Учёные: на Марсе не хватит CO₂ для разогрева атмосферы. Взрыв полюсов не поможет
Концепция терраформирования Марса — давняя тема в научно-фантастической литературе, а в последние годы обсуждается и в научных кругах. Новый всплеск интереса к этой теме произошёл после обнародования планов NASA и отдельных коммерческих компаний по отправке колонистов на Марс. Например, всю текущую деятельность частной фирмы SpaceX можно рассматривать как подготовительные этапы к этой главной цели.
Создание долгосрочной колонии на Марсе само собой подразумевает план по терраформированию планеты, чтобы сделать её пригодной для жизни и уменьшить риски колонистов, связанные с нехваткой кислорода, угрозой солнечного ветра и космической радиации. В свою очередь, терраформирование предполагает восстановление утраченной марсианской атмосферы и установку магнитного щита или генератора электромагнитного поля.
Самый сложный этап — восстановление атмосферы. Возможно ли это?
Два дня назад в журнале Nature Astronomy опубликована научная статья, в которой подробно обсуждается тема терраформирования Марса и главная проблема — где взять достаточное количество углекислого газа (CO2). Авторы — Брюс Якоски (Bruce Jakosky) из лаборатории атмосферной и космической физики Университета Колорадо и Кристофер Эдвардс (Christopher Edwards) с кафедры физики и астрономии Университета Северной Аризоны.
На фото: комбинированное изображение от двух приборов, установленных на аппарате Mars Reconnaissance Orbiter. Зелёный цвет соответствует обнажённым карбонатам в области грабенов Nili Fossae на Марсе
Возможные подходы к терраформированию Марса описаны в научной литературе прошлых лет, в том числе в работах Сагана (1971) и Маккея и др. (1991), pdf. Согласно работе Маккея и др., есть два возможных подхода:
- Увеличение давления до достаточной степени, чтобы люди могли работать без использования скафандров или спецодежды под давлением. Этот подход не требует обязательного наличия кислорода в атмосфере, достаточного для дыхания. Колонисты могут использовать кислородные маски, которые в любом случае гораздо удобнее, чем скафандры.
- Увеличение концентрации атмосферного парникового газа до такой степени, что температура на Марсе достигнет уровня, при котором вода может сохраняться в жидком состоянии. Более высокая температура и стабильно жидкая вода сильно упростят все аспекты операций на Марсе.
Оба подхода к терраформированию требуют добавления значительного количества газа в атмосферу.
Единственные парниковые газы, которые можно добавить в марсианскую атмосферу — это CO2 и H2O, чтобы обеспечить парниковый эффект и повышение температуры. Хотя некоторые учёные предлагают введение других газов, таких хлорфторуглероды, но этот вариант авторы научной работы считают сомнительной альтернативой. Хорошие парниковые газы CH4 и H2 тоже отсутствуют в большом количестве, поэтому авторы рассматривают только CO2 и H2O.
Так вот, предыдущие расчёты атмосферного потепления показали, что одна только вода не способна обеспечить значительное потепление. Температура не позволит присутствовать в атмосфере достаточному количеству паров. Поэтому требуется предварительный разогрев атмосферы с помощью CO2. Остаётся только этот газ. Но есть ли на Марсе достаточные запасы углекислого газа, чтобы повысить плотность атмосферы и создать парниковый эффект? Инвентаризация существующих запасов стала главной задачей исследователей.
Глобальные запасы углекислого газа на Марсе
Учёные перечисляют существующие резервуары неатмосферного CO2 и оценивают, какой эффект даст высвобождение этого газа в атмосферу, то есть насколько оно увеличит её плотность. Они также оценили количество потерянного CO2, который раньше присутствовал на планете, но рассеялся в космосе под воздействием солнечного ветра после внезапного исчезновения защитного магнитного поля на планете.
Авторы пришли к выводу, что существующих на Марсе запасов CO2 недостаточно для терраформирования планеты. Даже если извлечь в атмосферу весь углекислый газ из полярного льда, то плотность атмосферы поднимется максимум до 2% от земной.
Напомним, что Илон Маск раньше уже изучал эту проблему и предлагал взорвать марсианские полюса, чтобы высвободить необходимое количество CO2 и H2O. По мнению учёных, такой метод не поможет. Даже если предположить там максимально возможное количество CO2 и полностью растопить все ледники, плотность атмосферы всё равно повысится не более чем до 15% от земной.
Теоретически, добыть CO2 можно путём подогрева минералов в марсианской коре. Снимки грабенов в Nili Fossae указывают на достаточно большое количество карбонатов на глубине. Учёные считают, что так можно повысить плотность атмосферы до земной. Но для этого понадобится:
- полностью растопить полярные шапки и ледники;
- расчистить всю поверхность планеты, обнажив минералы;
- разогреть все карбонаты в марсианской коре, чтобы они выделили углекислый газ (и продолжать их постоянно греть, чтобы они не впитали газ обратно.
На практике, считают авторы, вряд ли нам удастся с помощью марсианского CO2 повысить плотность атмосферы больше чем на 1,5−2% от земной.
Научная статья опубликована 30 июля 2018 года в журнале Nature Astronomy (doi: 10.1038/s41550–018–0529–6, pdf).
