Майже 800 мільйонів ділянок на карті Марса

У фільмі «Марсіянин» астронавт, який опинився на Червоній планеті, виживає завдяки вирощуванню картоплі. У реальності це значно складніше: марсіанські ґрунти відрізняються за складом, текстурою, кислотністю та здатністю утримувати воду.

Даніель Ірвінг, аспірант Сіднейського університету, разом із професором Алексом МакБретні розробив систему, яка розподіляє ґрунти Марса приблизно на 2000 типів. Для цього команда об’єднала спостереження космічних апаратів, що досліджують планету з орбіти, з комп’ютерними моделями.

Дослідники класифікували майже 800 мільйонів точок на поверхні Марса. Вони враховували одразу кілька характеристик: текстуру ґрунту, мінеральний склад, рівень pH і товщину ґрунтового шару.

Найдрібніші категорії об’єднали у 100 груп, а ті — у 10 великих регіонів. У результаті карта охопила 92% поверхні планети. Для позначення класів марсіанських ґрунтів науковці запропонували термін «арети» (areths), утворений від імені давньогрецького бога війни Ареса.

Який ґрунт найкраще підходить для рослин

Щоб визначити потенційну придатність ґрунтів для землеробства, команда оцінила кожен клас за п’ятьма критеріями: здатністю утримувати воду, кислотністю, товщиною шару, вмістом глини та кількістю гравію.

Найвищий результат отримав тип Nohibareth — 0,93 бала з 1 можливого. За моделями дослідників, його середній показник pH становить 6,8, тобто близький до нейтрального. Приблизно 72% такого ґрунту становить глина, тоді як піску та гравію в ньому мало.

Розрахункова здатність утримувати воду сягає близько 202 міліметрів на метр товщини ґрунту. Найперспективніші ділянки цього типу розташовані в середніх широтах Марса, зокрема поблизу вулканічного регіону Фарсіда, у центральній частині Аравійської Землі та на рівнині Елізій.

Однак Nohibareth займає лише 0,14% поверхні Марса. Карта не визначає готові місця для будівництва теплиць, а лише допомагає науковцям зрозуміти, де варто починати детальніші дослідження.

Головна проблема — нестача води

Аналіз показав, що для більшості марсіанських ґрунтів найслабшою характеристикою є здатність утримувати вологу. Це стосується 73% досліджених ґрунтових форм. У низці великих категорій цей показник не досягав навіть 0,3 бала.

Крім того, марсіанський ґрунт не містить органічної речовини — залишків рослин і тварин, які відіграють важливу роль у земних екосистемах. Науковці також мають врахувати доступність азоту та наявність перхлоратів — хімічних сполук, які можуть бути токсичними для рослин і були виявлені на Марсі посадковим апаратом Phoenix.

Тому майбутнім теплицям знадобляться контрольовані умови, регулювання водопостачання, додаткові поживні речовини та обробка ґрунту для зменшення потенційної токсичності.

Перед вирощуванням на Марсі ґрунти перевірять на Землі

Наступним кроком можуть стати експерименти із земними сумішами, які відтворюватимуть властивості різних класів марсіанського ґрунту. У контрольованих умовах дослідники зможуть перевірити, як ростуть рослини, скільки води вони споживають і яка обробка потрібна для безпечного вирощування.

Такі експерименти допоможуть уточнити результати моделей, адже частину характеристик поки що оцінювали за орбітальними спостереженнями та аналогіями із земними ґрунтами. У міру накопичення прямих вимірювань класифікацію доведеться оновлювати.

Робота також може допомогти краще зрозуміти бідні на органіку ґрунти Землі, зокрема в посушливих і полярних регіонах. Повні результати дослідження опубліковано в науковому журналі CATENA.

Якщо відкриття підтвердиться, воно може ускладнити звичну класифікацію небесних тіл. Річ у тім, що маса об’єкта щонайменше порівнянна з масою Юпітера, а це робить його схожим на планету, хоча за характером орбіти він може вважатися супутником.

