Инженеры столкнутся с большими трудностями при создании пригодной для дыхания атмосферы на Марсе
<п>космический корабль медленно опускается на поверхность Марса. Некогда засушливая и безжизненная, Красная планета теперь представляет собой пышный зеленый ландшафт. Пассажиры наблюдают, как в поле зрения появляется город. Люди прогуливаются по оживленным улицам, заходят в местный парк и дышат марсианским воздухом.Многие писатели-фантасты представляли себе подобное будущее Марса. В этих историях люди используют так называемую технологию терраформирования, чтобы сделать другие планеты более похожими на Землю.
Любой, кто живет на терраформированном Марсе, должен “иметь возможность ходить снаружи без скафандра”, — говорит Пол Бирн. В Вашингтонском университете в Сент-Луисе, штат Миссури, Бирн изучает, как формируются планеты. Чтобы Марс был гостеприимным, ему нужна атмосфера, достаточно плотная для сохранения тепла. И кислорода должно быть достаточно для жизни.
Выделение тепла
В атмосфере Земли парниковые газы, такие как углекислый газ, метан и водяной пар, задерживают солнечное тепло. Это помогает поддерживать на нашей планете достаточную температуру для существования воды в жидком виде, в которой нуждается все живое.
Большая часть атмосферы Марса состоит из углекислого газа, или CO2. Но на Марсе недостаточно CO2 для удержания тепла. На самом деле, атмосфера Красной планеты в 100 раз тоньше нашей собственной. Марс менее плотный, чем Земля, и вдвое меньше ее по размеру, поэтому гравитация на Нем слабее, чем на нашей родной планете, говорит Бирн. Это “затрудняет его удержание в атмосфере”.
Без теплопоглощающей атмосферы температура на Марсе достигает -153° по Цельсию (-225° по Фаренгейту). А чрезвычайно низкое давление воздуха на Марсе снижает температуру кипения воды. Любая жидкая вода быстро испаряется или замерзает, в зависимости от температуры.
Запуск парникового эффекта был бы ключом к повышению температуры и давления воздуха на Марсе, говорит Бирн. Но будущим марсианам сначала понадобится способ производить достаточное количество CO2, чтобы заполнить всю атмосферу.
Все меняется
В прошлом некоторые исследователи предлагали извлекать CO2 из самого Марса. Инженеры могли бы создать газ из углерода и кислорода, содержащихся в марсианских минералах. Или же они могли бы выпустить CO2, задержанный в полярных ледяных шапках Марса или под поверхностью.
Но наблюдения за Марсом показывают, что это, скорее всего, не сработает. “Вероятно, [CO2] недостаточно, чтобы создать атмосферу, хотя бы близкую к той, которая нам нужна”, — говорит Бирн.
В 2018 году исследователи, публикующиеся в Nature Astronomy, использовали наблюдения с космических аппаратов, чтобы оценить, сколько CO2 содержится в марсианской атмосфере. минералы и ледяные шапки. Команда обнаружила, что эти источники содержат недостаточно CO2 для создания значительного парникового эффекта. Вся планета производила бы CO2 в количестве, достаточном только для того, чтобы сгустить атмосферу примерно до 7 процентов от земной. Другие ученые предполагают, что извержения вулканов могут спровоцировать выброс удерживающего тепло CO2 в атмосферу Марса. По словам Бирна, вулканы могут помочь планетам восстановить атмосферу, утраченную в космосе. Исследователи подозревают, что именно так Венера поддерживает свою богатую CO2 атмосферу.
На Красной планете когда-то были действующие вулканы, которые, возможно, выбрасывали углекислый газ несколько миллиардов лет назад. “Большая часть активности закончилась очень давно”, — говорит Бирн.
Будущие цивилизации могут попытаться перенаправить астероиды, чтобы вызвать эти извержения. Человечество уже медленно продвигается к этому, — говорит Сара Сигер. Этот астрофизик изучает планеты, вращающиеся вокруг других звезд, в Массачусетском технологическом институте в Кембридже.
