Мы на протяжении десятилетий пытались выйти в космос, но до 2000 года наше пребывание на орбите обычно было временным. Однако после того как три астронавта переехали на Международную космическую станцию для четырехмесячного пребывания, это положило начало десятилетию постоянного присутствия человека в космосе.

После того как троица астронавтов 2 ноября 2000 года поселилась на МКС, один из представителей NASA отметил:
«Мы навсегда отправляемся в космос. Сначала люди будут кружить вокруг этого шара, а после мы полетим на Марс».

Зачем вообще лететь на Марс? Изображения еще 1964 года выпуска показали, что Марс - это пустынная, безжизненная планета, которая, казалось бы, мало что может предложить людям. У нее крайне тонкая атмосфера и никаких признаков жизни. Однако Марс вселяет некоторый оптимизм по части продолжения человеческого рода. На Земле более семи миллиардов человек, и это число постоянно растет. Возможно перенаселение или планетная катастрофа, и они заставляют нас искать новые дома в нашей Солнечной системе. Марс может предложить нам больше, чем то, что показывает марсоход «Кьюриосити». В конце концов, там была вода.

Почему Марс?

Марс уже давно привлекает людей и захватывает воображение. Сколько книг и фильмов было создано по мотивам жизни на Марсе и его освоения. Каждая история создает свой собственный уникальный образ жизни, которая могла бы поселиться на красной планете. Что же такого в Марсе, что делает его предметом многочисленных историй?

В то время как Венеру называют сестринской по отношению к Земле планетой, условия на этом огненном шаре крайне непригодны для жилья, хотя NASA и планировало посещение Венеры с попутной экскурсией на Марс. С другой стороны, Марс ближе всех находится к Земле. И несмотря на то, что сегодня это холодная и сухая планета, у нее есть все элементы, пригодные для жизни, как то:

1. Вода, которая заморожена в виде полярных шапок
2. Углерод и кислород в форме двуокиси углерода

Есть удивительные сходства между марсианской атмосферой сегодняшнего дня и атмосферой, которая была на Земле миллиарды лет назад. Когда Земля только сформировалась, на планете не было кислорода, и она была похожа на пустую, непригодную для жизни планету. Атмосфера полностью состояла из углекислого газа и азота. И кислорода не было до тех пор, пока фотосинтезирующие бактерии, развившиеся на Земле, не произвели достаточное количество кислорода для возможного развития животных. Тонкая атмосфера Марса почти полностью состоит из оксида углерода. Таков состав атмосферы Марса:

95,3 % двуокиси углерода
2,7 % азота
1,6 % аргона
0,2 % кислорода

В противоположность этому земная атмосфера состоит на 78,1 % из азота, 20,9 % кислорода, 0,9 % аргона и 0,1 % двуокиси углерода и других газов. Как вы можете догадаться, любым людям, которые захотят посетить Марс уже завтра, придется тащить с собой достаточное количество кислорода и азота, чтобы выжить (мы ведь дышим не чистым кислородом). Тем не менее сходство атмосфер ранней Земли и современного Марса заставило некоторых ученых предположить, что те же процессы, которые на Земле переработали большую часть двуокиси углерода в пригодный для дыхания кислород, можно повторить и на Марсе. Для этого нужно сгустить атмосферу и создать парниковый эффект, который будет нагревать планету и обеспечит подходящую среду обитания для растений и животных.

Средняя температура поверхности Марса составляет минус 62,77 градуса Цельсия, и колеблется от плюс 23,88 градуса до минус 73,33 по Цельсию. Для сравнения, средняя температура на Земле - 14,4 градуса Цельсия. Тем не менее у Марса есть несколько особенностей, которые позволяют рассмотреть его в качестве будущего жилья, как то:

1. Время обращения ­- 24 часа 37 минуты (Земля: 23 часа 56 минут)
2. Наклон оси вращения - 24 градуса (Земля: 23,5 градусов)
3. Гравитационное притяжение - треть земного

Красная планета достаточно близко находится к Солнцу, чтобы испытывать смену времен года. Марс примерно на 50 % дальше от Солнца, чем Земля.

Другие миры, которые рассматриваются в качестве возможных кандидатов на терраформирование, это Венера, Европа (луна Юпитера) и Титан (луна Сатурна). Однако Европа и Титан находятся слишком далеко от Солнца, а Венера слишком близко. К тому же, средняя температура на поверхности Венеры - 482,22 градуса Цельсия. Марс, как и Земля, стоит особнячком в нашей Солнечной системе и может поддерживать жизнь. Давайте узнаем, как ученые планируют превратить сухой холодный ландшафт Марса в теплую и пригодную для жизни среду обитания.

Марсианские теплицы

Терраформирование Марса будет грандиозным процессом, если вообще будет. Начальные стадии могут занять несколько десятилетий или столетий. Терраформирование всей планеты в землеподобную форму займет несколько тысяч лет. Некоторые предполагают и десятки тысяч лет. Как же мы превратим сухую пустынную землю в пышную среду, в которой смогут выжить люди, растения и другие животные? Предлагают три метода:

1. Большие орбитальные зеркала, которые будут отражать солнечный свет и нагревать поверхность Марса
2. Парниковые фабрики
3. Сбрасывание полных аммиака астероидов на планету, чтобы повысить уровень газов

В настоящее время NASA разрабатывает двигатель на базе солнечного паруса, который позволил бы разместить большие отражающие зеркала в космосе. Они расположатся в нескольких сотнях тысяч километров от Марса и будут отражать солнечный свет на небольшой участок поверхности Марса. Диаметром такое зеркало должно быть около 250 километров. Весить такая штуковина будет около 200 000 тонн, поэтому лучше собрать ее в космосе, а не на Земле.

