Новое исследование показывает, что введение наностержней из железа и алюминия в атмосферу Марса может искусственно создать парниковый эффект, в результате чего температура поверхности достигнет более 10°C всего за несколько месяцев. Такие температуры подходят для процветания микробной жизни и могут стать первым шагом на пути к тому, чтобы сделать Красную планету пригодной для жизни, отчасти за счет таяния ее вечной мерзлоты.
Долины сухих рек, усеивающие поверхность Марса, являются свидетельством богатой гидрологической истории планеты. Исследования показывают, что мощные потоки текли уже 600 000 лет назад, что позволяет предположить, что планета была на грани пригодности для жизни до того, как исчезло магнитное поле и атмосфера Земли. В течение следующих нескольких тысяч лет на Земле стало слишком холодно (в среднем -63°C) для выживания жизни.
Некоторые полагают, что потепление планеты является ключом к тому, чтобы сделать ее пригодной для жизни (процесс, известный как «терраформирование»). Несмотря на то, что атмосфера Земли состоит в основном из углекислого газа, она хрупкая. Количество конденсированного или минерализованного углекислого газа в атмосфере должно быть высоким, чтобы вызвать парниковый эффект, достаточно сильный, чтобы согреть всю планету.
Были предложены различные методы для нагрева поверхности Марса и инициирования терраформирования. Например, в одном исследовании предлагалось использовать прозрачные гелевые плитки для поглощения тепловой энергии. Однако этот подход обходится дорого и требует импорта большого количества материалов с Земли. Другой вариант — ввести в марсианскую атмосферу искусственные парниковые газы, такие как хлорфторуглероды. Однако для этого потребуется использование примерно 100 000 мегатонн фтора, редкого элемента, обнаруженного в почвах Земли.
Поэтому группа исследователей из Чикагского университета, Северо-Западного университета и Университета Центральной Флориды предложила новый метод терраформирования, который мог бы использовать изобилие основных материалов на поверхности Марса. Доступность этого материала означает, что он более осуществим, чем предложенные ранее методы.
Обратимый эффект потепления более чем на 10°C
Подход команды к новому исследованию основан на использовании аэрозолей, состоящих из пыли, которая естественным образом встречается на поверхности Марса. Эта пыль в основном образуется в результате фрагментации богатых железом минералов, что придает Земле характерный оранжево-красный цвет. Благодаря очень маленькому размеру частиц (средний диаметр 1,5 микрона) они могут переноситься ветрами на высоту до 60 километров и всегда видны на марсианском небе.
Из-за своего состава и геометрии частиц аэрозоли марсианской пыли имеют тенденцию слегка охлаждать поверхность в течение дня. Поэтому ученые в новом исследовании предлагают изменить его структуру, чтобы он мог накапливать тепло, а не выделять его.
Для этого они разработали железные и алюминиевые наностержни длиной около 9 микрон, которые по размеру сравнимы с коммерчески доступными блестящими порошками.
Обратите внимание: MIT и IBM хотят изменить наш мир с помощью искусственного интеллекта.
Эти частицы специально разработаны для улавливания тепла и отражения солнечного света обратно на поверхность, тем самым усиливая парниковый эффект на планете. Кроме того, наностержни отражают около половины длины волны восходящего теплового инфракрасного излучения, что позволяет им эффективно взаимодействовать с этим излучением.«То, как свет взаимодействует с объектами с более короткой длиной волны, впечатляет. Важно отметить, что искусственные наночастицы могут производить оптические эффекты, намного превосходящие те, которые обычно ожидаются от таких маленьких частиц», — объясняет Самане, ведущий автор исследования Самане Ансари. Пресс-релиз Чикагского университета и Северо-Западного университета подробно описывает выводы журнала . Исследователи также полагают, что можно разработать наночастицы, которые смогут более эффективно улавливать тепло.
Однако, чтобы нагреть Марс, придется перекачивать миллионы тонн этих искусственных частиц. Однако это в 5000 раз меньше суммы, необходимой при использовании предыдущих методов. Расчеты исследователей показывают, что если бы они непрерывно выбрасывались в марсианскую атмосферу со скоростью 30 литров в секунду, они могли бы нагреть планету более чем на 10°C всего за несколько месяцев.
Эта температура достаточно высока, чтобы разжижать лед и потенциально способствовать процветанию микробной жизни. «Это говорит о том, что марсианское потепление не является таким сильным барьером для жидкой воды, как считалось ранее», — сказал Эдвин Кайт из Чикагского университета, автор исследования. Кроме того, потепление обратимо, потому что, если подача искусственной воды будет прекращена, Парниковый эффект, вызванный частицами, исчезнет в течение нескольких лет.
Потенциальная микробная жизнь, способная увеличить количество кислорода в атмосфере
Потепление Марса — лишь первый шаг к его терраформированию, поскольку на данном этапе его атмосфера остается непригодной для дыхания. Однако микробная жизнь, которая могла расти в жидкой воде, могла бы постепенно увеличивать количество кислорода в атмосфере, как это сделала Земля во время своего формирования. На Марсе также есть вода и облака, которые конденсируются при нагревании и выпадают на поверхность в виде дождя.
Однако необходимы дополнительные исследования для точного моделирования различных климатических процессов, которые может вызвать новый метод. «Климатическую обратную связь сложно смоделировать точно», — объясняет Кейт. Например, в настоящее время невозможно определить, насколько быстро техногенная пыль распространяется по марсианской атмосфере. «Для реализации такого проекта нам нужно больше данных с Марса и Земли, и мы должны действовать медленно и обратимо, чтобы гарантировать, что эффекты будут ожидаемыми», — заключил эксперт.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
- 9 августа 2024 года НАСА опубликовало запрос на информацию (RFI) для американских компаний и учреждений, в котором искало новых партнеров, которые могли бы взять на себя управление луноходом VIPER
- Компания SpaceX объявила о внедрении новой методики, позволяющей минимизировать помехи, создаваемые спутниковыми группировками, для радиоастрономических исследований