Незвичайна система на межі між планетами та зорями

У центрі системи CD-35 2722 розташована зоря, маса якої становить приблизно половину маси Сонця. Навколо неї обертається коричневий карлик — об’єкт, який масивніший за планету, але зазвичай не має достатньої маси для підтримання стабільного термоядерного синтезу водню, характерного для звичайних зір.

Саме навколо цього коричневого карлика, за даними дослідників, рухається можливий супутник. Його маса становить щонайменше одну масу Юпітера, тоді як маса коричневого карлика перевищує 30 мас Юпітера.

Таке співвідношення робить систему особливо цікавою. Потенційний супутник настільки масивний, що за деякими підходами його можна було б класифікувати як планету. Однак він не обертається безпосередньо навколо зорі, а рухається навколо іншого масивного тіла.

Кевін Гой, провідний автор дослідження та учасник наукової роботи в Чилі, зазначає, що звичні поняття «планета» і «місяць» погано описують таку конфігурацію. Дослідники використовують термін «екзосупутник» — природний супутник за межами Сонячної системи.

Як учені виявили можливий екзомісяць

Команда дослідників використала спектрограф CRIRES+, встановлений на Дуже великому телескопі Європейської південної обсерваторії (ESO). Для пошуку супутника астрономи застосували метод радіальних швидкостей, який допоміг свого часу відкрити першу екзопланету біля зорі, подібної до Сонця.

Метод ґрунтується на вимірюванні крихітних змін руху небесного тіла. Коли два об’єкти обертаються навколо спільного центру мас, гравітація змушує рухатися обидва. Навіть якщо один із них значно менший, його вплив може залишати помітний слід у русі більш масивного компаньйона.

У випадку CD-35 2722 дослідники зафіксували зміни руху коричневого карлика, які можуть свідчити про присутність додаткового масивного тіла на орбіті. Однак це поки що не остаточне підтвердження відкриття. Астрономи й раніше знаходили кандидатів на екзомісяці, але жоден із них досі не отримав загальновизнаного статусу підтвердженого природного супутника за межами нашої системи.

Чому це відкриття важливе для астрономії

Пошук екзомісяців залишається складним завданням навіть після відкриття тисяч екзопланет. Супутники набагато важче виявити через їхні розміри, слабкий сигнал і вплив інших тіл у системі.

На початку 2026 року інша дослідницька група повідомила про можливі ознаки супутника в системі HD 206893. Спостереження за допомогою інтерферометра Дуже великого телескопа ESO вказували на наявність можливого компаньйона, але також не дали остаточного підтвердження.

Новий кандидат у системі CD-35 2722 додає ще один перспективний об’єкт до пошуків і водночас порушує питання про те, як саме класифікувати масивні супутники. Якщо тіло за масою нагадує планету, але обертається навколо коричневого карлика, межа між цими категоріями стає менш очевидною.

У майбутньому пошук таких об’єктів може прискоритися завдяки Надзвичайно великому телескопу ESO (ELT), який матиме головне дзеркало діаметром 39 метрів. Його можливості дадуть змогу досліджувати слабші сигнали й шукати супутники, недоступні сучасним інструментам.

Поки що астрономи говорять про першого перспективного кандидата на екзосупутник, а не про остаточно підтверджене відкриття. Подальші спостереження мають показати, чи справді незвичайне тіло в системі CD-35 2722 є гігантським супутником і чи існують подібні об’єкти в інших зоряних системах.

Дослідники виявили численні витягнуті магнітні утворення, схожі на нитки, що переплітаються в ширшій системі магнітних полів. Ці спостереження можуть допомогти з’ясувати, як енергія переміщується від поверхні Сонця до його зовнішніх атмосферних шарів і бере участь у їхньому нагріванні.

Магнітна павутина над тихими ділянками Сонця

Навіть у районах Сонця, де немає помітних сонячних плям та інших ознак інтенсивної активності, магнітні поля формують складні структури. Одну з таких систем називають магнітним навісом — мережею полів, що розширюються над видимою поверхнею світила та проникають у хромосферу.

