки. Чтобы свести эти воздействия к минимуму, в конструкцию двигателей были внесены изменения, позволяющие уменьшить нагревание и разрушение грунта на поверхности, а в качестве топлива использован специально очищенный гидразин (N 2H 4), при горении которого не образуются органические продукты. Выхлоп состоял из смеси азота, водорода и аммиака (приблизительно в равных объемах), а также 0,5 % паров воды. Лабораторные испытания показали, что при использовании этого топлива и модифицированных двигателей в районе посадки спускаемого аппарата может погибнуть лишь незначительная часть почвенных бактерий. Однако при выхлопе все же наблюдалось значительное загрязнение грунта аммиаком и, вероятно, парами воды, хотя точные измерения не проводились. В соответствии с этими результатами учитывалась возможность химических изменений грунта в местах посадки, вызванных аммиаком и водой.

Пока спускаемые аппараты приближались к поверхности Марса, приборы, вмонтированные в лобовые экраны, проводили измерения давления, температуры и состава атмосферы. Аналогичные измерения осуществлялись затем на поверхности с помощью дополнительных приборов, доставленных спускаемыми аппаратами. С биологической точки зрения самым важным был вопрос о составе атмосферы и особенно о наличии в ней азота. По общему мнению, этот элемент, входящий в состав нуклеиновых кислот и белков, совершенно необходим для жизни. Ранее с помощью космических аппаратов было установлено, что содержание азота в атмосфере Марса не превышает 5 % (в атмосфере Земли он составляет 77 %), а возможно, его вообще там нет.

Приборы "Викингов" зарегистрировали, что в атмосфере Марса присутствует 2,7 % азота, 95 % диоксида углерода, 1,6 % аргона, 0,13 % кислорода, а также (в еще меньших количествах) монооксид углерода, неон, криптон, ксенон, озон и пары воды. Вероятно, когда-то атмосфера Марса была гораздо богаче азотом, но со временем он улетучился в космическое пространство. Азот — достаточно тяжелый элемент, и сам по себе он не мог бы улетучиться, но Майкл Мак-Элрой в свое время показал, что атомы азота могут приобрести такую способность благодаря некоторым химическим процессам в верхних слоях атмосферы Марса. Как и предсказывает теория, "Викинги" обнаружили, что соотношение тяжелого N-15 и обычного N-14 изотопов азота в марсианской атмосфере выше, чем в земной, т. е. из атмосферы Марса в первую очередь улетучивался более легкий изотоп.

Для поиска следов жизни на Марсе каждый спускаемый аппарат был снабжен одинаковым набором из шести приборов: две фотокамеры, газовый хроматограф с масс-спектрометром для идентификации органических соединений в грунте и три прибора, предназначенные для выявления метаболитической активности микроорганизмов в грунте. За работу каждого из приборов и интерпретацию его показаний отвечала определенная группа ученых, хорошо знакомых с его конструкцией и возможностями. Этот принцип распространялся на все приборы, установленные на спускаемых и орбитальных аппаратах "Викинг". Подобные группы специалистов вместе с инженерами, управлявшими космическими аппаратами, и руководителями полетов, координировавшими все действия, и составили коллектив участников программы "Викинг".