Если направить такое зеркало на Марс, оно сможет повысить температуру небольшого участка на несколько градусов. Суть в том, чтобы сконцентрировать их на полярных шапках, чтобы растопить лед и выпустить углекислый газ, который, как полагают, находится в ловушке изо льда. В течение многих лет повышение температуры выпустит парниковые газы, вроде хлорфторуглерода (CFC), который вы можете найти в своем кондиционере или холодильнике.

Еще один вариант сгущения атмосферы Марса, а значит и повышения температуры на планете, это строительство фабрик, производящих парниковые газы, работающих на солнечных батареях. Люди хорошо умеют выпускать тонны парниковых газов в собственную атмосферу, которые, как считают некоторые, приводят к глобальному потеплению. Этот же тепловой эффект может сыграть добрую шутку на Марсе, если создать сотни таких фабрик. Единственной их целью будет выпускать хлорфторуглерод, метан, двуокись углерода и другие парниковые газы в атмосферу.

Фабрики по производству парниковых газов будут либо отправлены на Марс, либо созданы уже на поверхности красной планеты, и это уже займет годы. Для транспортировки этих машин на Марс, они должны быть легкими и эффективными. Потом парниковые машины будут имитировать естественный процесс фотосинтеза растений, вдыхая углекислый газ и выдыхая кислород. Это займет много лет, но постепенно атмосфера Марса насытится кислородом, благодаря чему астронавты смогут носить только дыхательные аппараты, а не сдавливающие костюмы. Вместо или в дополнении к этим парниковым машинам можно использовать фотосинтезирующие бактерии.

Есть и более экстремальный метод озеленения Марса. Кристофер Маккей и Роберт Зурин предложили бомбардировать Марс большими ледяными астероидами с аммиаком, чтобы выработать тонны парниковых газов и воды на красной планете. Ракеты с ядерными двигателями должны быть привязаны к астероидам из внешней части нашей Солнечной системы.

Они будут двигать астероиды со скоростью 4 км/с на протяжении десятка лет, а после выключаться и позволять астероиду весом в десять миллиардов тонн упасть на Марс. Энергия, которая высвобождается в процессе падения, оценивается в 130 миллионов мегаватт. Этого достаточно, чтобы питать Землю электроэнергией в течение десяти лет.

Если есть возможность разбить астероид таких размеров о Марс, энергия одного столкновения подняла бы температуру на планете на 3 градуса по Цельсию. Внезапное повышение температуры вызовет таяние около триллиона тонн воды. Несколько таких миссий за пятьдесят лет могли бы создать нужный температурный климат и покрыть водой 25 % поверхности планеты. Однако бомбардировка астероидами, которые выпускают энергию, эквивалентную 70 000 мегатонных водородных бомб, приведет к задержке заселения людьми на много столетий.

Хотя мы можем достичь Марса уже в ближайшем десятилетии, терраформирование займет тысячи лет. Земле потребовались миллиарды лет, чтобы превратиться в планету, на которой могут процветать растения и животные. Преобразование ландшафта Марса в земной - крайне сложный проект. Пройдет много веков, прежде чем человеческая изобретательность и труд сотен тысяч людей смогут вдохнуть жизни в холодный и пустынный красный мир.

– это гипотетический процесс намеренного изменения климата, поверхности и известных свойств этой планеты с целью придания обширным участкам её внешней среды большей пригодности для жизнедеятельности человека, что должно сделать колонизацию Марса намного более безопасной и надежной.

Эта концепция основана на предположении о том, что внешняя среда планеты может быть изменена искусственным путем. Кроме того, до сих пор не опровергнута окончательно возможность создания на Марсе биосферы. Предлагается несколько способов терраформирования красной планеты, при этом некоторые из них потребовали бы для своего осуществления непомерных экономических затрат и природных ресурсов, а другие могли бы оказаться технологически осуществимыми в наше время.

Рост населения в будущем и потребность в ресурсах могут вызвать необходимость колонизации людьми внеземных космических объектов, таких как Марс, Луна и другие близлежащие планеты. Колонизация космоса облегчит получение энергии и материальных ресурсов Солнечной системы.

Кроме того, в случае какой-либо грозящей жизни на Земле катастрофы, подобной падению метеора, который, как считается, уничтожил динозавров 65 миллионов лет назад, земные биологические виды, включая человека, могли бы продолжить существование на этой второй обитаемой планете.

Марс во многих отношениях больше других планет Солнечной системы похож на Землю. И действительно, предполагается, что когда-то раньше эта планета имела более схожую с земной внешнюю среду с более плотной атмосферой и обилием воды, но утратила её на протяжении сотен миллионов лет. Исходя из принципа схожести и близости, Марс был бы самой разумной и эффективной целью для терраформирования в Солнечной системе.

