|
Терраформирование Марса - промышленный кошмар
|
|
|
|
Даже когда идея терраформирования Марса была выдвинута, она была сложной задачей. Изменить окружающую среду на всей планете не так-то просто. В последующие десятилетия множество ученых и инженеров рассматривали эту проблему, и большинство из них пришли к одному и тому же выводу — в ближайшее время мы не сможем сделать Марс похожим на Землю. Новая статья Славы Турышева из Лаборатории реактивного движения НАСА, доступная в предварительном виде на arXiv, является хорошим объяснением того, почему.
|
|
|
|
Но прежде чем мы перейдем к ограничениям, давайте обозначим некоторые этапы. Существует пять "конечных этапов" превращения Марса в пригодный для жизни объект. Во—первых, это текущая версия — очень холодный Марс с минимальным атмосферным давлением - место, где мы не сможем жить без мощного жизнеобеспечения. Второе — это состояние, при котором поверхностное давление воды поднимается выше "тройной точки" — примерно 6,1 миллибар при 0? - по крайней мере, на некоторое время. При таких давлении и температуре все три фазы воды могут сосуществовать в равновесии.
|
|
|
|
Следующая инженерная цель - создание "теплицы без рукавов", в которой крупномасштабное фермерство может осуществляться на местном или региональном уровне. Как правило, это предполагает использование массивных теплиц, что на Марсе на самом деле проще, поскольку более высокое давление (около 100 мбар) внутри куполов поможет сохранить целостность конструкции при более низком давлении снаружи купола. Этот метод часто называют "паратерреформированием", и при необходимости его можно масштабировать, чтобы охватить всю планету, и в этот момент он становится "всемирным домом".
|
|
|
|
|
|
|
Дальнейшее повышение общего атмосферного давления в конечном итоге приведет к тому, что глобальное давление достигнет 62,7 мбар, что является достаточным давлением для того, чтобы человеческая кровь не закипела на поверхности при температуре 37?. Это звучит как необходимость, если мы действительно собираемся "терраформировать" Марс. Заключительным этапом будет создание полностью пригодной для дыхания атмосферы с плотным азотным буфером и содержанием кислорода около 210 мбар (и общим давлением 500 мбар), а также с гораздо более высокой температурой.
|
|
|
|
Хотя это может показаться разумными целями для такого масштабного проекта, как терраформирование планеты, масштабы действительно становятся пугающими, когда речь заходит о том, что на самом деле означает каждый из этих этапов. Например, чтобы достичь давления всего в 1 мбар, нам потребовалось бы добавить 3,89x1015 кг газа. Это почти эквивалентно массе Деймоса — меньшего спутника Марса. Для создания атмосферы, пригодной для дыхания, требуется около 1018 кг, например, на Янусе, неправильной формы спутнике Сатурна. Чтобы быть справедливым к оптимистам, в Солнечной системе, как ожидается, будут сотни тел такого размера, поэтому для того, чтобы обеспечить атмосферой одну из восьми планет, возможно, стоит пожертвовать одной из них.
|
|
|
|
Но давление — это только одна часть уравнения, а температура - другая. Нам пришлось бы повысить температуру на Марсе в среднем на 60°C, чтобы достичь стабильных температур таяния воды во всем мире. Существует несколько способов сделать это, начиная от выброса в атмосферу наночастиц, поглощающих короткие волны, и заканчивая выбросом целой тонны углекислого газа. Некоторые инженеры предлагали добавить массивные зеркала, чтобы сконцентрировать солнечный свет на Красной планете, но, по расчетам доктора Турышева, для этого потребовалось бы около 70 миллионов квадратных километров зеркал, что намного превышает наши нынешние промышленные возможности.
|
|
|
|
Чтобы создать пригодную для дыхания атмосферу, в которой наша кровь не кипит, нам потребовалось бы произвести 8,2х1017 кг кислорода — проще всего было бы отделить его от воды. Для этого потребовалось бы даже немного больше воды, поскольку в процессе преобразования воды в кислород часть массы теряется в результате выделения водорода. Это количество воды было бы эквивалентно шести кубическим метрам воды на каждый квадратный метр поверхности Марса.
|
|
|
|
Снова бросаем вызов оптимистам — на поверхности Марса на самом деле достаточно воды, чтобы сделать это, и даже создать океаны и озера. На самом деле, вся вода, необходимая для создания атмосферы, составляет лишь около 20% от известного объема легкодоступного поверхностного льда на планете. Таким образом, некоторые из наиболее экстремальных вариантов терраформирования, такие как столкновение нескольких водянистых комет с поверхностью планеты для создания океанов, озер и богатой кислородом атмосферы, скорее всего, не нужны. Но это может быть проще, чем альтернатива.
|
|
|
|
Энергия - это действительно узкое место в этом процессе. Чтобы преобразовать количество кислорода, необходимое для атмосферы, нам потребуется как минимум 1,2x1025 джоулей энергии. Даже в течение 1000 лет для этого потребовалась бы постоянная мощность в 380 терраватт, что почти в 20 раз превышает наше текущее годовое мировое потребление энергии здесь, на Земле.
|
|
|
|
На самом деле, нет никакого способа обеспечить такое количество необходимой энергии, а ее производство находится за пределами наших нынешних возможностей на нашем уровне цивилизации. Но это может оказаться под силу нашим потомкам, а тем временем мы можем начать этим заниматься. Самый простой способ сделать это - перейти ко второму этапу и построить компактные теплицы, в которых условия жизни были бы стабильными. Любой, кто когда-либо читал трилогию Кима Стэнли Робинсона о Марсе, знаком с этой концепцией, и, хотя он, очевидно, ошибся в подсчетах количества времени и энергии, необходимых для воплощения его замысла, Красная планета по-прежнему остается привлекательным местом для будущих исследователей космоса. Просто может потребоваться некоторое время, чтобы сделать ее похожей на Землю, если они решат, что хотят этого.
|
|
|
|
Источник
|
