На Марсе обнаружили сверхтонкую пыль, способную проникать глубоко в лёгкие человека
Марсоход NASA Perseverance обнаружил на поверхности Марса частицы пыли размером всего 100–200 нанометров — примерно в 350–700 раз тоньше человеческого волоса. Исследование показало, что марсианская пыль может быть менее абразивной, чем лунная, но её мельчайшие частицы представляют потенциальную опасность для будущих астронавтов. Они способны проникать глубоко в лёгкие, а содержащиеся в пыли химические соединения создают дополнительные риски для здоровья.
Исследование провела международная группа учёных под руководством Скотта Ванбоммела из Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Специалисты изучили данные, которые марсоход Perseverance собирал в течение 1645 марсианских суток. Особое внимание уделялось пыли, осевшей на небольших образцах материалов, используемых при изготовлении космических скафандров.
Образцы были установлены на марсоходе перед отправкой на Марс в 2020 году. Среди них находятся тефлон, высокопрочное синтетическое волокно Vectran и другие материалы, применяемые в защитной экипировке. Каждый образец имеет размер менее 6,5 квадратного сантиметра. Их предназначение — помочь инженерам определить, насколько хорошо различные материалы выдерживают воздействие марсианской среды.
После длительного пребывания на поверхности Красной планеты исследователи обнаружили, что образцы практически не имеют видимых следов механического износа. Это отличается от опыта американских лунных экспедиций Apollo, во время которых острые частицы лунной пыли царапали защитные стёкла шлемов, повреждали скафандры и проникали внутрь космических кораблей.
Учёные связывают возможную меньшую абразивность марсианской пыли с формой её частиц. Лунная пыль состоит преимущественно из угловатых обломков пород, которые практически не подвергаются воздействию ветра и воды. На Марсе частицы способны переноситься ветром в течение огромных промежутков времени, постепенно сглаживаясь при столкновениях друг с другом. Поэтому многие из них имеют более округлую форму.
Однако новая работа выявила другую особенность марсианской пыли — присутствие исключительно мелких частиц. Ранее аппараты на Марсе позволяли исследовать главным образом пыль размером от нескольких микрометров. Теперь специалисты впервые получили непосредственные данные о значительно более мелких фракциях на поверхности планеты.
Для этого использовался прибор PIXL — рентгеновский спектрометр марсохода, предназначенный для определения химического состава веществ. Учёные разработали метод оценки размеров частиц по рентгенофлуоресцентным измерениям и распределению вещества на калибровочных образцах.
На тефлоновом образце прибора PIXL и образце Vectran средний размер частиц составлял около 2 микрометров. На других поверхностях, включая базальтовое стекло и тефлоновый образец прибора SHERLOC, обнаружились частицы размером примерно 100–300 нанометров.
Такие размеры имеют особое значение для здоровья человека. На Земле мелкодисперсные частицы загрязнённого воздуха диаметром менее 2,5 микрометра способны проникать в глубокие отделы лёгких. Ещё более мелкие частицы могут преодолевать биологические барьеры и при определённых условиях попадать в кровоток.
Астронавты не будут дышать разреженной марсианской атмосферой, однако пыль неизбежно станет оседать на скафандрах, инструментах и оборудовании. При возвращении в жилые модули часть загрязнений может попадать внутрь вместе с экипажем, создавая риск длительного воздействия на организм.
Дополнительная опасность связана с химическим составом марсианской пыли. Измерения PIXL показали обогащение материала железом, серой и фосфором, а также признаки присутствия сульфата кальция. В составе марсианского грунта по данным предыдущих миссий известны перхлораты — химически активные соли, способные при достаточной дозе нарушать работу щитовидной железы.
Исследователи также обнаружили, что размер пылевых частиц, удерживающихся на поверхности, зависит от свойств материала. По их предположению, существенную роль играет электростатическое притяжение. Мельчайшие частицы могут сохраняться на поверхности годами, несмотря на движение марсохода и вибрации во время работы оборудования.
Результаты помогут инженерам выбирать материалы внешних слоёв скафандров, разрабатывать защитные покрытия, системы очистки и воздушные фильтры. Среди возможных решений NASA рассматривает специальные шлюзы и конструкции, позволяющие оставлять загрязнённые скафандры снаружи жилых модулей.
Потенциальная токсичность обнаруженной пыли для человека пока оценивается на основании её размеров, химического состава и данных земных исследований. Непосредственные испытания воздействия настоящей марсианской пыли на организм человека не проводились. Степень риска будет зависеть от концентрации частиц и продолжительности контакта с ними.
Исследование в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).