Но даже в случае создания на этой планете условий существования, сходных с земными, её внешняя среда будет по-прежнему оставаться враждебной для колонизации в силу множества психологических факторов, таких как чувства тоски по родине и изолированности, которые будут испытывать последующие поколения колонистов.

Помимо этого существует этическая проблема терраформирования, которая состоит в потенциальном замещении первобытной жизни колонизируемой планеты, если таковая существует, пусть даже микробная.

Определенные ключевые факторы внешней среды Марса представляют собой серьезные проблемы, требующие решения, и ограничивают масштаб терраформирования.

К ним относятся:

1) низкая гравитация; 2) солнечная радиация и так называемая космическая погода; 3) проблема удержания атмосферы и воды.

1) Низкая гравитация Марса создает множество проблем для терраформирования. Во-первых, она воздействует на человека, ставя под угрозу его мотивацию к колонизации космоса. Для длительного выживания людей в условиях низкой гравитации может потребоваться генная инженерия.

Во-вторых, низкая гравитация этой планеты не позволяет ей удерживать атмосферу.

Технологий создания искусственной гравитации в масштабах планеты не существует, поэтому для поддержания атмосферы потребовался бы искусственный источник, обеспечивающий её непрерывное восполнение.

2) В настоящее время ведется исследование уровней солнечной радиации на поверхности Марса. Поток солнечного излучения и спектр его энергии зависят от различных факторов, которые пока не совсем понятны. В 2001 году был начат эксперимент по измерению уровня солнечного излучения на Марсе (MARIE), предназначенный для сбора дополнительных данных о внешней среде планеты.

До сих пор считается, что красная планета непригодна для сложных форм жизни из-за высокого уровня солнечной радиации. То есть колонисты подвергались бы воздействию усиленного потока космических лучей. При этом угроза для здоровья зависит от интенсивности потока излучения, спектра его энергии и ядерного состава лучей.

По оценкам ученых, незащищенный человек получал бы в межпланетном космическом пространстве ежегодную дозу облучения около 400-900 миллизивертов (мЗв) (по сравнению с 2,4 мЗв на Земле), а доза облучения, получаемая защищенными астронавтами экспедиции на Марс (продолжительность которой составила бы 12 месяцев в полете и 18 месяцев на планете), могла бы достигать около 500-1000 мЗв. Эти дозы близки к предельно допустимым дозам облучения за период деятельности в космосе (1-4 зиверта), которые рекомендованы Национальным Советом США по радиационной защите и измерениям для деятельности, осуществляемой на низкой околоземной орбите.

Что касается воздействия космической погоды, то у Марса отсутствует нормальная магнитосфера, что осложняет задачу снижения солнечной радиации и удержания атмосферы. Предполагается, что обнаруженные здесь поля являются остатками магнитосферы, которая разрушилась на раннем этапе истории планеты.

Считается, что отсутствие магнитосферы является причиной малой толщины атмосферы Марса, которая объясняется тем, что энергия солнечного ветра позволяет частицам верхнего слоя атмосферы достигать скорости отрыва и быть выброшенными в космическое пространство. И действительно, этот эффект был обнаружен орбитальными спутниками Марса. Согласно другой теории, солнечный ветер отрывает атмосферу от планеты, захватывая её шарообразными сгустками магнитных полей, плазмоидами. Однако Венера показывает, что отсутствие магнитосферы не исключает наличие у планеты плотной атмосферы (пусть и сухой).

3) На Земле имеется изобилие воды, так как её ионосфера пронизывается магнитосферой. Ионы водорода, присутствующие в ионосфере, движутся очень быстро благодаря своей малой массе, но не могут вырваться во внешний космос, так как траектории их движения отклоняются под действием магнитных полей. Венера же имеет плотную атмосферу, но в ней содержатся лишь следы водяного пара (с концентрацией всего 20 частей на миллион), так как у этой планеты отсутствует магнитное поле. Вода из атмосферы Марса тоже улетучивается в космос. К тому же дополнительную защиту на Земле создает её озоновый пояс. Он блокирует ультрафиолетовое излучение прежде, чем оно успевает расщепить воду на водород и кислород. Благодаря тому, что лишь небольшое количество водяного пара поднимается выше тропосферы, а ещё выше, в стратосфере, расположен озоновый пояс, на водород и кислород расщепляется мало воды.

Индукция магнитного поля Земли составляет 31 мкТ. С учетом большей удаленности Марса от Солнца ему потребовалась бы аналогичная индукция магнитного поля для сопоставимой с земной компенсации солнечного ветра. Однако технологий индуктирования магнитного поля в масштабах планеты не существует.

Тем не менее, важность магнитосферы подвергается сомнению. Ведь в прошлом на Земле регулярно происходила смена магнитных полюсов, при этом магнитосфера исчезала на некоторое время, но жизнь до сих пор существует. В отсутствие магнитосферы защиту от солнечной радиации мог бы обеспечивать подобный земному толстый слой атмосферы.

По мнению современных теоретиков, Марс расположен у внешнего края пригодной для обитания зоны, района Солнечной системы, где может существовать жизнь. Эта планета находится на границе области, известной как расширенная пригодная для обитания зона, где концентрированные парниковые газы могли бы удерживать жидкую воду на поверхности при достаточном атмосферном давлении. Поэтому Марс потенциально способен поддерживать гидросферу и биосферу.

