Исследователи поделились идеей распылять в атмосфере Красной планеты наноразмерные диски из графена, чтобы создать парниковый эффект и повысить температуру на 30 градусов. Проблема в том, что для этого потребуются производство сотен тысяч тонн материала и гигантские энергозатраты — как минимум несколько десятков ядерных реакторов или солнечные фермы размером с целый город.
Марс, окруженный теплой и влажной атмосферой, в представлении художника / © NASA/MAVEN/Lunar and Planetary Institute
Превращение Марса в подобие Земли и хотя бы более гостеприимное место означает решение целого букета крайне трудных задач. Во-первых, необходимо защититься от радиации, уровень которой примерно в 250 раз выше земного. Во-вторых, разреженная марсианская атмосфера на 95 процентов состоит из углекислого газа и создает давление всего в 0,6 процента от земного. Это примерно как на высоте 35 километров над Землей.
В таких условиях вода не может существовать даже в самый теплый день: лед при нагревании сублимирует, то есть сразу испаряется, минуя стадию жидкости. В довершение всего — температура, которая никогда не поднимается выше примерно плюс 20 градусов Цельсия, а опускается часто до минус 125 градусов.
Проблемой холода и отчасти давления недавно занялись ученые из США, Великобритании, Бразилии и других стран. Они предположили, что оптимальным решением может стать распыление в атмосфере мельчайших твердых частиц. По расчетам, они должны создать искусственный парниковый эффект: удерживать тепло в атмосфере и таким образом повысить средние глобальные температуры на Красной планете на 30 градусов.
В статье, выложенной на сервере препринтов arXiv.org, исследователи сравнили два материала: алюминиевые стержни и графеновые диски. Второй вариант оказался более удачным — для достижения того же эффекта с ним потребуется меньше энергии.
Напомним, графен — это кристаллы атомов углерода, выстроенные в форме шестиугольников. Они одновременно легкие и прочные, но в данном случае привлекательнее всего их способность поглощать инфракрасное излучение, блокировать ультрафиолетовое и при этом пропускать видимый свет.
Получать графен предполагается непосредственно на Марсе из атмосферного углекислого газа путем электролиза примерно по такому принципу, по которому работает генератор кислорода MOXIE, тоже созданный для Марса. По сути, это дополнение, усложнение схемы его работы: после отделения от диоксида углерода атомов кислорода нужно использовать оставшийся от этого процесса угарный раз и пропустить его через специальный реактор, где при очень высоких температурах можно получить графен. Далее предстоит из отдельных кристаллов сформировать наноразмерные диски, к примеру, под действием электромагнитных полей. Это тоже сложный и энергозатратный процесс.
Но самое интересное, что для достижения необходимого потепления марсианского климата нужно несколько десятилетий подряд распылять эти графеновые диски со скоростью как минимум 4,5 килограмма в секунду, а желательно в 10 раз больше. Для этого потребуется с трудом вообразимая энергетическая инфраструктура: только для производства минимально необходимого количества графена нужны 360 мегаватт.
По расчетам авторов статьи, достижение подобной энергомощности означает развертывание на Марсе инфраструктуры общей массой примерно 50 тысяч тонн. Такой инфраструктурой могут стать либо десятки атомных реакторов, либо солнечные электростанции размерами в сотни футбольных полей. Соответственно, с учетом процессов формирования дисков из полученного сырья и их распыления энергозатраты возрастают в несколько раз.
