Մարսի կորուսյալ աշխարհը, մոլորակների էվոլյուցիան ու տիեզերքում կյանքի որոնումները. հարցազրույց մոլորակագետ Բեթանի Էլմանի հետ

Կարմիր մոլորակը՝ Մարսը, միշտ չէ, որ եղել է այն սառը, ամայի աշխարհը, որ տեսնում ենք այսօր։ Ըստ ժամանակակից գիտական պատկերացումների` միլիարդավոր տարիներ առաջ դրա մակերևույթով գետեր էին հոսում, ավազանները լցված էին լճերով, իսկ ջուրը փոխազդում էր ապարների հետ ու հնարավոր է՝ ստեղծում կյանքի առաջացման համար նպաստավոր պայմաններ։ Ի՞նչ պատահեց այդ աշխարհին նման վերափոխման համար։ Կարո՞ղ է արդյոք դրա ուսումնասիրությունը ինչ-որ բան հուշել մեզ մեր սեփական մոլորակի ապագայի մասին։

Մոլորակագիտությունը վերջին տարիներին զարգացած գիտական այն ուղղությունն է, որը փորձում է պատասխաններ տալ նշված և շատ ուրիշ հարցերի, օրինակ՝ ինչպե՞ս են ձևավորվում ու զարգանում մոլորակները, երկրաբանական, ֆիզիկա-քիմիական ո՞ր զարգացումների արդյունքում են հնարավոր կյանքի համար նպաստավոր պայմանների առաջացումը։ Մոլորակագետ, Կալիֆորնիայի տեխնոլոգիական համալսարանի նախկին պրոֆեսոր Բեթանի Էլմանը, ով այսօր ղեկավարում է Կոլորադոյի համալսարանում գործող հետազոտական կենտրոնը՝ Մթնոլորտային և տիեզերական ֆիզիկայի լաբորատորիան (Laboratory for Atmospheric and Space Physics (LASP), երկար տարիներ աշխատել է Մարսի երկրաբանության ուսումնասիրության վրա։ Նա առանցքային դեր է ունեցել ՆԱՍԱ-ի բազմաթիվ առաքելություններում, այդ թվում՝ Մարսի հետազոտման համար իրականացված «Սփիրիթ» (Spirit) և «Օփորթյունիթի» (Opportunity) մարսագնացների առաքելություններում։ Բեթանի Էլմանը, բացի Արեգակնային համակարգի մոլորակների ուսումնասիրությունից, հատկապես հետաքրքրված է ջրի մասնակցությամբ ընթացող քիմիական գործընթացների պատմության ուսումնասիրությամբ՝ օգտագործելով սպեկտրոսկոպիան որպես հանքանյութերի և սառույցների հայտնաբերման գործիք։

Իսպանական Տեներիֆե կղզում կայացած STARMUS VIII փառատոնի շրջանակում մոլորակագետը հարցազրույց է տվել «Արմենպրես»-ին՝ խոսելով այն մասին, թե Մարսն ինչ կարող է մեզ սովորեցնել Երկրի անցյալի և ապագայի մասին, արդյոք մարդիկ երբևէ կկարողանան Կարմիր մոլորակը դարձնել իրենց երկրորդ տունը, արդյոք դեռ կարելի է ջուր գտնել դրա մակերևույթին, և, ի վերջո, ինչու է այլ աշխարհների ուսումնասիրությունը կարևոր՝ գտնելու մարդկությանը հուզող ամենահին հարցերից մեկի պատասխանը՝ արդյոք մենք մենակ ենք տիեզերքում։

- Նախ խոսենք մոլորակագիտության մասին՝ որպես գիտության համեմատաբար նոր ոլորտ։ Ինչո՞ւ է այն կարևոր գիտության և տիեզերքի հետազոտության տեսանկյունից։

- Մոլորակագիտության ոլորտում իմ ուսումնասիրությունները կենտրոնացած են մեր Արեգակնային համակարգի մոլորակների վրա։ Իհարկե, մենք այժմ սկսում ենք հայտնաբերել նաև այլ աստղային համակարգերի մոլորակներ։

Հիմնական հարցերից մեկն այն է, թե ինչպես են աշխատում մոլորակները։ Ամենահստակ ու ճշգրիտ ձևով հասկանալ, թե ինչպե՞ս են դրանք ձևավորվել։ Կարո՞ղ ենք կանխատեսել, թե ինչպես են դրանք զարգանալու միլիարդավոր տարիների ընթացքում։ Կարո՞ղ ենք պարզել, թե որ մոլորակներն են պոտենցիալ հարմար կյանքի գոյության համար։

