Давайте отбросим фантастические сценарии и рассмотрим, как на самом деле могла бы выглядеть четвёртая планета после реалистичного, пусть и максимально успешного, процесса терраформирования. Какой облик приобретёт Марс и насколько он станет пригоден для жизни под открытым небом?
Откажемся от радикальных идей вроде доставки огромных масс вещества с других планет — это пока за гранью возможного. Будем исходить из того, что в нашем распоряжении только ресурсы самого Марса, но мы можем научиться мастерски ими управлять.
Представим, что на Марсе каким-то образом оказалось ОЧЕНЬ много воды... Не углубляясь в технические детали процесса, попробуем представить наилучший, но теоретически достижимый результат.
Базовые условия для жизни человека
Для полноценной жизни на поверхности, а не в герметичных куполах, необходима плотная и пригодная для дыхания атмосфера. Это ключевое условие для создания устойчивой экосистемы.
Кроме воздуха, жизненно необходима жидкая вода в виде крупных водоёмов — морей или океанов. Обширная водная поверхность обеспечивает испарение, регулирует влажность и предотвращает превращение атмосферы в сухую пыльную пустыню.
Атмосфера должна быть богата кислородом, но не слишком плотной, чтобы не создавать избыточного давления. Также критически важен азот. Этот газ составляет основу земной атмосферы и является незаменимым элементом для всех известных форм жизни, входя в состав белков и ДНК.
Итак, что же мы реально можем получить на Марсе, используя только местные ресурсы?
Азот: главное «узкое место» марсианской биосферы
Начнём с самой проблемной составляющей — азота. Его на Марсе катастрофически мало. Даже в современной разреженной атмосфере его доля не достигает и 3%. Хватит ли этого для поддержания жизни?
Для сравнения: общая масса всей земной биосферы составляет около 5,6 триллионов тонн, и лишь 1-3% от этого веса — азот. Если предположить, что биомасса на Марсе будет пропорциональна площади поверхности (то есть примерно в четыре раза меньше, чем на Земле), то для её создания потребуется определённое количество азота.
Расчёты показывают, что общая масса марсианской атмосферы — около 25 квадриллионов килограммов, из которых примерно 2.7% составляет азот. Сравнивая эту цифру с потенциальной потребностью биосферы, получаем обнадёживающий вывод: азота, в принципе, должно хватить. Хотя его доля в составе всей биомассы будет значительно выше, чем на Земле (около 5%), это не является непреодолимым препятствием.
Конечно, есть нюансы. Фиксация атмосферного азота и превращение его в доступные для растений формы — сложный энергозатратный процесс, который осуществляют специальные бактерии. Низкое парциальное давление азота на Марсе может затруднить их работу, но в целом существование белковой жизни в таких условиях представляется возможным. С азотом ситуация сложная, но не безнадёжная.
Вода: «планета пяти морей»
С водой ситуация более оптимистичная. По оценкам, на Марсе сохранилось достаточно воды, чтобы, растопив все запасы, создать глобальный океан глубиной от 350 до 500 метров. Для сравнения, на Земле аналогичный слой достигал бы трёх километров. Маловато, но это лучше, чем ничего.
Изучая рельеф Марса, можно предположить, как распределится эта вода. На севере сформировался бы обширный океан Бореалис, заполнивший гигантскую низменность. Кроме него, водой заполнились бы несколько крупных ударных бассейнов и впадин: Эллада, Аргир, Исида и система каньонов Долины Маринер.
Карта в более крупном разрешении.
Однако при имеющемся количестве воды единый северный океан, скорее всего, не соединится с остальными морями. Мы получим пять изолированных друг от друга водоёмов. Уровень воды в них будет разным и будет зависеть от местного климата, баланса испарения и замерзания. Глубокие впадины вроде Эллады, расположенные далеко от экватора, могут накапливать больше воды, так как испарение там будет медленным.
Контролировать этот баланс — отдельная инженерная задача. Возможно, для этого потребуется направленное воздействие, например, с помощью орбитальных зеркал, освещающих и прогревающих нужные регионы.
Кислород: решаемая задача
С кислородом проблем в принципе нет — это самый распространённый элемент на планетах земной группы. Весь вопрос в том, как высвободить его из прочных химических соединений, в которых он находится в марсианской почве и породах.
Прямое разложение оксидов кремния или железа — процесс крайне энергоёмкий, к тому же он оставит гигантские объёмы чистых металлов, с которыми непонятно что делать.
Гораздо элегантнее выглядит идея разложения воды (H₂O) на кислород и водород. Водород — самый лёгкий газ. Если процесс вести постепенно, он будет медленно подниматься в верхние слои атмосферы и улетучиваться в космос, так как марсианская гравитация не способна его удержать. Таким образом, мы получаем кислород и избавляемся от побочного продукта.
Сколько же воды нужно разложить? Для создания пригодной для дыхания атмосферы с давлением в треть от земного (что сравнимо с условиями в ранних американских космических кораблях) потребуется разложить слой воды толщиной около 9-10 метров. Учитывая, что общий потенциальный «океан» имеет глубину 400 метров, это вполне приемлемая цена. Воды хватит и на моря, и на воздух.
Итоговый портрет: каким будет новый Марс?
Итак, что мы получим в результате? Планету с пятью морями, самое крупное из которых — океан Бореалис — расположено на севере. Моря Исида и Маринер будут находиться у экватора, а Эллада и Аргир — в более высоких широтах. Такое распределение может создать области с относительно влажным климатом.
Атмосферное давление составит около 0.3 земного, но при этом парциальное давление кислорода будет почти в два раза выше, чем у нас. Это создаст повышенную пожароопасность.
Перепады температур между днём и ночью останутся значительными. Фиксация азота будет идти медленно из-за его низкого содержания. Всё это означает, что создание устойчивой растительности потребует серьёзных усилий по генной инженерии, а её рост будет небыстрым.
В целом, мир получится суровым, далёким от идеала, но в принципе пригодным для жизни. И что самое важное — этот сценарий реалистичен. Он не нарушает известные законы физики и химии, а лишь требует решения масштабных инженерных задач.
Примечания и размышления
* Особого внимания потребуют океан Бореалис и море Эллада. Из-за расположения в полярных и приполярных регионах они будут терять много воды из-за замерзания. Эллада, к тому же, находится в глубокой впадине, где испарение затруднено, что может привести к чрезмерному накоплению воды.
** Улетучивание водорода в космос — быстрый процесс. На тех высотах, где это происходит, температура газов чрезвычайно высока, а вторая космическая скорость на Марсе всего в 2-2.5 раза превышает среднюю скорость движения молекул водорода, что делает атмосферу нестабильной для этого газа.
P.S. Остаётся главный вопрос: а нужно ли всё это? С чисто рациональной, экономической точки зрения терраформирование Марса выглядит колоссальной тратой ресурсов без очевидной отдачи. Однако история человечества показывает, что им движут не только рациональные мотивы. Вероятно, найдутся те, кто сочтёт эту цель достойной сверхусилий.
По мере развития технологий многие описанные проблемы могут быть решены. Результат, скорее всего, будет близок к нарисованной здесь картине — если, конечно, не произойдёт революционного прорыва, вроде открытия способа мгновенной телепортации веществ.
Кстати, о телепортации стоит поговорить отдельно...
См. также
Навигатор по каналу «Море Ясности»
Еще по теме здесь: Новости науки и техники.
Источник: Долой фантастику: как реально будет выглядеть терраформированный Марс.