Ученые нашли материал, который сделает Марс обитаемым

NASA

Люди давно мечтали изменить марсианский климат, чтобы сделать его пригодным для жизни. Однако дело мало продвигалось за пределы научной фантастики вплоть до 70-х годов, когда Карл Саган стал первым ученым, предложившим терраформирование Марса (изменение атмосферы и почв Красной планеты). В своей статье он предположил, что испарение полярных ледяных шапок увеличит атмосферу Марса, повысит температуру на планете благодаря парниковому эффекту, а также значительно увеличит вероятность появления жидкой воды.

Работа Сагана вдохновила других исследователей и футуристов серьезно отнестись к идее терраформирования. Основная проблема, которая беспокоила ученых, заключалась в том, достаточно ли на планете парниковых газов и воды, чтобы повысить его атмосферное давление до земного уровня?

В 2018 году исследователи из Университета Колорадо, Боулдера и Университета Северной Аризоны обнаружили, что даже при разработке всех марсианских источников, атмосферное давление повысится только на 7%, что намного меньше пригодного для жизни уровня.

Казалось, терраформирование Марса было несбыточной мечтой.

Однако сегодня у ученых из Гарвардского университета, Лаборатории реактивного движения НАСА и Эдинбургского университета появилась новая идея. Вместо того, чтобы пытаться изменить всю планету, надо попробовать изменить отдельный регион.

Исследователи предполагают, что некоторые районы Марса можно было бы сделать обитаемыми с помощью аэрогеля диоксида кремния, который имитирует атмосферный парниковый эффект Земли. Посредством моделирования и экспериментов исследователи выяснили, что экран над марсианской поверхностью из этого материала толщиной от двух до трех сантиметров может пропускать достаточное количество света для фотосинтеза, блокировать опасное ультрафиолетовое излучение и постоянно повышать температуру, при которой вода сможет оставаться жидкой.

«Такой региональный подход к тому, чтобы сделать Марс пригодным для обитания, гораздо более достижим, чем глобальное изменение атмосферы», - рассказал один из исследователей Робин Вордсворт. «В отличие от предыдущих идей сделать Марс пригодным для жилья, новое предложение можно систематически дорабатывать и тестировать с использованием материалов и технологий, которые у нас уже есть», - добавил он.

На эту идею ученых вдохновило явление, которое, на самом деле, уже происходит на Марсе.

В отличие от полярных ледяных шапок Земли, состоящих из замерзшей воды, полярные ледяные шапки на Марсе представляют собой сочетание водяного льда и замерзшего CO2. Как и его газообразная форма, ледяной CO2 позволяет солнечному свету проникать, но удерживает тепло. Летом этот парниковый эффект создает очаги потепления под марсианским льдом.

«Мы начали размышлять об этом парниковом эффекте и о том, как его можно использовать для создания обитаемой среды на Марсе в будущем», - сказал Вордсворт, отметив, что ученые начали перебирать все материалы с минимальной теплопроводностью, но способные при этом пропускать как можно больше света.

В результате исследователи пришли к выводу, что лучшего всего для этого подойдет кремниевый аэрогель, обладающий максимальной изоляцией.

Аэрогели на основе диоксида кремния имеют пористую структуру, которая позволяет свету проникать сквозь материал, но под воздействием ИК-излучения нанослои диоксида кремния соединяются, значительно снижая теплопроводность. Сегодня эти аэрогели используются в нескольких инженерных разработках, в том числе в исследовательских марсоходах НАСА.

«Аэрогель диоксида кремния является перспективным материалом, потому что его эффект пассивен. Он не требует большого количества энергии или ухода за деталями, чтобы поддерживать тепло в определенном районе в течение длительных периодов времени», - пояснили специалисты.

Используя моделирование и эксперименты, имитирующие марсианскую поверхность, исследователи продемонстрировали, что тонкий слой этого материала увеличивает средние температуры в средних широтах на Марсе до температур, подобных земным.

Следующим шагом станет испытание аэрогеля диоксида кремния в условиях, похожих на марсианские, для чего ученые разместят свое оборудование в Антарктиде и засушливых долинах Чили.

Материал подготовила Татьяна Артюхова

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ: