Инновационное исследование предлагает революционный подход к терраформированию Марса. Учёные выяснили, что распыление в атмосфере планеты специально созданных наностержней из железа и алюминия способно запустить мощный искусственный парниковый эффект. В результате этого температура на поверхности может подняться выше 10°C всего за несколько месяцев. Такой климатический сдвиг создаст условия для существования микробной жизни и станет первым шагом к таянию вечной мерзлоты, что в перспективе сделает Красную планету более пригодной для обитания.
Многочисленные следы древних речных долин на Марсе служат напоминанием о его влажном прошлом. Научные данные указывают, что мощные водные потоки существовали здесь ещё 600 000 лет назад. Это позволяет предположить, что планета была на пороге обитаемости до того, как лишилась магнитного поля и большей части атмосферы. Последующее резкое похолодание, опустившее среднюю температуру до -63°C, сделало условия непригодными для жизни.
Многие исследователи видят ключ к возвращению Марсу обитаемости в его целенаправленном потеплении — процессе, известном как терраформирование. Хотя атмосфера планеты и состоит преимущественно из углекислого газа, она слишком разрежена. Для запуска глобального парникового эффекта потребовалось бы огромное количество дополнительного CO2, находящегося в связанном состоянии в почве и полярных шапках.
За историю изучения Марса было предложено несколько методов его нагрева. Один из них предполагал покрытие поверхности прозрачными гелевыми плитками для аккумуляции тепла, но этот вариант оказался чрезвычайно дорогим и ресурсоёмким. Другой метод — распыление искусственных парниковых газов, таких как хлорфторуглероды, — требовал добычи миллионов тонн фтора, что также маловероятно.
Поэтому междисциплинарная группа учёных из Чикагского университета, Северо-Западного университета и Университета Центральной Флориды предложила принципиально новую стратегию. Их метод основан на использовании материалов, которых в изобилии на самом Марсе, что делает его значительно более реалистичным, чем предыдущие предложения.
Быстрое и обратимое потепление
В основе нового подхода лежит идея модификации марсианской пыли, которая естественным образом присутствует в атмосфере планеты. Эта пыль, придающая Марсу красный оттенок, образуется из богатых железом минералов. Её мельчайшие частицы (около 1,5 микрона в диаметре) способны подниматься ветрами на высоту до 60 км. Однако природная пыль обладает охлаждающим эффектом, отражая солнечный свет.
Учёные предлагают изменить эту динамику, создав искусственные аэрозоли с противоположными свойствами. Они разработали наностержни из железа и алюминия длиной около 9 микрон. Эти частицы специально сконструированы для эффективного улавливания тепла и отражения солнечного и теплового инфракрасного излучения обратно к поверхности, тем самым усиливая парниковый эффект.
«Оптические свойства таких наночастиц поистине удивительны. Они способны производить эффекты, которые значительно превосходят ожидания для объектов такого размера», — поясняет ведущий автор исследования Самане Ансари. Учёные уверены, что в будущем можно будет создать ещё более эффективные частицы для улавливания тепла.
Для достижения глобального эффекта потребуется распылить в атмосфере миллионы тонн таких наностержней. Хотя эта цифра кажется огромной, она в 5000 раз меньше, чем требовалось для реализации предыдущих методов. Моделирование показывает, что при непрерывном распылении со скоростью 30 литров в секунду температура планеты может вырасти более чем на 10°C всего за несколько месяцев.
Такого потепления будет достаточно для плавления льда и создания условий для потенциального существования микробных форм жизни. «Это открытие указывает на то, что препятствие для существования жидкой воды на Марсе может быть не таким непреодолимым, как считалось ранее», — отмечает соавтор работы Эдвин Кайт из Чикагского университета. Важным преимуществом метода является его обратимость: если прекратить распыление частиц, вызванный ими парниковый эффект исчезнет в течение нескольких лет.
Долгосрочные перспективы: от микробов к кислороду
Нагрев поверхности — это лишь первый этап долгого пути терраформирования. Атмосфера Марса останется непригодной для дыхания человека. Однако появление жидкой воды может открыть дорогу для микроорганизмов. Подобно тому, как это происходило на ранней Земле, марсианские микробы, если они появятся или будут занесены, могли бы в процессе жизнедеятельности начать постепенно насыщать атмосферу кислородом. Нагрев также может возродить марсианский гидрологический цикл, приводя к конденсации влаги в облака и выпадению осадков.
Несмотря на обнадёживающие расчёты, учёные подчёркивают необходимость дальнейших, более детальных исследований. «Климатические обратные связи — крайне сложная для моделирования система, — объясняет Эдвин Кайт. — Например, мы пока не можем точно предсказать, как быстро искусственная пыль распространится в атмосфере Марса». Для реализации такого проекта потребуются дополнительные данные как с самой Красной планеты, так и результаты земных экспериментов. Двигаться необходимо медленно и осторожно, убеждаясь в контролируемости и предсказуемости каждого шага.
Обратите внимание: MIT и IBM хотят изменить наш мир с помощью искусственного интеллекта.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.