Красная планета

Среди планет Солнечной системы Марс занимает особое место. Не самый большой, не самый яркий, не самый близкий к Земле, и тем не менее он притягивает наше внимание сильнее, чем все остальные, вместе взятые. Газовый гигант Юпитер, укрытая облаками из серной кислоты Венера, раскаленный Меркурий... А Марс - он похож на нас. У него есть атмосфера, пусть и в 150 раз тоньше земной. У него есть времена года, полярные шапки, облака, пылевые бури, длящиеся месяцами. Его сутки длятся 24 часа 37 минут, почти как на Земле.
И самое главное: на Марсе когда-то была вода. Может быть, была и жизнь. Человечество смотрит на Марс сразу тремя глазами.
Первый - научный. Это планета, которую нужно изучить, понять, как она устроена, как эволюционировала, почему стала пустыней. Второй - мифологический. Марс назван в честь бога войны, и на протяжении тысячелетий люди видели в его кровавом свечении предзнаменование битв и катастроф. Третий - футурологический.
Марс - это наша мечта о втором доме.

О планете

Марс не оранжевый, не желтый, а именно красный. Цвет придает ржавчина: буквально, поверхность планеты покрыта слоем пыли, богатой оксидами железа - теми же самыми соединениями, которые покрывают старый гвоздь, пролежавший под дождем. Когда солнечный свет рассеивается на этих мельчайших частицах, планета кажется нам красноватой.
Марс - четвертая планета от Солнца. Его орбита пролегает за Землей, но перед поясом астероидов.
В атмосфере постоянно висит пыль — мельчайшие частицы оксида железа, которые придают марсианскому небу розоватый оттенок. Иногда пыль поднимается вверх на десятки километров, и на планете начинаются пылевые бури. 

Расстояние до Солнца составляет около 228 млн км, что в полтора раза дальше, чем Земля. Из-за этого марсианский год длится 687 земных суток: почти два наших года. Но не думайте, что смена сезонов на Марсе растягивается вдвое. Орбита Марса не круглая, а заметно вытянутая с эксцентриситетом 0,093 против 0,017 земного. В самой дальней точке планета удаляется от Солнца на 249 млн км, а в самой близкой приближается на 207 млн. Эта разница в 42 млн км сильно влияет на марсианский климат.

Марсианская атмосфера - это тончайшая оболочка, которую можно назвать воздухом лишь с большой натяжкой. Давление у поверхности составляет в среднем 6 миллибар, в 160 раз меньше земного. Для сравнения: на высоте 35 км над Землей давление такое же, как на Марсе.
На 95% атмосфера Марса состоит из углекислого газа. Остальное -по 2% аргона и азота и крошечные примеси водяного пара, угарного газа. Кислорода ничтожно мало, 0,13%. Температура на Марсе колеблется в широких пределах. Летом на экваторе в полдень воздух может прогреваться до +20°C , но ночью температура падает до -70°C и ниже. Среднегодовая температура на планете около -60°C. Такие перепады объясняются тем, что у Марса нет океанов, которые на Земле аккумулируют тепло и сглаживают суточные колебания.

У Марса два спутника: Фобос и Деймос, они похожи скорее на картофелины, чем на шары. Их неправильная форма говорит о том, что это, скорее всего, захваченные гравитацией Марса астероиды. Фобос крупнее, его размеры 27×22×18 км. Деймос - 15×12×11 км. Фобос обращается вокруг Марса на расстоянии всего 6000 км от поверхности - ближе, чем любой другой спутник в Солнечной системе. Из-за этого он совершает полный оборот вокруг планеты быстрее, чем Марс вращается вокруг своей оси. Деймос находится на расстоянии 23500 км и ведет себя гораздо скромнее. Его орбита почти круговая, и он постепенно удаляется от Марса. Оба спутника покрыты кратерами, самый крупный на Фобосе - Стикни - имеет диаметр 9 км, что составляет почти половину размера самого спутника.

