Перед вами большая статья, посвящённая критике идеи терраформирования Марса. Очень трудно, и главное — зачем? Есть идеи получше...
Масштабы и трудности преобразований
Необходимо увеличить массу атмосферы Марса, сделав её почти в три раза большей, чем на Земле, добившись показателя около 26 тонн на квадратный метр. Это связано с тем, что Марсу с его низкой гравитацией требуется гораздо большая масса атмосферы для достижения того же атмосферного давления. На Марсе почти наверняка не хватит углекислого газа для этого.
Необходимо удалить почти весь углерод из атмосферы, оставив кислород, потому что диоксид углерода в концентрации 1% или выше ядовит для человека.
Если вы сделаете это с помощью фотосинтеза, то это займет около 100 000 лет, даже если у вас столько же растительности, сколько на Земле. Это потому, что уровень освещённости на Марсе вдвое меньше, чем на Земле. Кроме того, исходя из предыдущего, здесь теперь намного больше атмосферы, которую нужно преобразовать.
Кислород постоянно добавляется в атмосферу Земли и медленно удаляется из неё. Даже если бы мы потеряли всю растительность, его уровень на Земле не изменился бы заметно в течение тысяч лет.
Итак, нужно удалить огромное количество углерода, достаточное, чтобы покрыть поверхность на глубину до нескольких метров. Очевидно, что в конце этого процесса планета должна быть покрыта углеродной органикой толщиной в несколько метров, извлечённой из атмосферы путем фотосинтеза. Неудивительно, что это займет 100 000 лет...
В атмосфере должно содержаться около 20 тонн азота на квадратный метр. Нам нужен азот в качестве буферного газа, и опять же, чтобы достичь земного давления, нам понадобится его гораздо больше, чем для Земли.
На Марсе есть нитраты, но мы не знаем их количества. Марс может иметь огромное количество нитратов, секвестрированных под поверхностью из его бывшей (старой) атмосферы. Но нам понадобится способ расщепить эти нитраты и вернуть азот в атмосферу (при условии, что их достаточно). Мы можем использовать и другой инертный газ вместо азота, но нет очевидного кандидата, которого на Марсе много.
Необходимо согреть Марс каким-нибудь искусственным способом. Атмосфера, подобная земной, не будет достаточно тёплым «одеялом» на марсианском расстоянии от Солнца. Даже в тропиках деревьям будет холодно.
Здесь есть два основных предложения. Первое, наиболее популярное — это создание мощных парниковых газов, которое включает в себя добычу кубических километров флюоритовой руды в течение ста лет и строительство 500 полномасштабных атомных электростанций, чтобы обеспечить себя электричеством, необходимым для производства парниковых газов.
Другой вариант — построить тонкоплёночные зеркала на орбите вокруг Марса. Это может казаться проще, пока вы не поймёте, что эти зеркала должны иметь общую площадь размером с саму планету. Подход с парниковыми газами считается «более простым решением».
Нужно что-то сделать, чтобы солнечные бури не разрушили атмосферу, как это уже случалось в прошлом. Это не насущная проблема, но атмосферу можно было бы потерять за миллионы лет. Или, может быть, вы должны пополнять атмосферу — поддерживать её каким-то технологическим способом в обозримом будущем. Производство парникового газа должно продолжаться бесконечно.
Нужно каким-то образом найти огромное количество воды, возможно, из комет. Хотя на Марсе есть немного льда, помните, что его ледяные шапки намного меньше ледяных шапок Земли, а общий объем льда намного меньше, чем просто в Антарктиде. Поэтому неясно, будут ли у нас моря и вообще много открытой воды, если каким-то образом не добавить воды больше.
Убедитесь, что при всём этом вы не добавляете огромное количество диоксида серы, сероводорода или метана и не запускаете какой-то биологический цикл, который будет добавлять эти газы в атмосферу. По крайней мере, если вы хотите, чтобы она осталась пригодной для жизни людей.
Теперь нам нужно убедиться, что у нас есть озоновый слой для защиты от ультрафиолетового излучения. У Марса нет магнитного поля, чтобы защитить верхние слои атмосферы от солнечных бурь, а солнечные бури повреждают озоновый слой.
Нужно запустить различные циклы для возврата углекислого газа в атмосферу, для круговорота азота и так далее. Они должны работать почти в три раза более эффективно, чем на Земле, с половинным уровнем освещённости, чтобы иметь такой же эффект, да ещё и при пониженной гравитации. Так что для точной копии Земли нам понадобятся циклы, работающие почти в шесть раз эффективнее, чем на Земле.
Есть проблема с возвратом углекислого газа в атмосферу после его поглощения мелом, известняком и так далее. Дрейфа континентов нет, вулканическая активность минимальна (в отличие от этого, на Земле есть множество действующих вулканов).
Существуют микробы, которые поедают мел и известняк и превращают его обратно в CO2, и нам нужно будет установить новый цикл, основанный на этих микробах. Совсем не ясно, насколько легко это будет сделать. Возможно, это не проблема в масштабе времени в тысячи лет. Но если вы хотите создать планету, которая будет «работать» почти бесконечно в будущем, то это проблема.
