Глупо ли мечтать о терраформировании Марса?

30.10.2017 15:05

Во всей Вселенной есть только одна планета, способная пригреть сложную, разумную жизнь, и это Земля. Хотя далекие миры возле других звезд могут, в принципе, быть похожими на Землю и даже населенными, мы этого пока не знаем наверняка. И до сих пор мы и близко не нашли ничего, подобного нашей родной планете. Но что, если поискать ее в нашей же Солнечной системе? Самый вероятный кандидат — это, конечно, Марс. В прошлом, считают ученые, Красная планета имела много «земных» качеств. Можно ли вернуть их? Сможет ли Марс однажды снова стать обитаемым? На этот вопрос ответит Итан Зигель с Medium.com.

Пока что люди пытаются освоить Марс. Это достаточно трудно — почва токсична, атмосфера отсутствует, бактерии не выживают. Но если планету терраформировать… Тогда самой большой проблемой останется отсутствие на Марсе магнитного поля, удерживающего атмосферу на нашей родной планете. Мы имеем право быть сколь угодно пессимистичными, глядя на наши современные технологии, но превращение Марса в обитаемый мир может быть вполне возможно. Однажды.

Если вы хотите сделать планету обитаемой без герметичной среды, нужно добавить плотной атмосферы

Конечно, почва самого Марса может быть токсичной, но и на Земле тоже есть много токсичной почвы. Есть несколько критериев, определяющих гостеприимность среды: кислотность почвы, содержание влаги и способность удерживать элементы, молекулы и питательные вещества, которые необходимы, при этом не отравляя все сущее. Почву можно обработать или восстановить при помощи простых химических манипуляций на Земле, и нет никаких оснований сомневаться, что мы могли бы проделать нечто похожее на Марсе. Пожалуй, это самая простая часть. Как только у нас появятся микроорганизмы, хотя бы небольшая часть тех, что мы имеем на Земле, которые смогут развиваться в марсианской почве, мы выйдем на путь создания подходящей среды обитания.

Подкрашенный вид изнутри кратера Ньютон, в котором нашли те самые потоки жидкой воды, которые перевернули наше представление о Марсе

Есть у Марса и более глубокая проблема: он сухой. Не то чтобы на нем не было водяного пара или льда, определенно есть. Проблема в том, как перевести большое количество воды в жидкую фазу, постепенно. Хотя на Марсе присутствуют потоки жидкой и соленой воды в определенное время суток, подавляющее большинство времени они либо замерзшие, либо испарившиеся в газообразное состояние. Жидкая вода, насколько нам известно, имеет важное значение для жизненных процессов на Земле, и на Марсе ее нет.

Сезонные замерзшие озера появляются по всему Марсу, демонстрируя воду (не жидкую) на поверхности

Физическая причина проста: атмосфера Марса слишком тонкая, чтобы поддерживать жидкую воду на поверхности. Жидкая вода требует определенного атмосферного давления: около 1% от того, что мы имеем на Земле, как минимум. Марс имеет лишь 0,7% атмосферного давления Земли, поэтому жидкая фаза по большей части невозможна. Отчасти это обусловлено соленостью поверхности, отчасти тем, что кратеры уходят глубоко вниз, гораздо ниже, чем атмосфера и давление позволяют существовать жидкой воде. На самом деле, если бы люди были беззащитными на поверхности Марса, жидкость в их телах вскипела бы, поскольку условия на Марсе ниже предела Армстронга.

Предел Армстронга — это высота над уровнем моря, где давление падает до такой степени, что кровь в человеческом теле закипает. Он составляет 19 200 метров над уровнем моря

Если вы хотели бы восстановить почву, создать стабильную микроскопическую жизнь, обитаемую биосферу, океаны и другие формы водоемов на поверхности, вам нужно было бы добавить больше атмосферы. Чтобы получить атмосферу, сопоставимую с земной, вам понадобилось бы добавить примерно в 140 раз больше атмосферы, чем присутствует на Марсе сегодня: около 3500 тератонн, или 3,5 х 1018 кг. Это примерно с массу астероида Астрея 5 или внутреннего большого спутника Урана Пака и представляет около 70% земной атмосферы. Пришлось бы перевезти кучу атмосферы — преимущественно азот и кислород — чтобы попасть туда.

Марс, который по размерам примерно близок к Ганимеду, самой большой луне Юпитера, потребовал бы дополнительную массу в виде атмосферы, сопоставимую с луну Урана Пак

Но есть одна проблема, даже если добавить атмосферу: у Марса нет магнитного поля, которое защитило бы ее от солнечного ветра. Марс по-прежнему теряет свою атмосферу и по сей день, благодаря заряженным частицам, сталкивающимся с атмосферой, и выбивающими различные молекулы. Атмосфера Марса сегодня представлена по большей части двуокисью углерода, которая тяжелее азота и кислорода. Если бы мы хотели терраформировать Марс, мы должны были бы не только добавить больше атмосферы, воды и химически обработать поверхность, но и защитить эту дополнительную атмосферу.

У Марса нет магнитного поля, которое защитит планету от солнечного ветра, и значит она потеряет свою атмосферу, а Земля нет

Может быть, все не так плохо. Видите ли, когда дело доходит до физических задач, очень важно все рассчитать: спросить не только что произойдет, но и с какой скоростью. Солнечный ветер, без сомнения, уносит атмосферу Марса прочь, но на вопрос о том, как быстро истощается атмосфера планеты, ответила миссия MAVEN: примерно в 150 граммов в секунду. Конечно, во время солнечных бурь скорость растет в десять раз. Но если взять и посчитать, сколько времени уйдет на то, чтобы сдуть созданную при помощи терраформирования атмосферу, ответ будет: сотни миллионов лет, и это как минимум. Вместо того чтобы создавать сверхсильное магнитное поле, можно было бы просто добавлять частиц в атмосферу, компенсируя потери.

Атмосфера Земли с высоты Международной космической станции. Возможно, когда-нибудь и Марс будет таким

Конечно, ни в коем случае не следует рассматривать отказ от Земли в пользу Марса; любое терраформирование, которое будет происходить с Марсом, так или иначе будет интенсивнее, чем наши попытки сохранить Землю. Как бы сильно мы ни загрязнили свою родную планету, она пока еще остается самым населенным миром в Солнечной системе.

Марс и его тонкая атмосфера, сфотографированные «Викингом» в 1970-х годах. При всем ущербе, понесенном Землей из-за деятельности людей, сложно представить, что залечить Землю будет сложнее, чем терраформировать целую пустынную планету

Если вы считаете, что нужно рассматривать Марс как место, в которое мы отправимся, когда сделаем Землю негостеприимной, то это неправильно. Земля — это планета номер один, и с ней нужно решать проблемы в первую очередь. Марс может стать нашим домом в далеком будущем, но про альма-матер тоже забывать нельзя.