Марс - маленькая планета. Его диаметр составляет 6779 км, это чуть больше половины земного. По площади поверхности он примерно равен площади всех континентов Земли, вместе взятых. Масса Марса всего 11% от земной. Это значит, что сила тяжести на его поверхности в 3 раза меньше, чем на Земле. Человек, весящий 100 кг, на Марсе потянет всего на 38. Но у этого есть и обратная сторона: из-за слабой гравитации Марс не смог удержать плотную атмосферу. Та, что осталась, - лишь жалкие остатки того, чем планета обладала миллиарды лет назад. Средняя плотность Марса 3,93 гр/куб. см, что в полтора раза меньше земной. Это говорит о том, что железное ядро планеты меньше, чем у Земли, и, вероятно, частично находится в жидком состоянии. Но глобального магнитного поля, которое защищало бы планету от солнечного ветра, у Марса нет. Есть лишь локальные участки намагниченной коры - окаменевшие "полосы" древнего поля, существовавшего миллиарды лет назад.

В Северном полушарии поверхность относительно ровная, низкая, возможно, когда-то здесь плескался океан. Южное полушарие гористое, изрезанное кратерами, поднятое в среднем на 5 км выше северного. Такое разделение называют дихотомией Марса, и ученые до сих пор спорят, чем оно вызвано: то ли гигантским ударом астероида в древности, то ли внутренними процессами планеты. На Марсе находится высочайшая гора Солнечной системы - Олимп, потухший щитовой вулкан высотой 21,9 км. Основание Олимпа имеет диаметр 600 км.  В районе Фарсида, к востоку от Олимпа, возвышаются еще три гигантских вулкана: Аскрейская гора, Павлина гора и гора Арсия. Каждый из них превышает 15 км в высоту. Еще одна достопримечательность Марса - Долины Маринера. Это гигантская система каньонов, протянувшаяся на 4500 км, почти через всю планету.

Северный и южный полюса Марса покрыты шапками из замерзшей воды и углекислоты. Северная полярная шапка имеет диаметр около 1000 км и состоит в основном из водяного льда, покрытого слоем сезонного сухого льда. Толщина водяного льда достигает 3 км. Южная полярная шапка меньше, около 350 км в диаметре и содержит больше углекислоты.

Исследование

Люди наблюдали за Марсом задолго до того, как поняли, что это планета. Шумеры называли его "кровавым" и связывали с богом чумы Нергалом. Вавилоняне вели систематические записи положения светила на глиняных табличках еще в VII веке до нашей эры. Клавдий Птолемей во II веке нашей эры создал гениальную по тем временам математическую модель: планеты движутся по маленьким кругам, центры которых вращаются вокруг Земли. Модель позволяла предсказывать положение планет с приемлемой точностью, но была чудовищно сложной.

В XVII веке Галилео Галилей направил на Марс свой телескоп. Он не смог разглядеть деталей поверхности, но сделал открытие поважнее: Марс не звезда, а диск, как и Луна. Затем голландский астроном Христиан Гюйгенс разглядел на Марсе темное пятно и проследил его движение. Он вычислил, что планета вращается вокруг своей оси примерно за 24 часа, почти как Земля. А Джованни Кассини определил продолжительность марсианских суток еще точнее и заметил на полюсах Марса белые пятна, которые назвал полярными шапками. Он предположил, что это лед. Догадка оказалась верной, но доказать это смогли только через 300 лет.

В 1877 году произошло великое противостояние Марса: планета приблизилась к Земле на рекордное расстояние.  Астроном Джованни Скиапарелли воспользовался этим и составил подробную карту поверхности, зарисовав тонкие прямые линии, соединяющие темные области, и назвал их "canali". Так родилась легенда о каналах Марса. Американский астроном Персиваль Лоуэлл подхватил эту идею и развил ее до масштабов целой теории. Он десятилетиями наблюдал за Марсом, зарисовывая все новые каналы. Лоуэлл утверждал, что Марс - умирающая планета, теряющая воду, а разумные марсиане строят грандиозную ирригационную систему, чтобы доставлять талую воду с полярных шапок в засушливые экваториальные районы.
Понадобилось полвека и появление мощных телескопов, чтобы иллюзия рассеялась. Каналов не существовало - это лишь оптическая ошибка.

