Новые данные о внутреннем строении Марса рисуют необычную картину. Планета обладает неожиданно крупным жидким ядром и очень толстой, твёрдой литосферой, включающей кору и верхнюю мантию. Это открытие заставляет по-новому взглянуть на геологию Красной планеты и порождает смелые идеи по её преобразованию.
Толщина марсианской коры колеблется от 24 до 72 километров, а вся литосфера уходит на глубину около 500 километров. Для сравнения, земная литосфера имеет толщину всего около 100 км. Интересно, что марсианская кора содержит радиоактивные элементы, чей распад обеспечивает небольшой внутренний нагрев. Ещё один сюрприз — железо-никелевое ядро планеты. Оно не только остаётся жидким, но и имеет радиус около 1830 км, что составляет больше половины радиуса Марса. Такие размеры указывают на меньшую плотность и наличие лёгких элементов, таких как сера, углерод и кислород. Отсутствие сильного магнитного поля, несмотря на жидкое ядро, остаётся загадкой, которую учёные связывают с меньшей массой планеты и особым химическим составом её недр.
Именно эти геологические особенности натолкнули на мысль о нестандартном, но потенциально реализуемом способе терраформирования Марса. Речь идёт не о глобальном изменении всей планеты, а о создании локальных, но пригодных для жизни зон с использованием технологий ближайшего будущего.
Проект «Дно»: Суть концепции
Основная проблема Марса — крайне разреженная атмосфера и низкие температуры. Однако, как и на Земле, с увеличением глубины растут и давление, и температура. Проект «Дно» предлагает использовать этот принцип, создав не просто базу, а целые обитаемые территории на дне гигантских искусственных котловин.
Среднее давление на поверхности Марса примерно в 150 раз меньше земного. Для комфортного пребывания человека в кислородной маске достаточно давления, составляющего около трети от земного. Это означает необходимость увеличить давление не в 150, а «всего» в 50 раз. Из-за слабой гравитации Марса (в 2.5 раза слабее земной) атмосфера сжимается менее эффективно. Поэтому, чтобы давление выросло вдвое, нужно спуститься не на 5.6 км, как на Земле, а примерно на 14 км.
Расчёты показывают, что спуск на глубину от 70 до 84 км увеличит давление в 32–64 раза, что как раз попадает в нужный диапазон. На такой глубине давление достигнет трети земного, что позволит людям находиться на поверхности с кислородными масками. Кроме того, резко улучшится защита от космической радиации благодаря толстому слою воздуха, а температура вырастет примерно на 80 градусов по Цельсию относительно поверхности, создав комфортные условия.
Главный вопрос — как создать котловину такой глубины? Толщина твёрдой литосферы Марса (около 500 км) даёт достаточный запас, чтобы не достичь расплавленной мантии. Хотя такая яма будет гравитационно неустойчивой, процесс её «оплывания» займёт десятки тысяч лет, что предоставляет колонистам огромный запас времени.
Яма, конечно, должна быть поглубже...
Масштабы и реализация
Наиболее очевидный, хотя и фантастический на первый взгляд, метод создания котловины — сверхмощный термоядерный взрыв. Для кратера глубиной 80 км и диаметром около 800 км потребуется устройство мощностью примерно 8 миллиардов мегатонн. Масса такой «бомбы» может составить около 1.5 миллиардов тонн, если использовать стандартную схему с дейтеридом лития.
Производство такого количества термоядерного топтика — грандиозная, но не невозможная задача в масштабах будущей марсианской индустрии. Например, для получения дейтерия потребуется переработать огромные объёмы воды. Хотя это сложно, это понятная инженерная задача, в отличие от гипотетических технологий вроде ловли комет.
Важный аспект — радиоактивное загрязнение. Мощный нейтронный поток от взрыва создаст наведённую радиоактивность в грунте. Однако, учитывая отсутствие жизни на Марсе и период полураспада основных опасных изотопов (например, кобальта-60 — 5.3 года), через 50-100 лет уровень радиации снизится до безопасных значений. Это делает возможным начало колонизации после периода ожидания.