Мы не знаем до конца, как влияет пониженная гравитация на животных и людей. Смогут ли они по-прежнему рождать здоровое потомство и нормально расти?
Как гарантированно сделать так, чтобы терраформируемая планета попала в желаемое конечное состояние? Что, если она начнёт развиваться в сторону сероводорода, атмосферы, богатой метаном или диоксидом серы? Что делать, если количество углекислого газа увеличивается независимо от того, что вы пытаетесь от него избавиться? Что, если планета разовьёт микробы и высшие существа, которые поедят производящие кислород водоросли и растения, прежде чем они смогут преобразовать углекислый газ в кислород? Что, если появятся патогены, вредные для людей, животных и наших растений?
Что касается уровня кислорода — вы можете попытаться создать более тонкую, но пригодную для дыхания атмосферу, содержащую только 10% кислорода. Чистый кислород без азота проще, но представляет собой опасность пожара. Вы можете справиться с этим с помощью космических кораблей и скафандров, убедившись, что нет ничего горючего, но как сделать всю планету «негорючей»? Так что это кажется непрактичным.
«Марсианское сообщество» очень оптимистично предполагает, что мы могли бы достичь состояния планеты, достаточно тёплой для деревьев, с атмосферой из углекислого газа через 1000 лет, а затем создать кислородную атмосферу после этого. В какой-то момент люди якобы смогут передвигаться без защиты с помощью дыхательных аппаратов. Но им понадобится снаряжение с резервуарами, заполненными настоящей атмосферой, а не только кислородом, потому что углекислый газ в конечном итоге убьёт вас, если вы просто пользуетесь кислородной маской.
Итак, перед нами огромная мега-инженерная перспектива, которую необходимо поддерживать в течение, вероятно, не менее 100 000 лет, прежде чем она даст результаты на уровнях, подобных земному. Затем будет необходимо поддерживать её в течение неопределенного срока дальше, с помощью сотен электростанций, постоянно производящих парниковые газы, чтобы поддерживать температуру.
Зачем?
А если подумать, сколько пользы вы могли бы принести Земле с таким же количеством мега-художественной «архитектуры»? Не совсем понятно, зачем кто-то хочет посвятить себя такому проекту на тысячи лет, то есть более чем на 30 поколений... Колонисты Марса не смогут справиться с этим в одиночку. Невозможно представить, как это сработает без поддержки с Земли.
Конечно, всё вышесказанное основано на современных технологиях. Кто знает, может, с ядерным синтезом в «малых масштабах», с 3D-принтерами, которые могут воспроизвести практически всё, и так далее, всё это может и стать возможным... Но это настолько отличается от того, что мы имеем сегодня, что мы даже не можем ясно представить себе такое будущее.
Любые попытки спрогнозировать что-то неизбежно будут очень далеки от цели, как и любые прогнозы на двадцать второй век... Я не думаю, что мы должны колонизировать Марс, исходя из того, что мы «знаем», какие технологии появятся хотя бы через 50 лет. И что мы вообще «знаем» о собственных будущих приоритетах?
Вместо этого есть очевидное решение — паратерраформирование. То есть вы покрываете пространства куполами, чтобы построить закрытые города. Но это так же легко сделать и на Луне, а лунные пещеры могут образовывать огромные туннели диаметром в несколько километров и длиной более ста километров, а на полюсах может быть много льда и других летучих веществ.
Кроме того, ещё старые энтузиасты разработали способы, которыми лунная колонизация может быть коммерчески жизнеспособной. На самом деле, большая часть книг сторонников колонизации Луны и состоит из дискуссий о том, как сделать её коммерчески жизнеспособной.
В то же время сторонники колонизации Марса используют очень расплывчатую трактовку, говоря, что каким-то образом всё сработает. В основном они сосредоточены на идее о том, что колония окупится экспортом интеллектуальной собственности на Землю.
Учитывая, что у них будет самая высокотехнологичная колония из когда-либо существовавших, они будут зависеть от Земли в виде космических скафандров на несколько миллионов долларов, среды обитания на сотни миллионов долларов, а всё из перечисленного требует частой замены, контроля окружающей среды и так далее, невозможно представить, как они будут экспортировать интеллектуальную собственность на Землю...
Наверняка будет наоборот — они полагаются на интеллектуальную собственность, импортированную с Земли, почти во всём, что они хотят делать.
Затем — проблема планетарной защиты. На Марсе может быть настоящая жизнь, а может быть и прошлая. Даже если сейчас на нём нет жизни, Марс может быть единственным местом в нашей солнечной системе, где можно узнать, на что похожа такая планета, как Марс, независимо от того, есть ли на ней обитаемые места. Если мы запустим туда земную жизнь, мы можем упустить возможность сделать важные открытия о том, что легко может быть одним из наиболее распространённых типов планет в нашей галактике. Нет другого Марса, который мы могли бы исследовать, если мы вдруг «испортим» наш Марс в этой солнечной системе. И мы могли бы, если повезёт, найти какую-то форму жизни, которая развивалась независимо. Или какую-то очень раннюю форму жизни, которая давно вымерла на Земле.