В 1960-х началась "Марсианская гонка", сначала советские "Марс-1" и "Марс-2" сгорели на старте, затем череда неудач преследовала и СССР, и США. Наконец в 1965 года американский "Маринер-4" пролетел на расстоянии 9920 км от Марса и передал на Землю 22 снимка. Это были первые фотографии другой планеты, полученные с близкого расстояния. Вместо каналов мир увидел безжизненную кратерированную поверхность, похожую на Луну.
В 1971 году "Маринер-9" стал первым искусственным спутником Марса. Он застал планету, скрытую глобальной пылевой бурей, терпеливо ждал месяц, а когда пыль осела, передал снимки, перевернувшие планетологию: гигантские вулканы, включая Олимп, грандиозный каньон и русла древних рек. Вода на Марсе когда-то текла. Спустя 5 лет "Викинги" совершили первую успешную мягкую посадку на поверхность Красной планеты. Аппараты передали первые цветные панорамы, измерили погоду, взяли пробы грунта. Они искали жизнь и не нашли. Но вопрос остался открытым.

В 1997 году Mars Global Surveyor вышел на орбиту и составил первую детальную топографическую карту Марса. Его лазерный высотомер измерил планету с точностью до сантиметра. А камеры заметили свежие овраги, которых не было на старых снимках.
4 июля 1997 года на Марс опустился американский "Пасфайндер", а с ним прилетел крошечный марсоход "Соджорнер". Рассчитанный на неделю работы, он проработал 83 дня и проехал 100 метров, доказав, что передвижение по Марсу возможно.
В 2004 году на Марс прибыли близнецы "Спирит" и "Оппортьюнити". Рассчитанные на 90 дней, они работали 6 и 15 лет соответственно. "Оппортьюнити" прошел 45 км, став рекордсменом по внеземному передвижению. Их главное открытие: вода на Марсе была, и она текла в жидком виде.
В 2005 году стартовал Mars Reconnaissance Orbiter с камерой, способной различать предметы размером с обеденный стол. Он работает до сих пор, фотографируя роверы и выбирая места для посадок.

В 2012 году "Кьюриосити" совершил самую сложную посадку в истории, и не напрасно - этот марсоход нашел древнее озеро с пресной водой и элементами, необходимыми для жизни. В 2018 году он же обнаружил сложные органические молекулы, возможные свидетельства жизни.

8 февраля 2021 года "Персеверанс" опустился в кратер Езеро - древнюю дельту реки с целью  продолжить и развить теории, ради которых работали его предшественники. На его борту  43 пробирки для сбора грунта, который вернут на Землю в 2030-х годах, а под брюхом прятался вертолет "Индженьюити" - вертолет для Марса, практически не имеющего атмосферы. Рассчитанный на 5 полетов, он выполнил 72.
Следом на Марс прибыли китайский "Чжужун" и арабский "Аль-Амаль". Марс перестал быть вотчиной двух держав. Увы, Россия отстает по всем фронтам...
Сегодня на орбите и поверхности планеты работают аппараты США, Европы, Китая, Индии и ОАЭ. Впереди  доставка грунта, новые марсоходы и, возможно, первый человек.

Измерения дейтерия показали: вода на Марсе была обогащена им в восемь раз сильнее земных океанов. Это значит, что когда-то планета имела объем воды, эквивалентный глобальному океану глубиной от 137 до 920 метров. 
Сейчас Северная полярная шапка Марса имеет диаметр 1000 км и состоит в основном из водяного льда толщиной до 3 км, покрытого сезонным сухим льдом. Общий объем 1,6 млн куб. км, сравним с ледяным щитом Гренландии. Южная полярная шапка меньше, но под слоем сухого льда тоже скрывается водяной лед. Зимой обе шапки растут, примерзая углекислым газом из атмосферы, летом частично тают. Эти сезонные изменения видны даже в небольшие телескопы с Земли.

