Марстағы өмір: жақында ашылған жаңалықтар бізді Қызыл планетаға көшуге қаншалықты жақындатады және бұл қанша уақытты алады.
16 тамыз 2019 жылы эксцентрикалық миллиардер және өнертапқыш Илон Маск твиттерде Нуке Марсқа жазды! («Марсты ядролық бомбалармен ұрайық!»). Марс - және адам онымен не істей алады - кем дегенде Рэй Брэдберидің «Марсиан шежіресі» фильмінен бастап адамзатты алаңдатады. Бірақ жарты ғасыр бұрынғы қиялдар мен біздің күндеріміздің арасында үлкен айырмашылық бар: соңғы ғылыми жаңалықтар Марстағы өмір туралы әңгімелерді қиял үйірмелерінен зерттеушілердің кеңселеріне, тіпті бизнесмендерге ауыстырды.
Күн жүйесінің төртінші планетасы Жердің радиусы бойынша жартысына тең, алайда ол бүкіл жер континенттеріне тең (бақытқа орай, мұхиттар жоқ), сонымен қатар 2008 жылы НАСА зерттеу зонды сол жерден су тапты (жылы мұз формасы). Ғаламшарды қоныстандыру үшін азғырулардың болуы таңқаларлық емес және сөзбе-сөз 2019 жылдың шілде айында ракеталық қозғалтқыштар бірінші рет әуеге көтеріле алды Starhopper, бірнеше жылдан кейін Starship-ке айналатын прототип - Марсқа ұшу үшін арнайы жасалған зымыран мен ғарыш кемесі. Starship-тің толық қайта пайдаланылуының арқасында (жүзден астам пайдалану) Марсқа ұшу құны құлдырауы керек.
Сонымен қатар, Марстағы орташа жылдық температура -63 градус Цельсий, шамамен Восток Антарктика станциясымен бірдей. Ол жерде өте суық, өйткені оның атмосферасы Жерге қарағанда 150 есе жұқа. Осындай жұқа газ қабығымен парниктік эффект өте әлсіз, сондықтан ол суық. Мәселені Марстағы климаттық жағдайларды Жер климатына жақындату арқылы шешуге болады - бұл процесті терраформинг деп атайды. Марс жағдайында бұл үшін планетаның беткі қабатын қандай да бір түрде қатты қыздыру керек, ол тіпті ең жақсы жылдары осы жерден 56 миллион шақырым қашықтықта орналасқан.
Ғалымдар бұл проблемамен айтарлықтай күресуде, ал жақында 2019 жылдың жазында Қызыл планетаны өмір сүруге әдеттендірудің әдеттен тыс әдісі ұсынылды - бұл, ең болмағанда, ішінара. Экзотикалық гельдік материалдан жасалған қалыңдығы бір-екі сантиметр болатын мөлдір күмбез жергілікті жердің жарықсыздығы жағдайында Марс топырағының жердегі имитациясын қыздыратыны соншалық, ол қосымша жылытусыз өсімдік тіршілігін қолдай алады. Бұл нағыз сенсация. Біз сізге бірнеше жылдан кейін Марстың өрістерімен өтіп, бірден екі айды тамашалау үшін не істеуге болатындығын айтамыз.
Airgel күмбездері: ғалымдар бір ай бұрын ашқан 80 деңгейлі жылыжайлар
Тікелей соңғы жаңалыққа барайық. 2019 жылдың шілдесінде ғалымдар тобы қарапайым зертханалық тәжірибелер жүргізді, онда олар Марс топырағының аналогын сирек кездесетін атмосфераға және Марс температурасына ие камераға орналастырды. Содан кейін олар күмбездерде бір шаршы метрге 150 Вт энергия беретін шамдармен жарқырады - күн Марстың бетіне орта есеппен қанша береді.
