01Короткий ответ
Терраформирование Марса — перестройка его климата и воздуха до состояния, когда люди однажды смогли бы жить там без герметичного скафандра или модуля, — недостижимо с сегодняшними технологиями. В теории более тёплый мир с плотной атмосферой и устойчивой жидкой водой можно было бы создать за столетия и тысячелетия. Но остаются серьёзные преграды: доступного углекислого газа слишком мало, чтобы прогреть планету, Марс продолжает терять атмосферу в космос, а сделать воздух пригодным для дыхания — это отдельная задача, более сложная, чем всё остальное вместе взятое.
02Что значит терраформирование
Терраформирование — это целенаправленная, крупномасштабная переделка климата и атмосферы планеты в сторону землеподобных, пригодных для жизни условий. Для Марса это несколько связанных задач: прогреть поверхность, сделать атмосферу достаточно плотной, чтобы поднять давление, добиться, чтобы жидкая вода была устойчива под открытым небом, и — самый трудный шаг — со временем создать атмосферу, которой мог бы дышать человек.
Важно различать эти цели. Более тёплая и плотная атмосфера всё равно состояла бы в основном из углекислого газа — этого хватило бы для жидкой воды и растений под давлением, но не для человека без дыхательного снаряжения. По-настоящему пригодная для дыхания, богатая кислородом атмосфера — куда более далёкая цель. Серьёзные обсуждения касаются в основном первой задачи; вторая ближе к научной фантастике, чем к инженерии.
03Почему Марс вообще рассматривают
Марс — единственный близкий мир, о терраформировании которого всерьёз говорят, и на то есть причины. Миллиарды лет назад он был теплее и влажнее — с реками, озёрами и, возможно, мелким морем; высохшие русла и глинистые минералы до сих пор об этом свидетельствуют. Воду он потерял не полностью: крупные запасы сохранились в виде льда на полюсах и под поверхностью, вместе с замёрзшим углекислым газом. А его сутки длятся около 24,6 часа — поразительно близко к земным, так что на терраформированном Марсе сохранился бы привычный суточный ритм.
Всё это не делает терраформирование лёгким — оно лишь делает Марс наименее невозможной целью. Венера слишком горячая, а её атмосфера чудовищно плотная; на Луне почти нет летучих веществ, с которыми можно работать. У Марса же есть хотя бы исходные ингредиенты некогда обитаемого мира — поэтому вопрос и возникает снова и снова.
04Главная проблема: слишком мало CO₂
Главная преграда в том, что на Марсе попросту недостаточно углекислого газа, чтобы прогреть самого себя. Идея большинства схем нагрева — это цепная реакция: выпускаем CO₂, удерживаем больше тепла, растапливаем больше сухого льда, выпускаем ещё больше газа. Она работает лишь при условии, что законсервированного газа для запуска достаточно, — а его нет.
Ключевое исследование выполнили Брюс Джакоски и Кристофер Эдвардс — оно вышло в Nature Astronomy в 2018 году. Они учли все доступные резервуары CO₂ — полярные шапки, газ, адсорбированный в пыли, и углерод, связанный в минералах, — и подсчитали, что даже если задействовать всё это, давление у поверхности поднимется лишь примерно до 7% от тех приблизительно 1 бар, что нужны, чтобы прогреть Марс до устойчивой жидкой воды. Их вывод был прямым: терраформирование Марса невозможно при нынешних технологиях.
Для масштаба: нынешнее давление у поверхности Марса — всего около 6–7 мбар, меньше 1% от земных примерно 1013 мбар, и эта разрежённая атмосфера почти на 95% состоит из углекислого газа. Даже выпустив всё, что у Марса есть, он остался бы очень далёк от пригодного для дыхания, землеподобного мира.
Научный итог
Исходя из запасов доступного CO₂, современная наука приходит к выводу: терраформирование Марса — его прогрев и сгущение атмосферы до устойчивой жидкой воды и, в перспективе, пригодного для дыхания воздуха — невозможно при сегодняшних технологиях. Углекислого газа для этого недостаточно, а известных способов высвободить значительно больше нет.
05И атмосфера будет утекать
Даже если бы удалось каким-то образом создать более плотную атмосферу, Марс медленно терял бы её снова — тем же процессом, что когда-то оголил планету. Марс потерял глобальное магнитное поле около 4 миллиардов лет назад. Без этого щита солнечный ветер за последующие эпохи неуклонно уносил большую часть атмосферы в космос. Орбитальный аппарат NASA MAVEN измерил эту потерю напрямую, подтвердив, как частицы Солнца выносят марсианский газ прочь.