Поиск воды

В 1971 году "Маринер-9" передал снимки, перевернувшие планетологию. На них проступили русла рек - извилистые, с притоками и дельтами. Вода на Марсе когда-то текла. В 2004 году "Оппортьюнити" обнаружил в кратере Игл гематитовые "черники" - сферические образования, которые на Земле формируются только в воде. Анализ слоистых пород подтвердил: миллиарды лет назад здесь плескалось соленое море.
"Спирит" вскрыл почти чистый кремнезем - вещество, которое на Земле откладывается только в горячих источниках, а "Кьюриосити" нашел в кратере Гейл глинистые минералы, сформировавшиеся на дне пресного озера с нейтральной кислотностью.

Благодаря марсоходам и станциям известно, что под поверхностью планеты на глубине от нескольких сантиметров до десятков метров скрыты огромные запасы льда. В 2018 году радар MARSIS обнаружил под южной полярной шапкой, на глубине 1,5 км, яркое отражение, которое можно интерпретировать как подледное озеро жидкой воды диаметром 20 км. Если это подтвердится, Марс станет второй планетой после Земли с стабильным жидким озером.
В 2025 году, анализируя данные сейсмометра InSight, ученые зафиксировали высокочастотные волны от марсотрясений. Анализ показал: на глубине 5–8 км под экватором находится слой пористой базальтовой породы, пропитанный жидкой водой. Объем этого подземного водоносного горизонта может соответствовать древнему океану, который когда-то покрывал Марс. Вода не замерзает на такой глубине, потому что геотермальный градиент планеты составляет 6–10 градусов на километр.

Вода - главное условие для жизни, какой мы ее знаем. Если на Марсе когда-то были реки, озера и горячие источники, планета была потенциально обитаема. Вопрос только в том, успела ли там зародиться жизнь. Для будущих колонистов вода - ресурс номер один.

Поиск жизни

Когда американские "Викинги" сели на Марс, на их борту находилась автоматическая биологическая лаборатория. Три эксперимента должны были дать ответ на главный вопрос. Самый чувствительный зафиксировал выделение радиоактивного газа после добавления в грунт питательного бульона. Это было похоже на дыхание микроорганизмов. Но масс-спектрометр не обнаружил органических молекул. Ученые пришли к выводу: активность вызвана не жизнью, а необычной химией почвы (пероксидами, которые позже нашли "Феникс"). Спор длится полвека. Гилберт Левин, создатель эксперимента, до сих пор настаивает: мы нашли жизнь, но не поняли этого.
В 2018 году марсоход "Кьюриосити" объявил о сенсации: в 3,5-миллиардных глинистых сланцах кратера Гейл обнаружены сложные органические молекулы: тиофены, бензол, пропан.

Это не доказательство жизни. Органика может возникать и без участия живых организмов: вулканическая активность, ультрафиолет, метеориты. Но это доказательство того, что "кирпичики" жизни могут сохраняться на Марсе миллиарды лет. Если жизнь когда-то существовала, ее следы тоже могли сохраниться.

Мы ище не просто органику, а признаки того, что она создана жизнью.
Первый признак - хиральность. Молекулы жизни на Земле "левовращающие": их структура имеет строгую зеркальную асимметрию. Неживая природа производит и левые, и правые молекулы поровну. Если мы найдем на Марсе длинные цепочки органических молекул с преобладанием одной хиральности - это будет сильный аргумент в пользу жизни.
Второй признак - изотопные аномалии. Живые организмы предпочитают более легкие изотопы углерода, потому что с ними легче строить молекулы. В породах, содержащих остатки древней жизни, соотношение углерода-12 и углерода-13 смещено и может указать на биогенное происхождение органики.

Марсоход "Персеверанс" уже заполнил десятки титановых пробирок кернами из кратера Езеро. В 2030-х годах совместная миссия NASA и ESA должна забрать эти пробирки и доставить на Землю. Только в земных лабораториях можно окончательно определить, есть ли в марсианских породах следы жизни.
И если марсианская жизнь существует хотя бы в виде бактерий, человечество столкнется с этическим вопросом, которого у нас никогда не было. Имеем ли мы право колонизировать планету, где есть своя биосфера? Даже если это просто микробы, мы рискуем их уничтожить, случайно занести земные микроорганизмы или, наоборот, "заразить" Землю марсианскими. Это называется принцип планетарной защиты: мы обязаны не навредить. В любом случае, открытие жизни на Марсе изменит нас больше, чем любой научный прорыв в истории.

