Zelenyikot. Что в кратере тебе моём?

Для того чтобы выбрать удачное место для исследований на Марсе, необходимо было как следует изучить планету дистанционно – с орбиты. Для этого в 2005 году был запущен Mars Reconnaissance Orbiter – выдающийся прибор, достойный своего сухопутного последователя. Этот спутник – фактически телескоп, обращенный вниз, который имеет несколько камер, позволяющих снимать поверхность Марса с детализацией до 25 см на пиксель. Он вращается по круговой орбите на высоте 300-275 км над планетой и непрестанно сканирует поверхность своими оптическими приборами

Стараниями MRO и его предшественников было определено несколько участков, которые представляют наибольший интерес для исследования и обещают интересные открытия. Практически все они связаны с деятельностью воды на поверхности Марса, и только кратер Гейла с горой в центре представляет собой более сложное образование.

Гора Шарпа или официально «Эолида» интересна хотя бы тем, что ученые всего мира просто не в состоянии понять, как же она образовалась. Помимо этой загадки, Эолида прежде всего привлекательна для ученых своим строением. Ее слоистая структура – это уникальное обнажение, которое удобно для исследования доступными техническими средствами. Эти факторы обусловили решение геологов NASA, которые после активных дискуссий выбрали кратер Гейла как цель для MSL Curiosity.

Кратер Гейла – это очень древний геологический объект на поверхности Марса. По сегодняшним оценкам ему 3,5-3,8 млрд. лет. То есть он захватывает древнейший – Нойский (Noachian) период известной на сегодняшний день марсианской геологической истории. Свои первые 100 тыс. лет кратер существовал во времена, когда условия на Марсе были очень похожи на условия Земли в период зарождения первой жизни.

Он возник после падения огромного астероида диаметром несколько километров. От удара образовался 150-километровый кратер. Сила взрыва сравнима с ударом, который 65 млн. лет назад погубил на Земле динозавров. Несмотря на масштабы удара, этот кратер далеко не самый большой на Марсе. Подобных ему десятки, а рекордсмены: Эллада, Аргир, Исидис, – превосходят Гейла в десять и более раз.

Особенностью образования кратера Гейла является высокое центральное поднятие. Подобные пики не редкость в кратерах такого масштаба. При ударе планетарная кора ведет себя практически так же, как поверхность жидкости при падении капли, а появление центрального пика зависит от строения коры и количества выделившейся во время удара энергии – успеет гора застыть или расползется, оставив дно кратера плоским.

Отличие горы Шарпа от прочих марсианских кратеров в том, что она не осталась в одиночестве, а начала собирать вокруг себя осадочную «юбку» — слой за слоем расползаться в стороны к краю кратера, но при этом отложения не наполнили кратер по самые края, оставив глубоким дно.

После того как кратер Гейла привлек внимание NASA, его еще более пристально изучили с орбиты. Исследования проводились как в оптическом диапазоне – камерой HiRise MRO, так и в инфракрасном. Анализ, проведенный камерой THEMIS спутника Mars Odyssey, позволил определить геологические различия в структуре грунта, который выглядит однообразным для обычного человеческого взгляда.

THEMIS позволяет определять различия в марсианской породе благодаря исследованию термальной инерции. Говоря простым языком, камера видит, как быстро остывает поверхность после нагрева и как быстро нагревается после охлаждения. В зависимости от своего геологического строения, поверхность ведет себя по-разному: песок быстро нагревается и быстро остывает, камень долго копит тепловую энергию и долго отдает ее в течение ночи. Чтобы определить разницу нагрева-охлаждения, съемку проводили в дневном и ночном режиме.

Похожий прибор был установлен еще на советском аппарате «Фобос-2». Занимаясь исследованием поведения марсианского грунта под тенью Фобоса, он успел породить отечественную уфологическую легенду про «веретенообразный НЛО» и «инверсионный след» на Марсе. Хотя всего лишь снял остывший в тени Фобоса грунт инфракрасной камерой. К сожалению, проработал он всего пару месяцев, а Mars Odyssey трудится уже почти десятилетие, а после недавней «пересадки мозга» — перехода на резервный компьютер – готов работать еще столько же.

Исследование HiRise и THEMIS определили точку посадки в самом кратере Гейла. Подробно изучая гору Шарпа, ученые обнаружили два глубоких каньона, которые рассекли толщу горы и создали удобный участок для осмотра ее внутреннего строения. Неподалеку от одного из них термальная съемка определила еще один интересный участок поверхности Эолида Паллс – равнины Эолида. Поток воды с северо-запада размыл кольцевой вал кратера и вынес на равнину веер (fan) аллювиальных пород. Этот веер имеет разные характеристики грунта с низкой и высокой термальной инерцией, то есть одна часть рыхлая, вторая очень плотная.

(Фиолетовый — рыхлые отложения, зеленый — твердые. Красный цвет — каньон и русла. Расположение Curiosity обозначено белым крестиком)

Помимо этого на равнине имеются достаточно распространенные для Марса детали рельефа, которые встречаются не только в кратере Гейла, но сухопутными средствами они еще не изучались. Речь идет об inverted channels «руслах навыворот» (на схеме отмечены желтым).

Считается, что это речные русла, в которых грунт изменил свою структуру и оказался крепче окружающей поверхности, которая была разрушена ветровой эрозией. То есть ветер снял берега рек ниже их дна, но донные отложения оказались более устойчивы к выветриванию. Альтернативная теория их формирования говорит о том, что инвертированные русла возникали, когда речные потоки выносило в стоячие водоемы. Потоки замедлялись и песок, который переносило водой, опускался на дно озер и морей. Подобным образом формируются речные дельты на Земле, и также формировались на Марсе, но насчет возникновения inverted channels единства мнений пока нет. Рабочие инструменты Curiosity могут помочь разобраться и в этом, но марсоход приземлился вдали от этих «каналов» и вряд ли ради них сделает крюк в несколько километров.

Там, где приземлился марсоход, наибольшее внимание ученых приковал к себе участок с тремя типами грунта.

Место, названное Гленелг, стало первой крупной целью Curiosity, которая даже вынудила его слегка отклониться от первоначального маршрута. В данном месте сходятся три типа поверхности: конус выноса с низкой термальной инерцией; участок, который NASA обозначает как HTI — high thermal inertia – с высокой термальной инерцией; и более древний участок, густо усыпанный кратерами.

Исследование первого типа грунта проходило во время пути до Гленегла. Именно здесь была обнаружена окатанная галька, которая указала на воздействие потока воды.

Гораздо больший интерес геологов вызывает порода HTI. Сейчас это самая главная загадка, с которой собирается разобраться Curiosity. По логике, высокая термальная инерция характерна для скальных пород, но располагается этот тип поверхности только в одном месте кратера Гейла — в конусе выноса из размытой стенки кратера. Первоначальная версия геологов была в том, что эта порода была размыта водой и сцементировалась, когда поток высох. Вид из космоса подсказывал, что такой сценарий вполне правдоподобен – поверхность выглядит как дно пересохшего озера, которое потрескалось. Однако марсоход взглянул на это место снизу, и все меньше надежд остается на то, что эта поверхность подобна засохшему илу.

Форматы больше ВК

После того как Curiosity вышел с конуса выноса к Гленелгу, все больше его камеры стали фиксировать напоминающие вулканические породы камни, и почти совсем исчезла окатанная галька. Поначалу на свое вулканическое происхождение указывали отдельные камни. Самый первый доказанный вулканический булыжник – «Джейк Матиевич».

Потом их число стало расти.

Наконец, когда некоторые слои стали напоминать целые застывшие потоки лавы, я понял, что пора искать вулкан.

Ближайший известный вулкан – в нагорье Элизиум в 1200 км от кратера Гейла. Отдельные камни как-то можно было представить прилетевшими в ходе мощнейших извержений. На Земле Кракатау раскидывал камни на сотни километров, а из-за низкого притяжения на Марсе дальность могла возрасти в несколько раз. Но лавовую реку так далеко забросить невозможно, тем более она должна еще преодолеть кольцевой вал кратера. Вывод напрашивался очевидный – где-то поблизости был вулкан. При этом вероятность того, что гора Шарпа – вулкан, практически нулевая. Со спутника не видно никаких признаков вулканической активности на самой горе. NASA ничего не упоминает о вулкане.

Пришлось самостоятельно вооружиться стереоочками и отправиться в путешествие по анаглифическому снимку кратера и его окрестностей.

(NASA предлагает всем владельцам красно-синих очков погрузиться в мир марсианских 3D-анаглифов)

И вулкан нашелся довольно быстро. Точнее гора, которая может быть интерпретирована как вулкан. Возвышение в виде полумесяца можно найти к северо-западу от места посадки. Как раз там, откуда вытекал поток воды, прорезавший вал кратера и выносивший потоки породы на равнину.

