В поисках жизни на Марсе

Пнд, 03/17/2014 - 18:32

Трехмерная реконструкция впадины в марсианском районе Nili Fossae. Глинистые материалы, представленные синими и фиолетовыми оттенками, сконцентрированы на склонах столовой горы в центре изображения и вдоль стен каньона. // NASA/JPL/JHUAPL/University of Arizona/Brown University

«Дельта» древней реки в марсианском кратере Езеро, когда-то и впрямь, вероятно, бывшим озером. Глинистые минералы показаны зелеными оттенками, скальные породы — голубым и фиолетовым.
// NASA/JPL/JHUAPL/MSSS/Brown University



Глинистые минералы — группа водных силикатов, слагающих основную массу глин и определяющих их физико-химические, механические и другие свойства. Глинистые минералы являются продуктом выветривания преимущественно алюмосиликатов и силикатов магматических и метаморфических горных пород на дневной поверхности. В процессе выветривания испытывают стадийные преобразования структуры и химического состава в зависимости от изменения физико-химических условий среды выветривания и седиментации. Размеры частиц глинистых минералов в глинах большей частью не превышают 0,01 мм.
По кристаллической структуре эти минералы относятся к слоистым или псевдослоистым силикатам. В кристаллических решетках типичных представителей чередуются сетки кремнекислородных тетраэдров (ионы кремния в четверной координации) с сетками гидроксильных октаэдров, в центре которых располагается атом алюминия, железа или магния, причем двухвалентный магний выполняет все октаэдры (триоктаэдрические силикаты), а трехвалентный алюминий только два из трех (диоктаэдрические силикаты).
Глинистые минералы с двухэтажной структурой образованы тетраэдрической и октаэдрической сетками — группа каолинита, например каолинит, диккит, накрит, галлуазит; минералы с трехэтажной структурой состоят иэ двух внешних тетраэдрических и средней октаэдрической сеток — группа гидрослюд, например гидромусковит и глауконит (в межслоевых промежутках расположен атом калия); группа монтмориллонита, например Al-moнтмориллонит и Fe-moнтмориллонит (нонтронит) (в межслоевых промежутках — вода и обменные катионы); группа хлоритов — в структуре чередуются трехэтажные слои и межслоевые промежутки (октаэдрические сетки). Известны также глинистые минералы более сложной структуры.
Кристаллохимическим различиям в структуре глинистых минералов отвечают определенные отличия в их химическом составе. В силу этого свойства разных минералов резко различаются. Так, например, монтмориллонитовые минералы обладают очень высокой обменной способностью и адсорбционными свойствами, тогда как у каолинитовых минералов эти свойства выражены слабо. Минералы, относящиеся к группе гидрослюд, при нагревании резко увеличиваются в объеме. Для диагностики глинистых минералов используют инфракрасную спектроскопию, химический рентгеновский, электронографический, электронномикроскопический, термический методы.

Жизнь на Марсе похоронили рано. Хотя «рассол», когда-то покрывавший Меридианное плато, был слишком кислым и соленым, в других районах планеты условия для развития жизни были «благоприятными», говорят ученые. Там остались глины, а в них могли остаться следы жизни.

В феврале 2008 года ученые, казалось, похоронили всякую надежду на то, что Марс когда-то мог быть пригодным для жизни. Да, вода здесь была в достаточно значительных количествах, подтвердили они на основании данных, собранных марсоходом Opportunity на Меридианном плато Марса. Но жить в этой воде было невозможно, поскольку она представляла собой насыщенный раствор солей серной кислоты, в котором образовывались сульфаты, дошедшие до наших дней. Раствор представлял чрезвычайно кислую среду, жить в которой известные нам микробы не в состоянии, и этот «рассол» наверняка погубил все возможные формы жизни.

Однако судить об условиях на всей планете по ее крохотному участку, который до сих пор исследует Opportunity, — значит делать слишком сильное обобщение. Как показывают данные, собранные инструментами космического аппарата Mars Reconnaissance Orbiter, гидросфера древнего Марса была куда разнообразнее, чем может показаться с первого взгляда. Более того, некоторые ученые считают, что 4 миллиарда лет назад условия на Марсе вполне подходили для развития жизни, и утверждают, что в течение долгого времени Марс был не горячим кипящим котлом, а благотворной водной средой для развития живых организмов.

По предлагаемой ими гипотезе, в некоторых водных резервуарах температура долгое время составляла около 100-200oC, а среда была совсем не кислой. Это вполне подходит для некоторых форм жизни.

На такие размышления команду американских и французских ученых числом почти в 40 человек навело изучение глинистых минералов, содержащих молекулы воды или гидроксильные группы в своей кристаллической структуре. Для формирования таких минералов нужен длительный контакт алюмосиликатов с водой, способной вымыть и заместить атомы металлов, существенно «разбавив» их концентрацию в камне.

Впервые эти соединения в конце 2005 года разглядела в выходах древнейшей марсианской породы спектроскопическая аппаратура OMEGA, установленная на европейской исследовательской станции Mars Express. Однако замечены они были лишь в нескольких местах, а возможностей прибора не хватило, чтобы точно определить состав этих минералов. Спектры многих из них похожи, и отличить по ним один минерал от другого сложно, к тому же пространственное разрешение OMEGA невелико, и в итоге он получал спектр участков поверхности Марса, на которых могли присутствовать одновременно разные минералы.

Инструмент CRISM американского космического аппарата Mars Reconnaissance Orbiter в поисках глины на Красной планете оказался гораздо удачливей. Анализируя спектральные данные, собранные им за последние годы, Мастард и его коллеги, в числе которых и Франсуа Пуле, открывший 2,5 года назад первую марсианскую глину, нашли тысячи мест на Марсе, где на поверхность выходит глина.
Более того, здесь нашлись следы присутствия нескольких типов глины, для образования которых нужны совершенно различные гидрологические условия.
Большинство районов выхода глинистых минералов на поверхность лежат в южных — гористых и испещренных кратерами — районах Марса, которые совсем непохожи на Меридианное плато, по которому до сих пор ползает Opportunity. Если под колесами марсохода нашлись минералы, для образования которых нужна кислая среда, то большая часть глинистых минералов, описанных в статье Мастарда, образуются в среде нейтральной или умеренно щелочной.

В некоторых районах относительное обилие разных видов глины нельзя объяснить выветриванием потоками жидкости с каким-то одним значением pH, а значит, химические условия для образования минералов менялись со временем. Возможно, из-за постепенного вымывания разных солей из породы или просто ввиду того, что разные виды глины образовывались на различных этапах марсианской истории.

Хотя образованные взаимодействием с водой минералы широко распространены по планете, вода по поверхности Марса растекалась или недолго, или недалеко.
Ученые нашли лишь несколько участков поверхности планеты, на которых присутствуют следы каолинита — известной всем «белой глины», которая образуется при длительном взаимодействии минералов-предшественников с большими объемами текущей воды. Все выходы каолинита на поверхность — не более двух сотен метров в поперечнике, а то и десятки метров. Выходы минералов группы монтмориллонита простираются на километры и десятки километров; для них также нужно много воды, однако она может быть стоячей.
Ученые также не исключают, что значительное количество воды могло находиться под поверхностью Марса на глубине 4-5 километров: следы глинистых минералов находятся в древнейшей породе, поднятой с таких глубин при образовании крупных кратеров в период интенсивной метеоритной бомбардировки. Они покрывают и склоны ударных образований, и поверхность центральных горок.

В то же время часть глины была явно принесена разливами рек, как показывает пример кратера с подходящим названием Езеро (на языках многих западных и южных славянских народов это слово, как нетрудно догадаться, означает «озеро»). В 2008 году группа ученых, подробно исследовавшая этот кратер и разливы древней реки по его дну, опубликовала в Nature Geoscience свою работу по исследованию этого кратера. Ученые пришли к выводу, что, скорее всего, река эта текла лишь однажды — когда вал кратера был прорван водой, накопившейся в обширном каньоне, примыкающем к кратеру снаружи.

По мнению авторов исследования, отложения в «дельте» этой реки — лучшее место для поиска возможных останков живых существ, так как их следы хорошо сохраняются в глине.
Так или иначе, жидкая вода с поверхности Марса исчезла более 3,5 миллиардов лет назад (плюс-минус сотню миллионов лет), с окончанием так называемой ноевой эпохи — первого этапа геологической истории планеты. В более поздней породе следов значительного присутствия H2O не находится — по крайней мере, она никак заметным образом не сказывается на образовании новых минералов.

И хотя некоторые ученые полагают, что изредка бурные потоки воды могут прорываться из-под поверхности Марса и поныне (ну или по крайней мере в последние 10-20 миллионов лет), большинство специалистов смотрят на такие утверждения с большим сомнением. Для большинства из них вода на Марсе осталась в прошлом.

Другие материалы рубрики


  • ...Выбрав базу в качестве первого приоритета освоения Луны, группа Лавойе пришла к необходимости пересмотра проектных наметок по лунному модулю LSAM. Главной его задачей становится доставка на поверхность Луны максимального количества полезного груза, а масса посадочной и взлетной ступени должны быть сведены к минимуму. Роль последней сводится исключительно к доставке экипажа с базы на лунную орбиту: жить в ней даже временно, как во времена программы Apollo, не предполагается. Масса доставляемого груза оценивается сейчас в 6000 кг...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • ...Результаты экспериментов были противоречивыми. Из необработанного грунта при воздействии искусственного солнечного света и воды выделилось некоторое количество углекислого газа, но еще больше кислорода. Без солнечного света или с предварительной стерилизацией грунта результат практически не изменился. Высвобождение газов могло быть прекращено, если температура превышала 120° С. Поскольку в почве не было обнаружено никаких органических соединений, то сделали вывод, что наблюдаемые реакции, вероятно, были химическими и обусловлены наличием в грунте сильного окислителя, такого, как перекись водорода. Вероятность наличия жизни сильно уменьшилась, но некоторые ученые до сих пор считают, что жизнь на Марсе есть — только в очень экзотической форме.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Полеты на Луну, строительство на ней базы, экспедиции на Марс…. Это уже давно не фантастика. Полеты на Луну состоялись в 1969-1972 гг., а с 2004 г. начали разрабатываться планы дальнейших пилотируемых исследований Луны и полетов на Марс. В 2004 г. США обнародовали программу «Constellation», включавшую завершение постройки международной космической станции (МКС) и окончание эксплуатации ракетно-космической системы (РКС) «Space Shuttle» в 2010 г., создание космических кораблей (КК) «Orion» и ракет-носителей (РН) «Ares I/V» для замены РКС «Space Shuttle» и обеспечения исследований Луны и Марса пилотируемыми КК.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • ...Воздушно-космический самолет (ВКС) «Сура» уже был представлен «ПО Южный машиностроительный завод» на двух последних авиационно-космических салонах «Авіасвіт-XXI» в Украине. Он конструктивно состоит из двух ступеней, возвращаемых для многократного использования. Орбитальный самолет ВКС «Сура» в беспилотном варианте предусматривается использовать самостоятельно, а также для формирования и обслуживания спутниковых группировок, в т.ч. с использованием возвращаемых для многократного использования спутников-трансформеров, обеспечения работы на орбите «космического завода», например, по вышепредставленной теме «Молекулярный экран», а также для доставки на орбиты и с орбит грузов массой до 300 кг...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • ...Также было обнаружено отсутствие у Марса магнитного поля, которое могло бы защитить планету от потенциально опасных для жизни космических лучей. Также было измерено атмосферное давление на Марсе — 0,6 кПа (по сравнению с 101,3 кПа на Земле), что означает невозможность существования на планете жидкой воды. После полученных «Маринером-4» данных было принято решение искать на Марсе одноклеточные организмы, так как для многоклеточных окружающая среда была слишком резка.
    И тогда все надежды были положены на миссию аппаратов «Викинг». Они содержали научные приборы для исследований как на участке спуска в атмосфере Марса, так и после посадки на поверхность планеты...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5


  • «3 июня 2010 года шестеро бесстрашных исследователей отправились в невообразимый 520 суточный полет к далекому Марсу, таинственной красной планете…». Это не строки научно-фантастического романа. Так мировые информационные агентства начинали свои сообщения о беспрецедентном эксперименте «Марс-500» - наземной имитации полета к красной планете, проводимой Институтом медико-биологических проблем РАН в кооперации с иностранными партнерами.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3