Շատ հիմնարար հարցեր կան։ Եվ նաև՝ կա՞ արդյոք կյանք Արեգակնային համակարգի մեր մոլորակներից որևէ մեկի վրա կամ դրանից դուրս։

- Ձեր հետազոտությունների մեծ մասը վերաբերում է Մարսին և այդ մոլորակի անցյալին։ Երբ նայում եք Մարսին, տեսնո՞ւմ եք արդյոք Երկրի հնարավոր ապագան։ Մենք գիտենք, որ ժամանակին Մարսը բոլորովին այլ մոլորակ էր՝ մթնոլորտով և մակերևույթին գոյություն ունեցող հեղուկ ջրով։ Կարո՞ղ է Մարսի հետ տեղի ունեցածի ուսումնասիրությունը մեզ ինչ-որ բան հուշել Երկրի ապագայի մասին։

- Այսօր Մարսը սառը և չոր մոլորակ է՝ չափազանց նոսր մթնոլորտով։ Սակայն երբ ուսումնասիրում ենք անցյալի մասին պահպանված երկրաբանական տվյալները, տեսնում ենք, որ այնտեղ եղել են լճեր, գետեր և հիդրոթերմալ համակարգեր, որոնց հետքերը պահպանվել են հանքանյութերում և ապարների կառուցվածքում։

Հիմնական հարցն այն է, թե ի՞նչ է տեղի ունեցել և ինչո՞ւ։ Ի՞նչ կարող է դա մեզ պատմել այն մասին, թե ինչպես կարող է փոխվել մոլորակի կլիման, ինչպես են մոլորակները պահպանում ջուրը՝ կյանքի համար նպաստավոր պայմաններ ստեղծելով, կամ չեն կարողանում դա անել։ Ինչպե՞ս են դրանք պահպանում կյանքի գոյության համար անհրաժեշտ միջավայրերը։

Չեմ կարծում, որ Երկրին նույնը կպատահի, ինչ Մարսին, համենայն դեպս՝ տեսանելի ապագայում։ Գուցե մի քանի միլիարդ տարի անց։ Բայց մեր կարծիքով՝ Մարսի հետ տեղի է ունեցել այն, որ մոլորակը կորցրել է իր մթնոլորտի մի մասը։ Մարսն ավելի փոքր է, և հետևաբար նրա ձգողականությունն ավելի թույլ է պահում մթնոլորտը։ Մթնոլորտի մի մասը կորել է տիեզերքում, սակայն դրա մի մասն էլ կորել է այն պատճառով, որ մթնոլորտում առկա ջուրը, ածխաթթու գազը (CO2) և այլ նյութեր, այդ թվում՝ թթվածինը, որի չնչին քանակն առկա է Մարսի վրա, փոխազդել են ապարների հետ։ Երկրի վրա դա անընդհատ է տեղի ունենում։ Իրականում հենց այդ պատճառով էլ մեր մակերևույթին հող կա, այլ ոչ թե պարզապես ապարների կույտ։ Սակայն Մարսի վրա այդ փոխազդեցության հետևանքով որոշ գազեր և ջուրը մթնոլորտից անցել են դեպի հող և ապարներ։ Այնուհետև հրաբխային ակտիվությունը դանդաղել է, և այլևս ոչինչ չի եղել, որ համալրի մթնոլորտը։ Հետևաբար, կարծում ենք, որ երկրաբանական պրոցեսները կարող են կարևոր դեր խաղալ այն հարցում, թե երկարաժամկետ կտրվածքով ինչ կարող է պատահել մոլորակի մթնոլորտի հետ։

Երկրի վրա գործում է սալերի տեկտոնիկան, որի միջոցով սալերը տեղաշարժվում են դեպի մանթիա, իսկ այնուհետև ցնդող նյութերը՝ օրինակ՝ ջուրն ու ածխաթթու գազը, հրաբուխների միջոցով կրկին դուրս են գալիս մակերևույթ։ Իսկ Մարսի վրա հնարավոր է դեռ կան հրաբուխներ, սակայն դրանք շատ հազվադեպ են ժայթքում։

