В случае реалистичного - очень удачного, но реалистичного - терраформирования Марса, что мы получим? Как будет выглядеть четвёртая планета Солнечной системы? Насколько она станет привлекательна для жизни?
Пока отказываемся от идеи, высказанной ранее, как слишком радикальной.
Исходим из того, что мы ничего серьёзного на Марс не доставляем: в макроскопических количествах перебрасывать вещество между планетами - всё же дело слишком фантастическое. Используем только то, что есть на Марсе сейчас. Но манипулировать имеющимся можем в широких пределах.
Если бы на Марсе откуда-то взялось ОЧЕНЬ много воды...Не будем вдаваться в детали, как именно там вот это всё сделано. Просто прикинем, что мы можем теоретически иметь на терраформированном Марсе в самом что ни на есть наилучшем случае.
Что нужно для жизни человека?
Ну, во-первых, для жизни необходима относительно плотная атмосфера, причём пригодная для дыхания. Речь ведь идёт именно о жизни под открытым небом и создании чего-то вроде экосистемы, иначе нет смысла и усилия особые прикладывать (в специально оборудованных помещениях люди и в космическом пространстве выживают).
Необходима вода, то есть что-то вроде моря: нужен крупный водоём с обширным "зеркалом", с которого происходило бы испарение воды, иначе атмосфера будет слишком сухой и запылённой.
Само собой разумеется, необходима кислородная атмосфера, причём достаточной, но не избыточной плотности.
Кроме того, нужно, чтобы в атмосфере имелось хотя бы некоторое количество азота. Азот жизненно необходим для земных форм жизни. И он на планетах с достаточно окисленной атмосферой находится в основном именно в газообразном виде.
Так что мы реально можем на Марсе иметь?
Азот: "самое узкое место"
Начнём с азота, так как именно он вызывает наибольшие опасения.
Азота у нас мало - очень мало. Он даже в современной марсианской атмосфере, которая во много раз менее плотна, чем земная, составляет менее 3%. Достаточно ли этого для того, чтобы в принципе поддерживать жизнь? Ведь мы не доставляем на планету ничего в макроскопических количествах.
Рассчитаем примерную массу всего живого на терраформированном Марсе. Скажем, на Земле она составляет примерно 5,6 трлн тонн. Доля азота в ней - лишь 1-3%.
Допустим, на террафорированном Марсе количество живого пропорционально площади поверхности - то есть, грубо, вчетверо меньше, чем на Земле (на самом деле столько не будет, потому что заселяем мы его земными организмами, которые в любом случае для Марса не приспособлены).
Сколько весит весь марсианский азот? Мы вычислили в одной из предыдущих статей, что вся масса марсианской атмосферы составляет около 2.5 * 10^16 кг. Азот - где-то 2.7% от неё.
То есть в составе живого у нас будет 3% от 5.6 * 10^12 * 1/4 т, то есть 3% от 1.4 * 10^15 кг. А в атмосфере - почти 3% от 2.5 * 10*16 кг. Получается, что если на Земле в составе живого находится одномоментно ничтожная доля земного азота, то на Марсе будет около 5%. Но, тем не менее, азота всё же хватает. Это замечательно: именно азот - одно из очевидных "узких мест" потенциальной марсианской биосферы.
Конечно, не так всё просто.
У нас азотом снабжают всё живое азотфиксирующие бактерии. Фиксация азота - очень сложный, энергоёмкий процесс. Вероятно, чем ниже его парциальное давление (а оно от терраформа не изменится - по крайней мере, если мы берём в оборот всю поверхность), тем сложнее будет эта работа. Но, тем не менее, ничего невозможного в существовании белковой жизни в таких условиях нет: азот в достаточном количестве на планете имеется. Уже замечательно!
Вода: "планета пяти морей"
По количеству воды получается, что на Марсе мог бы быть глобальный океан (то есть сплошной слой воды по поверхности) глубиной 350 - 500 м (количество воды в почве определяется в диапазоне 54 - 77 млн. км3). Это мало - значительно меньше, чем на Земле, где был бы глобальный океан глубиной 3+ км. Но, однако, это намного лучше, чем ничего.
