Рано или поздно человечеству придется покинуть родную планету. Возможно, Марс станет первым шагом на этом длинном пути. Но как сделать Красную планету более гостеприимной для человека?
В 2016 году американский промышленник Илон Маск в эфире вечернего юмористического шоу поделился мыслью, что ядерная бомбардировка марсианских полюсов могла бы превратить Красную сухую и холодную планету в более комфортную для человека. Его шутку подхватили многие СМИ, но почти никто не попытался взглянуть на ситуацию в контексте современных научных знаний о Марсе. Так нужно ли на самом деле бомбить Марс?
Земля 2.0
Еще в XIX веке астрономы наблюдали сезонную изменчивость марсианских полярных шапок. Тогда ученые считали, что оттаивающие полярные льды наполняют ирригационные каналы марсиан. К середине XX века новые методы исследований позволили определить состав атмосферы и средние температуры Марса, после чего появились обоснованные предположения о том, что шапки состоят не из водяного, а из углекислотного льда (сухого льда). Первые космические аппараты уточнили состав марсианской атмосферы, температуру на поверхности и состав полярного льда, который действительно оказался углекислотным. В это же время человечество преуспело в развитии ядерного вооружения. Тогда-то и возникла идея бомбить марсианские полюса.
Роберт Зубрин, аэрокосмический инженер, популяризатор космических исследований, основатель и президент «Марсианского общества», автор книги «Как выжить на Марсе» (1996): «Самый очевидный способ поднятия температуры на Марсе — строительство заводов по производству галогенуглеродов, самых сильных парниковых газов. Фактически одна из их вариаций — хлорфторуглерод (ХФУ). Из-за своего сильного содействия парниковому эффекту и влияния на нарушение озонового слоя он был запрещен на Земле в 1990-е годы. Тем не менее, аккуратно выбирая галогенуглеродные газы и избегая использования хлора (то есть нужны фторуглероды), мы можем построить защитный озоновый слой в марсианской атмосфере. Самый простой в производстве подобный газ — это перфторметан, CF4, также обладающий привлекательной жизнестойкостью (стабилен в течение более 10 000 лет) в верхней атмосфере нашей планеты. Парниковый эффект от использования перфторметана может быть увеличен добавкой небольшого количества других фторуглеродов (наподобие C2F6 и С3F8). Они должны заблокировать пропуски в инфракрасном спектре, которые может оставить атмосферное одеяло из одних лишь газов CF4 и CO2. Для выполнения плана нам потребуются значительные промышленные мощности — 2−4 ГВт, если мы хотим построить газовое одеяло относительно быстро. Для Земли это небольшое количество: там 1 ГВт тратится только на то, чтобы обеспечить энергией типичный американский город с населением в миллион человек».
Идея терраформирования (создания землеподобных условий) вырисовывалась простая и логичная. Сначала ядерными бомбами, ударами астероидов или с помощью гигантских зеркальных отражателей на орбите растапливаем полярный углекислотный лед, повышая плотность атмосферы. Углекислый газ создает парниковый эффект, поэтому температура растет, грунт оттаивает, и на Марсе снова начинают течь реки и идти дожди. После этого сравнительно быстрого периода обогрева планеты придется заслать на Марс одноклеточные водоросли и подождать несколько тысяч лет, пока они не создадут там пригодную для жизни атмосферу.
Разбитые надежды
В 2005 году европейский космический аппарат ESA Mars Express с помощью радара MARSIS изучил полярные шапки планеты. Оказалось, что постоянные ледяные отложения, которые не меняются во время смены сезонов, — это не углекислота, а замерзшая вода. А сухой лед на полюсах — тонкая корочка, намерзающая зимой. Об этом догадывались и ранее, но соотношение углекислотного и водяного льда было неясным.
Бомбить воду бесполезно — она требует слишком много тепла для оттаивания и имеет слишком высокую для Марса температуру замерзания. Даже если выпарить полярные льды, вода сконденсируется в верхних слоях атмосферы, замерзнет и выпадет в виде снега. Кроме того, водяные облака и снежный покров эффективно отражают солнечный свет, поэтому, испарив полярную воду, можно получить снегопады, которые еще сильнее выморозят атмосферу Марса, — ведь солнечный свет будет отражаться от снега, а не поглощаться грунтом. Мощность водяных отложений на севере превышает 1,5 км, а на юге достигает 3,5 км. Сезонные же льды, намерзающие зимой, — это действительно углекислота, но толщина их слоя зимой на северном полюсе не превышает 3 м, а на южном — 8 (из-за особенностей вытянутой орбиты Марса зима в южном полушарии короче, но холоднее). Летом вся сезонная углекислота испаряется на северном полюсе и откладывается на южном, при этом атмосферное давление на планете падает на треть от максимального значения. В среднем давление на Марсе составляет 7,1 миллибар (0,7% от земного). Так что даже если мы сможем нагреть оба марсианских полюса одновременно, вряд ли давление на Марсе подойдет к 10 мбар (1% от земного).
Если же нам нужна планета с атмосферой, пригодной даже не для жизни, а хотя бы для безопасного существования, давление на Марсе необходимо повысить не менее чем в десять раз, до «предела Армстронга» — 60 мбар, ниже которых вода закипает при температуре человеческого тела. А лучше повысить давление на Марсе в 50 раз — тогда условия приблизятся к существующим на Эвересте: дышать при этом невозможно, но хотя бы можно обойтись без скафандра.
Капля в море
В 2005 году космический аппарат NASA Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) обнаружил в верхней части южной полярной шапки залежи углекислого льда. Они частично прикрыты водяным льдом и находятся в центральной, самой холодной части полярной шапки, поэтому летом практически не испаряются. Оценив полученные данные, ученые сделали вывод, что на южном полюсе Марса залегает от 9500 до 12 000 км³ льда. Звучит солидно, но если эти залежи выпарить, то плотность атмосферы повысится менее чем в два раза. Тогда есть ли какой-нибудь смысл растапливать запасенный углекислотный лед?