Марс теряет газ особенно легко по двум причинам: его гравитация — всего 0,38 g, поэтому он удерживает атмосферу слабо, и у него по-прежнему нет глобального магнитного поля, чтобы отклонять солнечный ветер. Хорошая новость в том, что потеря идёт на очень больших временны́х масштабах — созданная атмосфера не исчезла бы за одну ночь, — но это значит, что терраформирование не разовая работа. Любую плотную атмосферу пришлось бы постоянно пополнять или активно защищать, по сути вечно.
06Какие методы предлагают
За десятилетия предложили целый спектр методов терраформирования — от отчасти правдоподобных до откровенно умозрительных. Полезно посмотреть на них рядом и честно сказать, где каждый упирается в физику, масштаб или нехватку CO₂, о которой шла речь выше. Ни один из них сегодня даже близко не осуществим.
| Метод | Идея | Проверка реальностью |
|---|---|---|
| Высвободить CO₂ из полюсов и реголита | Прогреть полюса, запустив цепную обратную связь, которая сгущает атмосферу. | Ограничен — доступного CO₂ попросту слишком мало (Джакоски и Эдвардс, 2018). |
| Супер-парниковые газы | Построить заводы, выбрасывающие газы вроде ПФУ/ХФУ, чтобы прогреть атмосферу. | Медленно; нужна огромная непрерывная промышленность; газы распадаются, их надо пополнять. |
| Гигантские орбитальные зеркала | Отражать дополнительный солнечный свет на полярные шапки, испаряя лёд. | Колоссальная, непроверенная инженерия — зеркала намного больше всего, что когда-либо строили. |
| Ядерные взрывы над полюсами | Провокационная идея Илона Маска: быстро испарить полярный сухой лёд ядерными взрывами. | Учёные отвечают: сухого льда слишком мало, чтобы это дало эффект, — и риск радиоактивного заражения велик. |
| Импорт летучих веществ | Направить богатые аммиаком или водой кометы и астероиды на Марс, добавляя газ и воду. | Крайний масштаб, опасно и сугубо умозрительно — далеко за пределами нынешних возможностей. |
| Искусственная магнитосфера в точке L1 | Разместить магнитный щит в точке L1 между Марсом и Солнцем, чтобы защитить восстановленную атмосферу (концепцию Джим Грин из NASA озвучил в 2017 году). | Только концепция — любопытная идея без реального пути к воплощению. |
07Реалистичный ближний путь: купола и паратерраформирование
Если терраформировать целую планету недостижимо, реалистичный ближний вариант куда скромнее: не переделывать Марс, а создавать замкнутые, герметичные островки пригодного для жизни пространства. Иногда это называют паратерраформированием — герметизировать и прогревать не открытую поверхность, а внутренность куполов и модулей. Логика та же, что у первых марсианских баз, только постепенно расширяемая.
Здесь есть даже многообещающая наука. Исследование 2019 года под руководством Гарварда (Робин Уордсуорт с коллегами) показало, что слой кремнезёмного аэрогеля толщиной всего 2–3 см способен прогреть грунт под собой выше температуры плавления воды, одновременно блокируя вредный ультрафиолет, — своего рода твердотельный парник. Это не терраформирует Марс, но указывает путь к тому, чтобы делать небольшие локальные участки поверхности пригодными для растений под полупрозрачным щитом.
08Сколько времени это заняло бы
Любой ответ — это оценка, и разброс огромен. Сторонники вроде Роберта Зубрина и планетолога Кристофера Маккея утверждали, что начать создавать более тёплую и плотную атмосферу можно было бы в оптимистичные сроки порядка столетий. На другом краю — оценки для естественной, богатой кислородом атмосферы, доходящие примерно до 100 000 лет. Большинство исследователей рассматривают полное терраформирование в лучшем случае как проект на многие столетия и тысячелетия — а с учётом нехватки CO₂ скорее вообще невозможный при чём-либо похожем на нынешние технологии.
А сделать воздух пригодным для дыхания — отдельный, куда более трудный шаг. Прогреть Марс — одно; наполнить его атмосферу свободным кислородом — совсем другое. На Земле биологии понадобились миллиарды лет, чтобы создать богатую кислородом атмосферу, и никакого известного нам обходного пути нет. Терраформированный, но всё ещё углекислотный Марс, где под куполами растут культуры, в принципе вообразим; Марс под открытым небом, где человек свободно дышит, не просматривается ни на одном достоверном инженерном горизонте.