Напрашивается предположение о том, что когда-то на раннем этапе своего развития Марс имел внешнюю среду, относительно схожую с земной. Дело в том, что в настоящее время, похоже, существуют запасы воды на полюсах планеты, а также в виде вечной мерзлоты под её поверхностью. Отсутствие на Марсе и магнитного поля, и геологической активности может объясняться его относительно небольшим размером, что способствует более быстрому, чем на Земле, охлаждению глубин планеты.

Большие количества водяного льда существуют под поверхностью Марса, а так же на его полюсах, где водяной лед смешан с сухим льдом, замерзшим углекислым газом. На южном полюсе планеты сосредоточена значительная масса водяного льда, который в случае таяния покрыл бы всю поверхность Марса океаном глубиной 11 метров. Замерший на полюсах углекислый газ (CO 2) испаряется в атмосферу во время марсианского лета, а на поверхности остаются небольшие количества воды, которые испаряются с полюсов под действием ветра, скорость которого достигает 400 км/ч. В период сезонного таяния в атмосферу планеты поднимаются большие количества пыли и водяного пара, создавая потенциальную возможность для образования похожих на земные перистых облаков.

Основная часть кислорода в атмосфере Марса сосредоточена в двуокиси углерода (CO 2), основном её компоненте. Молекулярный кислород (O 2) существует лишь в ничтожных количествах. Большие количества элементарного кислорода также могут быть найдены на поверхности планеты в оксидах металлов и в грунте, в форме пернитратов. Анализ образцов грунта, собранных посадочным модулем НАСА «Феникс», показал наличие в них перхлората, который используется для выделения свободного кислорода в химических генераторах кислорода. Для расщепления воды на кислород и водород можно было бы использовать электролиз, если бы на Марсе было достаточно жидкой воды и электроэнергии.

< Предыдущая

Социальные явления

Финансы и кризис

Стихии и погода

Наука и техника

Необычные явления

Мониторинг природы

Авторские разделы

Открываем историю

Экстремальный мир

Инфо-справка

Файловый архив

Дискуссии

Услуги

Инфофронт

Информация НФ ОКО

Экспорт RSS

Полезные ссылки

Важные темы

Терраформирование Марса

Терраформирование - молодая наука, суть которой изменять ландшафт, климат, экологические условия, полностью переделывать саму среду обитания на отдельно выбранной планете. Нет, это не сюжет очередного блокбастера и не медиа-утка - такая наука действительно существует. Вбирая в себя и сводя воедино необходимые знания из физики, химии, экологии и даже экономики, она упорядочивает их с позиции своей прикладной цели: сделать планеты, ранее не пригодные для жизни, новым домом для хомо сапиенса. Терраформирование постепенно переходит из разряда сугубо теоретических, философских учений в область экспериментальную, даже практическую.

Чтобы не спорить до посинения о возможности или, наоборот, невозможности колонизации космического пространства, лучше подробнее ознакомиться с теоретическими предпосылками, историей научных открытий и возможными вариантами перехода от слов к действию.

3,5 миллиардов лет назад, когда солнечная система только сформировалась в некий сбалансированный орбитальный клубок, имелись 3 планеты с водой, атмосферой и возможностью зарождения жизни: Земля, Марс и Венера.
На Земле, благодаря успешному стечению обстоятельств, образовалась устойчивая и комфортная атмосфера, которая создавала необходимое давление и температуру, не позволяя элементам улетучиться в космос или вмерзать в почву, но и не раздавливая все в пюре. В то же время, мать-Земля обладала подходящим химическим составом, не стала слишком сгущаться и позволила установиться идеальным условиям для жизни, в тех единственных формах, которые нам известны.
Венера, находясь ближе к Солнцу, получала в разы больше энергии, и ее атмосфера превратилась в сверхмощный духовой шкаф. Из-за чего температура(900гр.Цельсия) и атмосферное давление на поверхности планеты значительно выше, чем на Земле. Состав атмосферы также сильно отличается от нашего: вместо кислорода преобладает серная кислота. Фактически, Венера идеально описывает библейскую концепцию Ада, одновременно, демонстрируя самый жуткий вариант развития парникового эффекта.

Марс, наоборот, находясь дальше от Солнца и будучи относительно мелким небесным телом (его масса в 10 раз меньше Земли) быстро остыл, атмосфера его испарилась в косомс, вода замерзла. Сейчас Марс предстает холодной(-63 Цельсия), безжизненной пустыней, покрытой льдом и пылью, где интенсивное ультрафиолетовое излучение Солнца убивает все живое на поверхности. Атмосфера же разрежена до предела, ее практически нет, и лед, случись ему растаять, превратился бы сразу в пар, но не в жидкость.

И на данный момент самой ближайшей, привлекательной и подходящей для переселения планетой является именно Марс. Более того, он не всегда был таким сухим и одиноким. Несколько лет назад ученые при помощи спутников смогли увидеть и сфотографировать высохшие русла рек, бассейны озер и морей разбросанных по всей его поверхности. Доказано, что Марс был более теплым и влажным в неопределенном прошлом, возможно даже, что имел собственную жизнь. И первоначальная надежда человечества на встречу с братьями по разуму на Марсе (именно с такими мыслями американские ученые отправляли космический зонд в 1980г) переросла в стремление создать там новый дом.