- Մարսը կորցրեց իր մթնոլորտն ու ջուրը նաև այն պատճառով, որ միջուկը սառել էր ու մագնիսական դաշտերը թուլացե՞լ։ Այս գործոննե՞րն էին, որ ի վերջո հանգեցրին մոլորակի տրանսֆորմացիային։

- Մթնոլորտ ունեցող քարքարոտ մոլորակների վերաբերյալ կարևոր հարցերից մեկն այն է, թե արդյոք մագնիսական դաշտը կարևոր է մոլորակը պաշտպանելու և մթնոլորտը պահպանելու համար, թե՞ որոշ դեպքերում այն կարող է նույնիսկ նպաստել մթնոլորտի կորստին։ Կարծում եմ՝ այս հարցում դեռ վերջնական պատասխան չկա։ Պետք է ավելի մանրամասն ուսումնասիրենք Երկրի շուրջ առկա մագնիսական դաշտերը։ Ավելի շատ չափումներ կատարենք՝ հասկանալու համար, թե ինչ է տեղի ունենում Երկրի շուրջ, ինչպես նաև ավելի շատ տվյալներ հավաքենք Մարսի և Վեներայի վերաբերյալ։ Սրանք Արեգակնային համակարգում մթնոլորտ ունեցող քարքարոտ մոլորակների միակ երեք օրինակներն են։

Գործընկերներ ունեմ, որոնք բավականին համոզված են, որ ռադիոաստղադիտակներով ճիշտ չափումներ կատարելու դեպքում հնարավոր կլինի հայտնաբերել մագնիսական դաշտեր նաև էկզոմոլորակների՝ այլ աստղերի շուրջ պտտվող մոլորակների շուրջ։ Հնարավոր է՝ այդ ճանապարհով այս հարցի վերաբերյալ ավելի շատ տվյալներ ստանանք։ Բայց այն, ինչ հաստատ գիտենք, հետևյալն է․ Մարսի երկրաբանական ակտիվությունը՝ մթնոլորտ գազեր արտանետող հրաբխային ակտիվությունը, ինչպես նաև երկրաշարժերը կամ, ավելի ճիշտ, Մարսի ցնցումները, երբ մակերևույթը ցնցվում է, ժամանակի ընթացքում թուլացել են։

Այժմ նման երևույթներն ավելի հազվադեպ են տեղի ունենում, քան, ասենք, երկու կամ երեք միլիարդ տարի առաջ՝ Մարսի պատմության միջնամասում։ Սակայն Մարսն այսօր էլ ակտիվ է։ InSight վայրէջքային սարքի տվյալներից գիտենք, որ Մարսի վրա ցնցումներ են տեղի ունենում, ինչը հավանաբար նշանակում է, որ ստորգետնյա մագման շարժվում է, թեև ոչ այնքան ակտիվորեն, որքան նախկինում։ Կարծում եմ՝ մենք այժմ հասկանում ենք, թե ինչպես է այդ երկրաբանական ցիկլը շատ երկար ժամանակահատվածում որոշիչ դեր խաղում այն ​​հարցում, թե արդյոք մոլորակը կարող է կյանքի համար հարմար միջավայր դառնալ, թե՝ ոչ։

- Երբեմն նայում ենք Մարսին և մտածում՝ արդյոք այն մի օր կարող է դառնալ մարդկության երկրորդ տունը, եթե Երկրի հետ ինչ-որ բան պատահի։ Իլոն Մասկը և այլոք առաջարկում են գաղութացնել Մարսը՝ անգամ խոսելով մոլորակի մթնոլորտը վերականգնելու հնարավորության մասին։ Բայց որքանո՞վ են իրատեսական այս գաղափարները։ Դրանք գիտությո՞ւն են, թե դեռևս հիմնականում գիտական ֆանտաստիկայի ոլորտից են։

- Նախ ուզում եմ հստակ ասել, որ ես մեծապես կողմ եմ Արեգակնային համակարգի, մասնավորապես Լուսնի և Մարսի՝ մարդու մասնակցությամբ հետազոտություններին։ Եվ շատ կուզենայի, որ Լուսնի և Մարսի վրա գիտական հետազոտությունների համար նախատեսված բնակավայրեր ունենայինք։ Որպես երկրաբան՝ ինձ համար դա անչափ ոգևորիչ է։ Բայց գաղափարը, թե Մարսը կարող է դառնալ Երկիր 2.0, կարծում եմ, գիտական ֆանտաստիկայի ժանրից է։

