Терраформирование Марса
Автор: Administrator   
15.01.2013 15:07
Терраформирование Марса

Терраформирование Марса – это гипотетический процесс намеренного изменения климата, поверхности и известных свойств этой планеты с целью придания обширным участкам её внешней среды большей пригодности для жизнедеятельности человека, что должно сделать колонизацию Марса намного более безопасной и надежной.

Эта концепция основана на предположении о том, что внешняя среда планеты может быть изменена искусственным путем. Кроме того, до сих пор не опровергнута окончательно возможность создания на Марсе биосферы. Предлагается несколько способов терраформирования красной планеты, при этом некоторые из них потребовали бы для своего осуществления непомерных экономических затрат и природных ресурсов, а другие могли бы оказаться технологически осуществимыми в наше время.

Рост населения в будущем и потребность в ресурсах могут вызвать необходимость колонизации людьми внеземных космических объектов, таких как Марс, Луна и другие близлежащие планеты. Колонизация космоса облегчит получение энергии и материальных ресурсов Солнечной системы.

Кроме того, в случае какой-либо грозящей жизни на Земле катастрофы, подобной падению метеора, который, как считается, уничтожил динозавров 65 миллионов лет назад, земные биологические виды, включая человека, могли бы продолжить существование на этой второй обитаемой планете.

Марс во многих отношениях больше других планет Солнечной системы похож на Землю. И действительно, предполагается, что когда-то раньше эта планета имела более схожую с земной внешнюю среду с более плотной атмосферой и обилием воды, но утратила её на протяжении сотен миллионов лет. Исходя из принципа схожести и близости, Марс был бы самой разумной и эффективной целью для терраформирования в Солнечной системе.

Но даже в случае создания на этой планете условий существования, сходных с земными, её внешняя среда будет по-прежнему оставаться враждебной для колонизации в силу множества психологических факторов, таких как чувства тоски по родине и изолированности, которые будут испытывать последующие поколения колонистов.

Помимо этого существует этическая проблема терраформирования, которая состоит в потенциальном замещении первобытной жизни колонизируемой планеты, если таковая существует, пусть даже микробная.

Определенные ключевые факторы внешней среды Марса представляют собой серьезные проблемы, требующие решения,  и ограничивают масштаб терраформирования.

К ним относятся:

1) низкая гравитация; 2) солнечная радиация и так называемая космическая погода; 3) проблема удержания атмосферы и воды.

1) Низкая гравитация Марса создает множество проблем для терраформирования. Во-первых, она воздействует на человека, ставя под угрозу его мотивацию к колонизации космоса. Для длительного выживания людей в условиях низкой гравитации может потребоваться генная инженерия.

Во-вторых, низкая гравитация этой планеты не позволяет ей удерживать атмосферу.

Технологий создания искусственной гравитации в масштабах планеты не существует, поэтому для поддержания атмосферы потребовался бы искусственный источник, обеспечивающий её непрерывное восполнение.

2) В настоящее время ведется исследование уровней солнечной радиации на поверхности Марса. Поток солнечного излучения и спектр его энергии зависят от различных факторов, которые пока не совсем понятны. В 2001 году был начат эксперимент по измерению уровня солнечного излучения на Марсе (MARIE), предназначенный для сбора дополнительных данных о внешней среде планеты.

До сих пор считается, что красная планета непригодна для сложных форм жизни из-за высокого уровня солнечной радиации. То есть колонисты подвергались бы воздействию усиленного потока космических лучей. При этом угроза для здоровья зависит от интенсивности потока излучения, спектра его энергии и ядерного состава лучей.

По оценкам ученых, незащищенный человек получал бы в межпланетном космическом пространстве ежегодную дозу облучения около 400-900 миллизивертов (мЗв) (по сравнению с 2,4 мЗв на Земле), а доза облучения, получаемая защищенными астронавтами экспедиции на Марс (продолжительность которой составила бы 12 месяцев в полете и 18 месяцев на планете), могла бы достигать около 500-1000 мЗв. Эти дозы близки к предельно допустимым дозам облучения за период деятельности в космосе (1-4 зиверта), которые рекомендованы Национальным Советом США по радиационной защите и измерениям для деятельности, осуществляемой на низкой околоземной орбите.

Что касается воздействия космической погоды, то у Марса отсутствует нормальная магнитосфера, что осложняет задачу снижения солнечной радиации и удержания атмосферы. Предполагается, что обнаруженные здесь поля являются остатками магнитосферы, которая разрушилась на раннем этапе истории планеты.