Сегодня главным отличием Марса от Земли, которое не позволяет существовать жизни, является низкая температура на поверхности и отсутствие плотной атмосферы. Все, что нужно - это добавить 2 слагаемых на красную планету, и тогда росток пробьет себе дорогу.

Учитывая небольшую разницу температур (в космосе встречаются планеты -1000 до +20000), это совсем не выглядит непосильной задачей, и Марсу требуется нагреться всего на 30 гр. Цельсия. Это, конечно, ерунда, но все же, откуда взять этот мощный источник энергии? Первоначально, ученые предлагали использовать ядерную энергию: бомбардировать планету водородными бомбами. Это позволило бы нагреть ее очень и очень быстро. Однако, это связано с нежелательными и далекоидущими последствиями, и такой вариант был отвергнут. Самый очевидный и удобный вариант, к которому склоняются сегодня, лежит на самой поверхности. За последние 50 лет температура на Земле значительно выросла, что вызвано человеческой деятельностью по сжиганию ископаемого топлива (гафть,нез и т.д.). Мы вырабатываем углекислоту быстрее, чем Земля способна переработать, газы накапливается, повышая способность атмосферы удерживать солнечное тепло. И в результате, сами того не желая, мы получаем на Земле те результаты, которые жизненно необходимы Марсу: ледники тают, температура растет. Что нам мешает повторить фокус на другой планете?

Таким образом,(возвращаясь на Марс) мы не только повышаем температуру, но и, одновременно, формируем вожделенную атмосферу. Все, что требуется: построить фабрики по производству парниковых газов! Более того, тащить нашу многострадальную нефть сквозь космические расстояния не придется, здесь в изобилии присутствуют свои полезные ископаемые, которые в 1000 раз превосходят по концентрации парниковых элементов ту же нефть. А когда температура растет, атмосфера уплотняется, задерживая тем самым еще больше солнечного тепла, нагревая планету, и процесс ускоряется.

Также есть все основания полагать, что углекислота и вода от прежней марсианской атмосферы (на полюсах, под слоем пыли, буквально в нескольких сантиметрах от поверхности скрывается ледник) не испарились в космос, а заперты в почве, как в губке. Известно, что в летний период они частично высвобождаются, делая атмосферу плотнее на 30%, но в зимний период конденсируются и снова запираются в грунте. Таким
образом, даже слегка нагрев планету человек может запустить цепную реакцию, которая поможет создать волшебный купол из уже существующих на месте элементов.

При следовании этому плану потребуется около 100 лет для достижения необходимой температуры, появления атмосферы и воды в жидком состоянии. Несмотря на очевидную простоту плана (даже по сравнению с последующими этапами терраформирования планеты), этот период представляется самым сложным, т.к никакой инфраструктуры нет, и строить ее придется с нуля.

Но представим, что нашелся больной меценат и бюджетная проблема решена, завершен первый этап. Вода испаряется и накапливается в атмосфере - начинаются дожди, в холодных районах и на большой высоте идет снег. Это еще не пятизвездочный куррот, и климат похож на лето за полярным кругом. Человек еще не сможет дышать новой атмосферой, правда, необходимость в космическом скафандре исчезнет, можно будет обойтись элегантным приспособления для дыхания (напоминающее акваланг для подводного плавания). Тем не менее, эти некомфортабельные условия вполне удовлетворяют запросам многих земных организмов, которые подготовят экосистему к появлению более сложных существ.

Среди таких биологических пионеров, способных к выживанию в экстремальных условиях, невосприимчивые ни к низким температурам, ни даже к радиации - мхи и лишайники. Они питаются очень скромным количеством воды, ухода не требуют, живут на камнях и радуют глаз. Но самое главное, они поглощают солнечный свет и перерабатывают его в полезные вещества, которые в скором будущем станут элементами плодородной почвы, столь необходимой деревьям.

Другой первостепенный элемент для создания образцовой почвы - озон и специальные микробактерии, осуществляющие обмен веществ в грунте. Они точно были раньше на Марсе, заявляют ученые, и маловероятно, что куда-то исчезли. Скорее всего, озон, в результате мощных климатических катаклизмов, вступив в химическую реакцию с другими веществами, образовал с ними новые устойчивые соединения и находится под землей, а замороженные бактерии спят там же, ждут завершения полярной зимы. И когда этот триумфальный момент наступит, температура подрастет еще на пару градусов, а почва напитается перегноем мхов и лишайников, ничто не помешает уже полноценному озеленению планеты. Произрастающие на Земле, высокогорные сосны вполне готовы выступить первопроходцами от «взрослой» фауны, ведь условия высоко в горах практически идентичными Марсианским (в его промежуточном, уже измененном варианте). Потребуется труд нескольких поколений лесников-тераформаторов, с возможным вмешательство генной инженерии, чтобы дальнейший процесс оживления планеты продолжался самостоятельно. Но постепенно леса начнут разрастаться, и наступит ликующий момент, когда планета жадно вдохнет полной грудью новый,
чистый и еще не отравленный индустрией воздух.

