Земляне давно думают о возможностях колонизации Марса, но пока эта планета совсем непригодна для жизни — как минимум из-за низкой температуры. Теперь американские физики предложили способ согреть Красную планету с помощью распыленных над ее поверхностью металлических наночастиц. Такой метод может уплотнить атмосферу и растопить подповерхностные льды.
Изображение марсианского вулкана Гора Арсия с облаком длиной почти 1500 километров, которое формируется на ветру / © Arsia Mons Cloud — Mars Express, Justin Cowart.
На поверхности Марса давно открыли следы крупных рек, ручейков и водоемов, что говорит о Красной планете как о некогда жизнепригодной. Сейчас же это пустыня с ледяными шапками на полюсах и жидкой водой под поверхностью. Марс обезвожен вследствие некоего события, лишившего его плотной атмосферы — сегодня это тонкий слой углекислого газа, который в 61 раз менее плотный, чем земная атмосферы.
Из-за этого парниковый эффект слишком слабый, чтобы поддерживать благоприятную температуру: существующая атмосфера добавляет температуру всего в пять кельвин. И такие условия не позволяют жизни возникнуть или хотя бы выжить, если привезти ее с Земли.
Некоторые колебания температуры возникают при пылевых бурях — такой эффект фиксировали в 2018 году, когда «пылевое одеяло» накрыло Красную планету, нагрев приповерхностный воздух почти на один кельвин.
Чтобы вернуть Марсу прежнее тепло, группа американских физиков предложила распылить над его поверхностью искусственную пыль из наностержней алюминия и железа. Марсианская пыль, вздымаемая ветром на десятки километров, рассеивает и поглощает тепловое излучение. Подобного аэрозольного эффекта можно добиться с помощью наночастиц размером с обычные блестки. Результаты научной работы опубликованы в журнале Science Advances.
Физики с помощью климатической модели с многослойной атмосферой сымитировали воздействие наностержней длиной девять микрометров и сечением 0,16 на 0,16 микрометра (соотношение сторон — 60:1). Расчеты показали, что такая металлическая пыль, подчиняясь броуновскому движению, поглощает и рассеивает солнечный свет активнее марсианской пыли и будет оседать примерно 10 лет. После распыления наночастиц в самый теплый период в году парниковый эффект создаст условия почти в пять тысяч раз эффективнее для таяния подповерхностной воды, чем нынешние.
Первый выброс, как отметили ученые, можно провести с помощью трубы на высоте до 100 метров и со скоростью 30 литров за секунду (для сравнения, обычный садовый разбрызгиватель распыляет за секунду литр воды). Время жизни частичек можно увеличить, если конструкция позволит им самостоятельно подниматься, а не ждать порыва марсианского ветра. Модель показала, что такой аэрозоль может повысить глобальную температуру планеты до 245 кельвин, или минус 28,15 °С. Нынешняя средняя температура равна 210 кельвин, или минус 63 °С.
Спустя несколько месяцев потепления, по прогнозу физиков, атмосферное давление на Красной планете вырастет примерно на 20%, затем — еще в 2-20 раз. Уплотнение атмосферы может занимать столетия — столько времени уйдет на испарение углекислого газа. Однако, подчеркнули исследователи, такое потепление не сделает Марс пригодным для жизни с кислородным фотосинтезом. Для цианобактерий в марсианском воздухе слишком мало кислорода, а в почве много перхлоратов.
У предложенного метода есть и несколько недостатков. Во-первых, чтобы предотвратить оледенение частиц, их, вероятно, нужно будет покрыть тонким гидрофобным материалом.
Во-вторых, чтобы создать такое количество наностержней, придется задействовать одну сотую земного производства металлов. И их еще необходимо обработать. Хотя металл можно заменить на биосинтезированный магнетит или углеродные наноматериалы шириной меньше двух нанометров. Графен может справиться с нагреванием Марса еще эффективнее, подытожили авторы исследования.
