До пилотируемых полётов на Марс, а тем более основания там постоянных поселений, ещё очень далеко, но люди уже задумываются над тем, можно ли недружественную марсианскую среду сделать более похожей на земную. За этим процессом закрепился термин «терраформирование Марса».
Научная фантастика давно занимается этой проблемой. Ещё в 1970-х годах терраформировать Марс предлагал известный астрофизик и популяризатор науки Карл Саган. В 1990-х последовала знаменитая «Марсианская трилогия» американского писателя-фантаста Кима Стэнли Робинсона, завоевавшая не одну премию. Центральное место в цикле отведено колонизации и терраформированию Марса. Отдали должное теме и производители компьютерных игр: популярная игра компании Fryxgames, вышедшая в 2016 году, так и называется – Terraforming Mars.
Вопросом заинтересовались и учёные, проанализировавшие основные проблемы и предлагаемые методы терраформирования. Вот их предварительные выводы:
— Атмосфера и температура. Марс имеет тонкую (0,6 % от земной), разреженную и холодную (около -55 °C) атмосферу. Предлагаемые методы включают растапливание полярных льдов для инициирования парникового эффекта, который повысит температуру и утолщит атмосферу.
— Нехватка ресурсов. В марсианской коре недостаточно углекислого газа для создания атмосферы, подобной земной, что потребует импорта газообразных веществ, возможно, с комет.
— Магнитное поле и излучение. На Марсе отсутствует глобальное магнитное поле, что приводит к разрушению атмосферы солнечным ветром. Возможное решение предполагает создание внешнего магнитного щита.
— Гравитация. Слабая гравитация (38 % от земной) представляет долгосрочную опасность для здоровья человека.
— Время. Как следует из большинства исследований, процесс терраформирования займёт как минимум несколько столетий.
В новой статье Эдвина Кайта (доцента Чикагского университета и члена научной группы марсохода Curiosity) и соавторов, препринт которой доступен на платформе arXivLabs, предпринимается попытка наметить гипотетическую стратегию терраформирования Марса – если она в принципе существует.
Авторы предлагают сосредоточить работу на трёх направлениях, главная цель которых – обеспечить необходимое нагревание Марса. Во-первых, это строительство своего рода теплиц. Они будут изготовлены из передовых материалов, таких как кварцевый аэрогель, – это одно из легчайших в мире твердых веществ, способное решить вопросы тепловой изоляции и энергоэффективности. Теплицы будут иметь специально разработанные тенты, на входе пропускающие видимый свет, а на выходе удерживающие инфракрасное тепло. Помимо локального нагревания, такие теплицы будут способствовать сбору воды (за счёт таяния подповерхностного льда, присутствующего примерно на третьей части Марса), производству продуктов питания и снабжению кислородом марсианских баз.
Следующее направление – сосредоточение на планете большего количества солнечной энергии. Это предлагается сделать с помощью массивных солнечных парусов, действующих в качестве орбитальных отражателей для привлечения дополнительного солнечного света. На первой стадии свет можно было бы направлять на места человеческих поселений и залежи углекислого льда, но со временем отражатели можно использовать для общего потепления на Марсе. В частности, лучи солнечного света могли бы сублимировать (перевести из твёрдого в газообразное состояние) огромные залежи CO₂ на южном полюсе Марса, что существенно уплотнит атмосферу.
Наконец, третье направление – использование специально разработанных аэрозолей для усиления естественного парникового эффекта. Для этого потребуется производство высокоспецифичных наночастиц, таких как алюминиевые наностержни (нитевидные нанокристаллы) или модифицированный углеродный материал N-графен, и их целенаправленный выброс в атмосферу Марса.
В более ранней статье Эдвина Кайта и группы соавторов уже предлагался аэрозольный метод. Утверждалось, что искусственные аэрозоли, созданные из материалов, доступных на Марсе, и их 9-микрометровые наночастицы рассеивают солнечный свет и эффективно блокируют восходящее тепловое инфракрасное излучение. При продолжительности жизни частиц в 10 лет Марс может потеплеть на 30 градусов Кельвина, что приведёт к началу таяния льда.
Исследователи подсчитали, что для заметного изменения глобального климата потребуется 3 миллиона тонн таких частиц. Учитывая, что стоимость доставки материала на Марс, как предполагают авторы статьи, составит в будущем около 2000 долларов за килограмм, материал потребуется производить на самом Марсе — что пока выглядит весьма далёким от реальности.
На пути к терраформированию Марса пока остаётся множество технологических и иных препятствий. При этом Красная планета остаётся наиболее подходящим кандидатом для этого. Статья показывает, что ничего принципиально невозможного в идее создания «другой Земли» нет. Однако для этого требуются колоссальные ресурсы: деньги, время, научные достижения и испытания, усилия всего человечества.
