31 июля 2008 по миру пронесся слух: команда «Феникса», а точнее исследователи, создавшие анализатор электрохимии и электропроводности грунта Марса МЕСА, нашли в марсианском грунте нечто сенсационное. На очередном брифинге руководителей проекта в Университете Аризоны в Тусоне корреспондент Крейг Ково, который явно знал больше других, спросил, где его организаторы прячут специалистов по МЕСА - не под столом ли? - а затем поинтересовался, оповестили ли о сделанном ими открытии советника президента по науке. Напомним, что речь идет о результатах прямого исследования грунта Марса, которым занимается американский КА Phoenix после успешной посадки 25 мая 2008 г. в северной полярной области планеты.

местность вокруг лэндера Феникс, район посадки на Марс.

МИССИЯ PHOENIX НА МАРСЕ

    Представителей научной группы МЕСА на брифинге не было, да и не планировалось. Майкл Мейер, главный научный руководитель марсианской программы в штаб-квартире NASA, ответил за них, что в исследованной 7 июля второй пробе МЕСА действительно найдено нечто неожиданное, но отказался обсуждать находку под тем предлогом, что сначала нужно перепроверить данные с помощью второго прибора - термоанализатора и анализатора выделяющихся газов TEGA.
    1 августа Крейг Ково опубликовал в сетевой версии Aviation Week & Space Technology статью, где со ссылкой на анонимный источник среди ученых еще раз повторил, что NASA планирует вскоре сделать объявление о новом важном открытии «касательно возможности жизни на Марсе» и уже предупредило об этом Белый дом и аппарат советника по науке. Речь идет не об открытии современной или прошлой жизни, объявил он, а лишь о потенциальной обитаемости района посадки, то есть о наличии там условий, в которых жизнь могла бы существовать. Во всяком случае, сообщили источники Ково, два микроскопа, которыми оснащен Phoenix, никаких микробов не обнаружили. Автор предположил, что объявление будет сделано в середине августа, а то и в сентябре, после тщательной перекрестной проверки данных обоих приборов.
    Естественно, слухи об открытии жизни на Марсе пошли «в народ», и уже 4 августа в NASA сочли, что молчать далее неразумно. Сначала научный руководитель проекта Питер Смит просто опроверг информацию Ково и заявил, что полученные результаты с Белым домом не обсуждались, что в научной группе существуют разные интерпретации проведенных 7 июля измерений и что половину работы вообще показывать не принято. И все-таки в тот же день отдельным пресс-релизом агентство объяснило, о чем идет речь, а дополнительные подробности сообщил 5 августа официальный сайт проекта в Университете Аризоны.
    Два образца грунта, исследованных анализатором МЕСА - 25 июня из траншеи Златовласка и б июля из Белоснежки, - поначалу казались непохожими друг на друга. Первый напоминал грунт сухих долин Антарктиды, и это вдохновило исследователей на вывод о принципиальной пригодности его для жизни Земного типа. Во втором были найдены признаки наличия в грунте перхлоратов, то есть кислотного остатка Cl0₄. После проверки следы перхлоратов нашли и в данных по первой пробе.
    На Земле такие соли встречаются, но очень редко - в самых сухих пустынях, таких как Долина Смерти в США и Атакама в Чили. Они имеют заметные окислительные свойства, но при нормальных условиях не разрушают органических веществ. Некоторые растения даже накапливают их; существуют также микроорганизмы, у которых перхлораты участвуют в процессе питания (хемосинтеза). Но очевидно и другое: перхлораты должны были возникнуть или в сухой пустыне, или в очень соленых озерах; считается, что и то, и другое для рождения и развития жизни мало пригодно. Да и выращивать на таком грунте спаржу, как 26 июня предложил сгоряча Сэм Кунавес, вряд ли реально.
    «Мы не знаем сейчас, хорошая это или плохая новость для возможной жизни на Марсе, - заметил научный руководитель комплекса МЕСА Майкл Хехт. - Однако она заставляет нас переосмыслить наши представления».
    Чтобы понять, почему ученые сомневались и все еще сомневаются в полученных результатах, стоит напомнить, как МЕСА производит анализ грунта. В состав этого комплекса входит влажная химическая лаборатория WCL с четырьмя рабочими ячейками. 26 датчиков (главным образом ионоселективные электроды) в каждой из них предназначены для определения показателя кислотности, количества растворенного углекислого газа и кислорода, концентрации в растворе катионов кальция, натрия, калия, магния, бария, аммония и нескольких тяжелых металлов, анионов хлора, брома, йода, NO₃, СO₃ и др. Полный цикл измерений продолжается двое суток. Сначала в ячейке находится 25 мл привезенной с Земли воды с добавлением определенных химикатов, на которых проводятся калибровочные замеры. Затем в ней размешивается образец грунта объемом около 1 см³, и растворимые соединения переходят из него в жидкость. Измерения производятся в полученном растворе и повторяются после добавления нитробензойной кислоты. В конце сульфатные остатки осаждаются с помощью трех порций бария.
    Специального средства измерения перхлоратов в составе WCL нет, но к ним чувствительны датчики бикарбонатов и нитратов. В сущности, последний значительно лучше «видит» перхлораты, чем нитраты, и если бы он дал слабый сигнал, ученые были бы в большом затруднении: то ли в грунте присутствует много нитратов, то ли немного перхлоратов. Но сигнал был сильным - он соответствовал неправдоподобно высокому содержанию нитратов, и без солидной «добавки» перхлоратов объяснить его было нельзя.
    Подтвердить или опровергнуть их наличие в грунте Марса можно было бы с помощью прибора TEGA. При нагреве первого образца 20 июня до высокой температуры было зарегистрировано выделение кислорода. Источником его могли быть как перхлораты, так и другие соединения. 3 августа при нагреве второго образца, взятого непосредственно над ледяным слоем, выделение кислорода повторилось, а вот хлор зарегистрирован не был. Если бы в грунте Марса был перхлорат магния, кальция или железа, он должен был себя выдать выделением хлора - но, заметил научный руководитель по прибору TEGA Уилльям Бойнтон, есть и такие перхлораты, из которых хлор не выделяется.
    Предварительный вывод такой: ни одно из измерений не отвергает возможности наличия перхлоратов в грунте. Однако в сообщении от 4 августа среди прочего говорилось, что одна из задач ученых - полностью исключить возможность загрязнения приборов или образцов земным веществом. Дело в том, что в твердом топливе стартовых ускорителей и двигателя 3-й ступени ракеты Delta II, на которой был запущен Phoenix, имеется перхлорат аммония. Есть перхлораты и в пиропатронах, и в теории на них тоже можно грешить. И если бы оказалось, что, несмотря на все меры предосторожности, загрязнение имело место, конфуз был бы ужасный. Не для того запускаются станции на Марс, чтобы анализировать там компоненты земного ракетного топлива!
    Правда, вероятность такого загрязнения невелика, потому что «сигнал» от перхлоратов появился только после добавления грунта - при калибровочных замерах его не было.


