Марсианское моделирование парникового эффекта показало неожиданный результат: планета охладилась

Новости МирТесен

С помощью компьютерного моделирования ученые оценили воздействие аэрозолей, распыленных в марсианской атмосфере для создания парникового эффекта. Полученные результаты показали, что этот метод может привести к неожиданному последствию: колония, размещенная на «согретой» Красной планете, столкнется с не менее суровыми морозами и окажется в окружении пересохшей почвы.

Равнины Амазония рассматриваются как один из потенциальных районов для размещения будущей марсианской колонии, Аркадия и Утопия. Все они расположены в средних северных широтах Красной планеты. Далекоидущие планы предусматривают налаживание там полноценной промышленной деятельности и запуск процесса постепенного терраформирования Марса — превращения его в подобие Земли, насколько это возможно. Первой задачей в этом смысле считают нагрев атмосферы, и ученые сейчас ищут максимально реалистичные способы достижения этой цели.

Среди возможных решений называют распыление в марсианской атмосфере аэрозолей, предназначенных для искусственного формирования парникового эффекта. Недавно ученые предложили два варианта материала для таких аэрозолей: алюминиевые наностержни и графеновые частицы аналогичных размеров. Металл для этого нужно будет добывать из грунта, а графен — из заполняющего атмосферу углекислого газа.

Сложность этой задачи и ее осуществимость — вопрос отдельный. Недавно группа экспертов из NASA, Чикагского университета и других научных учреждений в США предприняла попытку определить последствия. Результаты исследования были представлены в недавней статье, размещенной на сервере препринтов arXiv.org, они рассказали, представленные расчеты демонстрируют эффективность предлагаемого подхода в глобальном масштабе: при распылении 1,25 литра аэрозолей в секунду средняя температура на Марсе увеличится на 15 градусов всего за три года, а использование 3,75 литра в секунду в течение того же периода приведет к потеплению на 35 градусов.

Несмотря на это, компьютерное моделирование выявило, что реальные последствия могут отличаться от ожиданий сторонников терраформирования. Исследователи подчеркивают, что испарение льда значительно увеличит влажность и приведет к формированию более густых облаков, что повлечет за собой различные эффекты в зависимости от географического положения, времени года и времени суток.

В ночное время на экваторе, скрытые под подобными облаками, температуры могут оказаться выше: они задерживают тепловую энергию, накопленную в течение дня, и препятствуют её рассеиванию в космическое пространство. Однако днем зимой в средних широтах ситуация будет иной: облачный покров начнет отражать часть солнечного излучения, в результате чего поверхность получит меньше тепла. Согласно расчетам, это приведет к тому, что в зимний период там будет на 40 градусов прохладнее, чем если бы облаков не было. Данный локальный эффект охлаждения нивелирует общее потепление. Другими словами, в этих районах условия будут такими же, как сейчас, или даже более холодными.

Помимо этого, климатическая система Марса характеризуется дисбалансом: в Северном полушарии летом влага испаряется и перемещается на юг, где выпадает в виде осадков. В южное лето запускается обратный процесс, однако он значительно менее продуктивен, что приводит к неравномерности: южная часть планеты получает больше влаги, чем отдает обратно.

Глобальное потепление может привести к высвобождению углекислого газа из Южной полярной шапки. В настоящее время она покрыта толщей замерзшего углекислого газа, однако при увеличении парникового эффекта этот слой исчезнет, и содержащийся под ним водяной лед начнет активно участвовать в водном цикле. Поскольку площадь Южной шапки значительно меньше, чем у Северной, она не сможет вернуть в атмосферу такое же количество влаги, какое получает.

Следует учитывать, что водяной лед на Марсе присутствует не только в полярных шапках, но и в грунте, включая средние широты, где он также будет подвержен испарению. Таким образом, будущая колония, например, в Аркадии, столкнется с более экстремально низкими температурами и одновременно с грунтом, из которого происходит высыхание, а вода – критически важный ресурс.

Модель показывает, что вернуть климат к исходному состоянию будет непросто: даже при условии полного прекращения выбросов аэрозолей потребуется несколько десятилетий, чтобы марсианская атмосфера восстановилась.