Исследование космоса уходит под землю
Есть ли жизнь в марсианских пещерах?
Это хороший вопрос, но пока не главный. Международная группа ученых под руководством исследователя из Университета Северной Аризоны (NAU) Джата Вайнна определила десятки вопросов, на которые нужно ответить в первую очередь. Только разобравшись, как изучать пещеры на Луне, Марсе и других планетах, можно вернуться к вопросу о жизни.
Вайнн, доцент кафедры экологии пещер, — ведущий автор двух связанных исследований, опубликованных в специальном выпуске Journal of Geophysical Research: Planets, посвященном планетарным пещерам.
Первое исследование, «Фундаментальные научные и инженерные вопросы в изучении планетарных пещер», подготовлено междисциплинарной командой из 31 ученого, инженера и астронавта. Они составили список из 198 вопросов, который вместе с 82 другими специалистами сузили до 53 самых важных.
Эта работа, объединившая знания значительной части научного сообщества, впервые определяет приоритеты исследований и инженерных разработок для изучения внеземных пещер. Цель — заложить основу для будущих роботизированных и пилотируемых миссий в пещеры Луны и Марса.
Второе исследование, «Планетарные пещеры: взгляд на продукты и процессы в масштабах Солнечной системы», стало логическим продолжением первого. Вайнн собрал команду планетологов, чтобы систематизировать знания о пещерах в Солнечной системе.
«При необходимых финансовых вложениях и институциональной поддержке исследования и технологические разработки, требуемые для достижения этих целей в следующем десятилетии, вполне реализуемы», — заявил Вайнн.
Что мы знаем о внеземных пещерах
Их много. Ученые идентифицировали по меньшей мере 3545 потенциальных пещер на 11 различных спутниках и планетах, включая Луну, Марс и спутники Юпитера и Сатурна. Процессы образования пещер обнаружены даже на кометах и астероидах. Если окружающая среда позволяет проникнуть под поверхность, это открывает беспрецедентные возможности для научных открытий.
Значение таких пещер может быть огромным. Они позволят «заглянуть вглубь» каменистых и ледяных тел, что даст понимание их формирования (а также формирования Земли). Они также, конечно, могут хранить секреты жизни.
«Пещеры на многих планетарных поверхностях представляют собой одну из лучших сред для поиска свидетельств вымершей или, возможно, существующей жизни», — отметил Вайнн. — «Например, марсианские пещеры защищены от смертельного поверхностного излучения и сильных песчаных бурь. В них, вероятно, более стабильный температурный режим, а некоторые могут содержать водяной лед. Это делает пещеры Марса одной из важнейших целей для поиска жизни».
Эти же факторы делают пещеры потенциально пригодными для укрытий астронавтов во время будущих пилотируемых миссий на Марс и Луну.
«Защита от радиации будет необходима для исследования Луны и Марса человеком», — сказал Лерой Чао, бывший астронавт, экс-командир МКС и соавтор первой статьи. — «Одно из возможных решений — использовать для этого пещеры. Требования к обитаемым модулям, скафандрам и оборудованию должны учитывать исследование и освоение пещер для защиты как от солнечной, так и от галактической космической радиации».
Связь с земными пещерами
Для Вайнна, чьи основные исследования посвящены земным пещерам, изучение внеземных пещер было параллельным направлением работы почти два десятилетия. Пещеры Земли поддерживают уникальные экосистемы, иногда сильно отличающиеся от поверхностных. Почему бы пещерам на Луне или Марсе не быть похожими? Многие вопросы, которые он изучал на Земле, он переносил на другие планеты.
Он не единственный, кто проводит эту параллель. Вайнн выполнил несколько проектов для NASA по разработке технологий обнаружения, и его моделирование пещерных сред обитания в равной степени применимо к земным и внеземным объектам. Сходство условий позволяет делать обоснованные прогнозы, которые будут ключевыми при выборе пещер для исследования.
«Земные пещеры на глубине часто характеризуются полной темнотой, стабильной температурой, близкой к среднегодовой поверхностной, слабым или отсутствующим потоком воздуха и атмосферой, близкой к насыщению влагой», — пояснил он. — «Пещеры других планетарных тел, вероятно, демонстрируют схожие условия, но на них также будут влиять поверхностные условия планеты и внутренняя структура пещеры».
Кит Кауинг, редактор SpaceRef.com и NASAWatch.com, считает, что использование существующей инфраструктуры поверхности и недр планет может ускорить экспансию человека в космос.
«Люди жили в пещерах сотни тысяч лет. А когда пещер не было — строили свои. Естественно предположить, что пещеры предложат аналогичную utility по мере расширения человечества на другие миры», — сказал он.
Текущее состояние и перспективы
Хотя большая часть этих исследований смотрит в будущее, важно оценить имеющиеся ресурсы и технологии. Множество роботизированных платформ и приборных комплексов проходят испытания, но главным препятствием, как часто бывает, остается недостаток финансирования. При достаточной поддержке роботизированная миссия в лунную или марсианскую пещеру может стать возможной в ближайшие 5–10 лет.
Эта работа формирует дорожную карту для продвижения вперед. Определенные учеными и инженерами задачи показывают, что нужно сделать для подготовки к роботизированному исследованию, а также какие усовершенствования потребуются в технологиях скафандров, жилых модулей и оборудования, чтобы люди могли безопасно жить и работать под поверхностью Луны и Марса.
«Это неисследованная область планетологии, и ее важность в поисках жизни нельзя недооценивать», — подчеркнул Вайнн. — «Вполне возможно, что еще при нашей жизни мы заглянем под поверхность Марса, чтобы ответить на извечный вопрос: "Существует ли жизнь за пределами Земли?"».