Бұл таңқаларлық болып шықты: аздап сыртқы қыздырусыз, үстіңгі жағынан гель күмбезімен жабылған Марс топырағының беті нөл градустан сәл жоғары қызды. Қалыңдығы небары екі сантиметр болатын күмбез көрінетін жарықты жақсы өткізіп, топырақты жылытады, бірақ ультрафиолет, инфрақызыл сәуле мен жылуды өте нашар өткізеді. Оны өндіруге қажетті шикізат (қарапайым құм) Марста да, Жерде де көп.
Қарапайым мөлдір күмбезбен жерді 65 градусқа жылыту ғажайыпқа ұқсайды, өйткені жердің астынан арнайы жылу оқшаулағышы жоқ және жылудың бір бөлігі әлі де бүйірлеріне кетеді. Яғни, мұздатылған жерді ақылды түрде ұйымдастырылған клеенкамен жауып тастауға ұқсайды - содан кейін бәрі өздігінен болады. Бірақ мұнда ерекше керемет жоқ. Аэрогельдер 1931 жылы табылды, және шын мәнінде бұл кәдімгі алкогольді гель, одан барлық спирт жылумен буланып, ауамен толтырылған арналар желісін қалдырады. Қалыңдығы бірдей жылу оқшаулау қасиеттері көбік пен минералды мақтадан 7,5 есеге дейін жоғары, ал ол іс жүзінде мөлдір. Одан және Жерден жасалған әдеттегі тұрғын үй толық мөлдір бола отырып, ұзақ полярлық түнді қоспағанда, жылытуды қажет етпейді.
Бір қызығы, іс жүзінде бұл материал Марста тексеріліп үлгерген: американдық роуэрлер ауа температурасы -90 градусқа дейін төмендеуі мүмкін болған Марс түнінде ішкі аспаптары салқындатылып кетпес үшін аэрогельді пайдаланады.
Мұндай күмбездерді бір күн Марсқа жылжытуды ұсынған зерттеушілер аэрогель күмбездерін алыс қашықтыққа тасымалдау оңай екенін атап өтті. Сонымен қатар, жердегі зертханалардағы тәжірибелер көрсеткендей, қызанақ тіпті температура қалыпты болса, Марс топырағының аналогында толығымен өседі. Олар үшін де көп су жұмсаудың қажеті жоқ: оның күмбез астынан буланатын жері жоқ, яғни оның аз мөлшерін де өсімдіктер «шеңбер бойымен» үнемі тұтынады. Айтпақшы, бұл ұсыныстарды растау үшін авторлар эксперименттерді Антарктидаға - климаты мен сусыздығы жағынан Марсқа өте жақын құрғақ Макмурдоның аңғарларына ауыстыруды жоспарлап отыр.
Маск дұрыс айтады: Марсты шынымен де бомбалауға болады - мүмкін пайдалы (бірақ факт емес)
Мәселені шешудің ең радикалды әдісі, жиі кездесетін сияқты, Илон Маск ұсынған: Марс полюстерін термоядролық бомбалармен бомбалау. Жарылыстар көмірқышқыл газын буландыруы керек, бұл осы планетаның полярлық қақпақтарындағы мұздың көп бөлігін құрайды. CO2 парниктік эффект жасайды, яғни төртінші планетадағы ядролық бомбалардан ол ұзақ уақыт бойына қызады.
Рас, 2018 жылы NASA қаржыландырған зерттеу мүлдем басқа көзқарасты алға тартты: тіректерді бомбалау бекер. Жалпы алғанда, Марстың барлық көмірқышқыл газы елеулі жылыну үшін жеткілікті атмосфераны құру үшін жеткіліксіз. «Насов» ғылыми тобының есептеулері бойынша көміртегі диоксидінің полярлық қақпақтарын ерітіп, ондағы қысымды 2,5 есе ғана көтеруге болады. Ол жылы болады, бірақ бәрібір Антарктиданың температурасы - және атмосфера біздікінен 60 есе жұқа. Шығарма авторлары өз көзқарасын сынаған адамды тікелей атап өтті: Илон Маск. Бірақ бұл, оны, тіпті, мазалаған жоқ сияқты.
