Единственной планетой Солнечной системы, подходящей для терраформирования, остается Марс. Однако способы разогреть его с помощью суперпарниковых газов требовали веков времени. Согласно расчетам из новой работы, микрочастицы особой формы могут сделать то же самое куда быстрее и дешевле.
Средняя температура Марса − 63 °С, что сопоставимо с центральными районами Антарктиды. Из-за этого такой парниковый газ, как СО2, там превращается в лед, покрывающий полюса. Ранее ряд работ показал, что если устойчиво поднять глобальную температуру четвертой планеты на несколько градусов, сухой лед полярных шапок может растаять и запустить цепную реакцию потепления до температур, близких к средним земным.
В последние годы новые научные работы о недавнем прошлом четвертой планеты, кажется, подтверждают выводы о возможности такой «цепной реакции». Узким местом остается одно: что именно могло бы поднять температуру на первые несколько градусов? Предлагаемые ранее методы, например, использование элегаза и иных газов с парниковым потенциалом в десятки тысяч раз выше СО2, все равно требовали огромных химических производств на Марсе, работающих сто лет и более.
Теперь международная группа исследователей опубликовала в Geophysical Research Letters расчеты аналогичных действий с помощью двух видов искусственных аэрозолей. Первый состоит из графеновых дисков диаметром 250 нанометров, второй — из алюминиевых цилиндров длиной в 8000 нанометров и диаметром в 60 нанометров. При этом скорость выпуска подобных частиц в атмосферу в расчетах никогда не поднималась выше 60 литров в секунду. Похоже, что с ними запустить процесс терраформирования Марса будет куда легче.
При таких размерах частицы не смогут создавать эффект «астероидной зимы», потому что будут слишком малы для эффективного перехвата солнечного видимого излучения и коротковолнового ИК-излучения. Между тем, именно на них приходится основная энергия солнечных лучей. Зато длинноволновое инфракрасное излучение будет хорошо поглощаться этими частицами. Такие волны появляются в атмосфере планет земного типа в основном в результате переизлучения их поверхностью, нагревающейся под солнечными лучами.
То есть Марс с такими частицами будет получать столько же энергии от Солнца, что и сегодня, но отдавать ее существенно меньше. По мере потепления, средняя скорость ветров на Марсе вырастет: сегодня она, вне кратких пылевых бурь, довольно мала. Это дополнительно ускорит распространение подобных аэрозолей в атмосфере планеты.
По мнению авторов работы, они быстро распространятся по планете, даже если все их выпускать только в одной точке. Благодаря очень малым размерам, частицы не только быстро разносятся атмосферой, но и слабо оседают вниз. Тем более, что главный механизм их осаждения в, например, земных условиях — с каплями воды — на Марсе работает очень слабо. В его атмосфере почти нет водяных паров, и до очень серьезного потепления их и останется очень мало. Поэтому перегреть так четвертую планету нельзя.
В то же время, темп рассчитанного потепления в работе очень велик. Всего через 15 земных лет средняя температура теплого сезона в средних широтах (47,5 градуса) превысит 280 кельвинов, то есть приблизится к среднегодовой в Москве до глобального потепления.
Разумеется, в более высоких широтах будет все равно холодно, да и в холодный сезон средних широт тоже. Но даже этого достаточно для массового таяния льдов, разбросанных под поверхностью четвертой планеты. И это даже при том, что авторы исключали из своих расчетов последствия испарения сухого льда из марсианских полюсов под действием аэрозольного потепления.
Работа не претендует на полную картину, поскольку после существенного потепления на четвертой планете резко изменится количество водяного пара в атмосфере, и дальнейшую эволюцию климата понять уже сложнее. Но пока все выглядит так, что аэрозольный метод терраформирования самый быстрый и недорогой из всех предложенных.
Всего за 15 лет (менее полумиллиарда секунд) при расходе не более чем 30 миллионов кубометров таких наночастиц можно добиться серьезнейшего глобального потепления, хотя в моделях с суперпарниковыми газами сходные результаты требовали сотен лет активной наработки таких газов на поверхности Марса.