В нашей галактике - Лев Мухин

27 ноября 1971 года от станции «Марс-3» отделился спускаемый отсек и совершил мягкую посадку на поверхность красной планеты. К сожалению, удалось передать на Землю лишь несколько строк фототелевизионных сигналов, а затем передача прекратилась. Но на орбитальном аппарате «Марс-3» удалось провести важные эксперименты по изучению температуры, тепловых свойств, структуры и рельефа поверхности, характеристик атмосферной пыли, содержанию паров воды в атмосфере. Проводилась фотосъемка поверхности красной планеты. Много интересной информации принес искусственный спутник Марса «Маринер-9». Американским ученым удалось получить фототелевизионные изображения всей планеты, причем разрешение при съемках некоторых участков достигало 100 метров.

А в 1974 году спускаемый аппарат советской станции «Марс-6» вновь совершил посадку на поверхность красной планеты. Во время спуска впервые изучалась структура марсианской атмосферы.

Но человечество всегда волновал вопрос о том, есть ли жизнь на Марсе. И поэтому бесспорно кульминационным шагом в изучении Марса был проект «Викинг», готовившийся более 10 лет.

Нам были хорошо известны детали этого проекта. Американские ученые обсуждали с нами различные аспекты экспериментов по обнаружению жизни. Особенно мне запомнились беседы с американским микробиологом В. Вишняком. Он разработал прибор, который мог фиксировать практически отдельные микробные клетки. Испытывал он этот прибор в Антарктиде и там, провалившись в глубокую ледяную трещину, погиб. Прибор был назван в его честь еще при жизни «Ловушкой Вольфа», но, к сожалению, не был поставлен на борт «Викингов». Я говорю «к сожалению», потому что, быть может, именно этот прибор помог бы решить загадку жизни на Марсе.

Итак, «Викинги» и поиск жизни на Марсе. Во второй половине 1976 года на поверхность Марса были доставлены две американские автоматические станции «Викинг-1» и «Викинг-2», оснащенные научной аппаратурой для изучения поверхности и атмосферы планеты.

По словам руководителей проекта «Викинг», задачей номер один был поиск жизни. Вообще говоря, информация, которая была собрана о Марсе еще до «Викингов», не противоречила возможности существования здесь простейших форм жизни. Однако уточнение природных условий планеты, которое входило в программу экспедиции, имело огромное значение не только для решения поставленной «сверхзадачи».

«Викинги» выполнили множество экспериментов, среди которых одним из главных было фотографирование марсианской поверхности. Снимки, сделанные с орбитальных аппаратов и непосредственно с посадочного модуля, содержат очень ценную научную информацию. Например, перед выбором места посадки «Викингов» были тщательно исследованы участки планеты площадью около 4,5 миллиона квадратных километров. Это позволило получить новые сведения о поверхности Марса.

С помощью масс-спектрометрического анализа удалось определить химический и изотопный состав атмосферы Марса. Главный ее компонент — углекислый газ. Аргона около 1,5 процента, азота около 2 процентов, обнаружены следы кислорода, озона и окиси углерода.

При анализе соотношения изотопов азота и аргона оказалось, что оно резко отличается от земного. Атмосфера Марса обогащена по сравнению с Землей изотопами аргона-40 и азота-15. Дело в том, что из-за меньшего притяжения на Марсе легкие газы, в частности изотопы азота, могут покидать атмосферу и уходить в космическое пространство. Естественно, что скорости этого процесса для азота-14 и азота-15 различны, поэтому марсианская атмосфера беднее азотом-14. Отсюда следует вывод, что пути эволюции марсианской и земной атмосфер были разными.

Предварительный анализ полученных данных позволяет считать, что атмосфера Марса в прошлом была более плотной и давление у поверхности могло достигать 2 бар, в то время как сейчас оно всего 6 миллибар. Если эти данные верны, то Марс претерпевал за свою историю значительные изменения климата.

Эксперименты «Викингов» по поиску жизни на Марсе делятся на две группы.

Первая — анализ проб грунта на присутствие в нем органических молекул. Эти опыты проводили при помощи бортового хроматомасс-спектрометра весьма высокой чувствительности: многие соединения выявляются этим прибором даже в том случае, если присутствуют в пробе в количестве, меньшем чем одна часть на миллиард. Что же это за прибор?