Площадь «Дна» ограничена общим количеством атмосферы Марса. Чтобы давление в котловине оставалось на нужном уровне, её площадь не должна превышать примерно 1/50 от всей поверхности планеты, то есть около 3 миллионов квадратных километров. Это сопоставимо с площадью Индии. На такой территории, особенно с возможностью строить высотные здания, можно разместить население, сравнимое с современным земным, при плотности, характерной для крупных городов.
Дальнейшее терраформирование
Создание обитаемых котловин — только первый этап. Следующая цель — преобразование марсианской атмосферы из углекислотной в пригодную для дыхания. Для этого предлагается использовать отдельные, возможно, менее глубокие котловины как «фабрики кислорода».
В них можно будет выращивать генетически модифицированные растения или водоросли с высоким КПД фотосинтеза (например, подобные сахарному тростнику). Их задача — в кратчайшие сроки переработать углекислый газ в кислород и биомассу. Ключевое условие — полное отсутствие в этой экосистеме организмов, потребляющих органику. После завершения цикла биомассу необходимо захоронить, «закопав» котловину. Таким образом, углерод будет надёжно изолирован, а в атмосфере останется кислород.
Расчёты показывают, что даже при использовании 10% поверхности Марса под такие «фабрики», процесс полного преобразования атмосферы может занять около ста лет.
Все изображения взяты из открытых источников.
Проблемы и риски
Проект сталкивается с рядом серьёзных вызовов:
Непредсказуемые последствия взрывов
Взрыв такой мощности — беспрецедентное событие. Неизвестно, как он повлияет на тектоническую стабильность планеты в целом и на уже созданные котловины. Энергия, выделившаяся при взрыве, может привести к глобальному потеплению на Марсе, испарению полярных шапок и масштабным изменениям климата.
Угроза затопления
Таяние льдов в результате нагрева планеты может привести к образованию морей на дне котловин. Необходим тщательный расчёт водного баланса и создание систем отвода или контроля воды.
Биологические сложности
Для эффективного связывания углерода потребуются специально выведенные растения, устойчивые к условиям Марса (солёность воды, нехватка азота в атмосфере). Азот — ключевой элемент для белков, и его потеря при захоронении биомассы недопустима, что требует дополнительных биотехнологических решений.
На юге Восточного полушария (оно справа) видна глубокая впадина - Равнина Эллада, более 2 тысяч километров в поперечнике. Это ударная структура, то есть - древний кратер. Но глубина её составляет всего около 7 километров: очевидно, она "оплыла" из-за гравитационной неустойчивости слишком глубокого провала (сразу после удара или позже, на протяжении длительного времени). Наши котловины будут намного глубже, но меньше по диаметру - что-то вроде Равнины Аргир - это похожая структура в Западном полушарии Марса.
Заключение
Проект «Дно» предлагает прагматичный, хотя и невероятно масштабный, путь к созданию обитаемых зон на Марсе. В отличие от футуристических проектов вроде орбитальных зеркал, он опирается на относительно понятные технологии — сверхмощные термоядерные заряды и масштабную инженерию. Это не глобальное терраформирование, а создание «оазисов», достаточных для существования автономной человеческой цивилизации — своеобразной «страховки» для человечества.
Несмотря на гигантские сложности, этот план выглядит более конкретным и последовательным, чем многие другие. Он очерчивает чёткий набор проблем, которые необходимо решить: от создания новых типов термоядерных зарядов до выведения специальных растений. Если человечество всерьёз возьмётся за колонизацию Марса, концепция «Дна» может стать одним из возможных технических сценариев, достойных глубокой проработки.
PS: Лично я считаю колонизацию Марса на современном этапе не имеющей смысла. Изучение - да, но не более. Отсылаю к своей статье:
Марс Vs. Церера, или Как надо и как не надо осваивать космос
Но если уж кто-то будет твёрдо намерен взяться за это дело, то...
См. также
Навигатор по каналу "Море Ясности"
Стоит еще зайти сюда: Космос.
Источник статьи: Проект "Дно": самый доступный способ терраформирования Марса.