Марста да сіз мыңдаған шақырымдық каньон таба аласыз және оған қоныстанасыз.
Марста жер бетінде кездеспейтін өте ерекше рельефтік ерекшеліктер бар. Солардың бірі - күн жүйесінде белгілі ең ұзын ұзындығы 4000 шақырымға созылатын Маринер алқабындағы каньон жүйесі. Оның ені 200 шақырымға дейін, ал тереңдігі 7 шақырымға дейін. Бұл дегеніміз, каньондардың түбінде атмосфералық қысым бір жарым есе жоғары және планетаның қалған бөлігіне қарағанда айтарлықтай жылы және ылғалды. Дәл осы Маринер алқабының бір бөлігінде ғарыштық аппараттар су буынан шыққан тұмандарды суретке түсіреді (төменде суретте), ал басқа аудандардың беткейлерінде құмдағы ағындардың қараңғы іздері және бұл ағындар күмәнді түрде суға ұқсас.
Маринер аңғарлары барлық жерде кең емес - кейбір жерлерде олардың ені бірнеше шақырымға жетеді. Мұндай жерлерді жылуды сақтап, жергілікті жоғары температураны қалыптастыру үшін жеткілікті болады деп есептеп, әйнек күмбезбен жабу бұрыннан ұсынылған. Мұндай аймақтың үстіндегі аэрогель күмбезі өзіндік жауын-шашын мен суы бар жергілікті салыстырмалы жылы климаттың қалыптасуына әкелуі мүмкін. Мұндай жерлерді біртіндеп салуға болады, ал күмбездермен көмкерілген аумақ неғұрлым үлкен болса, соғұрлым орташа температура жоғарылайды (қабырғалар арқылы жылу шығыны аз болады). Сонымен, шын мәнінде, осындай біртіндеп «жылжып» келе жатқан терраформалау планетаның өте үлкен аумағын алуы мүмкін.
НАСА-ның есептерінде қандай қате бар және неге келіспейтін ғалымдар SpaceX-ке жалданып отыр?
Марстың Жердің температурасына дейін жаһандық жылынуының оңай жолы бар. Ғалымдардың тағы бір тобы атап өткендей, біз бұл әдісті Жерде өз атмосферасына 37 миллиард тонна көмірқышқыл газын шығаруды және планетадағы температураны біртіндеп жоғарылатуды қаламай, қолданып көрдік. Бұл жол парниктік газдар.
Әрине, Марста жағылған жағдайда парниктік эффект жасай алатын көмір жоқ. СО2 - бұл ең тиімді парниктік газ емес. Жақсы үміткерлер бар, олардың ішіндегі ең перспективалысы SF6. Оның молекуласы бір күкірт атомынан тұрады, оның айналасында алты фтор атомы шығады. «Көлемділігі» арқасында молекула ультрафиолет те, инфрақызыл сәулеленуді де жақсы ұстайды, сонымен бірге көрінетін жарықты жақсы өткізеді. Парниктік эффекттің күші жағынан ол көмірқышқыл газынан 34 900 есе көп. Яғни, осы заттың миллион тоннасы ғана адамзаттың шығаратын ондаған миллиард тонна СО2 сияқты парниктік эффект береді.
Сонымен қатар, SF6 газы өте берік - оның атмосферадағы өмір сүру уақыты сыртқы жағдайларға байланысты 800-ден 3200 жылға дейін. Бұл оның Марс атмосферасында ыдырауы туралы алаңдаудың қажеті жоқ дегенді білдіреді: өндірілгеннен кейін ол ол жерде ұзақ уақыт сақталады. Сонымен қатар, газ адамға және барлық тірі организмдерге зиянсыз. Шындығында, Марста бұл өте пайдалы, өйткені ол ультрафиолет сәулелерін озоннан гөрі нашар ұстайды, ол әлі жоқ.
Есептеулерге сәйкес, шамамен 100 жыл ішінде осы типтегі супер-парниктік газдарды айдау планетада температураны ондаған градусқа көтеруі мүмкін.
