Зачем сбрасывать на Марс ядерные бомбы: будущее Красной планеты19.09.2021 11:02

В 2016 году американский промышленник Илон Маск в эфире вечернего юмористического шоу поделился мыслью, что ядерная бомбардировка марсианских полюсов могла бы превратить Красную сухую и холодную планету в более комфортную для человека. Его шутку подхватили многие СМИ, но почти никто не попытался взглянуть на ситуацию в контексте современных научных знаний о Марсе. Так нужно ли на самом деле бомбить Марс?

Еще в XIX веке астрономы наблюдали сезонную изменчивость марсианских полярных шапок. Тогда ученые считали, что оттаивающие полярные льды наполняют ирригационные каналы марсиан. К середине XX века новые методы исследований позволили определить состав атмосферы и средние температуры Марса, после чего появились обоснованные предположения о том, что шапки состоят не из водяного, а из углекислотного льда (сухого льда). Первые космические аппараты уточнили состав марсианской атмосферы, температуру на поверхности и состав полярного льда, который действительно оказался углекислотным. В это же время человечество преуспело в развитии ядерного вооружения. Тогда-то и возникла идея бомбить марсианские полюса.

Роберт Зубрин, аэрокосмический инженер, популяризатор космических исследований, основатель и президент «Марсианского общества», автор книги «Как выжить на Марсе» (1996): «Самый очевидный способ поднятия температуры на Марсе — строительство заводов по производству галогенуглеродов, самых сильных парниковых газов. Фактически одна из их вариаций — хлорфторуглерод (ХФУ). Из-за своего сильного содействия парниковому эффекту и влияния на нарушение озонового слоя он был запрещен на Земле в 1990-е годы. Тем не менее, аккуратно выбирая галогенуглеродные газы и избегая использования хлора (то есть нужны фторуглероды), мы можем построить защитный озоновый слой в марсианской атмосфере. Самый простой в производстве подобный газ — это перфторметан, CF4, также обладающий привлекательной жизнестойкостью (стабилен в течение более 10 000 лет) в верхней атмосфере нашей планеты. Парниковый эффект от использования перфторметана может быть увеличен добавкой небольшого количества других фторуглеродов (наподобие C2F6 и С3F8). Они должны заблокировать пропуски в инфракрасном спектре, которые может оставить атмосферное одеяло из одних лишь газов CF4 и CO2. Для выполнения плана нам потребуются значительные промышленные мощности — 2−4 ГВт, если мы хотим построить газовое одеяло относительно быстро. Для Земли это небольшое количество: там 1 ГВт тратится только на то, чтобы обеспечить энергией типичный американский город с населением в миллион человек».

Идея терраформирования (создания землеподобных условий) вырисовывалась простая и логичная. Сначала ядерными бомбами, ударами астероидов или с помощью гигантских зеркальных отражателей на орбите растапливаем полярный углекислотный лед, повышая плотность атмосферы. Углекислый газ создает парниковый эффект, поэтому температура растет, грунт оттаивает, и на Марсе снова начинают течь реки и идти дожди. После этого сравнительно быстрого периода обогрева планеты придется заслать на Марс одноклеточные водоросли и подождать несколько тысяч лет, пока они не создадут там пригодную для жизни атмосферу.

В 2005 году европейский космический аппарат ESA Mars Express с помощью радара MARSIS изучил полярные шапки планеты. Оказалось, что постоянные ледяные отложения, которые не меняются во время смены сезонов, — это не углекислота, а замерзшая вода. А сухой лед на полюсах — тонкая корочка, намерзающая зимой. Об этом догадывались и ранее, но соотношение углекислотного и водяного льда было неясным.