Հնարավորություններից մեկն այն է, որ Մարսի վրա մարդիկ կարողանան ապրել հատուկ կառույցների ներսում։ Կարելի է պատկերացնել մի աշխարհ, որտեղ այդ կառույցների ներսում օդ կլինի, բույսեր կաճեցվեն, գյուղատնտեսությամբ կզբաղվեն։ Բայց մարդիկ ստիպված կլինեն մնալ այդ կառույցների ներսում։

Մարսի վրա բավարար հումք չկա, որպեսզի հնարավոր լինի իրականացնել նման մասշտաբային տերաֆորմացիա կամ որևէ այլ գործընթաց, որը մոլորակը կվերափոխի Երկրի։ Սակայն կարելի է ստեղծել բնակելի միջավայրեր և ապրել դրանց ներսում։ Մարսի գրունտը, այնուամենայնիվ, պիտանի կլինի մշակաբույսեր աճեցնելու համար։

- Եթե հնարավորություն ունենայիք բացահայտելու Մարսի պատմության դեռևս անհայտ էջերից մեկը՝ մի բան, որը մենք մինչ օրս չգիտենք այդ մոլորակի մասին, ի՞նչ կցանկանայիք բացահայտել։

- Ես իսկապես շատ եմ ուզում իմանալ՝ արդյոք այսօր Մարսի վրա ջուր կա, թե ոչ։

Կա երկու վայր, որտեղ պետք է փնտրենք։ Առաջինը պետք է ուսումնասիրենք մոլորակի միջին լայնություններում առկա սառույցը՝ պարզելու համար, թե արդյոք դրանց ներսում փոքր քանակությամբ ջուր է առաջանում, երբ արևի լույսն ընկնում է դրանց վրա և ազդում փոշու հատիկների ներսում ու դրանց շուրջ առկա նյութերի վրա։

Երկրորդ վայրը, որտեղ պետք է փնտրենք, ստորգետնյա տարածքն է, քանի որ այդ սառույցից ջուրը կարող է հայտնվել նաև գետնի տակ։ Մենք դեռ չենք տեղադրել համապատասխան սարքեր, որոնք հնարավորություն կտան ուսումնասիրել դա։ Իրականում մենք դեռ նոր ենք սկսում ուսումնասիրել Մարսը՝ որպես մոլորակ։

- Ձեր հետազոտությունների զգալի մասը նվիրված է նաև այլ մոլորակների վրա ջրի ուսումնասիրությանը։ Ինչո՞ւ է ջուրն այդքան կարևոր մոլորակագիտության մեջ։ Արդյոք հիմնական պատճառն այն է, որ դրա առկայությունը կարող է վկայել Երկրից դուրս կյանքի հնարավորության մասին։

- Ջուրը կարևոր է բազմաթիվ պատճառներով։

Այն միանշանակ կյանքի առաջացման նախապայման է։ Նախ պետք է լինի քիմիան, որպեսզի հնարավոր լինի կենսաքիմիան։ Մենք ինքներս հիմնականում բաղկացած ենք ջրից, իսկ  կյանքին նպաստող քիմիական գործընթացները ներառում են ջրի մասնակցությամբ օրգանական ածխածնի և այլ նյութերի առաջացում։ Հետևաբար ջրի պատմության ուսումնասիրությունը նշանակում է հետևել կյանքի համար անհրաժեշտ բաղադրիչների ծագմանը, կյանքի գոյության համար հնարավոր միջավայրերին և, գուցե, նույնիսկ կյանք հայտնաբերելուն։

- Այլ մոլորակներ ուսումնասիրելիս մենք մեծապես հենվում ենք ռոբոտացված առաքելությունների վրա՝ մասամբ նաև այն պատճառով, որ մարդկանց մասնակցությամբ տիեզերական թռիչքները դեռևս ռիսկային են։ Սակայն կա՞ ինչ-որ բան, որ մարդ-հետազոտողը կարող է ուսումնասիրել, ճանաչել կամ բացահայտել այլ մոլորակի վրա, ինչը ռոբոտային առաքելության աչքից կարող է վրիպել։

- Որքան էլ լավը լինեն ռոբոտները և արհեստական բանականությունը, մարդկային հետազոտության մեջ կա մի տարր, որի առումով մարդիկ դեռ շատ ավելի արագ են, քան ռոբոտները։ Մարդիկ ավելի արագ են ուսումնասիրում տարածքը, կապում լանդշաֆտը նախկին կուտակած գիտելիքների հետ, նկատում անոմալիաները և կարողանում արձագանքել իրավիճակներին, որոնց մասին մենք սովորաբար շատ չենք էլ մտածում։