Біраз ертерек, НАСА-ның қолдауымен, дәл осындай сценарийді сипаттайтын тағы бір ғылыми жұмыс жүргізілгені қызықтырады - Марстың тиімділігі артқан техногендік парниктік газдардың әсерінен терраформациясы. Бұл жұмыстың авторларының бірі НАСА-да ұзақ уақыт жұмыс істеген Марина Маринова болды, ал бүгін ол SpaceX-ке жұмысқа орналасты. Оның үстіне, Илон Масктың өзі оны автордың бірі деп атап, Марста СО2-тің болмауы туралы айтылған жұмысты сынап, оның температурасы Жерге жақын планетаға айналуына жол бермейді дейді.
Мұндай суперқуатты парниктік эффекттің маңызды ерекшелігі: Марс топырағын жылығаннан кейін ондағы байланысқан CO2 ғаламшардың қызуын одан әрі арттыра отырып, атмосфераға таралуы керек.
Марс шынымен қашан Жерге ұқсайды?
SF6 шынымен де бүкіл планетаны өзгерте алатынымен, бұл ертең болмайды деп түсіну керек. Есептеулерге сәйкес, бұл үшін сіз жылына миллиардтаған киловатт-сағат жұмсауыңыз керек - және оларды Марсқа жұмсап, фтор мен сұр топыраққа бай топырақтан бірдей SF6 газын жасайсыз. Яғни, жерді өзгертуді қалайтындар планетада 500 мегаваттық атом электр станциясын, үнемі атмосфераға SF6 газын шығаратын автоматтандырылған өндіріс орындарын салуға мәжбүр болады. Бұл процесс жүз жылдық жұмысынан кейін нақты нәтижелер береді. Жақсы, немесе фабрикаларды құруға өте үлкен инвестициялармен сәл тезірек.
Осы уақыт ішінде өз қызметін ұсынатын және Марсты зерттейтін адамдар бір жерде тұруға мәжбүр болады. Планетаның жергілікті трансформациясы үшін олардың қоныстанған жерлеріндегі ең жақсы шешім аэрогель күмбездері болатыны анық. Яғни, қажет болған жағдайда терраформалау бірден екі жолмен жүреді: жергілікті - қазіргі колонизаторлар үшін күмбездер көмегімен - және ғаламдық - жалпы планета үшін.
Марста кім өмір сүре алады - және бұл неге маңызды
Жақын арада Қызыл планетадағы алма ағаштары гүлдемейді, бірақ ашық өсімдіктер ол жерге біз ойлағаннан ертерек келуі мүмкін.
Сонау 2012 жылы неміс аэроғарыш агенттігі арктикалық қыналар Xanthoria элегандарымен тәжірибе өткізді. Ол Жерден 150 есе төмен қысымда - оттегі жоқ, Марс температурасында ұсталды. Қоршаған ортаның жат табиғатына қарамастан, қыналар тірі қалып қана қоймай, сонымен қатар фотосинтездеуді сәтті жоғалтпады (күндізгі жарыққа еліктейтін кезеңдерде).
Демек, Марстың бірқатар аймақтарында - сол Теңізшілер алқабында - экваторлық аймақтағы мұндай организмдер қазірдің өзінде өмір сүре алады. Марста SF6 газын өндіру басталғаннан кейін оларға қолайлы аумақ тез кеңейе бастайды. Басқа қыналар сияқты, талғампаз Ксантория фотосинтез кезінде оттегін шығарады. Шындығында, шамамен 1,2 миллиард жыл бұрын жердегі қыналардың босатылуы (жоғары өсімдіктерден 0,7 миллиард жыл бұрын) жердің атмосферасында оттегінің құрамын қазіргі құрлықтағы таулы деңгейге дейін күрт көтеруге мүмкіндік берді. Сірә, Марста қыналар бірдей функцияны атқаратын болады - атмосфераны ондағы күрделі тіршілік иелеріне өмір сүру оңай болатындай етіп дайындау.
Мүмкін адамдар.