Он представляет собой хроматографическую разделительную колонку, соединенную со входом в ионный источник миниатюрного масс-спектрометра. Начальный участок колонки связан с печкой, в которой сжигаются пробы марсианского грунта. При сжигании сложных органических соединений обычно образуются летучие вещества — нитрилы, альдегиды, бензол и другие достаточно простые продукты. Попадая все вместе в хроматографическую колонку, они разделяются по времени выхода из этой колонки, и поэтому масс-спектрометр анализирует не сложную смесь веществ, а индивидуальные простые соединения, спектры которых хорошо известны.

Руководители программы «Викинг» исходили из естественного предположения, что, если жизнь на поверхности Марса существует, ей должны сопутствовать достаточно сложные органические соединения. Действительно, на Земле мы всегда встречаем продукты деградации и метаболизма микрофлоры, и поэтому органические остатки на поверхности нашей планеты встречаются практически повсеместно. Но очень чувствительный прибор на «Викингах» не обнаружил в грунте никаких органических молекул. Была зафиксирована лишь вода в совсем малых дозах, 0,1–1 процент.

Эти результаты (они были одними из первых переданных на Землю) нанесли сильный удар по оптимизму сторонников «жизни на Марсе». Ведь исследователи рассчитывали обнаружить на поверхности Марса хотя бы продукты абиогенного синтеза, которые в принципе могут образовываться из атмосферных компонентов под действием ультрафиолетового излучения. Правда, концентрация таких соединений должна быть очень низкой, поскольку создающий их ультрафиолет оказывает одновременно и сильное разрушающее действие.

Поэтому руководители программы решили «копнуть» глубже — взять пробу на анализ из-под камня, где органические соединения защищены от ультрафиолета и должны были бы сохраниться. Но и здесь ученых постигла неудача. В этой пробе органики также не было.

Казалось, вопрос решен: Марс — биологически мертвая планета. Но тут на Землю стала поступать информация, получаемая в результате других экспериментов, чисто биологических. Этих экспериментов было три.

Первый состоял в изучении фотосинтетического усвоения гипотетической марсианской микрофлорой меченых углекислоты и окиси углерода (14CO2 и 14CO). Пробы грунта поместили в небольшой замкнутый объем (камеру). В камере смонтировали миниатюрный осветитель, имитирующий солнечный свет, а внутрь вместо марсианского воздуха вводили 14CO2 и 14CO. Авторы этого эксперимента предполагали, что, если в пробе грунта содержатся микроорганизмы, под действием солнечного света они могут усваивать 14CO2 и 14CO, включая в молекулы клеточного вещества радиоуглерод из газовой фазы.

После экспонирования на свету образцы грунта нагревали. Сначала при нагревании и продувке инертным газом удалялись все исходные и сорбированные газы. Затем температура повышалась до 600 градусов Цельсия и происходило пиролитическое разложение гипотетических марсианских микроорганизмов, при котором должна была бы выделяться усвоенная ими углекислота с радиоуглеродом. Для фиксации этого меченого радиоуглерода служил счетчик радиоактивности, который и зарегистрировал искомый сигнал. Контрольный образец, прошедший предварительную термическую обработку, дал отрицательный результат.

Во втором эксперименте изучали хорошо известный для земных условий факт «дыхания грунта». Если взять образец грунта и увлажнить его, процессы жизнедеятельности микроорганизмов в этом образце как бы усиливаются, активнее выделяются газы: азот, углекислота, кислород. Приборы «Викингов» зарегистрировали выделение из увлажненной пробы кислорода и углекислоты.

В третьем опыте к пробе грунта добавлялась питательная жидкая среда, содержащая меченые радиоактивные соединения — аминокислоты, лактат и прочие. Этот метод широко используют микробиологи для изучения обмена веществ у земной микрофлоры. Микроорганизмы, усваивая эти соединения, окисляют их до углекислоты, которая радиоактивна, так как содержит 14C. На «Викингах» счетчики радиоактивности зарегистрировали рост счета импульсов, что может свидетельствовать о присутствии в пробе микрофлоры.

Хорошо известно, что каждый биологический эксперимент требует контроля. Как были организованы контрольные опыты на «Викингах»? Те же самые процедуры, о которых мы только что говорили, дублировались на образцах, предварительно нагретых до 170 градусов Цельсия. Если в этих пробах и была жизнь, построенная по земному образу и подобию, она бы погибла при нагревании. Значит, все процессы обмена и усвоения не должны были происходить, и соответственно нельзя в этом случае было ожидать сигналов от датчиков во всех трех биологических экспериментах.