В любой книге об инопланетянах обязательно должна быть глава, посвященная Марсу. Судя по литературе и фильмам, мы буквально одержимы марсианами, особенно если их изображают злобными и враждебными по отношению к землянам. Но какова в действительности вероятность того, что на Марсе существует жизнь? Люди размышляют об этом не одну сотню лет. В 1877 г. астроном Джованни Скиапарелли составил карту Марса по результатам своих наблюдений с помощью телескопа, на которой отобразил «водные протоки» (canelli), по мнению многих свидетельствовавшие о марсианской цивилизации. Однако теперь мы знаем, что поразившие Скиапарелли объекты являлись оптической иллюзией, а не водной сетью, как он думал. Считается также, что неточный перевод итальянского слова canelli на английский язык словом, обозначающим именно каналы искусственного происхождения, способствовал распространению убеждения, что эту водную сеть построили марсиане. Фотографии поверхности Марса, сделанные орбитальными аппаратами и марсоходами, позволили в подробностях рассмотреть безводный пыльный ландшафт без единого признака жизни. Ни лишайников на скалах, ни пятен водорослей по склонам расщелин, ни искореженных ветром остатков кустарника, цепляющегося за камни пустыни. Марс оказался бесплодным, однако мы продолжаем отправлять к нему аппараты в поисках жизни. Почему? Что заставляет нас думать, что там может находиться что-то живое? Давайте подытожим все, что нам известно об этой планете, и оценим ее биологический потенциал.

Марс — каменистая планета, диаметр которой составляет около половины диаметра Земли. Он в полтора раза дальше от Солнца, чем Земля, и проходит свою орбиту почти за два земных года. Несколько необычной чертой Марса является скорость его вращения вокруг собственной оси, которая очень близка земной, вследствие чего марсианские сутки совсем ненамного превышают земные. У него очень слабая атмосфера, преимущественно из углекислого газа, давление которой составляет всего около 6 мбар (для сравнения, среднее давление воздуха на Земле — около 1000 мбар). Одним из многих преимуществ нашей атмосферы являются ее теплоизолирующие свойства, благодаря которым средняя температура земной поверхности равна примерно +15°С. Марс лишен подобной теплозащиты, и тепло Солнца (в количестве менее половины поступающего на Землю, поскольку Марс дальше) почти полностью уходит: средняя температура на Марсе около -55°С. Для сравнения, если Земля лишится атмосферы, ее средняя температура упадет до -18°С.

Атмосфера защищает нас не только от холода, но и от космического и солнечного излучения. Космические лучи, представляющие собой поток частиц с высокой энергией и околосветовой скоростью, пронизывают всю Солнечную систему. После взаимодействия этих частиц с частицами земной атмосферы большинство их не попадает на поверхность нашей планеты. Аналогично около трех четвертей губительного ультрафиолетового излучения Солнца поглощается атмосферой. Поверхность Марса, напротив, за год получает дозу радиации, намного превышающую безопасный уровень, — в 70 с лишним раз больше, чем поверхность Земли.

Как и Земля, Марс на заре своего существования имел расплавленную вследствие бомбардировки астероидами и кометами поверхность и горячее жидкое ядро, разогреваемое распадом радиоактивных изотопов. На определенной стадии Земля и Марс имели одинаковое внутреннее строение с металлическим ядром, окруженным каменной мантией и корой. Но из-за радиуса, составляющего половину земного, Марс остывал быстрее, и в настоящее время он является полностью твердым телом, тогда как Земля сохраняет расплавленное ядро. Вращение расплавленного ядра создает вокруг Земли магнитное поле, в чем мы можем убедиться всякий раз, когда ищем север с помощью компаса. Магнитное поле — еще один механизм защиты от космических лучей, а также высокоэнергичных частиц солнечного излучения, отклоняющий их поток от Земли. В отсутствие магнитного поля радиация беспрепятственно сжигала бы Землю, что и происходит на Марсе.

Как существование у Земли магнитного поля является следствием наличия активного ядра, так появление воды на ее поверхности — следствие ее мощной атмосферы. Слабость атмосферы Марса объясняет, почему эта планета такая сухая. На Земле вода на уровне моря кипит при температуре 100°С. При подъеме в горы температура кипения воды снижается на один градус на каждые 300 м, поскольку снижается давление воздушного столба. На Марсе, где давление на поверхности не превышает 6 мбар, вода мгновенно испаряется — жидкое состояние H₂O нестабильно. Вода присутствует на Марсе в виде льда как под поверхностью, так и в полярных шапках, но реки, ручьи, озера и океаны там отсутствуют.

