Если мы хотим основать на Марсе постоянные человеческие колонии, нам придется поработать над его преображением. Марс – не самое гостеприимное место в Солнечной системе, и текущие условия там далеки от оптимальных для выживания.
Одной из главных проблем является климат. Температура на Марсе слишком низкая для комфортного существования человека – в среднем она составляет -64 градуса по Цельсию. Если мы хотим терраформировать планету, нам нужно ее нагреть.
И вот, ученые нашли способ сделать это, и они утверждают, что их метод в 5000 раз эффективнее других стратегий.
По мнению команды под руководством инженера-электрика Самане Ансари из Северо-Западного университета в США, Марс можно нагреть и поддерживать теплую температуру, распылив в его атмосфере наноскопические металлические стержни, которые создадут и будут поддерживать парниковый эффект.
«Потребуются миллионы тонн [стержней], чтобы согреть планету, но это в пять тысяч раз меньше, чем нужно было бы по предыдущим предложениям по глобальному потеплению на Марсе. Это значительно повышает осуществимость проекта», – говорит геофизик Эдвин Кайт из Чикагского университета, соавтор исследования.
«Это говорит о том, что барьер для нагрева Марса до такой степени, чтобы на нем появилась жидкая вода, не так высок, как считалось ранее».
Парниковый эффект – это самый реальный способ нагреть планету, но, несмотря на ситуацию на Земле, его не так просто создать, как кажется. В предыдущих предложениях по парниковому нагреву Марса говорилось о необходимости наличия парниковых газов, подобных тем, что нагревают Землю и Венеру.
На Земле парниковое потепление оказалось слишком простым процессом. Атмосфера наполняется углекислым газом и метаном, которые рассеивают тепло, излучаемое поверхностью, замедляют его выход в космос и вызывают повышение температуры.
Если бы мы могли закачать в тонкую атмосферу Марса эти парниковые газы, как предлагалось ранее, то температура Марса повысилась бы до уровня, при котором могли бы выжить фотосинтезирующие организмы.
Проблема в том, что на Марсе не так много ингредиентов, необходимых для реализации подобной стратегии. Нам пришлось бы либо доставлять их с Земли в огромных количествах, либо пытаться добывать их из-под поверхности Марса. Оба варианта дороги и сложны.
Но что, если мы будем работать с тем, что на Марсе есть в избытке? Его поверхностный слой, как выяснили марсоходы, богат такими металлическими минералами, как алюминий и железо. Что, если мы сможем распылить крошечные частицы сверкающего металла в атмосфере Марса, подобно блестящему салюту, чтобы они поднимались вверх и задерживали солнечный свет, как это делают выбросы углерода на Земле?
Ансари и ее коллеги смоделировали крошечные металлические стержни размером с частицы пыли, характерные для Марса, немного меньше, чем мелкие блёстки из магазина, с соотношением сторон 60:1, которые должны быть выпущены в марсианское небо. Они рассчитали, сколько тепла будут задерживать сверкающие металлические облака из этих наностержней и сколько пыли потребуется для создания и поддержания парникового эффекта.
Размер и форма наностержней не позволяли бы пыли оседать на Марс в 10 раз дольше, чем обычная пыль. При постоянной скорости выпуска 30 литров в секунду наностержни будут производить вышеупомянутое нагревание, вызывая таяние поверхностного льда и повышение атмосферного давления по мере сублимации льда из углекислого газа.
Атмосферное давление будет продолжать расти на протяжении веков по мере испарения полярных ледяных шапок из углекислого газа.
Это не сделает Марс пригодным для жизни в одночасье. В атмосфере Марса все еще будет недостаточно кислорода для дыхания; но как только на поверхности смогут жить бактерии, можно будет заселить ими планету, чтобы начать долгую и сложную работу по производству кислорода.
Стратегия с наностержнями займет довольно много времени, порядка нескольких десятилетий, но в конечном итоге она позволит нагреть Марс более чем на 28 градусов по Цельсию (до минус 36), переведя его климат в режим, все еще некомфортный для позвоночных, но достаточно теплый для фотосинтезирующей микробной жизни – первый важный шаг на пути к терраформированию Марса.
Правда, есть некоторые проблемы, которые необходимо решить. Неясно, как долго наностержни будут оставаться в атмосфере Марса, которая продолжает испаряться в космос (это не является чем-то необычным; все атмосферы протекают, но у Марса нет глобального магнитного поля, обеспечивающего защиту, как у Земли).
Кроме того, по мере нагревания Марса, наночастицы могут начать притягивать частицы воды, как это делает пыль в атмосфере Земли, и выпадать обратно на поверхность в виде дождя. Так что они могут не задерживаться в воздухе так долго, как нам бы хотелось. Это создает потенциальное препятствие, которое мы не совсем понимаем, как предсказать, и которое потребует дальнейшего изучения.
Тем не менее, «это исследование открывает новые пути для исследований и потенциально приближает нас на один шаг к давней мечте о создании устойчивого человеческого присутствия на Марсе», – говорит Кайт.
Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
Читайте также: Марсианские пчелы: НАСА планирует запустить рой мини-роботов на Красную планету