Если посмотреть на гипсометрическую карту Марса, то становится очевидно, что, при достаточном количестве воды, там легко сформировался бы океан Бореалис в Северном полушарии: на планете, в общем, одно океаническое ложе и один континент. Плюс в глубине материка - две астероидные "дыры" (Эллада и Аргир), тоже готовые стать морями, а на "побережье" прежнего океанского ложа - глубочайший жёлоб (вернее, система желобов) Долин Маринера и ещё одна "дыра" (Исида).
Карта в более крупном разрешении.
Однако при таком умеренном количестве воды, какое на планете осталось сейчас, скорее всего, единый северный океан не формируется: отдельно получится основной бассейн поближе к полюсу плюс моря Исида и Маринер. Ну, и Аргир с Элладой.
Если бы на Марсе возникла единая гидросфера, то Эллада и Маринер вобрали бы в себя несоразмерно много воды: там возникли бы моря глубиной во много километров, а на остальное ложе Бореалиса её могло и не хватить. Но, так как моря получаются друг с другом непосредственно не связанными, уровень воды в них может оказаться очень разным. Каким именно - зависит от баланса поступления - испарения - замерзания воды в конкретной котловине*.
Но тут мало что можно сказать. Так как мы не знаем, каким образом Марс "разогрели", то и нельзя заранее предугадать, сложно будет наладить нужный режим испарения в его основных пяти водных бассейнах или нет (может быть, вообще проблем не будет: направили лучи какого-нибудь "солнечного отражателя" в нужный регион - да и всё...).
Кислород: проще, чем кажется
Вот кислород на Марсе безусловно есть - и в больших количествах. Просто потому, что это вообще наиболее распространённый химический элемент на планетах земного типа.
Скажем, в земной коре он составляет 47% по массе. Но, конечно, не в свободном состоянии, а в химически связанном - причём очень хорошо связанном. Все наши условные "камни" - это оксиды с небольшой добавкой сульфидов плюс соли кислот - в основном кислородсодержащих (силикаты, карбонаты, сульфаты...).
На Марсе - то же самое. Разумеется, этот кислород оттуда, из оксидов, можно добыть. Однако неясно, куда потом девать такую прорву чистого кремния, железа и т.п. Наверное, проблема разрешима, но не так чтоб проста.
Хорошо бы расщепить такой оксид, второй компонент которого как-то самоликвидируется. К счастью, у нас такой оксид есть: это косид водорода, то есть вода. При её разложении получаются кислород и водород. А водород - газ очень лёгкий.
Если вести процесс разложения воды достаточно медленно, то водород будет покидать атмосферу Марса, не создавая нигде взрывоопасной концентрации (собственно, даже на Земле происходило бы то же самое: даже земное притяжение удержать легчайший из газов не способно). Водород будет подниматься в верхние слои атмосферы - и оттуда довольно быстро (на Марсе - практически мгновенно) улетать в космос: средняя скорость движения молекул водорода при нормальных условиях - примерно всего лишь в 2-2.5 раза меньше второй космической скорости на Марсе**.
Метки: #терраформирование , #терраформирование Марса , #планеты , #планеты солнечной системы , #космос , #космическая экспансия , #освоение космоса , #S-теории , #Марс , #наука и технологии
Много ли потребуется расщепить воды? Хватит ли её и на моря, и на атмосферу?
Прежде всего, учитываем, что атмосфера на Марсе, получается, будет состоять только из кислорода, ничтожной примесью азота можно пренебречь. Это означает, что парциальное давление кислорода должно быть существенно больше, чем у нас.
Берём тот состав газовой смеси, которую использовали американские астронавты в тот период, когда ракеты американцев были настолько слабыми, что имела значение прочность стенок космического корабля (земное атмосферное давление те стенки, которые ракеты могли поднять, могло разорвать). Там использовали примерно треть атмосферного давления, зато чистого кислорода.