В 2022 году космический аппарат НАСА «ДАРТ» успешно приблизил астероид Диморф к более крупному камню, вокруг которого он вращается. “Учитывая орбиты астероидов, вам просто нужно немного подтолкнуть их”, — говорит Сигер. Но такие воздействия, вероятно, не были бы слишком полезны для запуска извержений вулканов на Марсе. «Скорее всего, на Марсе потребуется много космических камней, чтобы высвободить достаточное количество CO2 для создания атмосферы», — говорит Бирн. А сама скорость приближающихся астероидов привела бы к “катастрофически разрушительным столкновениям”.
Просто дышите
Допустим, инженеры будущего придумают какой-нибудь способ согреть землю. и сгустить атмосферу Марса большим количеством CO2. Как только в воздухе будет достаточно CO2, марсианские колонисты захотят изменить его, чтобы он походил на наш. “Нам нужно будет иметь достаточное количество свободного кислорода, чтобы мы могли дышать”, — говорит Бирн. Однако слишком большое количество может быть токсичным. (Свободный кислород — это форма этого элемента, которая химически не связана ни с какими другими.)
Свободный кислород составляет около 21 процента воздуха, которым мы дышим. Остальное — это в основном азот с небольшим количеством других газов. Инженеры хотели бы воспроизвести эту смесь, говорит Бирн.По словам Сигера, в этом могли бы помочь микробы, вырабатывающие кислород. Исследования показывают, что цианобактерии спровоцировали увеличение количества свободного кислорода в нашей атмосфере чуть более 2 миллиардов лет назад. Ученые могли бы изменить гены этих микробов, чтобы помочь им лучше противостоять морозным температурам Марса и высокому уровню радиации.
Благодаря фотосинтезу эти крошечные работники могли бы поглощать CO2 и перекачивать пригодный для дыхания кислород в атмосферу Марса. А использование микробов может стать более безопасным методом производства кислорода, чем использование более сложных машин. Что касается машин, говорит Сигер, “если хоть что-то пойдет не так, мы все умрем».
Нет лучшего места, чем дом».
Создание стабильной атмосферы — лишь одно из многих препятствий, с которыми столкнутся инженеры при терраформировании Марса. Без защитного магнитного поля Марс подвергается смертельному воздействию радиации из космоса и от солнца. Пыльные, измельченные породы, покрывающие поверхность планеты, содержат токсичные соли, называемые перхлоратами. А поскольку сила тяжести на Марсе составляет лишь около трети земной, любой живущий там человек рискует ослабить свои мышцы и кости, говорит Бирн.
Люди не могут изменить облик Марса с помощью современных технологий. Космические агентства по всему миру все еще работают над отправкой первых астронавтов на Красную планету. НАСА планирует достичь этого уже в 2030-х годах.
Это затрудняет оценку того, когда люди смогут терраформировать планету, подобную Марсу, говорит Бирн. По его словам, совершенствование технологии терраформирования может занять от нескольких сотен до нескольких тысяч лет. “В наше время, конечно, ничто не сравнится с этим”.
Такая технология должна быть достаточно надежной, чтобы защитить человеческие жизни. Даже на Земле люди не могут выжить в экстремальных условиях, таких как холод Антарктиды или сильное давление в наших океанах, без средств жизнеобеспечения. Небольшие сбои в технологии терраформирования могут привести к катастрофе. “Мы такие хрупкие”, — говорит Сигер. “Вот почему весь вопрос терраформирования является таким сложным”.
<загрузка iframe="ленивый" заголовок="Как терраформировать Марс - С ПОМОЩЬЮ ЛАЗЕРОВ" width="500" height="281" src="https://www.youtube.com/embed/HpcTJW4ur54?feature=oembed " frameborder="0" allow="акселерометр; автозапуск; запись в буфер обмена; зашифрованный носитель; гироскоп; картинка в картинке; веб-доступ" referrerpolicy="строгий исходный код при перекрестном источнике" allowfullscreen>
