В не таком уж отдаленном будущем пилотируемая миссия на поверхность Красной планеты станет реальностью. Уже сейчас планы по отправке человека к Марсу обсуждают всерьез. Поэтому ключевым аспектом подготовки к подобным исследованиям стала разведка важнейшего ресурса — воды. Зная, где под марсианской поверхностью больше всего льда, можно планировать места посадки, чем вплотную и занялось NASA.
В новом исследовании Планетологического института США (Planetary Science Institute) ученые проанализировали доступность воды на Марсе. Работа опубликована в рецензируемом журнале Nature Astronomy. Она основана на результатах Картографирования подповерхностного распределения водяного льда (Subsurface Water Ice Mapping, SWIM). В рамках этого масштабного проекта сопоставляли данные сразу с пяти научных инструментов, размещенных на трех космических аппаратах: зондах Mars Reconnaissance Orbiter, Mars Odyssey и Mars Global Surveyor.
Свои выводы американские планетологи проиллюстрировали довольно наглядной картой северного полушария Марса, где отмечены зоны вечной мерзлоты и распределения водяного льда практически до экватора. В посвященной этой работе статье на сайте NASA благоприятные для посадки астронавтов широты сравнивают с земными Европой и Северной Америкой. В этих зонах — обширных равнинах Arcadia Planitia и Deuteronilus Mensae — размещение базы может быть оптимальным. Там и достаточно солнечного света, и воды под сравнительно тонким слоем грунта.
Почему лед — краеугольный камень марсианских миссий
Вода важна сразу по нескольким причинам. Во-первых, именно вблизи таящих и снова замерзающих ледников ученые имеют больше всего шансов обнаружить если не присутствие жизни в настоящее время, то хотя бы ее следы из сравнительно недавнего прошлого. Во-вторых, вода нужна самим астронавтам, поскольку они люди и умрут если не будут пить, а также для выращивания пищи. Наконец, в-третьих, ее можно разделить на кислород и водород, чтобы использовать в качестве топливной пары для возврата домой — на Землю.
Карта распределения льда под поверхностью северного полушария Марса. Слева светло-голубым показана зона вечной мерзлоты (зоны, где лед стабилен), справа — комбинированные данные с пяти научных инструментов, показывающие наличие молекул воды в приповерхностных слоях грунта
Источник изображения: Planetary Science Institute
Если абстрагироваться от заветной научной цели — поиска внеземной жизни, — практическая ценность воды весьма высока. Везти с собой и ее, и топливо для обеспечения жизнедеятельности экипажа крайне накладно. Поэтому Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США (NASA) всеми доступными способами изучает распределение льда под поверхностью Марса. Точнее, водяного льда, ведь на Красной планете есть и углекислотный. Но последнего больше в полярных шапках, а привычная землянам твердая форма H2O встречается и гораздо южнее.
Фактически, планируя будущие пилотируемые миссии на поверхность Красной планеты, приходится выбирать между двумя приоритетами при выборе места посадки. Чем дальше на север — тем потенциально больше воды. Ближе к экватору — больше солнечного света, а значит, и энергии с теплом, но меньше воды. Южное полушарие Марса пока не рассматривают как цель экспедиции с людьми на борту: воды мало, да и посадка там по ряду причин будет несколько сложнее. Дополнительный плюс низких широт — более толстая атмосфера, что полезно для торможения массивных посадочных модулей с астронавтами внутри. А марсианская атмосфера очень тонкая, и колебания ее плотности могут быть значительными в относительных величинах.
Можно паковать чемоданы?
К сожалению, нет. Составленная планетологами карта пока недостаточно точная. Да, она послужит хорошим подспорьем для общего планирования марсианских миссий, но более точно место посадки определить еще нельзя. Проблема в том, что ни один ранее отправленный к Красной планете орбитальный аппарат не был укомплектован набором инструментов именно для поиска подповерхностного льда. Они все несли свои приборы, предназначенные для более общих или конкретных узких целей. Например, картографирования рельефа или поиска водорода.
Чтобы создать эту карту, специалистам, работавшим над SWIM, пришлось сопоставить сразу пять наборов данных. И уверенными в наличии льда под поверхностью они могли быть, только если большая часть этой информации согласовывалась. Сейчас можно сказать лишь, что в разных регионах глубина залегания льда колеблется от трех-пяти сантиметров до 900-1100 метров. И эти богатые на твердую воду области распределены неравномерно по северному полушарию, а их размеры известны довольно приблизительно.
В ближайшее время NASA вместе со своими международными партнерами оценит перспективы миссии International Mars Ice Mapper. Этот зонд будет предназначен в первую очередь для поиска водяного льда. И с согласованием проекта могут возникнуть трудности: не все ученые разделяют энтузиазм по поводу полетов астронавтов к Марсу. Им не слишком хочется тратить ограниченные бюджеты на аппарат, основной целью которого будет подготовка к пилотируемым миссиям, вместо других исследований.