Этический вопрос
Есть и причина для осторожности помимо инженерии. Если на Марсе существует местная микробная жизнь — пусть даже ископаемые следы, — кампания по терраформированию могла бы уничтожить её прежде, чем её найдут и изучат. Именно об этом забота о планетарной защите: у нас, возможно, есть лишь один шанс узнать, была ли у Марса своя биология, и переделка планеты его перечеркнёт.
09Частые вопросы
Можно ли терраформировать Марс сегодня?
Нет. Современная наука приходит к выводу, что терраформирование Марса невозможно при нынешних технологиях — доступного углекислого газа недостаточно, чтобы прогреть планету, а способов высвободить намного больше не известно.
Достаточно ли на Марсе CO₂, чтобы его прогреть?
Нет. Исследование Джакоски и Эдвардса 2018 года показало, что задействование всего доступного CO₂ — полярных шапок, пыли и минералов — подняло бы давление лишь примерно до 7% от нужных около 1 бар для устойчивой жидкой воды.
Почему Марс потерял атмосферу?
Марс потерял глобальное магнитное поле около 4 миллиардов лет назад. Без этого щита солнечный ветер за миллиарды лет унёс большую часть атмосферы в космос — этот процесс напрямую измерила миссия NASA MAVEN.
Можно ли «взорвать полюса», чтобы прогреть Марс, — работает ли идея Илона Маска?
Илон Маск в провокационной форме предлагал взрывать над полюсами ядерные заряды, чтобы быстро испарить сухой лёд. Учёные указывают, что сухого льда слишком мало для сколько-нибудь значимого эффекта, поэтому идея терраформирования не даёт.
Сколько заняло бы терраформирование Марса?
Оценки простираются от оптимистичных столетий (сторонники вроде Роберта Зубрина и Кристофера Маккея) до примерно 100 000 лет для естественной пригодной для дыхания атмосферы. Большинство исследователей считают полное терраформирование в лучшем случае проектом на столетия и тысячелетия.
Что такое орбитальные зеркала и супер-парниковые газы?
Это два предложенных метода нагрева. Гигантские орбитальные зеркала отражали бы солнечный свет на полюса, испаряя лёд; супер-парниковые газы (типа ПФУ/ХФУ) производили бы для удержания тепла. Оба требуют огромной непроверенной промышленности и остаются концепциями, а не возможностями.
Что такое паратерраформирование — можно ли просто строить купола?
Паратерраформирование — это герметизация и прогрев замкнутых модулей и куполов, а не всей планеты. Это реалистичный ближний путь: герметичные островки пригодного для жизни пространства, которые растут со временем, а не переделанный мир.
Останется ли новая атмосфера или утечёт?
Она медленно утекала бы. При гравитации всего 0,38 g и без глобального магнитного поля Марс продолжает терять газ под действием солнечного ветра. Потеря идёт медленно, но любую плотную атмосферу пришлось бы бесконечно пополнять или активно защищать.
Может ли на Марсе когда-нибудь появиться пригодный для дыхания воздух?
Создать богатую кислородом, пригодную для дыхания атмосферу — отдельный и куда более трудный шаг, чем прогрев Марса. На Земле биологии на это понадобились миллиарды лет. Это не просматривается ни на одном достоверном инженерном горизонте.
Этично ли терраформировать Марс?
Это вызывает реальные сомнения. Если на Марсе есть местная микробная жизнь, терраформирование могло бы уничтожить её до того, как её изучат. На этом строится забота о планетарной защите — у нас, возможно, лишь один шанс узнать, была ли у Марса своя биология.
Начал ли кто-нибудь терраформировать Марс?
Нет. Никакого терраформирования не начато, и ни один проект не запланирован. Нынешняя работа — это роботизированные исследования и ранняя подготовка пилотируемых миссий и небольших герметичных модулей, а не климатическая инженерия планетарного масштаба.
Будут ли люди жить на терраформированном Марсе при нашей жизни?
Почти наверняка нет. Терраформирование, если оно вообще возможно, — вопрос столетий и тысячелетий. Люди, возможно, будут жить на Марсе уже в этом веке, но внутри герметичных модулей и куполов, на неизменённой планете, а не на терраформированной под открытым небом.
Почему цель — именно Марс, а не другая планета?
Марс когда-то был теплее и влажнее, всё ещё хранит водяной лёд и замёрзший CO₂, а его сутки длятся около 24,6 часа. Венера слишком горячая и плотная; у Луны нет летучих веществ. Марс — наименее невозможная цель, а не лёгкая.