Предположение, что эта гора – вулкан, объясняет многие наблюдения. Во-первых, речное русло могло сформироваться, когда извержения приводили к таянию ледников, которые могли лежать у подножия вулкана. Во-вторых, находят объяснения все эти куски пемзы, вулканического туфа и лавовые натеки вокруг марсохода. В-третьих, именно лава могла оказаться той твердой породой с высокой степенью термальной инерции. Правда, если сравнить карту термальной инерции пород с нынешним местоположением марсохода, то видно, что до HTI он еще не доехал, а лавы кругом уже целые пласты. Так что окончательно загадка не разгадана.

(Красные точки — маршрут марсохода)

NASA, как кажется, об этом вулкане даже не догадывается, по крайней мере о нем нет ни одного упоминания в научной документации, описывающей место посадки, и нет ни одного кадра этого места камерой высокого разрешения HiRise спутника MRO, которой сам кратер Гейла и русло реки изучались весьма пристально.

Но в кратере хватает и других загадок. Еще два месяца назад, когда Curiosity забрался в свое каменное гнездо (Rocknest) и провел в нем 40 дней, в объективы его камер попался очень интересный участок.

Эти слои, названные Shaler, располагаются как раз на границе двух типов поверхности и могут раскрыть подробности происхождения самого древнего участка Гленелга. Обычно такие слои из песчаника формируются при сезонном воздействием воды. Причем строго горизонтальные слои – на дне водоемов, а косые – в прибрежной зоне – фактически на пляжах.

Вот, к примеру, песчаник Аризоны:

Но материал этих марсианских слоев еще не известен, поэтому возможно и другое его происхождение. Дело в том, что марсоход сейчас целенаправленно движется к точке Point Lake, где предполагается провести первые буровые работы на Марсе.

В своем движении он только незначительно отвлекается на интересные объекты. Возможно, команда Curiosity предполагает возвращаться тем же маршрутом, поэтому обходит стороной даже такие привлекательные места как Shaler.
Но место это удивительное. На это намекает и название, данное в честь американского палеонтолога. Явно, NASA ждет там что-то интересное.

Я с нетерпением жду когда они вернутся к исследованию этих слоев.

По мере спуска в низину, названную Yellowkhifle Bay, под колеса марсохода стали попадаться странные «пузыри».

Это еще одна загадка, которую NASA, судя по всему, отложило на потом, поскольку за время всего пробега внимание им практически не уделялось. Только один из них был снят цветной камерой, и, кажется, даже ни одного не обстреляли Chem Cam, чтобы узнать химический состав. О том, что это за «пузыри», можно только строить предположения. Если под колесами лава, то это могут быть следы упавших камней, которые попали в густеющий поток и оставили такие вмятины. Если это песчаник или другие древние отложения, то подобным образом могут формироваться железистые конкреции.

(Это фото с Земли)

Учитывая недавний ажиотаж вокруг обнаружения-необнаружения органики в марсианской почве, надо рассказать, когда же нам ждать сенсации. Вулканические породы не богаты органикой даже на Земле, тем более органики биологического происхождения там быть не может. Плохо сохраняется биологическая органика и в аллювиальных отложениях. Наибольшие надежды астробиологов NASA, да и всего мира, связаны с одним тоненьким слоем, обнаруженным в кратере Гейла, – филлосиликатами или смектитами.

Практически только ради них и снарядили прибор SAM, способный обнаруживать органику биологического происхождения. Филлосиликаты — это древняя глина, образованная водой, размывшей вулканические отложения в Нойское время. Такая порода широко распространена на Земле и очень редка на Марсе. Особенность ее формирования в том, что вода в этот период была благоприятна для жизни, то есть не содержала большое количество сульфатов и перхлоратов, которые отравили ее в следующую геологическую эпоху Гесперид.

Выше этого слоя уже идут сульфаты, то есть восхождение на гору Шарпа, с точки зрения астробиологии, уже не так интересно, как исследование подножия. Зато исследовав эти смектиты, Curiosity сможет дать практически окончательный ответ на сакраментальный вопрос — была ли жизнь на Марсе или нет. Вот только доберется он до них еще не скоро.

Если марсоход будет двигаться по ранее запланированному маршруту, то до филлосиликатов ему ехать примерно восемь километров. Пока же он преодолел примерно 500 метров, причем практически в противоположную сторону. После того как геологи сформируют общее представление о строении равнины, движение марсохода ускорится, но прибытия к подножию горы Шарпа нам все равно ждать не менее 8-10 месяцев.