Планы основателя компании SpaceX Илона Маска по освоению Марса включают терраформирование этой планеты, которое может стать реальностью после 2050 года. Из всех планет Солнечной системы только Марс в настоящее время подходит для терраформирования, поскольку лишь у него наблюдается гравитация 0,38 земной и хоть какая-то атмосфера. Ведь обитаемая человеком планета должна удовлетворять тем условиям, без которых ему в долгосрочной перспективе не выжить.
Поскольку покорение Марса - это чрезвычайно сложная задача как с технологической, так и с финансовой точки зрения, до сих пор эта тема является спорной, ученые делают разные предположения о том, насколько это вообще возможно и как такое лучше всего организовать. В 2025 году учёные из Чикагского и Гарвардского университетов предложили поэтапный план преобразования климата Марса. По этому плану, на начальном этапе для нагрева поверхности и высвобождения углекислого газа из льдов будут использовать солнечные паруса, наночастицы или аэрогель. Затем на Марс заселят экстремофильные микроорганизмы, способные выживать в суровых условиях и производить кислород.
Ученые рассчитали, как разогреть Марс всего за 15 лет.
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, похоже, 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.
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.
Компания SpaceX с 2020 года заявляла о намерении создать на Марсе самоподдерживающийся город-колонию с населением в миллион человек. Старт работ по строительству марсианского города Илон Маск относит к началу 2030-х годов. При этом некоторые учёные призывают к осторожности, так как терраформирование может уничтожить следы древней марсианской жизни, если она существует.
Несмотря на контрдоводы всех крупных космических агентств, сама по себе задача построения города-колонии на четвертой планете реалистична. Сейчас это кажется нереалистичным только потому, что наши существующие средства полетов в космос технически напоминают каравеллы Колумба. Каравеллы слабо подходили для колонизации Нового Света -— а сегодняшние ракеты слабо подходят для колонизации Марса. Но всегда стоит помнить, что от плаваний каравелл до появления огромных океанских галеонов прошли считаные десятки лет.
Кстати, стали доступны решения совета директоров крупнейшего космического игрока наших дней - SpaceX. Выяснилось, что Илон Маск должен получить 200 миллионов акций компании при достижении двух целей, каждая из которых больше похожа на научную фантастику, чем реальность.
Во-первых, SpaceX должна достигнуть рыночной стоимости в 7,5 триллиона долларов. На данный момент номинальный годовой ВВП лишь двух стран мира (КНР и США) превышает эту цифру, все остальные экономики мира отстают. Теоретически, однако, это вполне достижимые цифры, они всего в четыре раза выше исходной стоимости компании. Другие организации Илона Маска за время его управления показали намного более высокую динамику стоимости, чем четырехкратный рост.
Во-вторых, компания под его руководством должна создать колонию на Марсе с населением в миллион человек. Эта цель выглядит существенно более сложной в реализации.
Эти данные еще раз подкрепили тот факт, что SpaceX по-прежнему нацелена и на колонизацию Марса.