Новая модель оценила сроки выживания бактерий с Земли на Красной планете
Незаметные пассажиры.
Чем тщательнее мы ищем инопланетных соседей на Красной планете, тем сильнее боимся привезти им в подарок своих собственных, земных. Суть проблемы проста: микробы с Земли, неумышленно занесенные на борт космического корабля, могут попасть на Марс (forward contamination) и либо быть ошибочно приняты за местную жизнь, либо, что еще хуже, смешаться с ней и исказить образцы, которые так долго ищут ученые. НАСА и другие космические агентства прикладывают колоссальные усилия, чтобы стерилизовать аппараты перед стартом, но полная гарантия стерильности невозможна. Возникает закономерный вопрос: если какие-то земные микроорганизмы все же избежали очистки и добрались до Марса, как долго они смогут там выживать? Ответ на этот вопрос не только успокоит планетологов, но и позволит точнее интерпретировать будущие находки.
Группа исследователей из Йоркского университета в Канаде предложила элегантный способ решения этой задачи. Они создали математическую модель выживания микроорганизмов на Марсе, названную Mars Microbial Survival (MMS). Эта модель призвана оценить, сколько земных микробов, оставшихся незамеченными при предстартовой подготовке, способны сохранить жизнеспособность после прибытия на красную планету и, главное, как долго они могут существовать в марсианских условиях. Для этого ученые скрупулезно проанализировали два ключевых этапа любого путешествия на Марс: крейсерский полет и пребывание на поверхности. Время на Марсе измеряется солами, и один такой сол длится чуть больше земных суток — 24 часа 39 минут, что делает эту единицу удобной для сравнения длительности процессов.
В ходе крейсерского этапа космический аппарат, еще только приближаясь к цели, подвергается жесткому воздействию открытого космоса. Главным стерилизующим фактором здесь становится солнечный ветер и жесткое ультрафиолетовое излучение типа С (UVC), которое смертельно для большинства известных форм жизни. Модель MMS учитывала, как вакуум, экстремальные перепады температур и это излучение воздействуют на корпус корабля. Когда же аппарат входит в атмосферу и совершает посадку, начинается поверхностный этап. Здесь условия не менее суровы: разряженная марсианская атмосфера не способна защитить от губительного космического и солнечного излучения, поскольку на планете отсутствует озоновый слой и глобальное магнитное поле, подобное земному.
Чтобы расчеты были максимально приближены к реальности, исследователи взяли за основу условия в 14 различных точках посадки, где ранее побывали знаменитые миссии: от первых «Викингов» до «Спирита», «Оппортьюнити», «Кьюриосити» и, конечно, «Персеверанс». Это позволило учесть разнообразие марсианских ландшафтов и климатических зон.
Результаты, полученные с помощью MMS, оказались одновременно обнадеживающими и отрезвляющими. Модель показала, что внешняя оболочка космического аппарата, та самая аэродинамическая защита, которая первой встречает поток солнечного ветра, подвергается практически полной стерилизации еще во время перелета. Однако внутренние отсеки, где укрыты сам марсоход или посадочная платформа, экранированы от прямого ультрафиолета. Тем не менее, и они не остаются в безопасности: вакуум и перепады температуры во время путешествия уже начинают свою разрушительную работу для возможных бактерий.
На поверхности планеты картина становится еще более определенной. Согласно расчетам MMS, для полной стерилизации всех частей аппарата, обращенных вверх и открытых прямому солнечному свету, потребуется всего лишь один марсианский сол. Агрессивная среда работает быстро. Что касается полной стерилизации всего посадочного модуля снаружи, то здесь срок увеличивается примерно до одного марсианского года, что эквивалентно 687 земным дням. Модель также учла дополнительные губительные факторы: токсичный реголит, насыщенный перхлоратами, критически низкое давление и иссушающий эффект, приводящий к высыханию любых возможных клеток. Все это работает как слаженный механизм уничтожения жизни.
Самым интересным и важным для планирования будущих миссий стал прогноз для внутренних частей аппарата. Исследователи пришли к выводу, что те компоненты, которые выделяют тепло при работе (электроника, аккумуляторы), могут стерилизоваться примерно за 100 солов благодаря нагреву. Однако холодные внутренние поверхности, не затронутые работой приборов, представляют собой гораздо более сложную задачу. Модель MMS предполагает, что для их полной стерилизации может потребоваться до 25 марсианских лет. Иными словами, земные микроорганизмы в укромных уголках марсохода способны теоретически сохранять жизнеспособность десятилетиями.
В итоговом заключении своей работы авторы подчеркивают, что, с одной стороны, модель предсказывает крайне низкую выживаемость микробов на внешних поверхностях благодаря ультрафиолету. С другой стороны, они признают, что небольшое количество микроорганизмов, укрывшихся в холодных и защищенных от солнца полостях аппарата, действительно могут сохраняться на Марсе в течение многих лет.
Это открытие не отменяет необходимость строжайшего соблюдения норм планетарной защиты, которой занимается, например, Группа биотехнологий и защиты планет в Лаборатории реактивного движения НАСА. Напротив, оно лишь подчеркивает важность постоянного совершенствования методов стерилизации. Понимание временных рамок выживания земных «пассажиров» позволит ученым точнее интерпретировать данные и быть увереннее в том, что если жизнь будет найдена, она окажется действительно марсианской, а не залетной гостьей с нашей родной планеты.