Бомбить воду бесполезно — она требует слишком много тепла для оттаивания и имеет слишком высокую для Марса температуру замерзания. Даже если выпарить полярные льды, вода сконденсируется в верхних слоях атмосферы, замерзнет и выпадет в виде снега. Кроме того, водяные облака и снежный покров эффективно отражают солнечный свет, поэтому, испарив полярную воду, можно получить снегопады, которые еще сильнее выморозят атмосферу Марса, — ведь солнечный свет будет отражаться от снега, а не поглощаться грунтом. Мощность водяных отложений на севере превышает 1,5 км, а на юге достигает 3,5 км. Сезонные же льды, намерзающие зимой, — это действительно углекислота, но толщина их слоя зимой на северном полюсе не превышает 3 м, а на южном — 8 (из-за особенностей вытянутой орбиты Марса зима в южном полушарии короче, но холоднее). Летом вся сезонная углекислота испаряется на северном полюсе и откладывается на южном, при этом атмосферное давление на планете падает на треть от максимального значения. В среднем давление на Марсе составляет 7,1 миллибар (0,7% от земного). Так что даже если мы сможем нагреть оба марсианских полюса одновременно, вряд ли давление на Марсе подойдет к 10 мбар (1% от земного).

Если же нам нужна планета с атмосферой, пригодной даже не для жизни, а хотя бы для безопасного существования, давление на Марсе необходимо повысить не менее чем в десять раз, до «предела Армстронга» — 60 мбар, ниже которых вода закипает при температуре человеческого тела. А лучше повысить давление на Марсе в 50 раз — тогда условия приблизятся к существующим на Эвересте: дышать при этом невозможно, но хотя бы можно обойтись без скафандра.

В 2005 году космический аппарат NASA Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) обнаружил в верхней части южной полярной шапки залежи углекислого льда. Они частично прикрыты водяным льдом и находятся в центральной, самой холодной части полярной шапки, поэтому летом практически не испаряются. Оценив полученные данные, ученые сделали вывод, что на южном полюсе Марса залегает от 9500 до 12 000 км³ льда. Звучит солидно, но если эти залежи выпарить, то плотность атмосферы повысится менее чем в два раза. Тогда есть ли какой-нибудь смысл растапливать запасенный углекислотный лед?

А может ли в принципе человечество растопить даже эти несчастные 12 000 км³ сухого льда? Что будет, если мы сбросим туда самую мощную бомбу? Простые расчеты показывают, что если поместить 50-мегатонную «Кузькину мать» в толщу льда, не позволив энергии взрыва рассеиваться в стороны, и там подорвать, то это позволит испарить примерно 0,23 км³. Так что для испарения всех залежей сухого льда на Марсе нам понадобится 55 000 бомб. Такого количества термоядерных зарядов на Земле просто нет (к счастью). Более того, сейчас нет у нас и ракет, способных доставить хотя бы одну такую бомбу («царь-бомба» весила 26,5 т) к Марсу.

Исследования Марса с помощью датчиков, распределенных на поверхности планеты, — идея не новая. Совместный проект MarsNet, разработанный финским Метеорологическим институтом, испанским Национальным институтом аэрокосмической техники и российским НПО имени С.А. Лавочкина, предусматривает отправку на Марс нескольких небольших (около 20 кг каждая) метеостанций MetNet, предназначенных для долговременного сбора метеоданных в различных точках планеты.

Так что бросать термоядерные бомбы на Марс для его преобразования просто не имеет смысла. А вот для науки даже один, а уж тем более несколько ядерных взрывов на Марсе позволили бы получить данные, важность которых сложно переоценить. Скажем, можно провести взрыв на южном полюсе, чтобы посмотреть, сколько газа на самом деле испарится, какие процессы возникнут в атмосфере, как долго они будут наблюдаться, — то есть провести первый натурный эксперимент по прикладному терраформированию.

Несколько взрывов на экваторе принесут еще больше ценных научных данных — конечно, если предварительно разместить на поверхности Марса сейсмодатчики и климатические станции. Это позволит провести сейсмическое зондирование недр планеты, благодаря чему мы намного больше узнаем о ее глубинном строении. В принципе, можно обойтись и без бомб, а просто расставить датчики и ждать падения астероида покрупнее, но ожидание может затянуться, а все взрывы пройдут запланированно и в нужном месте. Такой проект будет относительно недорогим даже по сравнению со стоимостью марсохода Curiosity, не говоря уж о пилотируемой экспедиции. Все технологии уже существуют, для бомбардировки хватит одной кассетной боеголовки ракеты РС-20В «Воевода», а научный результат будет намного более ценным, чем от нескольких куда более дорогостоящих миссий. Понадобится только (исключительно в научных целях) ненадолго снять международный мораторий на проведение ядерных испытаний в космосе.

Хотя марсиане наверняка будут против. Если, конечно, они существуют.