Вес земной атмосферы эквивалентен весу 10-метрового слоя воды по всей планете (в море на глубине 10 м давление становится равным двум атмосферам). Если бы у Земли была чисто кислородная атмосфера давлением в 1/3 от реальной, то она была бы эквивалентна по весу слою воды всего лишь в 3.3 метра. Но на Марсе притяжение меньше примерно в 2.5 раза, то есть там слой должен быть во столько же раз толще - 3.3 * 2.5 = 8.25 метра.
В состав воды, которую нужно разложить, чтобы получить кислород, входит и водород, причём на один атом кислорода приходится два атома водорода. Однако масса водорода составляет лишь 1/9 от массы воды. То есть, по сути, если мы разлагаем на кислород и водород слой воды в 9-10 м (из имеющихся 400 м условного глобального океана), то этого достаточно для создания кислородной атмосферы вычисленных параметров.
То есть воды нам и на моря, и на атмосферу хватит.
Что получилось?
На планете 5 морей, в том числе одно большое, претендующее на статус океана - Бореалис. Из меньших Маринер и Исида расположены в экваториальной зоне, Эллада же и Аргир, как и Бореалис, ближе к полюсам. То есть климат на значительной части территории поверхности может быть относительно влажным.
Давление - 1/3 атмосферы. Парциальное давление кислорода намного выше, чем на Земле (250 мм ртутного столба и 150 соответственно). Это подразумевает намного более высокую пожароопасность при прочих равных.
Перепады температур между ночью и днём очень значительные. Фиксация азота происходит медленно. В сумме это означает, что с созданием/выведением растений, который могли бы обитать в подобных условиях придётся серьёзно потрудиться, а расти они будут медленно. Но всё же будут.
Ну, мир выглядит не идеальным, но, в общем, приемлемым для жизни.
И это - реалистично. Не по конкретным технологиям, а по принципиальной возможности, не "запрещённости" чего-то в этом духе.
Сноски:
* Опасность представляют собой Большой Бореалис - остаток прежнего океана и Эллада. Бореалис, в связи с нахождением на полюсе, может терять довольно много воды в результате вымораживания. Напомню, что вообще-то экватор Марса получает света примерно столько же, сколько Земля на широте 64 градуса. Про полярные районы же - и говорить нечего. Эллада же находится в очень глубокой впадине - и тоже далеко от экватора. Это приводит к тому, что испарение воды там идёт медленнее, чем в более мелких впадинах (атмосферное давление выше, а освещение хуже). В результате воды там может начать скапливаться больше, чем нужно.
** При этом атмосфера считается стабильной в диапазоне сотен миллионов лет, если вторая космическая скорость выше скорости движения молекул в 5 раз. При показателе меньше трёх стабильность, практически, равна нулю. И следует учитывать, что на той высоте, откуда происходит утекание газа в космос, температуры газовой среды очень высоки - 1000+ Цельсия.
PS: Вопрос только в том, нужен ли терраформ Марса с практической точки зрения. Если исходить из рациональных соображений, то это бессмысленное занятие "от слова "совсем"". Но рациональные аргументы работают не всегда. Вполне вероятно, что найдутся люди, которые решат, что игра стоит свеч и что они хотят этим заняться.
С большой долей вероятности, по мере технологического развития все технические проблемы, возникающие при терраформировании, будут решены. Скорее всего - примерно так, как описано. И результат будет выглядеть примерно так же. Если, конечно, не будут открыты какие-то совершенно фантастические технологии - вроде телепортации воды на Марс и всё такого прочего.
Кстати, о телепортации как таковой следует поговорить отдельно...
См. также:
Список статей о терраформировании
Почему отсутствие магнитного поля никак не помешает терраформированию Венеры и Марса
Навигатор по каналу "Море Ясности"
Больше интересных статей здесь: Космос.
Источник статьи: Долой фантастику: как реально будет выглядеть терраформированный Марс.