Perseverance впервые измерил на Марсе частицы пыли, способные проникать в легкие и кровоток

Ученые NASA с помощью марсохода Perseverance впервые измерили на Марсе мельчайшие частицы пыли, включая те, что способны проникать в легкие и кровоток, а результаты исследования, опубликованные в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, помогут защитить будущие экипажи от вредного воздействия марсианской пыли.

Марсианская пыль давно считается одной из главных проблем для будущих пилотируемых миссий. Еще во времена программы «Аполлон» лунная пыль царапала стекла шлемов, повреждала внешние слои скафандров и нарушала герметичность соединений, а некоторые астронавты жаловались на симптомы, похожие на сенную лихорадку. На Марсе ситуация иная: там пылинки менее острые, потому что ветер постоянно сталкивает их друг с другом и постепенно округляет края. Зато они богаты серой, хлором и железом, содержат больше кремния, чем лунная пыль, а региональные и глобальные пылевые бури подолгу удерживают эти частицы в атмосфере. Именно поэтому инженерам и врачам будущих экспедиций так важно знать, из чего состоит марсианская пыль и как она ведет себя при контакте со скафандрами.

Ответ на этот вопрос дали образцы материалов скафандров, которые Perseverance привез с собой. На калибровочных мишенях двух приборов на руке марсохода — SHERLOC и PIXL, закреплены образцы размером около 20 миллиметров из тефлона, вектрана и базальтового стекла. Изначально эти образцы нужны были для настройки приборов, но со временем они превратились в ловушки для пыли. Тефлон особенно удобен: PIXL не может напрямую обнаружить элементы, из которых он состоит, поэтому любой сигнал от этого образца указывает именно на осевшую на нем пыль.

За 1645 марсианских суток наблюдений PIXL зафиксировал две категории частиц мельче тех, что удавалось разглядеть раньше. Первая — так называемые мелкие частицы размером менее 2,5 микрометра, вторая — ультрамелкие, около 100 нанометров, то есть примерно в 700 раз тоньше человеческого волоса. На тефлоновой мишени PIXL и вектрановом образце SHERLOC пылинки в среднем достигали около двух микрометров, а на базальтовом стекле и тефлоне SHERLOC встречались частицы вплоть до 100–300 нанометров.

Выяснилось, что за то, какие частицы прилипают к какой поверхности, отвечает статическое электричество: пылинки заряжаются при столкновениях в воздухе, и разные материалы притягивают разные фракции. Самые мелкие частицы держались на образцах годами, несмотря на движение и бурение. Органические полимеры вроде тефлона, которые часто используются во внешних слоях скафандров, собирают такую пыль особенно охотно. При этом некоторые материалы удерживают ее хуже других — это подсказка для выбора покрытий и тканей, а конструкции вроде шлюзов с двумя камерами или портов для скафандров помогут не пускать пыль в жилые отсеки.

Химический состав пыли подтвердил данные прежних миссий: много железа и серы, а PIXL дополнительно обнаружил повышенное содержание фосфора и признаки сульфата кальция. На Земле частицы мельче 2,5 микрометра связывают с целым рядом проблем со здоровьем, потому что они проникают глубоко в легкие и попадают в кровоток, а ультрамелкие частицы способны добираться от носовой полости до мозга по обонятельному нерву. Марсианская пыль состоит в основном из силикатных минералов и несет химически активные соединения, включая перхлораты, которые могут нарушать работу щитовидной железы, и реактивное железо, повреждающее клетки. Риск для здоровья, по мнению ученых, зависит от количества пыли и длительности контакта с ней.

NASA уже испытывает способы борьбы с внеземной пылью. В марте 2025 года на Луне побывал Electrodynamic Dust Shield (EDS) — электродинамический пылезащитный экран, разработанный в Космическом центре Кеннеди: электрические поля очищали стекло и поверхности радиаторов от лунного грунта. А в Хьюстоне, в Лунной лаборатории разработки и испытаний, инженеры проверяют в вакуумных камерах компоненты скафандров и ручной электростатический инструмент для удаления пыли в преддверии миссий «Артемида».

Итог исследования таков: впервые проведенные прямо на Марсе измерения показали, что на поверхности планеты присутствуют мелкие и ультрамелкие пылевые частицы, способные проникать в легкие и кровоток, причем их удержание зависит от электрических свойств материалов. Эти данные лягут в основу проектирования скафандров и жилых модулей, процедур очистки от пыли и медицинских нормативов для будущих экспедиций, а значит, помогут сделать длительное пребывание человека на Марсе безопаснее.