Как из Марса создать новую Землю?

0

На Земле немало людей, мечтающих о переселении на Марс и его терраформировании. Но чего это будет стоить, и насколько такие мечты реальны?

Термин из фантастики

Как правило, под терраформированием (лат. terra – «земля» и forma – «вид») мы понимаем создание на планете или спутнике планеты условий, максимально подходящих для жизни человека, а значит, условий, подобных земным. Таким, как на нашей планете, где зародилась жизнь, появился человек и, пройдя за миллионы лет все стадии эволюции, стал тем, кем сейчас является. И если раньше все живое на Земле приспосабливалось к условиям планеты, то теперь предстоит провести обратный процесс – приспособить планету под приемлемые для нас условия. А чтобы такие условия создать, нужно, как минимум, изменить климат космического тела – температуру, атмосферное давление и состав атмосферы. Как максимум, нам придется восстанавливать или создавать магнитосферу, изменять параметры орбиты и вращения, физические характеристики и многое другое.

Сам термин «терраформирование» пришел к нам из фантастики. Впервые его применил американский писатель Джек Уильямсон в научно-фантастической повести «Траектория столкновения», опубликованной в 1942 г. журналом «Удивительная научная фантастика», одном из наиболее популярных американских изданий фантастики того времени.

При этом, конечно, желательно, чтобы результаты преобразования небесного тела были необратимыми. К примеру, быстрая утечка атмосферы терраформированной планеты в космическое пространство может свести все результаты долгих усилий на нет. А возможно, еще и привести к гибели человеческих поселений на ее поверхности.

Изменить гравитацию

Но полное сходство с Землей – результат практически недостижимый. Тем более если речь идет о планетах Солнечной системы. Вряд ли мы когда-либо сможем изменить гравитацию планеты, чтобы сделать показатель ускорения свободного падения приемлемым для комфортного существования человека на ее поверхности. С точки зрения современной физики, это невозможно. Но, к слову, в «Траектории столкновения» Уильямсона, искусственная гравитация была основной технологией терраформирования. Парагравитация – так он ее называл – позволяла удерживать плотную атмосферу на астероидах, не способных удержать воздушную оболочку самостоятельно.

Также сложно представить, что мы сможем изменять орбиты планет и их спутников. Подвигать планеты ближе к Солнцу, чтобы растопить вечные льды или, наоборот, отодвигать, спасая от солнечного зноя. Или отрывать спутники от планет-гигантов и превращать их в полноценные планеты. Человечеству потребуется научиться управлять поистине гигантскими энергиями, чтобы это делать.

В Солнечной системе мы вряд ли получим полностью подобную Земле планету. Кроме того, достижение условий, приближенных к земным, скорее всего, будет невозможно без строительства гигантских астроинженерных сооружений – щитов, зеркал, орбитальных магнитосфер и т. д. При этом, вероятно, даже после завершения терраформирования они будут оставаться на орбите, будучи, подобно нашей Луне, неотъемлемой частью созданной системы поддержания жизни на планете.

Оценив характеристики объектов Солнечной системы, можно прийти к выводу, что даже с учетом предполагаемых технологий к терраформированию пригодны только Марс и Венера, и в той или иной степени возможно будет изменить условия на спутниках планет-гигантов. Отдельная тема для обсуждения – Луна.

Наиболее привлекательным на сегодня считается Марс, который в прошлом, по мнению ученых, был очень похож на Землю. Возможно, с небольшой помощью он снова мог бы стать таким? Пусть сама идея терраформирования Марса и звучит заманчиво, есть немало причин для пессимизма. Хватит ли естественных ресурсов планеты, чтобы преобразить ее в место, где сможет обитать человек? Реально ли это вообще?

Где взять воду?

Конечно, марсианская почва сама по себе может быть токсичной, однако и на Земле есть немало токсичной почвы. Существует всего несколько факторов, определяющих, что может обитать в какой-либо среде: pH, содержание влаги и способность впитывать элементы, молекулы или питательные вещества, необходимые среде — в сравнении с ее способностью не отравляться тем, что находится в ней. На Земле почву можно «вылечить» или реабилитировать простыми химическими решениями, и причин сомневаться в том, что мы не сможем делать нечто подобное на Марсе, вроде бы нет. И это, наверное, самая простая часть. Как только появятся микроорганизмы, способные процветать в марсианской почве, даже если это малая часть того, что есть на Земле, мы будем на верном пути к обретению нового дома.

