Десять лет у Марса: что российско-европейские приборы нашли в атмосфере и под поверхностью
Российские приборы на борту марсианского аппарата TGO помогли обнаружить хлороводород в атмосфере Марса и найти участки грунта, которые могут скрывать залежи водяного льда. При этом метан, который ученые рассматривали как возможный признак микробной жизни, приборы пока не нашли. 19 октября 2026 года исполняется десять лет со дня, когда TGO вышел на орбиту Марса.
TGO — Trace Gas Orbiter — стал основным аппаратом совместной миссии Роскосмоса и Европейского космического агентства «ЭкзоМарс-2016». Он несет четыре научных прибора. Два из них создали в Институте космических исследований РАН: спектрометрический комплекс ACS изучает атмосферу, а нейтронный детектор FREND ищет водород в верхнем слое грунта. Его присутствие помогает оценить, сколько воды может содержаться под поверхностью.
Одна из задач проекта «ЭкзоМарс» — искать следы прошлой или современной жизни. Отсюда и название: «экзо-» отсылает к экзобиологии — науке о жизни за пределами Земли. До старта миссии ученые рассматривали метан как один из газов, которые могли бы указывать на микробную активность. Но сам по себе такой газ еще не доказывает, что жизнь существует.
Комплекс ACS объединяет три спектрометра, которые работают в ближнем, среднем и тепловом инфракрасных диапазонах. Они позволяют искать вещества, даже если на триллион частиц атмосферного газа приходится всего несколько частиц искомого соединения. По данным ACS, верхний предел содержания метана составил 20 частиц на триллион. Это не означает, что метана на Марсе нет совсем: его концентрация в исследованной атмосфере оказалась ниже этого порога.
Зато ACS обнаружил хлороводород, который прежде в марсианской атмосфере не находили. Он появляется в теплый сезон, когда Марс проходит ближайший к Солнцу участок орбиты — перигелий. В это время в атмосфере также становится больше пыли. Исследователи рассматривают возможную роль хлороводорода в химических процессах, которые разрушают метан, и изучают, может ли он указывать на продолжающуюся геологическую активность планеты.
Комплекс также помог уточнить, как вода перемещается между поверхностью и атмосферой Марса, исследовать облака и аэрозоли — взвешенные в воздухе частицы. Ученые изучили атмосферные гравитационные волны и обнаружили новую полосу поглощения углекислого газа — участок спектра, в котором этот газ поглощает излучение. Научный руководитель ACS — член-корреспондент РАН Олег Кораблев, руководитель отдела физики планет ИКИ РАН.
Второй российский прибор, FREND, составляет карты водорода в верхнем слое марсианского грунта. На них видны как сухие районы, так и участки с повышенным содержанием воды. Вода там может находиться в виде льда или входить в состав минералов: нейтронные измерения сами по себе не позволяют однозначно различить эти варианты.
Некоторые богатые водой участки расположены в умеренных широтах, хотя условия у поверхности не благоприятствуют сохранению водяного льда. Два таких района находятся сравнительно близко к экватору — рядом с землей Аравия и в ее центральной части.
Еще одну область FREND обнаружил в Долинах Маринер — системе марсианских каньонов. По интерпретации исследователей, в отдельных участках на дне каньона доля воды может приближаться к 100% массы вещества. Если эта оценка верна, под поверхностью могут залегать почти чистые льды. Вокруг находятся территории, где вода, вероятно, связана в минералах. Ученые предполагают, что и лед, и эти минералы могли сохраниться с древней эпохи, когда на дне каньона существовало озеро. Научный руководитель FREND — доктор физико-математических наук Игорь Митрофанов, руководитель отдела ядерной планетологии ИКИ РАН.
FREND также помогает исследовать радиационную обстановку у Марса. В его состав входит дозиметр Liulin-MO, который создали в Болгарской академии наук. Его измерения позволяют оценивать радиационные риски для будущих экспедиций. При этом прибор работает на орбите: условия на поверхности ученые оценивают с помощью расчетов.
Миссия началась 14 марта 2016 года. В 12:32 по московскому времени ракета-носитель «Протон-М» стартовала с Байконура. Разгонный блок «Бриз-М» после четырех включений отправил к Марсу связку из TGO и посадочного модуля Schiaparelli. Управление аппаратами принял Европейский центр управления космическими полетами в Дармштадте. Первый сигнал после старта поступил 15 марта в 00:28 мск.
16 октября аппараты разделились. Через три дня TGO вышел на вытянутую орбиту вокруг Марса. Schiaparelli в тот же день попытался сесть на поверхность, но посадка завершилась аварией.
До конца 2016 года TGO двигался по орбите высотой примерно от 3691 до 101 000 километров и совершал один оборот за 4,2 земных суток. Уже тогда специалисты впервые включили научные приборы. В начале 2017 года аппарат с помощью двигателей изменил наклонение орбиты с 7 до почти 74 градусов и снизил ее высоту.
В марте 2017 года начался следующий этап: TGO стал тормозить о верхние слои марсианской атмосферы. Этот способ позволяет менять орбиту и экономить топливо. К весне 2018 года аппарат перешел на почти круговую орбиту высотой около 400 километров и приступил к штатной научной работе. Поэтому десять лет со дня выхода к Марсу — не то же самое, что десять лет регулярных научных наблюдений.
Для работы с данными миссии в России создали наземный научный комплекс и Российский комплекс приема научной информации. Последний использует две антенны с зеркалами диаметром 64 метра — в Медвежьих Озерах и Калязине. Они принадлежат ОКБ МЭИ, которое входит в холдинг «Российские космические системы» Роскосмоса. Вместе со станциями дальней космической связи ЕКА и NASA российские антенны принимают научную информацию TGO и именно на них приходится основной объем данных с аппарата.