    Все на том же брифинге 31 июля Уилльям Бойнтон, представляющий научную группу TEGA, объявил, что во взятом накануне образце марсианского грунта содержалось 1-2% воды. «Мы нашли воду, - сказал он. - Мы видели свидетельства наличия водяного льда [в этом районе] в наблюдениях орбитального аппарата Mars Odyssey и в исчезновении кусочков льда, которое Phoenix наблюдал в прошлом месяце, но это был первый раз, когда мы попробовали марсианскую воду на ощупь и на вкус».
    Признаки воды были несомненные: прибор обнаружил кислород и водород, а энергопотребление «печки» во время таяния льда увеличилось на ожидаемую величину. К сожалению, льда в образце оказалось слишком мало для того, чтобы установить изотопный состав воды. А это очень важно. Ответ на вопрос «Совпадает ли соотношение дейтерия и водорода во льду и в атмосфере?» является ключом к правильному описанию истории воды на Марсе. Поэтому попытки добыть и исследовать необходимое количество льда будут продолжаться.
    Заявление Бойнтона произвело сенсацию и было раздуто прессой до таких непропорциональных размеров, что кто-то из научной группы саркастически заметил: «Они открыли воду на Марсе уже в третий или четвертый раз». На самом деле наличие льда в грунте было полностью ожидаемым. Более того, почти весь июль операторы «Феникса» убили как раз на то, чтобы загрузить его кусочки в рабочую ячейку анализатора до того, как лед испарится.