Фотосфера — це шар, який ми бачимо як поверхню Сонця. Над нею розташована хромосфера, де магнітні поля можуть поширюватися вгору й убік, утворюючи розгалужені структури. Раніше таку систему можна було уявити як відносно плавне розширення магнітних полів. Однак спостереження Sunrise-III показали, що вона набагато складніша: усередині магнітного навісу є численні вузькі, видовжені утворення.

Щоб зрозуміти, як виникають ці структури, науковці порівняли результати спостережень із комп’ютерними симуляціями. Моделювання відтворило характерні магнітні візерунки та вказало на можливий механізм їхнього формування: рухи речовини на поверхні Сонця закручують силові лінії магнітного поля, створюючи складну структуру у вищих шарах атмосфери.

Що ще побачив Sunrise-III

Обсерваторія досліджувала й іншу відносно спокійну ділянку поблизу сонячного краю — видимої межі диска Сонця. Там науковці вимірювали магнітні поля у спікулах — вузьких струменях сонячної речовини, які здіймаються вгору від поверхні.

Спостереження показали, як розподіл магнітних полів змінюється з висотою. Це важливо, адже сонячну атмосферу не можна зрозуміти, вивчаючи лише один її шар: магнітні структури простягаються між різними рівнями та можуть змінюватися під час руху вгору.

Тихі ділянки Сонця становлять особливий інтерес, оскільки займають значну частину його поверхні. Попри відсутність виразних ознак активності, вони не позбавлені магнетизму. Просто їхні магнітні поля зазвичай слабші, а характерні структури важче вимірювати. Наземним телескопам заважає земна атмосфера: повітряні потоки спотворюють зображення та ускладнюють спостереження найдрібніших деталей.

Як телескоп на повітряній кулі допоміг астрономам

Sunrise-III — міжнародний дослідницький проєкт із телескопом діаметром один метр, який підіймають у стратосферу за допомогою великої повітряної кулі. Під час місії 2024 року обсерваторія перебувала приблизно на висоті 35 км, де вплив атмосферних перешкод значно менший, ніж поблизу поверхні Землі.

Наукова платформа мала три інструменти, створені за участю дослідників із різних країн. Один із них — SCIP, інфрачервоний спектрополяриметр, розроблений під керівництвом Національної астрономічної обсерваторії Японії (NAOJ).

SCIP дає змогу вимірювати характеристики магнітних полів у різних шарах сонячної атмосфери — від фотосфери до хромосфери. Завдяки цьому дослідники можуть простежувати, як магнітні структури змінюються з висотою, а не обмежуватися зображенням одного рівня.

Чому це важливо для розуміння Сонця

Одне з головних відкритих питань сонячної фізики — чому зовнішні шари атмосфери Сонця значно гарячіші, ніж можна було б очікувати, виходячи лише з температури його видимої поверхні. Магнітні поля вважають одним із важливих чинників перенесення енергії в атмосферу, але точні механізми цього процесу ще досліджують.

Виявлення тонких магнітних ниток дає змогу детальніше вивчати, як рухи плазми на поверхні створюють складні поля та як ці поля взаємодіють із вищими шарами атмосфери.

Поки що відкриття не розв’язує загадку нагрівання сонячної атмосфери остаточно. Проте воно показує, що навіть зовні спокійні області Сонця приховують складну магнітну динаміку, яку попередні спостереження не завжди могли розрізнити. Нові вимірювання допоможуть перевірити моделі перенесення енергії та краще зрозуміти поведінку нашої зорі.

На пресконференції 23 жовтня в Космічному центрі Кеннеді у Флориді представники агентства наголосили на складності операції: різні космічні апарати потрібно буде запустити в узгодженій послідовності, звести на орбіті та перевірити їхню сумісну роботу.

Три ракети та два місячні кораблі

У місії задіють ракету Space Launch System (SLS) NASA, ракету New Glenn компанії Blue Origin і Starship від SpaceX.

