Возник тут разговор недавно... Мол, Марс и даже Венеру потомки наверняка терраформируют. А как же Луна?..
Вообще-то Луна нам интересна именно как безатмосферный объект. Именно благодаря безатмосферности оттуда возможно совершать космические запуски гораздо дешевле - нет ни аэродинамического торможения - и, соответственно, необходимости упаковывать полезную нагрузку под обтекатели, ни нагрева при прохождении через атмосферу. Вообще условия гораздо менее изменчивы - ничего не ржавеет, не гниёт, не запыляется. Погода идеально предсказуема, солнечные батареи всегда работают с максимально возможной эффективностью. Идеальная термо- и электроизоляция прилагаются.
Так что тут как в том позднесоветском анекдоте:
"- Можно ли превратить Париж в социалистический город?
- Можно. Но жалко..."
Тем не менее - мало ли: "охота пуще неволи". Может быть, через пару столетий, когда хозяйственная и научная ценность Луны станет незначительной, местное население, сформировавшееся из родившихся там потомков тех же учёных и прочих, решит-таки провести терраформ - чтоб как у больших всё...
Как это могло бы выглядеть?
Понятно, что в неопределённо-далёком будущем, когда Солнце будет ярче, трава зеленее, вода мокрее, а технологии станут по нашим меркам неотличимы от магии, возможным может оказаться всё. Но не будем заглядывать так далёко. Попробуем прикинуть минимально необходимое воздействие, которое позволит получить нечто в этом духе:
Итак.
Прежде всего, воды на спутнике нет. В самом лучшем случае - её примерно как на Венере (максимальный расчёт даёт "глобальный океан" глубиной в сантиметры - при земном в 3 км!). Воздуха нет тоже.
Если кислород можно, в принципе, произвести на месте, то всё остальное придется доставлять. Сколько чего понадобится?
Самое главное - нужна вода. Сколько её нужно - зависит от конкретного проекта терраформирования. Если взять, скажем, глобальный океан в 1 км (таким слоем воды была бы покрыта Луна, если бы вода распределилась по её поверхности равномерно), то, так как площадь Луны равна 38 млн км2, это будет, соответственно, 38 млн км3 воды. Для доставки подобного количества потребовался бы ледяной планетоид немалого размера*.
Объём сферы - 4/3 * пи * R^3, то есть ~4R^3. Радиус планетоида, таким образом, составил бы R = (38000000/4)^(1/3) ~ 212 км. Диаметр - 424 км. Примерно как спутник Сатурна Мимас (но тот чуть меньше, не совсем правильной круглой формы и не чисто ледяной).
Доставка такого объекта в окрестности Земли - задача, учитывая строжайшие требования к минимизации рисков, непростая, скажем так. Сброс воды на Луну - тем более: столкновение исключено (при нём образуется некоторое количество каменных обломков, часть из которых в итоге выпадет на Землю). Мягкий "слив" воды займёт значительное время и технически сложен.
Но зато, если вода уже доставлена, добыть из неё кислород несложно. Проблема, скорее, в недостатке азота для формирования биосферы, но тут надо просто подходящий планетоид выбрать - с примесью аммиачного льда. В кислороде аммиак окислится до азота и воды.
Но, как мы понимаем, основная проблема - вовсе не в том, чтобы создать на Луне атмосферу и гидросферу. А в том, чтобы сохранить их.
Слабое лунное притяжение не может удержать газовую оболочку длительное время.
Вторая космическая скорость на Луне - около 2.4 км/сек. Это существенно больше, чем средняя тепловая скорость движения молекул воды и воздуха (кислорода и азота) при температуре поверхности терраформированной Луны. Но - именно что "средняя". Всегда существует некоторая доля молекул газа, которая в силу случайных причин набирает такую скорость, что может покинуть сферу притяжения планеты.
И при этом скорость рассеивания атмосферы зависит от соотношения между второй космической скоростью и средней скоростью движения молекул при температуре экзосферы - атмосферы на том уровне, где уже идёт её рассеивание. А не при температуре поверхности.
Так вот у Земли она, эта температура экзосферы, составляет около 1500 Цельсия (так получается благодаря воздействию "солнечного ветра" и жёстких компонентов солнечного излучения). И на Луне, находящейся от Солнца на том же среднем расстоянии, она окажется такой же.
Соответственно, скажем, если скорость движения молекул воды при нормальных условиях (ноль Цельсия) составляет около 570 м/сек, то с температурой она будет расти пропорционально квадратному корню из абсолютной температуры, то есть взятой по шкале Кельвина.
Получается, что при температуре 1500 Цельсия, или 1500+273 = 1773 Кельвина, скорость движения молекул газов будет в ((1500 + 273) / 273)^0.5 ~ 6.5^0.5 ~ 2.55 раза выше, чем при нормальных условиях. То есть для молекул воды составит 570 * 2.55 ~1450 м/сек.
Во сколько раз это меньше второй космической скорости для Земли, составляющей 11.2 км/сек? В 11200/1400 ~ 7.7 раза.
При этом известно упрощённое правило расчёта. Если вторая космическая превосходит скорость молекул в газе:
- втрое - стабильность газовой оболочки равна нулю (измеряется неделями);
- вчетверо - период полурассеивания её измеряется тысячелетиями;
- впятеро - период полурассеивания составляет около 100 млн лет;
- вшестеро - полная стабильность атмосферы в горизонте миллиардов лет.
Таким образом, с Земли вода никуда деться не может. Ну, если только не будет разложена солнечным ветром: тогда водород легко покинет Землю: скорость движения его молекул при нормальных условиях - больше 1.7 км/сек, а при условиях экзосферы - больше 4 км/сек. Но этот процесс идёт весьма медленно.
Ну так вот на Луне нет даже двукратного превышения: вторая космическая - 2.38, а экзосферная скорость молекул водяного пара - 1.45. Так что...
Что тут можно сделать? Ну это уже решать сторонникам идеи терраформирования Луны. Но проблему, возможно, решит простое экранирование Луны от Солнца.
В самом деле: достаточно с помощью технологий будущего поставить гигантский светофильтр! Ну, порядка 4 тысяч километров в диаметре. Очевидно, не твердотельный, но тут уж пусть обитатели будущего сами разбираются.
Если мы блокируем всё, идущее от Солнца, кроме видимого света (и, возможно, самой "мягкой" части ультрафиолета), для которого воздух прозрачен, то температура экзосферы значительно снизится - и окажется если и не на уровне реликтового излучения (4 К), то на уровне не выше температуры поверхности Луны.
Тогда это выходит тот же 0 Цельсия. А 570 м/сек - это в ~4.2 раза меньше, чем лунная вторая космическая! Ну, а если там будет хотя бы градусов на сто прохладнее, то получится и того лучше - миллионолетняя стабильность.
Вуаля! Растения получают освещение, поверхность - нагрев, но при этом рассеивания атмосферы и гидросферы не происходит.
Минусы: вероятно, какое-то время в новолуние (и совершенно точно - при солнечных затмениях) фильтр будет частично затенять и Землю. Но лишь очень небольшую часть месяца, так что это воздействия на планету, думается, не окажет.
Ну, это если кому-то ОЧЕНЬ нужно терраформировать Луну.
Сноски:
* Кстати, количество потребной Луне в таком режиме воды примерно равно объёму ледовых щитов Гренландии и Антарктиды. Если "лишний" лёд отправить туда, то опасаться глобального потепления и затопления прибрежных территорий уже не будет резона... Но это, понятно, энергетически выйдет несравнимо дороже, чем перебросить на Луну воду из дальнего космоса.
См. также