Считается, что отсутствие магнитосферы является причиной малой толщины атмосферы Марса, которая объясняется тем, что энергия солнечного ветра позволяет частицам верхнего слоя атмосферы достигать скорости отрыва и быть выброшенными в космическое пространство. И действительно, этот эффект был обнаружен орбитальными спутниками Марса. Согласно другой теории, солнечный ветер отрывает атмосферу от планеты, захватывая её шарообразными сгустками магнитных полей, плазмоидами. Однако Венера показывает, что отсутствие магнитосферы не исключает наличие у планеты плотной атмосферы (пусть и сухой).

3) На Земле имеется изобилие воды, так как её ионосфера пронизывается магнитосферой. Ионы водорода, присутствующие в ионосфере, движутся очень быстро благодаря своей малой массе, но не могут вырваться во внешний космос, так как траектории их движения отклоняются под действием магнитных полей. Венера же имеет плотную атмосферу, но в ней содержатся лишь следы водяного пара (с концентрацией всего 20 частей на миллион), так как у этой планеты отсутствует магнитное поле. Вода из атмосферы Марса тоже улетучивается в космос. К тому же дополнительную защиту на Земле создает её озоновый пояс. Он блокирует ультрафиолетовое излучение прежде, чем оно успевает расщепить воду на водород и кислород. Благодаря тому, что лишь небольшое количество водяного пара поднимается выше тропосферы, а ещё выше, в стратосфере, расположен озоновый пояс, на водород и кислород расщепляется мало воды.

Индукция магнитного поля Земли составляет 31 мкТ. С учетом большей удаленности Марса от Солнца ему потребовалась бы аналогичная индукция магнитного поля для сопоставимой с земной компенсации солнечного ветра. Однако технологий индуктирования магнитного поля в масштабах планеты не существует.

Тем не менее, важность магнитосферы подвергается сомнению. Ведь в прошлом на Земле регулярно происходила смена магнитных полюсов, при этом магнитосфера исчезала на некоторое время, но жизнь до сих пор существует. В отсутствие магнитосферы защиту от солнечной радиации мог бы обеспечивать подобный земному толстый слой атмосферы.

По мнению современных теоретиков, Марс расположен у внешнего края пригодной для обитания зоны, района Солнечной системы, где может существовать жизнь. Эта планета находится на границе области, известной как расширенная пригодная для обитания зона, где концентрированные парниковые газы могли бы удерживать жидкую воду на поверхности при достаточном атмосферном давлении. Поэтому Марс потенциально способен поддерживать гидросферу и биосферу.

Напрашивается предположение о том, что когда-то на раннем этапе своего развития Марс имел внешнюю среду, относительно схожую с земной. Дело в том, что в настоящее время, похоже, существуют запасы воды на полюсах планеты, а также в виде вечной мерзлоты под её поверхностью. Отсутствие на Марсе и магнитного поля, и геологической активности может объясняться его относительно небольшим размером, что способствует более быстрому, чем на Земле, охлаждению глубин планеты.

Большие количества водяного льда существуют под поверхностью Марса, а так же на его полюсах, где водяной лед смешан с сухим льдом, замерзшим углекислым газом. На южном полюсе планеты сосредоточена значительная масса водяного льда, который в случае таяния покрыл бы всю поверхность Марса океаном глубиной 11 метров. Замерший на полюсах углекислый газ (CO2) испаряется в атмосферу во время марсианского лета, а на поверхности остаются небольшие количества воды, которые испаряются с полюсов под действием ветра, скорость которого достигает 400 км/ч. В период сезонного таяния в атмосферу планеты поднимаются большие количества пыли и водяного пара, создавая потенциальную возможность для образования похожих на земные перистых облаков.

Основная часть кислорода в атмосфере Марса сосредоточена в двуокиси углерода (CO2), основном её компоненте. Молекулярный кислород (O2) существует лишь в ничтожных количествах. Большие количества элементарного кислорода также могут быть найдены на поверхности планеты в оксидах металлов и в грунте, в форме пернитратов. Анализ образцов грунта, собранных посадочным модулем НАСА «Феникс», показал наличие в них перхлората, который используется для выделения свободного кислорода в химических генераторах кислорода. Для расщепления воды на кислород и водород можно было бы использовать электролиз, если бы на Марсе было достаточно жидкой воды и электроэнергии.

Обновлено 29.08.2015 12:57