[Перевод] Спросите Итана: не глупо ли мечтать о терраформировании Марса?


Марс и Земля в масштабе — видно, насколько больше и насколько дружелюбнее к жизни наша планета, чем наш красный сосед

Во всей известной нам Вселенной есть только одна планета, способная поддерживать сложную разумную жизнь: Земля. И хотя у далёких миров, движущихся вокруг других звёзд, и может быть потенциал, похожий на земной, и они могут быть даже населены, нам ещё только предстоит научиться путешествовать так далеко. А что, если рассмотреть другой мир в нашей Солнечной системе? Наиболее вероятным кандидатом служит Марс, который, судя по всему, в прошлом обладал многими свойствами, сравнимыми с земными. Возможно, что с небольшой помощью, он снова сможет стать таким. Вопрос на эту тему и задаёт наш читатель:

Я читал разные материалы по этой теме, и большая часть из них описывает то, как можно жить на Марсе в настоящий момент, что выглядит достаточно сложным предприятием. А теперь ещё мы узнали, что тамошняя почва токсична и быстро убивает бактерий. Но реальное терраформирование Марса? Мне кажется, что наибольшей проблемой будет отсутствие магнитного поля, из-за чего любая созданная вами атмосфера просто улетит оттуда. Почему бы нам не терраформировать Землю — это будет гораздо проще!
Есть веские причины для пессимистичного отношения к тому, что мы можем сделать с нашими текущими технологиями, но в принципе превратить Марс в обитаемый мир, оказывается, всё же возможно.

Возможный путь преобразования Марса в более похожий на Землю вид. Приведение мира к обитаемому виду без необходимости возводить сооружения, внутри которых поддерживается давление воздуха, всегда начинается с устройства атмосферы

Конечно, почва Марса может быть токсичной, но токсичные почвы есть и на Земле. Параметры, определяющие возможность жизни в конкретных условиях, малочисленны: это pH, содержание влаги и возможность удерживать элементы/молекулы/питательные вещества, а также не отравляться всем остальным, что там присутствует. Почву Земли можно обрабатывать и делать обитаемой при помощи обычных химических процессов, и нет причин для того, чтобы не сделать что-то похожее и на Марсе. Это, скорее всего, как раз самое лёгкое. Получив микроорганизмы, способные размножаться на Марсе, пусть даже их будет не так много, как на Земле, мы уже сделаем большой шаг в построении обитаемой среды.


Кратер Ньютона в подправленных цветах. Видны потёки, сильнейшее свидетельство наличия текущей воды на поверхности Марса

У Марса есть проблема похуже: он сухой. Не то, чтобы там не было водяного пара или льда; они там есть. Проблема в том, чтобы взять где-то большое количество воды, её стабильное поступление в жидкой фазе. И хотя на Марсе есть солёная жидкая вода в определённое время дня — это мы можем видеть по растущим потёкам [linea] на склонах марсианского ландшафта — большую часть времени вода находится либо в замёрзшем состоянии, либо испаряется. Жидка вода, насколько нам известно, крайне необходима для жизненных процессов на Земле, и на Марсе её нет.


Сезонные замёрзшие озёра появляются по всей поверхности Марса, что свидетельствует о наличии на поверхности воды (не жидкой)

Физическая причина проста: атмосфера Марса слишком тонка для того, чтобы поддерживать на поверхности воду в жидком состоянии. Жидкой воде требуется определённое атмосферное давление — по меньшей мере 1% от земного. На Марсе же оно составляет всего 0,7% земного, из-за чего жидкая фаза практически не может существовать. Какая-то жидкость существует только благодаря солёности поверхности и протяжённости глубоких кратеров, внизу которых может быть больше атмосферы и больше давление. Если людей оставить без защиты на поверхности Марса, жидкость в их телах закипит, поскольку условия на Марсе не дотягивают до предела Армстронга


Предел Армстронга — это высота (на Земле), где атмосферное давление так низко, что жидкость кипит при нормальной температуре тела человека — примерно 18-19 км. Если в реактивном самолёте на высоте, превышающей эту, пропадёт давление, пилот потеряет сознание даже при наличии кислородной маски

