Смогут ли люди превратить Марс в еще одну Землю?

Сюжет привлек меня описанием «Проекта Генезис» — новой технологии, которая превратила мертвый инопланетный мир в мир, полный жизни.

После просмотра фильма мой учитель попросил нас написать эссе о такой технологии. Было ли это реалистично? Было ли это этично? И направить нашего внутреннего Спока: было ли это логично? Это задание оказало на меня огромное влияние.

Перенесемся в сегодняшний день: я инженер и профессор, разрабатывающий технологии, позволяющие расширить присутствие человека за пределами Земли.

Например: я работаю над усовершенствованными двигательными установками для вывода космических аппаратов за пределы земной орбиты. Я помогаю разрабатывать технологии лунного строительства для поддержки цели NASA по долгосрочному присутствию человека на Луне. И я был в команде, которая показывала, как печатать на 3D-принтере жилища на Марсе.

Для поддержания людей за пределами Земли потребуется много времени, энергии и воображения. Но инженеры и ученые уже начали решать многочисленные проблемы.

Частичный контрольный список: еда, вода, жилье, воздух

После Луны следующим логичным местом для проживания людей за пределами Земли является Марс.

Но возможно ли терраформировать Марс, то есть преобразовать его так, чтобы он напоминал Землю и поддерживал жизнь? Или это всего лишь размышления научной фантастики?

Чтобы жить на Марсе, людям понадобится жидкая вода, еда, жилье и атмосфера с достаточным количеством кислорода для дыхания и достаточно плотная, чтобы удерживать тепло и защищать от солнечной радиации.

Но марсианская атмосфера почти полностью состоит из углекислого газа, практически без кислорода. И она очень тонкая — всего около 1% от плотности Земли.

Чем менее плотная атмосфера, тем меньше тепла она может удерживать. Атмосфера Земли достаточно плотная, чтобы удерживать достаточно тепла для поддержания жизни благодаря так называемому парниковому эффекту.

Однако на Марсе атмосфера настолько разреженная, что ночная температура обычно опускается до 150 градусов ниже нуля по Фаренгейту (-101 градус по Цельсию).

Так как же лучше всего создать на Марсе атмосферу?

Хотя на Марсе сейчас нет действующих вулканов — по крайней мере, насколько нам известно — ученые могли бы спровоцировать вулканические извержения с помощью ядерных взрывов. Газы, запертые глубоко в вулкане, будут высвобождаться и затем дрейфовать в атмосферу. Но эта схема немного безрассудна, потому что взрывы также выбросят в воздух смертельный радиоактивный материал.

Лучшая идея: перенаправить богатые водой кометы и астероиды так, чтобы они врезались в Марс. Это также высвободило бы газы из-под поверхности планеты в атмосферу, а также высвободило бы воду, находящуюся в кометах. NASA уже продемонстрировала, что можно перенаправлять астероиды, но для этого нужны относительно большие астероиды и много астероидов.

Делаем Марс уютным

Существует множество способов нагреть планету. Например, гигантские зеркала, построенные в космосе и размещенные на орбите вокруг Марса, могли бы отражать солнечный свет на поверхность и нагревать ее.

В одном из недавних исследований было высказано предположение, что колонисты Марса могли бы распространить аэрогель, сверхлегкий твердый материал, по земле. Аэрогель будет действовать как изоляция и удерживать тепло. Это можно было бы сделать по всему Марсу, включая полярные ледяные шапки, где аэрогель мог бы расплавить существующий лед, чтобы получить жидкую воду, Взыскание суммы долга.

Чтобы выращивать еду, нужна почва. На Земле почва состоит из пяти ингредиентов: минералов, органического вещества, живых организмов, газов и воды.

Но Марс покрыт слоем рыхлого, похожего на пыль материала, называемого реголитом. Представьте себе марсианский песок. Реголит содержит мало питательных веществ, недостаточно для здорового роста растений, и в нем содержатся некоторые отвратительные химикаты, называемые перхлоратами, которые на Земле используются в фейерверках и взрывчатых веществах.

Очистить реголит и превратить его во что-то жизнеспособное будет непросто. Что нужно инопланетной почве, так это марсианское удобрение, возможно, созданное путем добавления в нее экстремофилов — выносливых микробов, импортированных с Земли, которые могут выживать даже в самых суровых условиях. Генетически модифицированные организмы также возможны.

Благодаря фотосинтезу эти организмы начали бы преобразовывать углекислый газ в кислород. В конце концов, когда Марс стал более благоприятным для жизни земных организмов, колонисты смогли бы завезти более сложные растения и даже животных.

Обеспечение кислородом, водой и пищей в правильных пропорциях — чрезвычайно сложная задача. На Земле ученые пытались смоделировать это в Биосфере 2, замкнутой экосистеме с океаническими, тропическими и пустынными местообитаниями. Хотя все среды Биосферы 2 контролируются, даже там ученые с трудом добиваются правильного баланса. Мать-природа действительно знает, что она делает.

Дом на Марсе

Здания можно печатать на 3D-принтере; изначально их нужно будет герметизировать и защищать, пока Марс не достигнет земных температур и воздуха. Программа NASA Moon-to-Mars Planetary Autonomous Construction Technologies изучает, как именно это сделать.

Есть еще много других проблем. Например, в отличие от Земли, у Марса нет магнитосферы, которая защищает планету от солнечного ветра и космической радиации. Без магнитного поля слишком много радиации проходит через живые существа, чтобы оставаться здоровыми. Существуют способы создания магнитного поля, но пока наука весьма спекулятивна.

На самом деле, все описанные мной технологии намного превосходят текущие возможности в масштабах, необходимых для терраформирования Марса. Их разработка потребует огромных объемов исследований и денег, вероятно, гораздо больше, чем возможно в ближайшей перспективе. Хотя устройство Genesis из «Star Trek III» могло бы терраформировать планету за считанные минуты, терраформирование Марса заняло бы столетия или даже тысячелетия.

И есть много этических вопросов, которые нужно решить, прежде чем люди начнут превращать Марс в другую Землю. Правильно ли вносить такие радикальные постоянные изменения в другую планету?

Если все это вас разочаровало, не расстраивайтесь. Пока ученые создают инновации для терраформирования Марса, мы также будем использовать их, чтобы улучшить жизнь на Земле. Помните технологию, которую мы разрабатываем для печати 3D-сред обитания на Марсе? Прямо сейчас я вхожу в группу ученых и инженеров, использующих ту же самую технологию для печати домов здесь, на Земле, что поможет решить проблему нехватки жилья в мире.

Свен Билен, профессор инженерного проектирования, электротехники и аэрокосмической техники, Университет штата Пенсильвания.