Хотя возможное терраформирование Марса является предметом научно-фантастических романов, оно также представляет интерес для ученых. Несмотря на враждебный для жизни человека рельеф и климат, некоторым этот процесс кажется осуществимым, в то время как другие считают его невозможным. Если это так, то процесс займет сотни и даже сотни тысяч лет.
Человек преобразует окружающую среду с начала времен и стремится колонизировать другие планеты Солнечной системы. Так обстоит дело с Марсом — самой перспективной планетой для терраформирования. Только вот Красная планета имеет характеристики, очень враждебные для жизни человека. Поэтому терраформирование будет заключаться в изменении климата, поверхности и текущих свойств планеты, чтобы сделать ее пригодной для жизни. Целью является достижение условий для жизни как на Земле.
Враждебная среда для жизни человека
У Марса есть несколько общих черт с Землей: скорость вращения, наклон орбиты и внешний вид поверхности, которая в прошлом имела более теплый климат. Но сейчас он уже непригоден для жизни из-за атмосферного давления, которое в 160 раз ниже, чем на Земле, средней температуры -63 °C (потому что он находится дальше от Солнца), очень тонкой атмосферы, не пригодной для дыхания человека (96% CO2) и отсутствия жидкой воды.
С другой стороны, сила тяжести на Марсе составляет лишь треть от земной, что приведет к тому, что человек-колонист в конце концов станет вялым и потеряет контроль над мышцами. Кроме того, его поверхность постоянно подвергается бомбардировке космическими и ультрафиолетовыми лучами, которые оказывают пагубное влияние на человека.
Согласно исследованию ««, опубликованному в журнале Nature в 1991 году, терраформирование Красной планеты означает дать ей новую жизнь путем возрождения утраченного магнитного поля и уплотнения атмосферы. Большая часть запасов CO2 на планете будет сохранена в форме, которую можно легко использовать. «Понимание магнитного поля Марса, того, как оно развивалось и на каком этапе истории планеты остановилось, очевидно, важно для будущих миссий и необходимо, если ученые надеются когда-либо установить человеческое присутствие на Марсе«, — объясняет Хрвое Ткалчич, исследователь-геофизик из Австралийского национального университета, в более свежем релизе.
Различные этапы терраформирования
Первым шагом в этом процессе будет воссоздание теплой атмосферы путем повышения температуры Марса по крайней мере на 60 °C. Для этого необходимо «загрязнить» атмосферу планеты, увеличив концентрацию углекислого газа, чтобы воспользоваться парниковым эффектом. Хотя марсианская атмосфера содержит 96% CO2, его количество слишком мало, чтобы играть какую-то роль. Однако существуют и другие резервуары в марсианской почве (реголите) и в полярных шапках (на Южном полюсе), хотя мы не знаем, сколько именно. Следует отметить, что когда весной полярная шапка тает под действием солнечных лучей и CO2 превращается из твердого тела в газ, атмосферное давление может увеличиться на 20%.
Согласно исследованию Кристофера Маккея и Роберта Зубрина, повышения температуры полярной ледяной шапки на 4 °C может быть достаточно для запуска этого процесса. Для достижения этой цели предполагается использование гигантских зеркал (как можно более легких) для отражения солнечного света в направлении полюсов. «Зеркала радиусом порядка 100 км необходимы для испарения CO2 в южной полярной шапке«, — пишут они. «Если бы они были изготовлены из материала, подобного тому, который используется в солнечных парусах, то масса этих зеркал составила бы около 200 000 тонн. Если бы они были изготовлены в космосе из материалов с астероидов или марсианских спутников, то для производства необходимого алюминия потребовалось бы около 120 МВтэ-лет энергии«. По их оценкам, такое количество энергии могут обеспечить транснациональные компании в краткосрочной перспективе.
Если температура повысится, ледники могут растаять, чтобы возобновить круговорот воды (в жидком состоянии), и появится растительная жизнь. Для того чтобы выделить кислород и иметь возможность дышать на Марсе, необходимо будет удобрять почву органическими удобрениями. Например, с помощью микроорганизмов, таких как цианобактерии (привыкшие к экстремальным условиям), которые обеспечат значительное количество органического вещества.
Еще одним шагом в терраформировании Марса является создание искусственного магнитного поля, объясняется в 2021 года, проведенном учеными, в том числе Джеймсом Грином, американским планетологом, работавшим в НАСА. Магнитное поле, окружающее нашу планету, надежно защищает нас от высокоэнергетических заряженных частиц, исходящих от Солнца, и от воздействия солнечного ветра, который, по-видимому, истощил атмосферу Марса. Фактически, должен был бы существовать интенсивный поток заряженных частиц внутри или вокруг планеты, причем последнее, по мнению ученых, более вероятно.
У Марса есть два небольших естественных спутника (Фобос и Деймос), и благодаря им вокруг планеты можно было бы создать кольцо из заряженных частиц. Поскольку Фобос является более крупным из двух спутников и вращается ближе к Марсу — по довольно круговой траектории на расстоянии около 6 000 км от марсианской поверхности — исследователи предлагают ионизировать частицы на его поверхности и ускорить их, чтобы создать своего рода плазменный тор. Это, по их словам, создаст магнитное поле, достаточно сильное для защиты любых человеческих поселенцев, которые захотят туда переехать. Но для этого потребуется много энергии, возможно, от ядерного синтеза.
Как скоро мечта о терраформировании станет реальностью? В первом случае и при наличии большого количества ресурсов жители Красной планеты будут носить скафандр (костюм под давлением) с маской и респиратором. По мнению некоторых, потребуется всего 100-200 лет, чтобы сгустить атмосферу и обойтись без скафандра. Тогда необходимая энергия будет эквивалентна энергии, получаемой Марсом в течение 10 лет, и потребует миллиардов долларов. После этого, вероятно, потребуется около 900 лет для достижения нужного парциального давления и сотни веков для полного терраформирования Марса.