Исследование Университета Чикаго и Северо-Западного университета предполагает, что новый подход к нагреву Марса может быть в 5 000 раз эффективнее, чем предыдущие предложения
Автор: Брайан Бок
С тех пор как мы узнали, что поверхность планеты Марс холодная и мертвая, люди задаются вопросом, есть ли способ сделать ее более дружелюбной для жизни.
В инновационном исследовании, опубликованном 7 августа в журнале Science Advances, ученые из Чикагского университета, Северо-Западного университета и Университета Центральной Флориды предложили революционный подход к терраформированию планеты. Этот новый метод, использующий сконструированные частицы пыли, выброшенные в атмосферу, может потенциально нагреть Красную планету более чем на 50 градусов по Фаренгейту, до температур, пригодных для жизни микроорганизмов — важнейший первый шаг к тому, чтобы сделать Марс обитаемым.
Предложенный метод более чем в 5000 раз эффективнее предыдущих схем глобального потепления Марса, представляя собой значительный скачок вперед в нашей способности изменить марсианскую среду.
Отличительной особенностью этого подхода является использование ресурсов, легкодоступных на Марсе, что делает его гораздо более осуществимым, чем предыдущие предложения, основанные на импорте материалов с Земли или добыче редких марсианских залежей.
Эта стратегия потребует десятилетий. Но с логистической точки зрения она выглядит проще, чем другие предложенные до сих пор планы.
«Это говорит о том, что барьер на пути к потеплению Марса для получения жидкой воды не так велик, как считалось ранее», — отметил Эдвин Кайт, доцент кафедры геофизических наук Чикагского университета и автор-корреспондент исследования. Ведущий автор — Самане Ансари, аспирант из группы профессора Хумана Мохсени в Северо-Западном университете.
Астронавты все еще не смогут дышать разреженным воздухом Марса; для того чтобы сделать планету пригодной для нахождения людей на поверхности без посторонней помощи, требуется гораздо больше работы. Но, возможно, уже можно заложить основу, сделав планету пригодной для жизни микробов и пищевых культур, которые могли бы постепенно добавлять кислород в атмосферу — так же, как это происходило на Земле на протяжении ее геологической истории.
Новый подход к вековой мечте
Существует богатая история предложений сделать Марс пригодным для жизни; сам Карл Саган выдвинул одно из них еще в 1971 году. Они варьировались от откровенных мечтаний, например писателей-фантастов, изображавших превращение одной из лун Марса в солнце, до более современных и научно правдоподобных идей, таких как создание прозрачных гелевых плиток для удержания тепла.
Любой план по созданию Марса, пригодного для жизни, должен решить несколько проблем, включая смертоносные ультрафиолетовые лучи и соленую почву. Но самая большая из них — температура планеты: на поверхности Марса в среднем около -80 градусов по Фаренгейту (около -26 градусов по Цельсию – прим.ред.).
Одним из способов согреть планету может стать тот же метод, который люди непреднамеренно используют на Земле: выброс вещества в атмосферу, который усилит естественный парниковый эффект Марса, задерживая солнечное тепло у поверхности.
Проблема в том, что вам понадобятся тонны этих материалов — в буквальном смысле слова. Предыдущие схемы предполагали доставку газов с Земли на Марс или попытку добычи на Марсе большого количества ингредиентов, которые там не очень распространены — оба варианта являются дорогостоящими и сложными. Но команда задалась вопросом, можно ли сделать это, перерабатывая материалы, которые уже в изобилии существуют на планете.
Благодаря таким марсоходам, как Curiosity, мы знаем, что пыль на Марсе богата железом и алюминием. Сами по себе эти частицы пыли не подходят для того, чтобы согреть планету: их размер и состав означают, что они скорее охлаждают поверхность, чем нагревают ее. Но если создать частицы пыли другой формы или состава, предположили исследователи, возможно, они смогут более эффективно задерживать тепло.
Исследователи разработали частицы в форме коротких стержней, напоминающие по размеру имеющиеся в продаже блестки. Эти частицы призваны задерживать уходящее тепло и рассеивать солнечный свет в сторону поверхности, усиливая естественный парниковый эффект Марса.
«То, как свет взаимодействует с субволновыми объектами, очень интересно. Важно, что разработка наночастиц может привести к оптическим эффектам, которые намного превосходят то, что обычно ожидается от таких маленьких частиц», — говорит Ансари. Мохсени, который является одним из соавторов, считает, что они только поцарапали поверхность: «Мы считаем, что можно разработать наночастицы с более высокой эффективностью и даже такие, которые смогут динамически изменять свои оптические свойства».
«Вам все еще понадобятся миллионы тонн, чтобы согреть планету, но это в пять тысяч раз меньше, чем требуется в предыдущих предложениях для глобального согревания Марса», — говорит Кайт. «Это значительно повышает осуществимость проекта».
Расчеты показывают, что при непрерывном выбросе частиц в атмосферу Марса со скоростью 30 литров в секунду планета потеплеет более чем на 50 градусов по Фаренгейту, причем эффект может быть заметен уже через несколько месяцев. Кроме того, потепление будет обратимым и прекратится через несколько лет, если прекратить выброс.
Потенциальное влияние и будущие исследования
По словам ученых, предстоит еще много работы. Например, мы не знаем, как быстро пыль, созданная инженерами, будет выводиться из атмосферы Марса. На Марсе есть вода и облака, и по мере потепления планеты возможно, что вода начнет конденсироваться вокруг частиц и выпадать на поверхность в виде дождя.
«Климатическую обратную связь очень сложно точно смоделировать», — предупреждает Кайт. «Чтобы реализовать нечто подобное, нам понадобится больше данных как с Марса, так и с Земли, и нам нужно будет действовать медленно и обратимо, чтобы убедиться, что эффект работает так, как нужно».
Хотя этот метод представляет собой значительный скачок вперед в исследованиях по терраформированию, исследователи подчеркивают, что исследование сосредоточено на нагревании Марса до температур, подходящих для жизни микроорганизмов и возможного выращивания продовольственных культур, а не на создании атмосферы, пригодной для дыхания человека.
«Это исследование открывает новые пути для изучения и потенциально делает нас на шаг ближе к давней мечте — созданию устойчивого человеческого присутствия на Марсе», — сказал Кайт.
Ансари является ведущим автором исследования. Другими соавторами исследования стали Рамзес Рамирес из Университета Центральной Флориды и Лиам Стил, бывший постдокторант Университета Чикаго, а ныне работающий в Европейском центре прогнозов погоды.
Авторы использовали высокопроизводительный вычислительный комплекс Quest в Северо-Западном университете и Исследовательский вычислительный центр Чикагского университета.
Оригинал: Eurekalert
