Новое исследование утверждает, что размещение железных и алюминиевых наностержней в атмосфере Марса способно искусственно вызвать парниковый эффект. В результате температура поверхности сможет достичь более 10°C всего за несколько месяцев. Такая температура, благоприятная для микробной жизни, может стать первым шагом к созданию пригодной для жизни Красной планеты, например, за счет таяния вечной мерзлоты.
Марс покрыт речными долинами, указывающими на обильное количество воды в прошлом. Исследования показывают, что ручьи текли около 600 тысяч лет назад, что говорит о том, что планета была пригодна для жизни перед исчезновением магнитного поля и атмосферы. В последующие тысячи лет температура упала до -63°C в среднем, что сделало планету непригодной для жизни.
Предположено, что нагрев станет ключом к приспособлению планеты для жизни (процесс называется «терраформированием»). Несмотря на то, что атмосфера преимущественно состоит из CO2, она слаба. Для вызываемого парникового эффекта, способного прогреть всю планету, необходим высокий уровень сконденсированного или минерализованного CO2 в атмосфере.
Предложены разные способы нагрева поверхности Марса и начала терраформирования. В одном исследовании предлагалось использовать прозрачные гелевые плитки для поглощения тепловой энергии. Этот метод потребует больших затрат и ввоза большого количества материалов с Земли. Другой вариант — введение в марсианскую атмосферу искусственных парниковых газов (например, хлорфторуглеродов). Это потребовало бы использования около 100 000 мегатонн фтора, редкого элемента на Марсе.
Исследовательская группа из Чикагского университета, Северо-Западного университета и Университета Центральной Флориды выдвигает новый подход к терраформированию Марса, способствующий использованию местных ресурсов. Благодаря доступности материала метод становится более реалистичным по сравнению с предшествующими предложениями.
Обратимый эффект потепления более чем на 10°C
Команда использует аэрозоль из пыли, естественной для поверхности Марса, в новом исследовании. Пыль образуется при разрушении железных минералов, окрашивающих планету в красновато-оранжевый цвет. Из-за мелкого размера частиц (примерно 1,5 микрона) ее поднимает ветер до высоты 60 километров, и она постоянно видна в марсианском небе.
Марсианский пылевой аэрозоль способен немного охлаждать поверхность днем из-за своего состава и формы частиц. В новой работе учёные предлагают изменить его структуру, чтобы он аккумулировал тепло вместо того, чтобы отбрасывать его.
Для этого разработали железные и алюминиевые наностержни длиной около 9 микрон, по размеру сравнимые с коммерчески доступными блестками. Частицы предназначены для улавливания тепла и отражения солнечного света обратно к поверхности, усиливая парниковый эффект планеты. Длина волны, отражаемая наностержнями, примерно в два раза меньше длины волны восходящего теплового инфракрасного излучения, что позволяет им эффективно взаимодействовать с этим излучением.
«Взаимодействие света с объектами малой длины волны поражает воображение. Искусственные наночастицы способны порождать оптические явления, превосходящие обычные представления о возможностях столь мелких объектов. — говорит ведущий автор исследования Самане Ансари из Северо-Западного университета в заявлении для прессы Чикагского университета, опубликованном с подробным описанием результатов в журнале. Ученые предполагают возможность создания наночастиц с повышенной способностью поглощать тепло.
Для обогрева Марса потребуется закачать миллионы тонн искусственных частиц. Такой подход в 5 000 раз эффективнее предыдущих методов. Исследователи подсчитали, что непрерывный выпуск этих частиц в атмосферу с объёмом 30 литров в секунду позволит повысить температуру планеты более чем на 10°C за несколько месяцев.
Такая температура достаточно высокая, чтобы растопить лёд и дать возможность развиваться микробам. Это означает, что преграда, мешающая повышению температуры Марса до такой степени, чтобы на нём могла появиться жидкая вода, может быть не настолько сильной, как думали раньше. — Говорит Эдвин Кайт из Чикагского университета, автор-корреспондент исследования. Потепление окажется обратимым, поскольку индуцированный парниковый эффект исчезнет через несколько лет после прекращения подачи искусственных частиц.
Микроорганизмы, способные приводить к увеличению содержания кислорода в атмосфере.
Потепление станет первым шагом на пути к терраформированию Марса, ведь его атмосфера всё ещё не подходит для дыхания. Микробная жизнь, которая может развиваться в жидкой воде, постепенно могла бы повысить уровень кислорода в атмосфере, как это произошло на Земле во время её формирования. На Марсе есть вода и облака, которые могут конденсироваться при нагреве и выпадать на поверхность в виде дождя.
Для точного моделирования разных климатических процессов, которые новый подход может запустить, нужны дополнительные исследования. Моделирование климатических обратных связей представляет собой сложную задачу. — Объясняет Кайт, например, сейчас непонятно, насколько быстро искусственная пыль сможет распространиться в атмосфере Марса. Реализация этого проекта потребует больших объемов информации с Марса и Земли. Необходимо будет действовать последовательно и допускать возможность отступления, чтобы удостовериться в предсказуемости результатов. «, — заключает эксперт.