На данный момент Марс – единственная планета в нашей Солнечной системе, которую можно потенциально преобразовать для жизни. Традиционные методы, предполагающие использование суперпарниковых газов для повышения температуры планеты, требуют столетий. Новые исследования показывают, что использование микрочастиц специфической формы может значительно ускорить и удешевить этот процесс.
На Марсе средняя температура составляет −63 °С, что аналогично температурам в центральных районах Антарктиды. В связи с этим, парниковый газ, углекислый газ (СО2), на планете замерзает и образует ледяной покров на полюсах. Предыдущие исследования указывали на то, что повышение глобальной температуры четвертой планеты на несколько градусов может привести к таянию сухого льда полярных шапок и спровоцировать цепь реакций, в результате которых температура приблизится к земным значениям.
Новейшие научные исследования, посвященные недавней истории четвертой планеты, по-видимому, подтверждают возможность возникновения подобного рода цепной реакции. Главная трудность заключается в том, что могло вызвать повышение температуры на первые несколько градусов. Ранее предложенные способы, такие как применение элегаза и других газов с парниковым эффектом, в десятки тысяч раз превышающим потенциал СО2, по-прежнему предполагали необходимость масштабного химического производства на Марсе, продолжающегося столетиями.
Теперь международная группа исследователей опубликовала в Geophysical Research Letters расчеты аналогичных действий с помощью двух видов искусственных аэрозолей. Первый состоит из графеновых дисков диаметром 250 нанометров, второй — из алюминиевых цилиндров длиной в 8000 нанометров и диаметром в 60 нанометров. При этом скорость выпуска подобных частиц в атмосферу в расчетах никогда не поднималась выше 60 литров в секунду. Похоже, что с ними запустить процесс терраформирования Марса будет куда легче.
Учитывая столь незначительные размеры, частицы не способны вызывать эффект «астероидной зимы». Они слишком малы, чтобы эффективно задерживать солнечный свет и коротковолновое инфракрасное излучение, которое и составляет основную часть энергии, получаемой от Солнца. Вместе с тем, эти частицы способны эффективно поглощать длинноволновое инфракрасное излучение. Такие волны в атмосферах планет, подобных Земле, преимущественно возникают вследствие переизлучения их поверхностями, нагревающимися под воздействием солнечных лучей.
Таким образом, Марс, обладая подобными частицами, будет получать от Солнца такое же количество энергии, как и в настоящее время, однако будет излучать ее значительно меньше. С повышением температуры средняя скорость ветров на Марсе возрастет: в обычных условиях, вдали от кратковременных пылевых бурь, она остается невысокой. Это будет способствовать более быстрому распространению данных аэрозолей в атмосфере планеты.
Авторы исследования полагают, что эти частицы способны к быстрому распространению по всей планете, даже при условии их выпуска исключительно в одной локации. Их крайне малый размер обуславливает не только стремительное рассеивание в атмосфере, но и незначительное оседание. Это связано с тем, что основной механизм осаждения, наблюдаемый, к примеру, на Земле, связанный с попаданием на водные капли, на Марсе функционирует неэффективно. В атмосфере этой планеты практически отсутствует водяной пар, и его концентрация останется низкой до наступления значительного потепления. Поэтому существенного повышения температуры четвертой планеты добиться не представляется возможным.
Скорость прогнозируемого потепления весьма значительна. Уже через 15 лет средняя температура тёплого сезона в средних широтах (47,5 градуса) достигнет 280 кельвинов, что сопоставимо со среднегодовой температурой в Москве и свидетельствует о глобальном потеплении.
Несмотря на то, что в высоких широтах сохранится холодный климат, и в холодное время года в средних широтах тоже будет прохладно, этого вполне достаточно для масштабного таяния льдов, находящихся под поверхностью Марса. При этом из расчетов ученых были исключены последствия испарения сухого льда из полярных областей планеты, вызванного воздействием аэрозольного потепления.
Данная работа не является исчерпывающим исследованием, поскольку значительное потепление на четвёртой планете приведет к резким изменениям в содержании водяного пара в атмосфере, и прогнозирование дальнейшего развития климата станет затруднительным. Однако на текущем этапе аэрозольное терраформирование представляется наиболее оперативным и экономичным способом из всех рассмотренных.
Использование даже небольшого количества наночастиц – менее полумиллиарда секунд – способно вызвать значительное глобальное потепление. Для достижения аналогичного эффекта в моделях, учитывающих суперпарниковые газы, потребовались бы сотни лет активного накопления этих газов на поверхности Марса.