Грунт доставлен в МЕСА. Сол 41 (6 июля), 15:50 местного марсианского времени.

МИССИЯ PHOENIX НА МАРСЕ

    Еще 28 июня манипулятор сумел соскрести верхний слой льда в канавке, именуемой Белоснежка. Убедившись, что это возможно, ученые решили непременно «скормить» газоанализатору TEGA ледяные частицы. Дело в том, что во время июньской загрузки образцов в ячейку №4 - а этот процесс сопровождался длительной встряской прибора - в его электрических цепях было зарегистрировано короткое замыкание. Разработчики заключили, что замыкание может повториться при новой загрузке и новой встряске, причем с более тяжелыми последствиями.
    «И так как мы не имеем возможности определить вероятность еще одного короткого замыкания, - объявил 2 июля Питер Смит, - мы обязаны исходить из того, что наш следующий образец может оказаться последним».
    Но лед, добытый 28 июня, за четверо солов должен был сублимироваться, да к тому же приближался праздничный День независимости, когда участники проекта Phoenix впервые за полтора месяца решили дать себе отдых. Поэтому научная группа решила 3 июля подать часть образца Чародейка (Sorceress) на оптический микроскоп, а 6 июля отправить оставшийся в ковше материал в анализатор МЕСА (камера WCL №1). Полученные с «Феникса» снимки подтвердили, что эта операция прошла успешно; именно этот образец и стал героем «перхлоратного» дела.
    7 июля операторы и ученые приступили к тестированию методики добычи льда и быстрой загрузки образцов в прибор TEGA. В этот день им удалось сделать два цикла по 50 «скребков» и получить две кучки ледяной крошки, но меньшего размера, чем на этом же месте 28 июня. К сожалению, зацепить их ковшом не удалось. «Это все равно, что пытаться собрать пыль совком, но без щетки», - пояснил Ричард Волпе (Richard VoLpe) из команды специалистов по манипулятору в Лаборатории реактивного движения.
    8 июля на ненарушенном участке грунта был впервые опробован зонд тепло- и электропроводности, являющийся частью комплекса МЕСА. Этот зонд представляет собой вилку с четырьмя металлическими штырьками длиной по 1.5 см, установленную на одном суставе с ковшом манипулятора. Один из них можно подогреть и узнать, как быстро поднимается температура соседних - эта скорость сильно падает при наличии льда в грунте. Точно так же можно подать напряжение на один штырек, измерить проводимость грунта и установить количество влаги в нем. Наконец, когда штырьки находятся в воздухе, с их помощью можно измерить его влажность, что и делалось уже несколько раз.
    Первый тест зонда ТЕСР попытались провести б июля, но его программа была составлена так осторожно, что касания грунта не произошло. При второй попытке 8 июля «вилка» ТЕСР была внедрена в грунт и состоялись первые измерения. Третье использование ТЕСР было 11-12 июля, когда зонд изучал грунт на дне Белоснежки.

Результаты добычи марсианского льда 7 июля 2008.

