Новости с Марса

На сайте НАСА опубликованы очередные сообщения марсохода Curiosity. Новая информация выглядит довольно интересной. Ее добыл прибор под названием SAM (Sample Analysis at Mars), который представляет собой на самом деле целую лабораторию, хотя и очень компактную.

В SAM входят масс-спектрометр, газовый хроматограф и настраиваемый лазерный спектрометр (Tunable Laser Spectrometer, TLS). Все это предназначено для химического анализа образцов, как пород Марса, так и газов его атмосферы. Если аппарат CheMin, о работе которого мы сообщали недавно, анализирует твердые породы при помощи рентгеновской дифрактометрии, то SAM предназначен для анализа летучих веществ. В земной лаборатории входящие в SAM приборы заняли бы как минимум комнату, а на марсоходе они упакованы в компактный ящик. Для этого пришлось пойти на ряд хитростей, например сосуды газового хроматографа, длина которых достигает 30 метров, свернуты в спираль.

Вот так выглядит SAM.

Работает SAM следующим образом. Манипулятор марсохода собирает образцы грунта. Образцы измельчаются в порошок и попадают в одну из 74 пробирок. Далее пробирка помещается в печь (подобную микроволновке, которая стоит у вас на кухне). Образец разогревается в печи до 1000°C. При этом из него выделяются газообразные вещества – объект исследования для SAM. Масс-спектрометр приступает к анализу состава выделившихся веществ по отношению заряда к массе частиц. Газовый хроматограф определяет наличие органических молекул. Также SAM работает с образцами газов марсианской атмосферы, только их не требуется предварительно измельчать и нагревать.

Настраиваемый лазерный спектрометр предназначен для определения концентрации разных изотопов кислорода и углерода, входящих в состав углекислого газа и метана. По соотношению этих изотопов (например, углерода-13 и углерода-12) можно определить условия, при которых образовался газ, и, например, различить метан абиогенного и биогенного происхождения. Также SAM постоянно контролирует уровень метана в марсианской атмосфере.

Что же нашел SAM? Первое из двух сообщений, привлекших к себе внимание, связано с концентрацией метана. SAM зафиксировал временные пики этой концентрации, превосходящие обычный уровень в десять раз. Причины этого остаются неясными. Хотя на Земля почти весь метан – продукт деятельности бактерий, на Марсе он все-таки может быть и результатом химических процессов. Один из участников исследовательской команды Curiosity Сашил Атрейя (Sushil Atreya) из Мичиганского университета говорит, что десятикратное превышение содержания метана должно быть вызвано каким-то локальным источником. Но ученый отнюдь не уверен, что этот источник – деятельность живых организмов.

Концентрация метана в атмосфере Марса по данным Curiosity (NASA/JPL-Caltech).

Еще более интересные результаты принесло исследование горных пород. Curiosity пробурил скалу на участке марсианской поверхности, получившем название Камберленд. Собранный манипулятором образец поступил для анализа в SAM.

Так выглядит отверстие, оставленное при бурении Марса (NASA/JPL-Caltech/MSSS).

В результате ученые обнаружили, что образцы марсианского грунта содержат органические молекулы. Ранее пару раз SAM уже определял наличие органических соединений, но в тех случаях в конце концов выяснялось, что это были следы попавшей в аппарат земной органики. На этот же раз подробная проверка показала, что органические молекулы местные.

Точное определение органических веществ, попавших в образец грунта, затруднено тем, что в его состав также входят минералы, представляющие собой перхлораты. При нагревании перхлораты выделяют кислород, который окисляет органические молекулы, поэтому первоначальный их состав определить сложно. Пока исследователи осторожно называют хлорорганические соединения, в частности дихлорпропан и хлорбензол.

Результаты анализа образца со скалы Камберленд (NASA/JPL-Caltech).

При этом в образцах горных пород, которые были получены в ходе предыдущих бурений Марса, следов этих молекул не обнаруживалось.

Сравнение данных о следах хлорбензола в разных образцах, добытых марсоходом (NASA/JPL-Caltech).

Но в любом случае это первое подтверждение наличия органического углерода в горных породах Марса. Роджер Саммонс (Roger Summons) из Массачусетского технологического института, также работающей в команде Curiosity, рассчитывает, что органические вещества позволят определить химические пути своего возникновения и сохранения, а это, в свою очередь, даст возможность судить о различиях между процессами образования горных пород на Земле и Марсе. Ученый полагает, что органические компоненты могут встретиться и в последующих образцах, которые добудет марсоход.

Также ученые НАСА проанализировали изотопы водорода из молекул воды, которые были заперты внутри горных пород Марса в течение миллиардов лет. Соотношение протия и дейтерия позволяет судить о темпах потери Марсом воды. Более легкий изотоп быстрее улетучивается из атмосферы Марса, чем более тяжелый дейтерий.