Здесь уже не трудно догадаться, прилетает Ноев Ковчег с Зеемли, и процесс эволюции, как таковой, не понадобится. Не придется ждать, пока инфузория станет головастиком, пока пресмыкающиеся вылезут из воды и вырастут в динозавров. Ничего подобного, ведь мы сможем воспользоваться широчайшим изобилием видов на на нашей родной планете (если только к этому знаменательному монету они все окончательно не исчезнут)!

И вот мы уже по-отечески, со слезой умиления, взираем на прекрасный, воссозданный человеком мир, где слон неуверенно, с подозрением топчет марсианскую траву, мартышка скачет по веткам, помечая новую территорию, крокодил у пруда ждет антилопу (которую обещали завести на следующей неделе), а волк воет, не находя Луну. Смотрим, как сложное сообщество: микробы, бактерии, растения, млекопитающие животные и разные другие организмы вступают во взаимодействие, образуя единую, сложную и сбалансированную, самовоспроизводящуюся экосистему. А для этого потребуется не одно тысячелетие! Однако, энтузиасты-ученые говорят, что мы решаем задачу 22 века при помощи возможностей 21 века. К тому моменту технологии, вероятно, достигнут таких вершин, что предложат недоступные сегодняшнему пониманию варианты действий, значительно ускоряющие процесс оживления планет. Более того, они совершенно убеждены, что терраформирование Марса уже вопрос решенный, и прогнозируют начало такого крупномасштабного проекта в ближайшие 50-100 лет. Хочется верить! Но еще больше хочется верить, что мы не угробим нашу собственную Землю до этого момента.

Идея терраформирования Марса - превращение его в так называемого "близнеца Земли" - увлекательная идея. Таяние полярных ледяных шапок, медленное созданием атмосферы, а затем создание условий для растительности, рек и водоемов - этого достаточно, чтобы вдохновить кого угодно.

Но как долго это будет продолжаться, что это будет стоить нам, и действительно ли это эффективное использование нашего времени и энергии?

Таковы были вопросы, представленные двумя документами на семинаре NASA «Планетарное научное видение 2050 года», проходившего с 27 февраля по 1 марта этого года. Первый документ, озаглавленный «Процесс терраформации Марса» (The Terraforming Timeline), представляет собой абстрактный план превращения Красной Планеты в нечто зеленое и пригодное для жилья. Второй, под названием «Терраформация Марса - неверный путь», полностью отвергает идею терраформации и предлагает альтернативу. О втором документе можно будет почитать .

Терраформирование Марса

Первая статья была подготовлена ​​Аароном Берлинером из Калифорнийского университета и Крисом Маккеем из Отдела космических наук Исследовательского центра НАСА в Эймсе. В своей статье два исследователя представляют последовательный график для терраформирования Марса, который включает в себя фазу потепления и фазу оксигенации (обогащение кислородом), а также все необходимые шаги, которые должны этому предшествовать и следовать:

"Терраформацию Марса можно разделить на две фазы: первая фаза включает нагрев планеты от текущей средней температуры поверхности -60 o C до значений, близким к средней температуре Земли до + 15 o C, и воссоздает плотную атмосферу из CO 2 . Эта фаза нагревания относительно проста и длится достаточно быстро - примерно 100 лет.

Вторая фаза подразумевает достижения уровня O 2 в атмосфере, который позволил бы людям и другим крупным млекопитающим нормально дышать. Эта фаза оксигенации является относительно сложной и займет 100 000 лет или больше, если не произойдет какой-либо технологический прорыв".

Прежде чем начать терраформацию Марса, Берлинер и Маккей признают, что необходимо предпринять определенные «претерраформенные» шаги. К ним относятся исследования среды Марса для определения уровня воды на поверхности, уровня углекислого газа в атмосфере и в виде льда в полярных районах и количества нитратов в марсианской почве. Как они объясняют, все это - ключ к практичности создания биосферы на Марсе.

До сих пор имеющиеся данные указывают на все три элемента, существующие в изобилии на Марсе. В то время как большая часть воды Марса в настоящее время находится в виде льда в полярных районах и полярных шапках - ее там достаточно, чтобы в будущем поддерживать круговорот воды - облака, дождь, реки и озера, возможно даже моря. Между тем, по некоторым оценкам, в полярных регионах имеется достаточное количество СО 2 в виде льда, чтобы создать атмосферу с давлением, равным давлению уровня моря на Земле.

О предложении создать щит из искусственной магнитосферы, который бы защитил Марс от потери атмосферы было опубликовано .

Азот является также фундаментальным требованием для жизни и необходимой составной частью атмосферы, и последние данные, полученные ровером Кьюриосити(Curiosity), указывают на то, что нитраты составляют ~ 0,03% по массе почвы на Марсе, что является обнадеживающим фактом для терраформирования. Кроме того, ученым необходимо будет решить некоторые этические вопросы, связанные с тем, как терраформинг может повлиять на Марс.

Например, если в настоящее время на Марсе есть жизнь (или жизнь, которая может быть возрождена), это создало бы неоспоримую этическую дилемму для колонистов.

«Если жизнь Марса связана с земной жизнью - возможно, из-за обмена метеоритами, - то ситуация понятна, и нужно будет решать какие другие типы земной жизни нужно ввозить на Марс и когда. Однако если жизнь Марса не связана с земной жизнью и отчетливо представляет собой вторую форму развития жизни, то возникают важные технические и этические вопросы», говорят исследователи.

