Средняя температура на поверхности Марса составляет −55 °C, а зимой она может падать до −125 °C. Атмосфера соседнего мира почти полностью состоит из углекислого газа и в 100 раз тоньше земной, а вся вода находится в виде льда. Радиационная обстановка также оставляет желать лучшего: у планеты нет озонового слоя, а солнечные вспышки делают поверхность опасной для жизни.
Если человечество когда-нибудь решится на постоянное присутствие на Марсе, первым поколениям колонистов, скорее всего, придется жить под землей. Но в перспективе планету можно попытаться терраформировать — сделать более пригодной для земных организмов. Одна из первых идей: усилить парниковый эффект, растопив полярные шапки из замерзшего CO₂.
В 2015 году основатель компании SpaceX Илон Маск предложил согреть Марс с помощью направленных ядерных взрывов. Однако в 2018 году эту концепцию оспорили ученые NASA. Согласно их выводам, взрывы атомных бомб способные поднять температуру лишь на 10 °C, тогда как для появления стабильной жидкой воды на поверхности нужно потепление не менее чем на 30 °C.
Новое исследование, опубликованное в журнале Geophysical Research Letters, предлагает иной путь. Группа ученых из университета Чикаго, Гарвардского университета и других научных центров смоделировала, как атмосфера Марса отреагирует на постоянный выброс инженерных аэрозолей — частиц, специально созданных для задержки теплового излучения.
Исследователи рассмотрели два типа частиц: графеновые диски диаметром около 250 нм и алюминиевые стержни длиной 8 микрон и диаметром 60 нм. Оба материала поглощают и рассеивают тепловое инфракрасное излучение, поднимающееся от поверхности планеты, и при этом слабо взаимодействуют с солнечным светом.
Модель учитывала не только радиационные свойства частиц, но и их перенос атмосферными течениями, а также сезонные колебания и естественную запыленность марсианской атмосферы.
Результаты оказались обнадеживающими. При непрерывном выбросе алюминиевых стержней (от 3 до 60 л/с) концентрация частиц достигает глобального насыщения менее чем за четыре марсианских года (около 7,5 земных). Примерно через 8 марсианских лет поверхностная температура начинает резко расти — с 3−4 °C выше исходной до 25 °C. Еще через несколько лет она стабилизируется на уровне примерно 35 °C выше доиндустриальной марсианской температуры. Этого достаточно, чтобы на поверхности планеты могла существовать жидкая вода, пишет Phys.org.
Если прекратить выброс аэрозолей незадолго до начала резкого потепления, атмосфера вернется к исходному состоянию всего за четыре марсианских года, что делает процесс потенциально обратимым.
Авторы признают, что их модель учитывает не все факторы. Водяной пар, который начнет поступать в атмосферу при оттаивании, сам является парниковым газом и может усилить потепление. С другой стороны, аэрозоли могут стать ядрами конденсации для облаков, что приведет к выпадению частиц из атмосферы. Усиление ветров у поверхности может поднимать больше естественной пыли, создавая положительную обратную связь.
«В этом исследовании рассматриваются лишь некоторые аспекты того, как выброс инфракрасно-активных частиц может изменить климат Марса. Атмосферные процессы по своей природе сложны, и многие вопросы остаются открытыми», — отметили авторы.
Тем не менее работа демонстрирует, что инженерные аэрозоли могут стать более безопасной и управляемой альтернативой ядерным взрывам для будущего терраформирования Красной планеты.
Ранее Наука Mail рассказывала о находке на Марсе дельты древней реки.