Последнее главное отличие Марса от Земли — отсутствие тектонического движения плит. Земля — очень активная планета благодаря тому, что в ее недрах вращается расплавленное ядро. Движение плит — обязательное условие поддержания круговоротов углерода и воды, обеспечивающее обмен летучих веществ между разными их вместилищами. Например, листья деревьев связывают воду и углерод из атмосферы. Погибшие листья опадают и перегнивают, превращаясь в почву. За миллионы лет почвенный слой трансформируется в скальный и становится частью тектонической плиты, которая может быть утоплена другими плитами в более глубокие слои мантии, где расплавляется. Углерод и вода возвращаются в атмосферу в летучей форме во время извержений расплавленной скальной породы из жерл вулканов. Не будь этих циклов, Земля стала бы инертной и неподвижной, как Марс, лишившийся внутренней «динамо-машины».

Таким образом, Марс отличается от Земли своим внутренним строением, пренебрежимо слабой магнитосферой, отсутствием атмосферы и гидросферы, а также тектоники. Все это следствия его малого, в сравнении с Землей, размера. Почему же мы до сих пор не оставили надежды найти на нем жизнь?

В предыдущем разделе Марс предстал в мрачных тонах. Холодный, сухой, обжигаемый радиацией каменный шар — неподходящее место для процветающей экосистемы. Но Марс не всегда был таким. Вскоре после формирования эта планета могла быть идеальным местом для жизни: полноводные реки, внутренние моря и большое разнообразие возможных обитателей, согреваемых теплом пока еще жидкого ядра. Чтобы осознать катастрофическое изменение условий на ней, нужно познакомиться с эволюцией Марса после его формирования.

Порядка 4,6 млрд лет назад Солнечная система возникла из вращающегося диска газа и пыли, который на протяжении примерно 3 млн лет оформился в планеты и их спутники, существующие ныне. Земля и Марс сформировались из одного и того же вещества посредством единого механизма по соседству друг с другом и отличались только диаметром. Как уже объяснялось, именно разница в размерах предопределила разную скорость остывания двух планет, что, в свою очередь, повлияло на развитие их твердых, жидких и газовых запасов. Тем не менее в ранней истории Марса могли быть периоды, когда на нем была возможна жизнь.

Первое условие возникновения жизни — наличие необходимых ингредиентов. Ее строительными блоками являются молекулы водорода, угарного газа и аммиака (H₂, CO и NH₃). Эти ингредиенты имелись в изобилии, когда формировалась Вселенная, следовательно, обязательно присутствовали на возникающих планетах. Второе непременное требование — вода или иная жидкость, служащая средой для скопления и переноса молекул, где они могут взаимодействовать друг с другом. Собран огромный объем данных, свидетельствующих о том, что в самом начале на поверхности Марса было очень много воды. Орбитальные спутники сделали фотографии его ландшафта, на которых видны особенности рельефа, образованные реками, водными потоками, озерами, речными дельтами и внутренними морями. Космический аппарат составил карту распределения по поверхности Марса различных генераций горных пород, содержащих глинистые минералы, — осадочные отложения, оставленные слоем воды. На фотографиях, сделанных спускаемыми модулями и марсоходами, видны диагонально напластованные и расслоенные породы, обточенная водой галька и гравий. Не приходится спорить, что Марс пережил продолжительный флювиальный период и что многие миллионы лет на его поверхности неизменно была вода.

Третье обязательное условие для жизни — среда, в которой молекулы могут существовать, не разрушаясь. Такая среда характеризуется умеренным интервалом температур и низким уровнем радиации. Судя по следам, оставленным на поверхности Марса обильными водными ресурсами, когда-то в прошлом его атмосфера была достаточно мощной, чтобы вода в течение продолжительного времени находилась в жидком состоянии. При такой атмосфере на планете должно было быть теплее, а радиационный фон — ниже.

Сразу после формирования на Марсе выполнялись все условия для поддержания жизни, имелась вода, способствующая протеканию химических реакций, а также пригодная для развития и воспроизводства живых организмов среда обитания. Несмотря на отсутствие тектонической активности в форме движения плит, из постепенно охлаждающегося центра планеты поступало достаточно тепла, чтобы многие миллионы лет поддерживать вулканическую активность, участвующую в дальнейшем формировании атмосферы. Условия на Земле менялись (атмосфера обогащалась кислородом), однако всегда оставались благоприятными для жизни, о чем свидетельствуют окаменелости возрастом до 3,8 млрд лет. Таким образом, у нас есть все основания предположить, что примерно 4 млрд лет назад микробиотическая жизнь того же типа могла возникнуть и на Марсе. Постепенно, однако, ситуация на Марсе ухудшалась. Улетучивались химические вещества с низкими температурами кипения, такие как углекислый газ и вода, поскольку по мере остывания планеты снижалась активность вулканов, которые возвращали бы их в атмосферу. Но катастрофическая потеря огромной части атмосферы была обусловлена, предположительно, солнечным ветром. Частицы солнечного ветра «сдувают» атмосферу с планеты, а Марс в силу меньшего размера имеет более слабую, чем Земля, гравитацию и гораздо более уязвим для этого процесса. Примерно 3,5 млрд лет назад практически вся атмосфера Марса была утрачена, а вместе с ней исчезли и шансы на эволюцию от микробов к крупным обитателям суши.

Итак, если в начале существования Марса и Земли условия на них были сходными, нет никаких причин полагать, что на Марсе не могла возникнуть жизнь. С учетом того, что марсианский климат вплоть до периода около 3,5 млрд лет назад был гораздо мягче нынешнего, где именно на его поверхности могли расселиться микробы? Очевидный ответ — «практически везде», но не приходится сомневаться, что любая форма поверхностной жизни была обречена на вымирание с исчезновением атмосферы (и воды) и повышением уровня радиации.

Поэтому в поисках укрытий, где жизнь могла бы уцелеть, следует заглядывать как внутрь скал, так и вглубь поверхности. На Земле имеется большая группа организмов-эндолитов (буквально «внутри камней»), которая делится на три подгруппы. Хазмоэндолиты обитают в расщелинах и разломах скал и сохраняют непосредственный контакт с внешней средой. Криптоэндолиты просачиваются внутрь камня, заселяя минеральные зерна и пустоты пористых пород, где они отчасти защищены от внешнего воздействия. Эуэндолиты способны активно проникать в скалы на значительную глубину. Эндолиты не являются организмами одного типа, их объединяет лишь среда обитания. Эндолитический образ жизни способны вести организмы всех трех доменов живых организмов: одноклеточные археи и бактерии и многоклеточные эукариоты. Их виды могут существовать как самостоятельно, так и в симбиозе с другими видами. Например, в Антарктике колоссальная, но практически невидимая биомасса криптоэндолитов обжила песчаники, из которых преимущественно сложены обнаженные породы континента. Микроорганизмы образуют тонкие (субмиллиметровые) слои на глубине нескольких миллиметров под поверхностью скал, где они защищены от стужи и ветра. Питательные вещества они добывают из скал, а также в процессе фотосинтеза. Первый слой составляют цианобактерии, второй — грибы. Нетрудно представить себе выживание подобной колонии на Марсе. Однако на данный момент исследования подповерхностных слоев марсианских скал марсоходом «Кьюриосити» не привели к открытию признаков присутствия этих живых видов.

В последние годы ученые заглянули глубже под земную поверхность и обнаружили в пещерах процветающую экосистему. Неглубокие пещеры обжили высшие виды, например летучие мыши, добывающие пищу на поверхности, и другие животные, существующие благодаря веществам, приносимым в пещеру ручьями или наводнениями. Очевидно, если в пещерах Марса кто-нибудь живет, это не пещерный человек. Еще глубже под поверхностью Земли в полостях породы обитают только микробы, выживающие благодаря тому, что большинство пещерных систем являются влажными и имеют ручьи или пруды, пригодные для колонизации. Даже в «сухих» пещерах присутствует некоторое количество воды, пусть только в порах окружающих пород. Микроорганизмы, населяющие системы пещер, используют хемосинтез — получают энергию из окислительно-восстановительных реакций молекул неорганических веществ, а не путем фотосинтеза, для которого необходим солнечный свет. Этим микроорганизмам тем не менее требуется кислород, источником которого на Земле является фотосинтез. Остальные питательные вещества они извлекают практически только из камня, а побочным продуктом жизнедеятельности многих из них служит метан. На Марсе любые обитатели пещер также могли бы существовать за счет хемосинтеза, возможно, используя вместо кислорода угарный газ в качестве окислителя на своем метаболическом пути. На фотографиях марсианской поверхности были идентифицированы пещеры, но на данный момент ни одна система пещер не была исследована, и мы пока не знаем, есть ли там подземные экосистемы.

До сих пор ни один космический аппарат ни на орбите, ни на поверхности Марса не обнаружил ничего, похожего на жизнь. На борту двух посадочных модулей «Викинг» из миссии 1976-1977 гг. имелось научное оборудование для поиска биологической активности, однако результаты оказались неоднозначными — отчасти потому, что образцы брались с поверхности планеты, а ультрафиолетовое излучение Солнца должно было уничтожить всякие следы органики в верхних нескольких миллиметрах марсианского грунта.

Если на поверхности органика отсутствует, что можно сказать о недрах? Марсоход «Кьюриосити» брал пробы с глубины до 7 см, однако ее, по всей видимости, недостаточно, чтобы оказаться вне зоны воздействия радиации. Тем не менее были обнаружены органические молекулы, хотя до сих пор нет полной уверенности в том, что они появились не в результате загрязнения. Альтернативный источник информации о марсианской органике — марсианские метеориты, однако в их случае тем более не исключена контаминация с Земли. Так что существование на Марсе эндемичной органики пока не подтверждено.

Какие еще признаки жизни можно искать? На Земле исследования окаменелостей позволяют проследить эволюцию растений и животных от простых микроорганизмов к многоклеточным высокоспециализированным видам. На Марсе поиск окаменелых остатков живых существ практически невозможен. Хотя марсоходы «Кьюриосити» и «Оппортьюнити» исследуют поверхность и ближайший приповерхностный слой марсианского грунта с помощью всевозможных инструментов, в том числе микроскопов, ни один из них не имеет такого оснащения, чтобы раскалывать камни с целью обнаружения следов окаменелой микробиотической жизни. Имеется одно сообщение о находке окаменелости в камне с Марса. В 1996 г. в метеорите было обнаружено нечто, что можно было принять за окаменевшую бактерию. Атрибуция, однако, была спорной и остается спорной до сих пор, 20 лет спустя. Проблема осложняется тем, что этот метеорит, прежде чем его нашли, пролежал в Антарктиде около 13 000 лет, так что у земных микробов было сколько угодно времени, чтобы его колонизировать.

Маркером присутствия жизни считается наличие метана в атмосфере. Метан разрушается ультрафиолетовым излучением, и его присутствие предполагает, что имеется активный источник, постоянно пополняющий его запас в атмосфере. Этот источник может быть абиотическим — например, на Земле метан выделяется при выветривании силикатных пород, таких как базальты, а также при таянии вечной мерзлоты, — а может иметь и биологическую природу. На нашей планете главными поставщиками метана являются термиты и жвачные, в пищеварительном тракте которых обитают бактерии, выделяющие этот газ. Микроорганизмы из различных сред обитания — основной источник метана на Земле.

Метан в атмосфере Марса был выявлен тремя независимыми методами. Сначала его зафиксировали наземные телескопы в виде облаков или шлейфов над определенными участками поверхности. При повторном наблюдении через три года оказалось, что скопления метана исчезли, и ученые сделали вывод, что они носят сезонный характер и образуются только марсианским летом. Метан был обнаружен прибором на борту орбитального аппарата «Марс-экспресс» также в виде облачных скоплений, но уже над двумя другими регионами. К сожалению, оба комплекса наблюдений не имеют однозначной интерпретации, что не позволяет сделать вывод о концентрации и значении метана в марсианской атмосфере. Пока однозначные свидетельства биологического происхождения этого газа отсутствуют. Если выделяющие метан бактерии и живут в подповерхностных экосистемах Марса, они вырабатывают недостаточно метана, чтобы мы смогли это зафиксировать.

На этот вопрос можно ответить утвердительно, если вспомнить строгое значение слова «инопланетянин»: «происходящий с другой планеты». Да, на Марсе имеется как минимум восемь инопланетян: шестеро безмолвны и неподвижны, а двое — их зовут «Кьюриосити» и «Оппортьюнити» — продолжают исследовать окружающее пространство, то и дело останавливаясь, чтобы взять пробу грунта или сфотографировать ландшафт. Это самые настоящие инопланетяне — интеллектуальные роботы, подчиняющиеся командам удаленного оператора с другой планеты. Однако наша глава посвящена не инопланетянам на Марсе, а марсианам на Марсе. Существуют ли они? До сих пор мы не нашли никаких следов живых существ, но мы пока не заглядывали под грунт и не бурили достаточно глубоко, чтобы знать наверняка. Как говорится, вопрос все еще находится в стадии обсуждения. Возможно, на Марсе и найдутся марсиане — при условии, разумеется, что посланные нами «инопланетяне» не убили их в поисках признаков их существования.