Чтобы пройти Фазу Один - «Фазу потепления» - за минимально короткий срок, авторы обращаются к проблеме, знакомой нам сегодня на Земле. По сути, мы изменяем наш собственный климат здесь, на Земле, внося в атмосферу CO 2 и другие техногенные парниковые газы, ​​которые увеличивают среднюю температуру Земли со скоростью несколько градусов по Цельсию в течение столетия. И хотя это происходит непреднамеренно на Земле, на Марсе этот процесс можно было бы перенастроить, чтобы сознательно согреть окружающую среду.

«Сроки для потепления на Марсе после целенаправленного усилия по производству парниковых газов невелики, всего 100 лет», - утверждают они. «Если бы весь солнечный свет на Марсе был захвачен с 100%-ной эффективностью, то Марс нагрелся бы до земноподобных температур примерно через 10 лет. Однако эффективность парникового эффекта, вероятно, составляет около 10%, поэтому время, чтобы сделать Марс "тёплым" будет около 100 лет»

После создания густой атмосферы следующим шагом является превращение ее во что-то пригодное для дыхания людей - где уровень O 2 будет эквивалентен приблизительно 13% атмосферного давления на уровне моря на Земле, а уровень CO 2 будет составлять менее 1%. Эта фаза, известная как «фаза оксигенации», займет значительно больше времени.

Здесь, на Земле, утверждают ученые, высокий уровень кислорода и низкий уровень CO² связаны с фотосинтезом. Эти реакции основаны на энергии Солнца для преобразования воды и двуокиси углерода в биомассу, которая представлена ​​уравнением
H 2 O + CO 2 = CH 2 O + O 2 .

«Если бы весь солнечный свет, попадающий на Марс, был задействован со 100%-ной эффективностью для осуществления этой химической трансформации, для получения высоких уровней O 2 потребовалось бы всего 17 лет. Однако вероятная эффективность любого процесса, который может преобразовывать Н 2 О и СО 2 в биомассу и O 2 Гораздо меньше, чем 100%.

Единственный пример, который мы имеем в процессе, который может глобально изменить CO 2 и O 2 - это глобальная биология. На Земле эффективность глобальной биосферы при использовании солнечного света для вырабатываемой биомассы и O 2 составляет 0,01% Таким образом, временные рамки для создания богатой кислородом атмосферы на Марсе составляют 10 000 х 17 лет, или 170 000 лет».

Тем не менее, они делают скидку на синтетическую биологию и другие биотехнологии, которые, по их утверждению, могут повысить эффективность и сократить временные рамки до 100 000 лет. Кроме того, если бы люди могли использовать естественный фотосинтез (который имеет сравнительно высокую эффективность в 5%) по всей планете, то есть насадить растительность по всему Марсу, тогда временная шкала могла бы быть уменьшена всего до нескольких столетий.

Наконец, они описывают шаги, которые необходимо предпринять, чтобы начать процесс. Эти шаги включают в себя адаптацию текущих и будущих роботизированных миссий для оценки марсианских ресурсов, математических и компьютерных моделей, которые могли бы исследовать соответствующие процессы, инициативы по созданию различных специализированных организмов для Марса, средство для тестирования методов терраформирования в ограниченных условиях и планетарное соглашение, которое установит ограничения и меры защиты.

Говоря о том, насколько долго ждать до начала терраформирования Марса, исследователи говорят, что «кое-что мы могли бы начать делать уже сейчас».

Есть удивительные сходства между марсианской атмосферой сегодняшнего дня и атмосферой, которая была на Земле миллиарды лет назад. Когда Земля только сформировалась, на планете не было кислорода, и она была похожа на пустую, непригодную для жизни планету. Атмосфера полностью состояла из углекислого газа и азота. И кислорода не было до тех пор, пока фотосинтезирующие бактерии, развившиеся на Земле, не произвели достаточное количество кислорода для возможного развития животных. Тонкая атмосфера Марса почти полностью состоит из оксида углерода. Таков состав атмосферы Марса:

• 95,3 % двуокиси углерода
• 2,7 % азота
• 1,6 % аргона
• 0,2 % кислорода

В противоположность этому земная атмосфера состоит на 78,1 % из азота, 20,9 % кислорода, 0,9 % аргона и 0,1 % двуокиси углерода и других газов. Как вы можете догадаться, любым людям, которые захотят посетить Марс уже завтра, придется тащить с собой достаточное количество кислорода и азота, чтобы выжить (мы ведь дышим не чистым кислородом). Тем не менее сходство атмосфер ранней Земли и современного Марса заставило некоторых ученых предположить, что те же процессы, которые на Земле переработали большую часть двуокиси углерода в пригодный для дыхания кислород, можно повторить и на Марсе. Для этого нужно сгустить атмосферу и создать парниковый эффект, который будет нагревать планету и обеспечит подходящую среду обитания для растений и животных.