Мифы

Марс получил свое имя от римского бога войны, что определило его судьбу в человеческой культуре на тысячелетия. Красный цвет планеты, заметный даже невооруженным глазом, ассоциировался с кровью, огнем и разрушением. Но задолго до римлян у Марса были другие имена, и все они пугали. Шумеры называли его Салбатану,"кровавый", и видели в нем бога чумы Нергала, владыку подземного царства. Вавилонские жрецы считали ретроградное движение Марса предвестником нашествий, восстаний и смерти царей. В Древнем Египте красная планета связывалась с Сетом - богом хаоса, пустыни и чужеземных земель. Однако египтяне, в отличие от других народов, видели в Марсе и проявление Гора, что указывало на двойственную природу планеты: она могла быть как разрушительной, так и защищающей.

В ведической астрологии Марс называется Мангал, т.е. "благоприятный". Парадоксальное имя, если вспомнить, что планета управляет войной, гневом и кровью. Но индийская традиция учит: любая энергия может быть благом, если ее правильно направить. Мангал - сын Земли, а не небесного божества, что делает его ближе к людям. И до сих пор в Индии проверяют гороскопы на "Мангал-дошу": положение планеты, которое может принести несчастья в браке. В китайской традиции Марс олицетворяет Хо Син, часть системы пяти элементов У-син. Он управляет летом, югом и цветом красным. Но есть у него и другое имя - Инхо, сбивающий с толку огонь, которое отражает сложность его движения. Марс ассоциировался с Вермиллионовой птицей Чжу Цюэ- одним из четырех священных символов, охраняющих небесный порядок.

В астрологии Марс - планета действия, энергии и конфликта. Он отвечает за волю, агрессию, страсть и умение отстаивать свои границы. В натальной карте положение Марса показывает, как человек проявляет инициативу, сражается за свои цели и справляется с гневом. Ретроградный Марс считается периодом пересмотра целей, спада энергии и внутренних конфликтов. Популярность астрологии сегодня - не столько вера в судьбу, сколько попытка внести порядок в хаос, а Марс в этой картине отвечает за самый сложный вопрос: как действовать, когда ничего не ясно.

Глядя на Марс, человечество всегда видело в нем себя. Древние проецировали на планету свои страхи: войны, эпидемии, хаос. Лоуэлл и его последователи видели каналы, построенные разумными существами, спасающими свою цивилизацию. Астрономы XIX века рассуждали о марсианской растительности, а фантасты населяли планету воинственными захватчиками или мудрыми старцами. Сегодня мы знаем, что Марс безжизнен и пуст. Но мы продолжаем проецировать на него надежды. Теперь это не бог войны, а второй дом, колония, полигон для человеческой экспансии. И снова - антропоцентризм: мы хотим сделать Марс похожим на Землю, терраформировать его, заселить, переименовать города в честь земных героев. История повторяется.

В культуре

 В популярном советском фильме 1956 года астроном, выступая перед публикой, обозначает тему лекции "Есть ли жизнь на Марсе?". И сейчас мы только улыбнемся тому, что "Есть ли жизнь на Марсе, нет ли жизни на Марсе - это науке неизвестно". Так вот в 1956 году науке действительно это - известно не было.

Образ Марса в кино менялся вместе с нашими представлениями о нем. В 1996 году Тим Бёртон снял "Марс атакует!", черную комедию, где марсиане с огромными мозгами и злобными улыбками уничтожают все земные символы власти, от Белого дома до Тадж-Махала, а гибнут от старомодной кантри-песни. Это была пародия на дешевую фантастику 1950-х, но фильм стал культовым именно за свой абсурд. "Красная планета" с Вэлом Килмером и Керри-Энн Мосс - мрачный технотриллер о терраформировании, которое пошло не по плану. Герои выясняют, что кислород на Марсе производят гигантские насекомые, питающиеся водорослями. Настоящий триумф случился в 2015 году с "Марсианином" Ридли Скотта — гимном инженерной мысли, где герой Мэтта Дэймона выживает в одиночку, решая одну техническую проблему за другой. Зрители полюбили фильм за научную достоверность и оптимизм, а NASA использовало его для популяризации марсианских программ.