Если нужно сделать почву вновь обитаемой, создать макроскопическую жизнь, способную поддерживать себя, обитаемую биосферу, океаны и другие виды стабильной воды на поверхности — нужно добавить атмосферы. Чтобы получить атмосферу, сходную с Земной, необходимо увеличить количество атмосферы на Марсе в 140 раз: это будет порядка 3500 тератонн, 3,5 × 1018 кг. Это сравнимо с массой астероида 5 Астрея, или Пака, внутреннего спутника Урана, и составляет примерно 70% от земной атмосферы. Для этого придётся доставить туда очень много материала — предпочтительно азота и кислорода.


Марсу, по массе и размеру сравнимому с Ганимедом, крупнейшей луной Юпитера, потребуется увеличить атмосферу на массу, сравнимую с массой луны Урана, Пака

Но даже если вы добавите так много атмосферы, останется ещё проблема: у Марса нет магнитного поля, способного защитить его от солнечного ветра. Как подтвердила миссия НАСА MAVEN, Марс до сих пор теряет остатки своей атмосферы из-за столкновений с ней заряженных частиц, в результате чего многие молекулы улетают в космос. Атмосфера Марса сегодня почти полностью состоит из двуокиси углерода, поскольку эта молекула тяжелее других составляющих атмосферы, азота и кислорода. Если бы мы захотели терраформировать Марс, нам нужно было бы не только добавить атмосферу, воду и химически преобразовать поверхность, чтобы сделать её обитаемой, но и защитить добавленную атмосферу — не так ли?


У Марса нет магнитного поля, защитившего бы его атмосферу от солнечного ветра, поэтому он теряет её, в отличие от Земли. Но нужно подсчитать временные масштабы, на которых эта потеря происходит

Возможно, что этого не потребуется! Видите ли, в физических задачках необходим количественный подход: разбираться не только в том, что происходит, но и в том, с какой скоростью. Солнечный ветер, конечно, уносит атмосферу Марса, но на вопрос о скорости её исчезновения ответила только миссия MAVEN: порядка 110 грамм в секунду. Во время солнечных штормов эта скорость может вырасти и в десять раз, и это кажется довольно быстрым. Но если пересчитать, сколько времени уйдёт на то, чтобы удалить терраформированную атмосферу, получится очень большая цифра: сотни миллионов лет. Вместо создания чрезвычайно сильного магнитного поля можно просто запланировать постоянный приток молекул в атмосферу, компенсирующий потери.


Атмосфера Земли, вид с МКС на закат, май 2010. Возможно, после терраформирования атмосфера Марса сможет выглядеть примерно так же

Конечно, мы не должны ни при каких условиях рассматривать вариант оставления Земли ради Марса: любое терраформирование красной планеты будет более затратным, чем усилия по сохранению нашей Земли. Неважно, насколько сильно мы её загадим или повредим, это всё равно будет самый обитаемый мир Солнечной системы.


Марс и его тонкая атмосфера, фото со спутника Викинг в 1970-х. Даже после всех повреждений, нанесённых людьми Земле, сложно представить, как исправление Земли может оказаться сложнее, чем терраформирование целой пустынной планеты

Избавляйтесь от иллюзий все те, кто считает, что мы можем переехать на Марс после того, как сделаем Землю необитаемой. Земля — это первая планета, и мы обязаны придумать, как решить наши земные проблемы, чтобы настроить человечество на долговременный успех. Марс может быть частью этого долгосрочного плана, но сложнейшей частью его преобразования будет создание гораздо более массивной атмосферы. Но если с этим справиться, то затем последуют океаны, дожди, плодородная почва, процветающая экосистема!

Итан Сигель – астрофизик, популяризатор науки, автор блога Starts With A Bang! Написал книги «За пределами галактики» [Beyond The Galaxy], и «Трекнология: наука Звёздного пути» [Treknology].

ЧаВо: если Вселенная расширяется, почему не расширяемся мы; почему возраст Вселенной не совпадает с радиусом наблюдаемой её части .