Средняя температура поверхности Марса составляет минус 62,77 градуса Цельсия, и колеблется от плюс 23,88 градуса до минус 73,33 по Цельсию. Для сравнения, средняя температура на Земле - 14,4 градуса Цельсия. Тем не менее у Марса есть несколько особенностей, которые позволяют рассмотреть его в качестве будущего жилья, как то:

• время обращения ­- 24 часа 37 минуты (Земля: 23 часа 56 минут)
• наклон оси вращения - 24 градуса (Земля: 23,5 градусов)
• гравитационное притяжение - треть земного

Красная планета достаточно близко находится к Солнцу, чтобы испытывать смену времен года. Марс примерно на 50 % дальше от Солнца, чем Земля.

Другие миры, которые рассматриваются в качестве возможных кандидатов на терраформирование, это Венера, Европа (луна Юпитера) и Титан (луна Сатурна). Однако Европа и Титан находятся слишком далеко от Солнца, а Венера слишком близко. К тому же, средняя температура на поверхности Венеры - 482,22 градуса Цельсия. Марс, как и Земля, стоит особнячком в нашей Солнечной системе и может поддерживать жизнь. Давайте узнаем, как ученые планируют превратить сухой холодный ландшафт Марса в теплую и пригодную для жизни среду обитания.

Марсианские теплицы

Терраформирование Марса будет грандиозным процессом, если вообще будет. Начальные стадии могут занять несколько десятилетий или столетий. Терраформирование всей планеты в землеподобную форму займет несколько тысяч лет. Некоторые предполагают и десятки тысяч лет. Как же мы превратим сухую пустынную землю в пышную среду, в которой смогут выжить люди, растения и другие животные? Предлагают три метода:

• большие орбитальные зеркала, которые будут отражать солнечный свет и нагревать поверхность Марса
• парниковые фабрики
• сбрасывание полных аммиака астероидов на планету, чтобы повысить уровень газов

В настоящее время NASA разрабатывает двигатель на базе солнечного паруса, который позволил бы разместить большие отражающие зеркала в космосе. Они расположатся в нескольких сотнях тысяч километров от Марса и будут отражать солнечный свет на небольшой участок поверхности Марса. Диаметром такое зеркало должно быть около 250 километров. Весить такая штуковина будет около 200 000 тонн, поэтому лучше собрать ее в космосе, а не на Земле.

Если направить такое зеркало на Марс, оно сможет повысить температуру небольшого участка на несколько градусов. Суть в том, чтобы сконцентрировать их на полярных шапках, чтобы растопить лед и выпустить углекислый газ, который, как полагают, находится в ловушке изо льда. В течение многих лет повышение температуры выпустит парниковые газы, вроде хлорфторуглерода (CFC), который вы можете найти в своем кондиционере или холодильнике.

Еще один вариант сгущения атмосферы Марса, а значит и повышения температуры на планете, это строительство фабрик, производящих парниковые газы, работающих на солнечных батареях. Люди хорошо умеют выпускать тонны парниковых газов в собственную атмосферу, которые, как считают некоторые, приводят к глобальному потеплению. Этот же тепловой эффект может сыграть добрую шутку на Марсе, если создать сотни таких фабрик. Единственной их целью будет выпускать хлорфторуглерод, метан, двуокись углерода и другие парниковые газы в атмосферу.

Фабрики по производству парниковых газов будут либо отправлены на Марс, либо созданы уже на поверхности красной планеты, и это уже займет годы. Для транспортировки этих машин на Марс, они должны быть легкими и эффективными. Потом парниковые машины будут имитировать естественный процесс фотосинтеза растений, вдыхая углекислый газ и выдыхая кислород. Это займет много лет, но постепенно атмосфера Марса насытится кислородом, благодаря чему астронавты смогут носить только дыхательные аппараты, а не сдавливающие костюмы. Вместо или в дополнении к этим парниковым машинам можно использовать фотосинтезирующие бактерии.

Есть и более экстремальный метод озеленения Марса. Кристофер Маккей и Роберт Зурин предложили бомбардировать Марс большими ледяными астероидами с аммиаком, чтобы выработать тонны парниковых газов и воды на красной планете. Ракеты с ядерными двигателями должны быть привязаны к астероидам из внешней части нашей Солнечной системы. Они будут двигать астероиды со скоростью 4 км/с на протяжении десятка лет, а после выключаться и позволять астероиду весом в десять миллиардов тонн упасть на Марс. Энергия, которая высвобождается в процессе падения, оценивается в 130 миллионов мегаватт. Этого достаточно, чтобы питать Землю электроэнергией в течение десяти лет.

Если есть возможность разбить астероид таких размеров о Марс, энергия одного столкновения подняла бы температуру на планете на 3 градуса по Цельсию. Внезапное повышение температуры вызовет таяние около триллиона тонн воды. Несколько таких миссий за пятьдесят лет могли бы создать нужный температурный климат и покрыть водой 25 % поверхности планеты. Однако бомбардировка астероидами, которые выпускают энергию, эквивалентную 70 000 мегатонных водородных бомб, приведет к задержке заселения людьми на много столетий.

Хотя мы можем достичь Марса уже в ближайшем десятилетии, терраформирование займет тысячи лет. Земле потребовались миллиарды лет, чтобы превратиться в планету, на которой могут процветать растения и животные. Преобразование ландшафта Марса в земной - крайне сложный проект. Пройдет много веков, прежде чем человеческая изобретательность и труд сотен тысяч людей смогут вдохнуть жизни в холодный и пустынный красный мир.