Таких проблем с Луной нет.
Некоторые предполагают, что мы могли бы «сформировать Марс», повернув часы на Марсе «вспять», чтобы воссоздать условия, которые могли существовать там миллиарды лет назад. Это гораздо более осуществимо, поскольку Марс изначально был таким. Но, вероятно, с тех пор он потерял много летучих веществ, поэтому всё равно придётся каким-то образом найти их. Если бы мы нашли способ сделать это, это сделало бы его немного более пригодным для любой местной марсианской жизни.
Упомянутая марсианская жизнь может представлять для нас большой интерес. Она может многому научить нас в области биологии, биохимии, медицины. Нет никаких гарантий, что мы сможем культивировать её «в пробирке». В дикой природе на Земле существует множество микробов, которые мы до сих пор не смогли культивировать в лаборатории. Кто знает, возможно, есть продукты, имеющие большую ценность для Земли — продукты биологии Марса.
Мы должны сначала изучить Марс, прежде чем мы подумаем о попытке внедрить там земную жизнь, а также до того, как мы попытаемся «сформировать Марс».
Неуклюжие попытки внедрить земную жизнь прямо сейчас могут направить Марс в сторону таких изменений, которые мы позже захотим повернуть вспять, но уже не сможем этого сделать. У Марса может быть много возможных конечных состояний. Как мы можем убедиться, что биология и эволюция пойдут в том направлении, которое нам нравится? Условия на Марсе сильно отличаются от земных, но микробы могут быстро развиваться...
Илон Маск смахнул всё это с помощью компьютерной графики, показывающей вращающуюся планету, которая становится зелёной, но это скрывает множество деталей под ковром. Я думаю, что немногие из тех, кто так увлечён колонизацией Марса, осознают, насколько Марс отличается от Земли.
Отметим также, что Земле также потребовались сотни миллионов лет, чтобы развиться до современного состояния. Так что даже если бы у нас был земной клон такого же размера с ранней земной атмосферой, ещё не пригодной для современной земной жизни, сделать её пригодной для жизни за такой короткий период времени, как 100 000 лет, было бы огромным ускорением. Но для Марса ситуация намного сложнее, чем для клона ранней Земли, потому что он находится намного дальше от Солнца, не имеет магнитного поля и имеет намного меньшую гравитацию.
Нам не нужен Марс как «резерв». Потому что нет ничего, что могло бы сделать Землю такой необитаемой, как Марс, даже после тысячи лет терраформирования Марса.
Я думаю, что нам нужно двигаться вперед с позитивным видением всей Земли, а не с «планом побега». Люди в космосе могут защитить Землю от астероидов, добывать редкие минералы и металлы, которых здесь не хватает. Они могут переместить загрязняющую промышленность в космос и сделать открытия, которые могут значительно расширить понимание нашей биологии и Вселенной.
Мы можем исследовать, находить направления для исследователей и туристов — есть много вещей, которые мы можем делать в космосе. Но наша лучшая резервная копия находится на Земле. Луна может быть полезна как резервная копия знаний и «библиотека семян» из-за очень стабильных геологических условий.
Но для живых людей Земля — лучшее место для своей же поддержки. Земля — это сама по себе «резервная копия». Ни катастроф, ни столкновений с астероидами, ни сверхновых, ни гамма-всплесков, хотя уже прошло миллиарды лет. Даже если 97% видов вымрут, Земля всё равно будет намного более пригодной для жизни, чем Марс, а среди оставшихся 3% найдётся много универсального инструмента для культивирования и жизни. Мы сами наверняка будем среди этих 3%.
Нет близлежащих звезд, которые могут стать сверхновыми (мы это знаем). Мы также знаем все астероиды размером 10 км и более, которые совершают регулярные облёты Земли. Ни один из них не поразит нас в течение нескольких столетий.
Правда, через 500 миллионов лет или позже Земля действительно может стать непригодной для проживания. Но это так далеко в будущем, что люди смогут даже вторично эволюционировать из самых первых многоклеточных микроскопических форм жизни.
В любом случае временно терраформированный Марс, даже если бы он работал, вероятно, не просуществовал бы долго, прежде чем его снова нужно было бы «пополнять» за счёт комет и так далее. Возможно, Марс будет именно тем, что нужно нашим потомкам или любому другому виду, который следует за нами, когда Солнце станет красным гигантом миллиарды лет спустя. Но пока слишком рано пытаться терраформировать его для этого далекого вида, который может даже не дышать кислородом...
Между тем, мы сможем разработать самоподдерживающиеся замкнутые экосистемы в космосе. В поясе астероидов будет достаточно материала для создания космической среды обитания, достаточной для размещения триллионов людей. Общая площадь поверхности (не астероидов, а среды обитания, которую можно было бы сделать из них) будет в тысячу раз больше, чем на Земле. И ещё гораздо больше, если мы включим материалы за пределами орбиты Юпитера или идеи использования материалов с разных «лун» и нашей Луны.
По материалам публикации (англ.).