Представьте: вы проектируете первую пилотируемую миссию на Марс. Посадочный модуль уже выбран, экипаж тренируется, но остаётся один вопрос, который способен перечеркнуть все расчёты. Где именно посадить корабль, чтобы под ногами астронавтов оказался лёд? Речь не о романтике полярных шапок. Подповерхностный лёд — это питьевая вода, кислород для дыхания и, что ещё важнее, сырьё для производства ракетного топлива прямо на месте. Если не везти топливо для обратного пути с Земли, масса миссии падает в разы, а вместе с ней — стоимость и технические риски. Планетологи называют такой подход использованием местных ресурсов, и именно он отделяет реалистичную экспедицию от фантастического прожекта.

Но география Марса играет против нас. Лёд сосредоточен у полюсов, где Солнце едва поднимается над горизонтом и солнечные панели почти бесполезны. Астронавтам нужен экватор — там больше света и теплее, но лёд в экваториальных широтах давно исчез. Атмосфера Красной планеты настолько разрежена, что поверхностный лёд не тает, а сразу испаряется, переходя из твёрдого состояния в газ. Зонд NASA Phoenix, работавший в высоких широтах, однажды заснял, как выкопанный им лёд буквально растворился в воздухе. Чем ближе к экватору, тем глубже приходится копать. Поэтому взгляды учёных обратились к средним широтам — и именно там карты подповерхностного льда до недавнего времени были наименее надёжными.

Два исследования, одна цель

Две новые работы, опубликованные в Planetary Science Journal, пытаются исправить ситуацию. Их авторы — Ханна Сайзмор и Сэмюэл Курвиль из Института планетарных наук (Planetary Science Institute). Оба исследования опираются на данные проекта SWIM, который оценивает наличие подповерхностного льда косвенно — по тому, как марсианский грунт нагревается и остывает. Песок, под которым лежит лёд, удерживает тепло иначе, чем сухой песок, и тепловые инструменты на орбитальных аппаратах Mars Global Surveyor и Mars Reconnaissance Orbiter годами фиксировали эти колебания температуры — от суточных до сезонных.

Сайзмор и её коллеги решили не доверять ни одному отдельному измерению. Любой прибор, любая модель, даже количество пыли в атмосфере могут исказить результат. Поэтому команда сравнила три независимо построенные карты и посмотрела, где они согласуются друг с другом. Области согласия — хороший знак: лёд там, скорее всего, есть. Но расхождения, по мнению учёных, даже полезнее. Они указывают на участки, которые мы понимаем хуже всего. Туда стоит отправлять роботов для разведки, но не людей.

От уверенности к вероятности

Работа Курвиля идёт дальше и делает шаг, который может оказаться решающим для планирования миссий. Он переводит уверенность учёных в язык вероятностей. Фраза «два метода нашли здесь лёд, а один — нет» говорит о несовершенстве наших инструментов. А вот утверждение «вероятность льда в этой точке — 64 процента» — это уже характеристика самой планеты, и именно такими числами могут оперировать проектировщики экспедиций.

Впрочем, есть серьёзная оговорка. Все эти карты описывают лишь верхний метр грунта. Радар способен заглянуть на глубину более пяти метров. Но диапазон от одного до пяти метров — тот самый слой, который реально пришлось бы раскапывать экипажу, — остаётся слепой зоной. Ни один существующий прибор его не покрывает. Чтобы закрыть этот пробел, нужен высокочастотный радар, который ещё ни разу не летал к Марсу. Пока его нет, новые вероятностные карты — лучшее, что у нас есть.

Лёд, который видели своими глазами

Стоит вспомнить, что подповерхностный лёд на Марсе — не теоретическая абстракция. Орбитальный аппарат Mars Reconnaissance Orbiter с помощью камеры HiRISE не раз фотографировал обнажения льда на крутых склонах в средних широтах. На снимках видно ярко-голубое вещество, проступающее там, где эрозия срезала верхний слой грунта. Одно из таких изображений сделано на 56 градусе южной широты — как раз в том поясе, где лёд стабилен, но условия для работы астронавтов уже суровы. А посадочный модуль Phoenix в 2008 году не просто сфотографировал, а физически выкопал лёд в траншее под неофициальным названием «Додо-Голдилокс». Комки светлого материала на дне траншеи исчезли за несколько дней — сублимировались. Соль так себя не ведёт, и именно это стало прямым доказательством: перед нами водяной лёд.

Мы уже писали похожем случае о том, что вода на Марсе есть не только у полюсов. В 2012 году два орбитальных зонда обнаружили колоссальные запасы льда прямо у экватора — до полутонны на квадратный метр. Это открытие перевернуло представления о том, где можно сажать будущие миссии. Но новые исследования показывают: между «есть лёд» и «мы знаем, где именно он лежит» — огромная дистанция. Вероятностные карты SWIM — попытка её сократить.

Остаётся вопрос, который авторы работ оставляют открытым намеренно. Если лёд в средних широтах залегает на глубине от одного до пяти метров, как до него добраться? Буровые установки, экскаваторы, нагрев грунта — все эти технологии ещё предстоит испытать в марсианских условиях. И пока не появится высокочастотный радар, способный заглянуть в эту «слепую зону», каждая точка посадки будет компромиссом между уверенностью и риском. Впрочем, для первых миссий, возможно, хватит и 64-процентной вероятности. В конце концов, на Земле мы редко принимаем решения, имея стопроцентную гарантию.