Օրինակ՝ ի՞նչ անել, եթե ապարը փոքր-ինչ անհարթ է կամ կոշտ։ Այսօր մեր ուղարկած ռոբոտները չեն կարող դրա վրա գործարկել որոշ սարքավորումներ, որոնք օգտագործում են մարսագնացները։ Մակերևույթը չափազանց անհարթ է։ Ուստի որքան էլ այդ ապարը հետաքրքիր լինի, մենք ստիպված ենք լինում այն թողնել և շարունակել ճանապարհը։

Մինչդեռ մարդու՝ ձեռքերով և գործիքներով աշխատելու ունակությունը թույլ է տալիս շրջակա միջավայրի հետ փոխազդել շատ ավելի ճկուն ձևով՝ անընդհատ հարմարեցնելով գործողություններն իրավիճակին։ Եվ սա է պատճառներից մեկը, թե ինչու եմ ես այդքան կողմ Լուսնի և Մարսի վրա մարդու մասնակցությամբ հետազոտություններին. դրանք արագացնում են հետազոտության գործընթացը։

- Ձեր հետազոտությունը հիմնականում կենտրոնացած է մեր Արեգակնային համակարգի մոլորակների վրա, իսկ ուսումնասիրե՞լ եք նաև տվյալներ էկզոմոլորակների վերաբերյալ։ Եթե այո, ապա որո՞նք են այն երեք ամենատարօրինակ կամ ամենահետաքրքրաշարժ էկզոմոլորակները, որոնց հանդիպել եք։

- Վստահ չեմ, որ կարող եմ նշել երեք ամենատարօրինակ էկզոմոլորակները, քանի որ դրանց մասին մտածելու վրա շատ ժամանակ չեմ ծախսում։

Որպես երկրաբան՝ կարող եմ ասել, որ ինձ համար ամենահետաքրքիրն այն է, որ այժմ մենք կարողանում ենք տեսնել որոշ էկզոմոլորակների մակերևույթները՝ օգտագործելով Ջեյմս Վեբի աստղադիտակը և դրա ստացած սպեկտրները։ Այստեղ առկա հարյուրավոր, եթե ոչ հազարավոր ալիքների երկարությունները կարևոր նշանակություն ունեն, քանի որ դրանց շնորհիվ կարելի է պարզել, թե ինչից է կազմված տվյալ մոլորակի մակերևույթը։ Իսկ ապարների այդ տեսակը ի՞նչ կարող է մեզ պատմել մոլորակի պատմության և այն մասին, թե ինչպիսի մթնոլորտ կարող էր ձևավորվել նմանատիպ լավաներից։

Եվ այս ամենը գնալով ավելի հետաքրքիր է դառնում, քանի որ երկնային մարմինները, որոնք նախկինում ընդամենը լուսային կետեր էին մեզ համար, այժմ դառնում են օբյեկտներ, որոնց աշխատանքն ու առանձնահատկությունները կարող ենք սկսել հասկանալ։

- Իսկ ինչո՞ւ է կարևոր շարունակել հարցեր տալը։

- Մարդկանց մեջ կա մեծ հարցեր տալու հիմնարար մղումը։ Օրինակ՝ ինչպե՞ս ենք մենք հայտնվել այստեղ և արդյոք մենա՞կ ենք։ Իսկ գիտական բնույթի հարցեր առաջադրելը պարզապես միջոց է՝ փոքր քայլեր կատարելով՝ մոտենալ այդ ավելի մեծ հարցերի պատասխաններին։

- Ո՞րն եք համարում 21-րդ դարի ամենամեծ գիտական նվաճումը։

- Թերևս կասեմ, որ 21-րդ դարի ամենամեծ գիտական նվաճումը ԴՆԹ սեքվենավորումն է։ Հաջորդականության արագ որոշումը և ԴՆԹ-ի հետ մանիպուլյացիաները սովորելը երևի հենց այն նվաճումներն են, որոնք կառանձնացնեի։

***

«Արմենպրես»-ի կողմից STARMUS փառատոնի լուսաբանումն իրականացվում է Team Telecom Armenia-ի աջակցությամբ։