Стивен Петранек - Как мы будем жить на Марсе

К счастью для людей, количество воды, плотность атмосферы и температура взаимосвязаны. Система проста: если поднять температуру на Марсе, это, скорее всего, освободит газы, которые сейчас пребывают в замерзшем состоянии. Те поднимутся в атмосферу, делая ее более плотной и создавая парниковый эффект. Температура будет расти, отчего лед на поверхности, особенно вблизи экватора, начнет таять. Появится жидкая вода. Наличие жидкой воды (и соответствующей атмосферы) позволит поселенцам выращивать растения для производства продуктов питания на открытом воздухе. В свою очередь, эти растения увеличат содержание кислорода в атмосфере. Как и на Земле, источники жизни в экосистеме неразрывно связаны друг с другом.

Процесс, посредством которого мы добьемся всего этого, называется расплывчатым словом “терраформирование”. Собственно, более правильным выражением было бы “планетарное конструирование”. NASA предпочитает термин “планетарный экосинтез”. Хотя изобретение слова “терраформирование” часто приписывают авторам научной фантастики, в 1961 году астроном Карл Саган опубликовал в престижном журнале Science статью, в которой предложил терраформировать Венеру, чтобы сделать ее пригодной для обитания человека.

Терраформирование – дело чрезвычайно затратное, и пройдет, возможно, тысяча лет, прежде чем люди будут гулять по Марсу в условиях, мало чем отличающихся от тех, что можно встретить на западном побережье Канады. Но если мы хоть на несколько градусов сможем повысить температуру на правильно выбранном участке Марса, то это уже сделает жизнь там намного более приятной, чем в тот день в 2027 году, когда на планету высадятся первые астронавты. Даже критических изменений в жизни на поверхности можно добиться всего за несколько столетий.

Есть несколько способов подогреть Марс, и это будет первым шагом на пути к его терраформированию. Во многих отношениях самый изящный и результативный метод – расположить на орбите Красной планеты огромные зеркала, которые отражали бы солнечный свет на ее поверхность. Такие зеркала были бы особенно эффективными над южной полярной областью, где под огромным пластом сухого льда (замерзшего углекислого газа) прячется замерзшая вода. Зеркала – это самый дорогой и самый технически трудоемкий способ согреть Марс, но если мы все же выберем его, то уже через несколько лет на планете появится жидкая вода (в светлое время суток, в районе экватора). Зеркала, используемые для этой цели, должны быть гибкие, больше похожие на солнечные паруса, изготовленные из полиамидных пленок с покрытием из очень тонкого алюминия. И их нужно сделать невероятно огромными – по сто пятьдесят миль в поперечнике. Такие зеркала, вероятно, будут слишком тяжелыми, чтобы доставлять их с Земли, так что строить их придется на Марсе. Можно приспособить для этого солнечный парус прилетевшего с Земли грузового корабля: парус отчасти обеспечит необходимое для полета ускорение, а когда корабль выйдет на орбиту Марса, парус можно будет снять и переправить в нужное место. Конструкция таких космических зеркал на удивление проста, и к тому же их можно разместить в таком месте, где лучи Солнца, отражаемые ими, будут постоянно отталкивать их от Марса, но при этом гравитация планеты с равной силой будет тянуть в противоположную сторону. Такие солнечные паруса, “парящие” над определенным участком планеты, называются статитами.

Роберт Зубрин предпочитает именно такой сценарий разогрева Марса. По его расчетам, одно зеркало шириной в сто пятьдесят миль может поднять температуру южного полюса Марса до минус восьми градусов Цельсия. Этого уже будет достаточно, чтобы в атмосферу выделилось огромное количество CO 2, который является мощным парниковым газом. Выделение CO 2должно вызвать что-то вроде парниковой цепной реакции и растопить замерзшую воду в реголите. В свою очередь, в атмосферу поднимется водяной пар – еще один мощный парниковый газ. Зеркало шириной в двести пятьдесят миль может удвоить этот результат.

Еще один реалистичный способ добиться потепления – найти в поясе астероидов большой астероид, содержащий замороженный аммиак. В конце концов для того, чтобы дышать на Марсе без специального оборудования, нам понадобится буферный газ. На Земле эту роль выполняет азот, который составляет около 78 % атмосферы. Аммиак (NH 3) состоит из азота и водорода. Если мы сумеем заставить астероид, содержащий большое количество аммиака, врезаться в Марс, то этим можно будет добиться как минимум двух вещей: создать тепло, которое поможет подогреть планету, и усилить плотность парниковых газов. Один удар крупного астероида о поверхность может поднять температуру планеты на 15 градусов Цельсия.

К сожалению, у этого могут быть и другие, катастрофические последствия. Столкновение астероида с Марсом способно запустить сценарий ядерной зимы: в атмосферу поднимется столько пыли и обломков, что планета начнет охлаждаться, а не разогреваться, и терраформирование затянется на куда более долгий срок. Кроме того, аммиак – едкий газ, и большое его количество в атмосфере создаст еще менее благоприятные условия для людей, чем двуокись углерода. Но в конечном счете под влиянием солнечных лучей аммиак должен распасться на водород и азот. Часть водорода прореагирует с окисью железа в реголите и образует воду. Другая часть, вероятно, испарится в космос, потому что на Марсе слабое притяжение.

Есть еще один (совершенно непрактичный) способ поднять температуру атмосферы Марса. Он заключается в том, чтобы отправить автоматические зонды на какое-нибудь небесное тело, где много углеводородов, например на Титан, один из спутников Сатурна, и найти способ доставить оттуда жидкий метан, целые реки и небольшие океаны которого покрывают поверхность этого планетоида. На Марсе эти углеводороды распадутся на воду и CO 2и в испаренном виде внесут свой вклад в формирование слоя парниковых газов в атмосфере.

Землянам пришлось на собственном опыте узнать, что некоторые фторсодержащие газы обладают в тысячи раз более сильным парниковым эффектом, чем CO 2или водяной пар. Примером могут служить ХФУ – хлор фторуглероды. На Земле повсеместно запрещено использование этих мощных парниковых газов в аэрозолях, холодильниках и кондиционерах, потому что они разрушают озоновый слой. Но на Марсе они могут стать спасением. Ученые полагают, что вещества, которые нужны для создания перфторугле-родов (ПФУ) в промышленных условиях, встречаются на Марсе в естественных условиях. На протяжении десятилетий мы строили на Земле заводы для производства газов, необходимых для работы холодильников и кондиционеров. Технология уже освоена. Но чтобы создать количество ПФУ, достаточное для преображения марсианской атмосферы, потребуются огромные заводы и тысячи работников, так что этот сценарий можно будет осуществить не раньше, чем на Марсе появится первый город.