Однако в Марсе кроется и более серьезная проблема: он сухой. Не то чтобы там не было пара или льда — они там точно есть в определенных количествах. Проблема заключается в получении больших объемов воды в жидкой форме на регулярной основе. Несмотря на то, что на Марсе бывает соленая жидкая вода в течение дня — то, что мы видим благодаря росту линий на марсианских откосах, — большую часть времени вода либо заморожена, либо находится в газообразном состоянии. Насколько известно, жидкая вода необходима для жизненных процессов на Земле, а на Марсе ее нет.

Физическая причина проста: атмосфера Марса слишком тонка для поддержания воды в жидкой форме на поверхности планеты. Для жидкой воды необходимо определенное значение атмосферного давления: по крайней мере, около 1 процента того, что есть на Земле. На Марсе есть всего около 0,7 процента земного атмосферного давления, что делает образование жидкой воды почти невозможным. То небольшое количество воды, что есть на Марсе, обусловлено соленостью поверхности и тем, что кратеры могут уходить глубже вниз, где есть чуть больше атмосферы и давления. Если бы человек остался незащищенным на марсианской поверхности, то жидкость в его теле вскипела бы, так как условия на Марсе — ниже предела Армстронга.

Как создать атмосферу?

Для реабилитации почвы надо создать самоподдерживающуюся макроскопическую жизнь в пригодной для обитания биосфере, иметь океаны и другие стабильные источники воды на поверхности, кроме того, необходимо больше атмосферы. Для того чтобы на Марсе была атмосфера, сравнимая с земной, нужно, чтобы на Красной планете ее было примерно в 140 раз больше, чем сейчас: около 3,5 тысячи тератонн, или 3,5 на 1018 кг. Примерно такую массу имеет спутник Урана Пак, а по объему это примерно 70 процентов земной атмосферы. К тому же, чтобы добраться до планеты, нам понадобится перевезти туда с собой немало массы — предпочтительно азот и кислород.

Но даже если вы добавите столько атмосферы, есть еще одна проблема: у Марса нет магнитного поля, которое защищало бы его от солнечного ветра. Как подтвердила миссия Maven, Красная планета продолжает терять остатки атмосферы из-за столкновения с ней заряженных частиц, что приводит к потере разных молекул. Сегодня атмосфера Марса в основном состоит из углекислого газа, молекулы которого тяжелее молекул азота и кислорода, которые содержит наша атмосфера. Если мы хотим терраформировать Марс, нам понадобится не только добавить много атмосферы, необходимую для жизни воду и затем химически преобразовать почву, чтобы сделать ее пригодной для жизни, но и защитить это все от воздействия извне, правильно?

Возможно, это не так. Дело в том, что во всех физических задачах важно помнить о количестве: спрашивать не только о том, что происходит, но и о скорости происходящих процессов. Безусловно, солнечный ветер «сдувает» с Марса атмосферу, но на вопрос о том, как быстро это происходит, впервые ответила миссия Maven: примерно по 113 г каждую секунду. Конечно, во время солнечных бурь этот показатель может возрастать в 10 раз, что кажется действительно быстрым. Но если задуматься о том, сколько понадобится времени, чтобы сдуть с планеты терраформированную атмосферу, ответом будет: невероятно долго — как минимум сотни миллионов лет. Вместо того чтобы заниматься созданием сверхсильного магнитного поля, можно сосредоточиться на добавлении частиц в атмосферу для возмещения потерь.

Конечно, ни при каких обстоятельствах не стоит думать о том, чтобы покинуть Землю и переселиться на Марс. Любые работы по терраформированию Красной планеты более энергозатратны по сравнению с тем, что можно сделать для спасения Земли. Неважно, как сильно мы загрязним нашу планету или даже навредим ей, это все равно самый пригодный для обитания мир в Солнечной системе.

Не следует слишком увлекаться мыслью о том, что Марс — отличное место для переселения на случай, если Земля станет абсолютно непригодной для человека. Земля — наша основная планета, наш дом, и это наша обязанность — разобраться с земными проблемами, чтобы повысить шансы человечества на долговременный успех и процветание. Марс вполне может быть долгосрочной задачей для решения этой же проблемы, но создание более массивной атмосферы, пожалуй, самая сложная задача для нас. Однако, если это удастся провернуть, а потом добавить океаны, дожди и плодородную почву, тогда и процветающая экосистема будет уже не за горами.

Владимир Гильен, Naked-science.ru

Share.

Comments are closed.

Exit mobile version