Сделать окружающую среду Марса более дружелюбной – это не та задача, для которой необходимы усилия всего человечества.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy, раскрывается идея, благодаря которой некоторые участки Марса можно сделать пригодными для жизни относительно дешево и эффективно – для этого всего лишь необходимо распылить по поверхности тонкие слои аэрогеля на основе диоксида кремния. Этот аэрогель обладает изолирующими свойствами и будет способствовать нагреву грунта, что в конечном счете приведет к таянию водяного льда под поверхностью Марса. Еще одно полезное свойство аэрогеля – блокирование ультрафиолетового излучения, что может потенциально благоприятно повлиять на развитие фотосинтезирующих организмов на Марсе. По словам членов исследовательской группы, эту технологию можно применить уже в ближайшем будущем.
Так мог выглядеть наш сосед миллиард лет назад
В далеком прошлом поверхность Марса была гораздо более пригодна для развития жизни, чем сейчас – там имелись реки, озера и даже целый океан! Но 4 миллиарда лет назад планета потеряла свое магнитное поле, после чего условия на ней резко ухудшились.
От былой атмосферы практически не осталось следа – ее сдул поток заряженных частиц, исходящих от Солнца. И теперь она утеряла способность удерживать тепло. Поверхность стала холодной и сухой, а единственными возможными пристанищами для жизни остались лишь подземные водоносные горизонты.
Множество разговоров о том, как сделать марсианскую поверхность вновь жизнепригодной, сводятся к одному тезису – нам необходимо восстановить атмосферу. Например, путем испарения огромного количества водяного льда и замороженной двуокиси углерода. Но такие процессы чрезвычайно энергозатратны, потребуют очень большого финансирования и отнимут много времени. Возможно, что доцент кафедры экологических наук и инженерии Роберт Вордсворт вместе со своими коллегами нашел альтернативное решение для этой проблемы.
По его словам, к созданию этой работы их вдохновили темные пятна на углекислотных полярных шапках Марса – считается, что они возникают благодаря твердотельному парниковому эффекту, когда солнечные лучи проникают внутрь полупрозрачного льда, расплавляя его.
Вордсворт и его команда решили достичь аналогичного эффекта, используя аэрогелели на основе кластеров диоксида кремния, соединенных в сети на наноуровне. Этот материал по большей части состоит из воздуха (97%) и широко используется в качестве изолятора на Земле и за ее пределами. Исследователи испытали аэрогель в воссозданных марсианских условиях с тем же количеством солнечного излучения, что достигает Красной планеты в действительности. Они обнаружили, что слой аэрогеля толщиной в 2-3 сантиметра может повысить температуру грунта под ним на 50 градусов по Цельсию.
Разница температур при применении аэрогеля в виде частиц (слева) и в виде плиток (справа). Цветами обозначены различные плотности теплового потока, который достигает поверхности Красной планеты
Этого достаточно, чтобы растопить подземный лед и поддерживать его в этом состоянии на глубине нескольких метров в течение всего года. Аэрогель на основе диоксида кремния также блокирует ультрафиолетовое излучение, защищая от вредоносных лучей все, что находится под ним.
Слева график пропускания UVA (длинноволнового ультрафиолетового излучения) и UVB (средневолнового ультрафиолетового излучения) через слои аэрогеля (в виде частиц и плиток) толщиной от 1 до 3 см. Справа тот же график для UVC (коротковолновое ультрафиолетовое излучение).
Аэрогель может быть распылен непосредственно на поверхности планеты. По словам Вордсворта, его можно использовать для строительства теплиц, в которых можно было бы выращивать продовольственные культуры и другие растения.
Исследователи считают, что этот метод можно использовать в широком диапазоне местностей Марса. Практически в любом месте между 45 градусами северной широты и 45 градусами южной широты достаточно солнечного света, чтобы вызвать существенное потепление. И в этой огромной полосе есть много областей, которые имеют обильные запасы подповерхностного водяного льда и постоянные ветра (чтобы сдувать блокирующую свет пыль с аэрогеля).
Это исследование является лишь первым шагом к понимаю того, как можно преобразить Красную планету – за ним последует тестирование этой технологии в земных аналогах марсианской поверхности, вроде арктических местностей или чилийской пустыни Атакама.
Интересные материалы о Марсе: