Мечта о превращении Марса во второй дом для человечества, столь ярко描绘нная в научной фантастике, наталкивается на суровую реальность. Несмотря на
кажущееся сходство и относительную близость, Марс представляет собой
безжизненную пустыню, где самые выносливые земные организмы обречены на гибель. Главный камень преткновения на пути терраформирования — не
радиация, не ядовитая почва и не мороз, а то, без чего жизнь невозможна в
принципе — острая нехватка доступной воды.
Марс против Земли: почему другие миры не подходят
Марс давно считается главным кандидатом на терраформирование — искусственное преобразование климата и условий планеты для создания пригодной для жизни среды. В сравнении с другими телами Солнечной системы его выбор очевиден.
Луна практически лишена атмосферы и ключевых для жизни элементов: воды, углерода и азота. Венера представляет собой адский парник с температурами, плавящими свинец, и облаками из серной кислоты. Спутники Юпитера и Сатурна, такие как Энцелад, хоть и обладают подледными океанами, находятся слишком далеко и не имеют атмосферы. Путешествие к Марсу занимает месяцы, к другим же мирам — годы.
Пять ликов марсианской угрозы
Поверхность Марса — это полиэкстремальная среда, где несколько смертоносных факторов действуют одновременно:
- Радиация.
Отсутствие магнитного поля и плотной атмосферы делает планету уязвимой
для космической радиации и ультрафиолетового излучения. Если с
ионизирующим излучением некоторые земные бактерии (например, Deinococcus radiodurans) еще как-то справляются, то жесткое УФ-излучение типа С уничтожает все живое за минуты, разрывая молекулы ДНК. - Токсины.
Марсианский грунт насыщен перхлоратами — солями хлорной кислоты,
которые используются в ракетном топливе и ядовиты для большинства
организмов. Их концентрация так высока, что делает почву непригодной
даже для самых выносливых растений. - Температура.
Средняя температура на планете составляет около -60°C. Хотя на экваторе
она может кратковременно подниматься до +20°C, ночные заморозки и
полярные холода до -150°C являются нормой. - Атмосфера.
Разреженная атмосфера Марса (давление менее 1% от земного) состоит в
основном из углекислого газа. Кислорода практически нет, что, впрочем,
не является проблемой для анаэробных микробов. - Вода. Это главный и непреодолимый (пока) барьер.
Главный враг: нехватка доступной воды
Парадокс Марса в том, что вода на нем есть, но она абсолютно недоступна для
известных нам форм жизни. Она существует в двух состояниях: в виде льда
на полюсах и в виде сверхконцентрированных рассолов в почве.
Ключевое понятие здесь — «активность воды» (aw).
Это показатель, определяющий, сколько воды в среде может реально
использоваться организмами. Чистая вода имеет aw = 1.0. При aw ниже 0.6
жизнь практически невозможна — именно так консервируют продукты, сушат
их или засаливают.
- Активность воды в марсианских рассолах составляет менее 0.5.
Для сравнения, у меда и сухофруктов этот показатель около 0.55–0.6, и
они не портятся именно потому, что микробы не могут там выжить. - Самый выносливый из известных земных организмов, грибок Aspergillus penicillioides, способен выживать при aw = 0.585, но это его предел.
Марсианская почва — это гигантский природный осушитель. Любая земная бактерия, попавшая на нее, будет мгновенно обезвожена: вся жидкость из ее клеток будет буквально высосана наружу через клеточную мембрану due to
осмотическому давлению. Высокая концентрация солей связывает молекулы
воды так прочно, что они становятся недоступными для биохимических
процессов.
Мнение эксперта: «Вода — это абсолютный предел»
Доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Института микробиологии РАН, Сергей Петров (имя изменено по просьбе эксперта):
«Данные, собранные марсоходами, однозначно указывают на то, что проблема воды является ключевой. Мы можем теоретически создать генетически
модифицированный организм, устойчивый к радиации, холоду и перхлоратам.
Но обойти фундаментальные законы физики и биохимии мы не в силах. Клетка
— это водный раствор. Все метаболические реакции протекают в водной
среде. Без физически доступной жидкой воды с приемлемой активностью
никакой обмен веществ, а значит, и рост, и размножение, невозможны в
принципе. Это не инженерная challenge, это фундаментальный биофизический
барьер».
Мнение скептика: «Мы еще не знаем всех пределов жизни»
Астробиолог, популяризатор науки, Анна Ковалева (имя изменено):
«Хотя текущие данные выглядят пессимистично, история науки не раз доказывала, что жизнь способна находить обходные пути. Мы постоянно обнаруживаем организмы в, казалось бы, невозможных условиях на Земле: в толще антарктического льда, в сверхкислых озерах, на дне Марианской впадины. Нельзя исключать, что где-то во Вселенной, а возможно, и на Земле в
каких-то неизученных нишах, существуют формы жизни, использующие иные
биохимические механизмы, perhaps на основе других растворителей, либо
обладающие невероятно эффективными системами удержания воды. Пока мы не исследуем Марс вдоль и поперек, мы не можем ставить окончательный крест
на возможности жизни там».
Рассуждения и выводы
Открытие, по сути, ставит крест на простых и быстрых сценариях терраформирования с помощью «засеивания» Марса бактериями. Оно смещает фокус с биологии на глобальную инженерию.
Сначала необходимо решить проблему воды и климата на планетарном масштабе. Это может включать:
- Создание орбитальных зеркал для растопки полярных шапок.
- Импорт летучих веществ с астероидов.
- Промышленное производство сверхмощных парниковых газов для запуска парникового эффекта.
Только после того, как температура и давление поднимутся, а вода станет
стабильно существовать в жидкой форме с более высокой активностью, можно
будет подключать биологические системы — генномодифицированные
бактерии, лишайники или растения — для завершения процесса создания
атмосферы и почвы.
Этот вывод также имеет огромное значение для поиска внеземной жизни. Он подтверждает, что при оценке обитаемости экзопланет необходимо учитывать не просто наличие воды, но и ее физическое состояние и доступность для организмов.
Вопрос подписчикам
А как вы думаете, какой путь освоения Марса более реален и целесообразен в обозримом будущем?
- Глобальное терраформирование: многовековой проект по изменению всего климата планеты для создания «второй Земли».
- Локализованные убежища: строительство автономных куполированных городов с искусственной средой, где не нужно бороться с планетой в целом.
- Колонизация без изменения: жизнь в герметичных подземных базах с строгим ограничением выхода на поверхность, как в антарктических станциях.
Поделитесь вашим мнением в комментариях!