МИССИЯ PHOENIX НА МАРСЕ

    Входящий в состав МЕСА швейцарский атомно-силовой микроскоп AFM впервые был опробован 9 июля на субстрате, который играл роль контрольного образца. Принцип действия этого прибора состоит в перемещении ультратонкой иглы над самой поверхностью образца, что позволяет «нащупать» и затем отобразить ее форму. AFM в состоянии «увидеть» детали размером около 100 нм, то есть в 20 раз меньше, чем «обычный» оптический микроскоп «Феникса».
    Вернувшись 10 июля к задаче забора ледяных образцов, ученые решили увеличить площадь «раскопа» и получить доступ к новым участкам льда. «У нас пока не хватает недвижимости в виде темного льда в траншее ни для теста, ни для реального забора образцов», - пошутил «главный по грунтовым работам» Реймонд Арвидсон. Поэтому 12 июля ковш «Феникса» расширил Белоснежку до 20*30 см², а 14 июля удлинил раскоп еще на 15 см в направлении «к себе». (В конечном итоге эта яма была расширена до 23x60 см²!)
    Между двумя этими копками произошел небольшой инцидент: 12 июля при попытке извлечь из грунта «вилку» зонда манипулятор задел за камень Алиса и, как и было запрограммировано, остановился. В воскресенье 13 июля операторы проанализировали состояние «руки» и решили отвести манипулятор от препятствия, вытряхнуть грунт из совка и продолжить копку.
    15 июля для откалывания кусочков льда впервые был использован электрический рашпиль на задней поверхности ковша. «Когда мы разрабатывали Phoenix, мы добавили к манипулятору этот рашпиль, чтобы бурить особенно твердую поверхность льда, - напомнил менеджер проекта от JPL Барри Голдстейн. - Именно в такой ситуации мы и оказались на Марсе».
    После тестов на наземном аналоге в Тусоне инструмент, разработанный в ударном порядке компанией Honeybee Robotics, был пущен в ход на Марсе - и не подвел: с его помощью были проделаны две лунки на расстоянии 1 см друг от друга, а высверленные кусочки мерзлого грунта поданы в ковш «своим ходом» через специальное отверстие.
    Следующий тест провели 16 июля: вместо двух лунок в программу заложили сразу 12. Увы, вычищая дно канавки, ковш наткнулся на твердый кусок породы. Он трижды попытался сковырнуть его и сдался. Следующий сол ушел на то, чтобы разобраться в ситуации, и третий тест состоялся ранним утром 18 июля. Поверхность сначала поскребли лезвием ковша, затем провели четыре сеанса сверления и попытались подобрать все кусочки совком.

Инструмент «Феникса»: манипулятор, ковш и зонд ТЕСР с четырьмя штырьками.

МИССИЯ PHOENIX НА МАРСЕ

    Параллельно ученые готовили к реальному забору и исследованию образцов сам прибор TEGA, который по команде с Земли успешно открыл обе створки ячейки №0.
    20-21 июля Phoenix впервые за два месяца на Марсе проработал всю ночь напролет - точнее 33 часа подряд: весь 55-й сол, ночь и первую половину 56-го. Бортовая метеостанция, датчик проводимости и стерео-камера наблюдали за изменениями на поверхности и в нижней атмосфере по согласованой программе с американским орбитальным аппаратом MRO, который вел метеонаблюдения сверху. В частности, «вилка» датчика была помещена в грунт более чем на 24 часа в попытке отследить переход части льда в грунте в водяной пар в воздухе и обратно. И уже 21 июля Майкл Хехт, руководитель всего эксперимента МЕСА, сообщил, что изменения в электрических свойствах грунта действительно есть.
    А еще 21 июля была впервые продемонстрирована большая цветная панорама места посадки - она была скомпонована из 150 наборов снимков, выполненных камерой SSI с 7 июня по 8 июля. Первым зрителем стала губернатор штата Аризона Джанет Наполитано, которая специально приехала в центр управления для знакомства с ходом работ на Марсе. Панорама проектировалась на пять экранов высотой 3.35 м и суммарной длиной 21.3 м.
    В 57-й сол на Марсе (ночь с 22 на 23 июля в США) Phoenix почистил дно Белоснежки 80 движениями ковша, а в 58-й сол сделал еще пять скребков со съемкой стереопар после каждого. Кроме того, в рамках «школьного» эксперимента аппарат произвел многократную съемку северо-западного горизонта в поисках пылевых смерчей. В его подготовке участвовали ученики 12 американских школ, выславшие своих представителей в научную группу «Феникса».
    В 59-й сол аппарат вытряхнул из совка грунт, который мог попасть в него ранее, закончил контрольный нагрев рабочего объема ячейки TEGA №0, чтобы выпарить все возможные летучие загрязнения, и откачал газы, которые образовались при этом.

Открытые створки ячейки №0.

МИССИЯ PHOENIX НА МАРСЕ

    Первая попытка реального забора грунта была произведена в 60-й сол (25-26 июля). В соответствии с программой на дне Белоснежки, на глубине 5 см рашпилем было высверлено 16 отверстий и добыто 3 см³ мерзлого грунта, более чем достаточно для анализа. Далее марсианский робот поместил ковш над приемным устройством длиной 10 см и шириной 3 см и вновь включил привод рашпиля, чтобы вытряхнуть добычу. Однако контрольные снимки показали, что почти весь грунт остался в ковше и не высыпался в приемное устройство! Как следствие, внутренний датчик зафиксировал недостаточное количество попавшего внутрь вещества, и створки остались открытыми.
    Вечером 26 июля снимки показали, что остатки грунта все-таки вывалились из ковша, но мимо цели - на верхнюю плоскость «Феникса». Пришлось начинать все сначала, но и вторая попытка 27-28 июля с менее продолжительным сверлением грунта и более длительной процедурой встряхивания ковша над приемным устройством не принесла успеха: на сетку и вниз просыпалось слишком мало вещества.
    «Фактически это был научный эксперимент с целью понять, как работать с мерзлым грунтом на Марсе: как он взаимодействует с ковшом, насколько прилипает, лучше ли держать его на Солнце или в тени», - отметил Питер Смит. В отличие от всех натурных опытов на Земле, мерзлый грунт в нагреваемом Солнцем ковше прилипал к его поверхности и высыпаться не желал! Лишь третья попытка 29-30 июля (сол 64) оказалась удачной. К этому моменту команда Бойнтона отчаялась загрузить «свежий» лед и дала «Фениксу» инструкцию просто соскрести немного грунта со дна Белоснежки и забросить его в прибор вместе с остатками, взятыми за двое суток до этого. Вопреки ожиданиям ученых, немного льда в образце с поэтическим названием Злая Ведьма (Wicked Witch*) осталось! И уже на следующий день миру было объявлено, что водный лед из приполярного района Марса удалось и «потрогать», и «понюхать».

МИССИЯ PHOENIX НА МАРСЕ

* Как сообщила на сайте Планетарного общества Эмили Лакдавалла, команда Бойнтона имела в виду ведьму из сказки про Гензеля и Гретель, которую, как известно, зажарили в печке. Однако нахождение воды в образце заставило ученых пересмотреть свои взгляды: теперь они считают, что на самом деле встретились со Злой Ведьмой Запада, более известной российским читателям под именем Бастинда, которая растаяла от вылитой на нее воды.

МИССИЯ PHOENIX НА МАРСЕ

    29 июля пресс-служба Университета Аризоны объявила, что на обнаженном участке льда под названием Снежная Королева вблизи «Феникса» за период с середины июня до середины июля произошли заметные перемены: появились новые трещины длиной до 10 см, был замечен камешек размером примерно 7 мм, а поверхность в целом стала более неровной.
    Как сказал участник проекта Phoenix, специалист по вечной мерзлоте Майк Меллон (Mike Mellon), изменения не были заметны в течение 15 дней с момента обнаружения ледяной «проплешины» 30 мая и до середины июня, но затем стали очевидны. Он отметил, что длительное наблюдение обнаженных ледяных поверхностей на Марсе является беспрецедентным экспериментом. В районе работы зонда так холодно, что обнаженный лед сублимирует очень медленно. Что же касается трещин, то причины их появления могут быть различными: циклическое нагревание и охлаждение, фазовый переход в соленом льде с уменьшением его объема и т. п. А быть может, они существовали изначально и открылись по мере сублимации верхнего слоя.
    Следует отметить, что в сообществе «болельщиков» о неожиданных переменах Снежной Королевы стало известно еще 11 июля, когда удалось сравнить снимки за 15 июня (сол 21) и за 9 июля (сол 44). В межпланетных проектах, организаторы которых считают возможным выкладывать в Сеть все необработанные снимки (Cassini, MER, Phoenix), такое бывает часто: в то время как операторы и ученые львиную долю своего времени отдают планированию и осуществлению программы, любители способны целыми ночами «сшивать» отдельные кадры панорам и искать необычные объекты и эффекты на снимках.

Дно Белоснежки после сверления и забора грунта (сол 60).

МИССИЯ PHOENIX НА МАРСЕ

    Получается своеобразный творческий союз, в котором неофициальные помощники зачастую подсказывают ученым очень интересные идеи - и недаром тот же Меллон держит неофициальный общедоступный интернет-архив всех снимков камеры SSI. Существует и архив снимков камеры RAC на манипуляторе, которая, собственно, и снимала Снежную Королеву.
    Отметим наконец, что 31 июля было официально объявлено о продлении работы «Феникса» на поверхности Марса с 25 августа до 30 сентября (сол 124). На пять дополнительных недель было выделено около 2 млн $. Судя по тому, сколько мощности аппарат получает сейчас, ограничений по питанию не предвидится до октября.