Спочатку Blue Origin має вивести на низьку навколоземну орбіту випробувальну версію посадкового модуля Blue Moon. Після цього SLS запустить корабель Orion із чотирма астронавтами: Ренді Бресніком, Френком Рубіо, Андре Дугласом із NASA та Лукою Пармітано з Європейського космічного агентства.

Екіпаж перевірить системи Orion, а потім корабель має зустрітися з Blue Moon і пристикуватися до нього. Астронавти відкриють люк, увійдуть до модуля та перевірять системи життєзабезпечення, контроль атмосфери й тиску, а також процедури дій у надзвичайних ситуаціях.

Після випробувань Blue Moon заплановано другу демонстрацію: Orion має пристикуватися до випробувального апарата Starship. Цього разу перевірятимуть керованість з’єднаних кораблів, зв’язок, програмне забезпечення та процедури стикування й розстикування.

Чому Artemis III не висаджуватиме людей на Місяць

Попри назву місячної програми, Artemis III не передбачає висадки астронавтів на поверхню Місяця. NASA змінило завдання місії: тепер вона має перевірити роботу двох комерційних посадкових систем у космосі, перш ніж агентство допустить їх до пілотованих польотів на Місяць. За планом NASA, місія триватиме приблизно 14 днів і відбудеться у 2027 році. Після завершення випробувань Orion повернеться на Землю, а капсула з екіпажем має приводнитися в Тихому океані.

Зібрані дані допоможуть оцінити, наскільки надійно кораблі різних виробників можуть працювати разом, і підготувати процедури для майбутніх експедицій.

Коли астронавти знову ступлять на Місяць

NASA планує використати результати Artemis III для підготовки наступної місії — Artemis IV, яка має доставити астронавтів на місячну поверхню у 2028 році. Вибір посадкового модуля залежатиме від готовності розробок Blue Origin і SpaceX та результатів випробувань.

Обидві компанії мають продемонструвати безпечну роботу своїх систем до того, як NASA дозволить використовувати їх у пілотованій висадці. Тому Artemis III стане не просто перевіркою стикування, а важливим етапом перед поверненням людей на Місяць після тривалої перерви.

За планом, на шостий день десятиденної місії корабель мав віддалитися від Землі на 219 667 морських миль — приблизно 406 823 кілометри. Після цього екіпаж мав почати шлях назад.

Однак, коли лічильник досягнув запланованої межі, цифри не почали зменшуватися. Спочатку відстань зросла до 219 668, а приблизно через три хвилини — до 219 669 морських миль.

«Саме тоді я відчув справжній страх, бо подумав, що ми залетіли надто далеко й ніколи не повернемося додому», — розповів Вайзман під час фестивалю Starmus VIII.

Зрештою лічильник почав показувати менші значення. Коли відстань знову скоротилася до 219 668 морських миль, командир оголосив екіпажу, що вони повертаються додому. Астронавти зустріли цю новину радісними вигуками.

Тим часом його колеги Віктор Гловер і Крістіна Кох спостерігали за Місяцем через ілюмінатор, а канадський астронавт Джеремі Гансен передавав дані до центру управління польотом. Тому момент страху командира залишився непоміченим іншими членами екіпажу.

Повернення залежало від роботи наземних команд

Вайзман наголосив, що успішне завершення місії стало результатом роботи інженерів і фахівців NASA на Землі. Саме вони підготували ракету та керували польотом корабля до Місяця й назад.

Artemis II стартувала 1 квітня з Космічного центру імені Кеннеді у Флориді. Це був перший пілотований політ корабля Orion і перша пілотована місія до Місяця після Apollo 17 у 1972 році. Екіпаж облетів зворотний бік Місяця та повернувся на Землю приблизно за десять днів.

Майже всі етапи роботи астронавтів на борту Orion транслювали наживо, що привернуло значну увагу громадськості. Під час фестивалю Starmus VIII члени екіпажу також отримали медаль Стівена Гокінга за популяризацію науки.