Марс стал звездой фантастики задолго до того, как человечество запустило к нему первый зонд. В конце XIX века астрономы были уверены, что видели на поверхности планеты каналы и даже зеленые леса, а изобретатель Никола Тесла искренне верил, что ловит радиосигналы марсиан. На этом фоне появилась "Война миров" Уэллса, роман, породивший архетип "марсианского вторжения". Эдгар Берроуз в цикле о Барсуме создал противоположный образ: Марс как арену приключений, где землянин становится героем среди воинственных, но благородных марсиан. Алексей Толстой в "Аэлите" добавил к этому советский колорит: марсианская цивилизация погрязла в социальном неравенстве, и революция не за горами. Рэй Брэдбери в "Марсианских хрониках" совершил переворот - его Марс оказался зеркалом земных пороков: колониализма, расизма, ядерной войны.

В игровой индустрии Марс предстает в двух главных ипостасях. Surviving Mars - суровый симулятор, предлагающий построить колонию с нуля: добывать ресурсы, следить за психологическим состоянием поселенцев, переживать пылевые бури и падения метеоритов. Doom 3 превращает красную планету в мост между наукой и оккультным ужасом: древние руины открывают портал в Ад, демоны захватывают базу, и солдату предстоит зачистить Марс от нежити. Так фантастика, пародия, суровый реализм и хоррор сосуществуют рядом, отражая разные грани нашего отношения к этой планете.

Марс в культуре - это зеркало. В XIX веке он был местом, где живут великие цивилизации и их надо то спасать, то бояться. В середине XX - полем для колониальных войн и критики общества потребления. Сегодня - это суровый полигон для выживания, где человек остается один на один с безжалостной природой. Каждая эпоха видит в Марсе свои страхи и надежды.

Будущее

После полувека исследований Марс предстает перед нами как мир, который когда-то был живым. Но около 3,5 млрд лет назад планета потеряла магнитное поле, и солнечный ветер начал сдувать атмосферу, превращая Марс в холодную пустыню, какой мы видим его сегодня. Сегодня на поверхности Марса нет жидкой воды, она либо замерзла в полярных шапках и подземных ледниках, либо ушла на глубину.
Но человек продолжает местать о Марсе и стремиться к нему.

Человек на Марсе - мечта, которая перестает быть фантастикой. Технически полет возможен уже сегодня, но требует решения трех главных проблем.

1. Радиация. За восемь месяцев перелета космонавты получат дозу, эквивалентную 15 годам на Земле. Это повышает риск рака, но не смертельно.
2. Невесомость. За полгода мышцы атрофируются, кости теряют кальций, а сердце разучивается качать кровь против силы тяжести.
3. Психология. Экипажу предстоит провести три года в тесном металлическом ящике, зная, что если что-то пойдет не так, помощи ждать неоткуда.

Тем не менее, NASA планирует высадить людей на Марс в 2040-х годах. Программа "Артемида", подразумевающая возвращение на Луну, отрабатывает технологии, применимые для марсианской экспедиции: модули для длительного пребывания, системы жизнеобеспечения, взлетно-посадочные платформы. А SpaceX Илона Маска строит Starship, корабль, способный доставить на Марс до 100 тонн груза и 100 человек за раз. Маск обещает первый пилотируемый полет в 2029 году, но даже если сроки сдвинутся, сама гонка уже началась.
Колонизация Марса потребует технологий, которые сегодня кажутся фантастикой. Ядерные двигатели для сокращения перелета до трех месяцев, производство кислорода и топлива из марсианской атмосферы, подземные жилища из застывшей лавы, защищающие от радиации.

Первые колонисты станут строителями, шахтерами, биологами, инженерами. Они будут жить в герметичных модулях, выращивать еду в гидропонных фермах, выходить на поверхность только в скафандрах.
Марс дает ученым и инженерам причины работать над технологиями. А простым смертным - обратить взгляд на самих себя. Увидев Землю с другой планеты - маленький голубой шарик, висящий в черной пустоте, - мы наконец поймем, как она хрупка и как мы ей нужны. И, возможно, научимся беречь ее, прежде чем покидать.