Можем ли мы терраформироваиь Марс, чтобы там было, как на Земле?

429
2
0
12 октября
20:46
Фотография: Photo by Pawel Nolbert on Unsplash
11 сентября
04:47

Марс никогда не станет такой как Земля, так как:

1) Невозможно увеличить его гравитацию до земной известными науке методами. А буксировка Меркурия и Ио для слияния их с Марсом в одну планету слишком энергозатратна, а Меркурия ещё и опасна для Земли, кроме того масса и плотность новой планеты будет недостаточна. Если же добавить любую из крупнейших ледяных лун, то получится планета покрытая толстым слоем льда или планета-океан из водного раствора аммиака, после терраформирования получится планета-океан, а жизнь в ней придётся поддерживать искусственно из-за утери биогенных элементов в результате их погружения в составе мёртвой органики на бездонное дно.  

2) Магнитное поле в планетарном масштабе с земными параметрами не создать искусственно, пока не появятся дешёвые в массовом производстве материалы обладающие сверхпроводимостью при комнатной температуре или близко к ней. Однако насколько известно - человек не нуждается в магнитном поле, как некоторые земные виды (перелётные птицы, ряд членистоногих, и т.д.).  

Магнитное поле не защищает Землю в районе магнитных полюсов и аномалий от заряженных частиц, оно даже выступает в роли врага, отправляя ионизированные атомы экзосферы в космос.

Самый главный защитник жизни на Земле - это плотная азотно-кислородная атмосфера.

 Однако на Марсе с его тонкой атмосферой магнитное поле могло бы защищать колонистов от воздействия солнечного ветра, космических лучей. 

Небольшие территории вокруг сооружений от заряженных частиц  можно защищать куполом из сетки под электричеством, включаемым на период пребывания там людей. Обитаемые сооружения на поверхности возможно стоит защищать слоями грунтом или слоями(стеллажами) мешков с грунтом. Обитаемые отсеки транспортов, в том числе кабины с людьми надо защищать кроме стен с навесными сменяемыми(из-за активации в результате облучения быстрыми заряженными частицами и нейтронами) панелями из разных материалов(Al-Pb-Al+Al-полипропилен+Al-Pb-Al и т.д.) полезной нагрузкой - навесными ящиками с грузом и инструментами, баками с водой, баллонами с кислородом, азотом и т.д..

3) Атмосфера.

a) Кислород на Марсе есть в связанном виде. Это водный лёд, базальты, оксиды, пероксиды, перхлораты и кислородсодержащие соли.

 Насколько известно воды для получения электролизом кислорода необходимой массы для создания пригодной для дыхания человека атмосферы на Марсе достаточно, но вряд ли вода будет источником всей массы кислорода, она послужит источником водорода для косвенного или прямого восстановления окислов различных металлов и неметаллов.

b) Азота в атмосфере мало для азотфиксации микроорганизмами и для поддержания сколько-нибудь подходящего давления для увеличения температуры кипения воды. Возможно он в достаточном количестве(хотелось бы) находится в составе грунта на поверхности в виде нитратов и нитритов, образовавшихся в результате цепочки фотохимических реакций из атмосферного азота и активного кислорода(гидроксил, атомарный кислород - продукты фотолиза жёстким излучением воды и углекислого газа). Если же его в грунте недостаточно для создания плотной азотной атмосферы, то придётся либо искусственно замыкать азотный цикл извлекая азот из воздуха и из ила со дна водоёмов и разбрасывая синтетические и органические азотные удобрения над будущими лесами, степями и прочими биоценозами, либо везти его извне с тел с малой гравитацией, к примеру с Титана (хватит кажется полпроцента от массы атмосферного азота Титана).

в) Углекислого газа для фотосинтеза сейчас даже много, а для земного человека даже вредно, т.е. человеку будет нужна генетическая модификация, либо фильтрующий CO2 аппарат, если парциальное давление углекислого газа на терраформированном Марсе не снизится до приемлемых для физиологии человека величин. Однако в случае появления на Марсе жидкой воды, прогрева вечной мерзлоты, будет идти утечка CO2 в карбонаты, а в отсутствии тектонической и вулканической активности, естественный круговорот углерода на Марсе невозможен, поэтому возвращать его в атмосферу придётся искусственно, либо разлагая эти отложения карбонатов и мёртвую органику захороненную на дне водоёмов, либо завозить углекислоту извне планеты.

4) Сутки, год, времена года, климат, парниковый эффект.

Длина сола - средних солнечных суток составляет 24 часа 39 минут 35,24409 секунды, всего на 2,7 % длиннее земных суток.

 Благодаря наклону оси 25,19° на Марсе есть смена сезонов, но Марс находится дальше от Солнца чем Земля, поэтому год там длиннее - 668,6 сол, орбита эксцентричнее— так, северная весна и лето, вместе взятые, длятся 371 сол, а южная весна и лето - 297,6 сол. В то же время северные весна и лето приходятся на участок орбиты Марса, удалённый от Солнца. Поэтому на  Марсе северное лето долгое и прохладное, а южное — короткое и  относительно тёплое.

Углекислый газ на Марсе не способен поддерживать тёплый климат, слишком мало туда поступает солнечной энергии, чтобы в результате поглощения поверхностью планеты излучалось достаточно ИК света в спектре частот, который задерживает углекислый газ. Однако есть суперпарниковые фторуглероды, серосодержащие фторуглероды, небольшие количества смесей (где-то читал парциальное давление в 1 Па) которых могут поддерживать плюсовые температуры. Вопрос в наличии месторождений фтора на Марсе. Хотя концентрация суперпарниковых фторидов будет невелика и сами они очень стабильны, но это тяжёлые газы, т.е они будут скапливаться у поверхности планеты, а в результате разрядов молний, при высокой температуре(выплавка стали или горение органики и т.д.) они будут разлагаться, реагировать с кислородом и выделять токсичные и канцерогенные соединения - фтороводород(с парами воды плавиковая кислота),угарный газ, карбонилфторид (ПДК карбонилфторида 2,5 мг/м3, в 5 раз менее токсичный аналог фосгена). Карбонилфторид является стабильным соединением только в сухом воздухе.  Даже при небольших примесях паров воды он легко гидролизуется до фтороводорода и углекислого газа. Для пополнения атмосферы суперпарниковыми фторидами есть смысл создать гмо-растения их выделяющие в воздух. На Земле существует растения продуцирующие фторуксусную кислоту, поэтому есть потенциальная возможность создать генетические последовательности, которые позволят растениям синтезировать эти вещества, вопрос в обратной связи, чтобы синтез активировался и дезактивировался изменением их концентрации в воздухе.

Другим решением поддержания тёплого климата является строительство теплиц, включающих в себя гигантские опоры(от нескольких сот метров до нескольких километров высотой) для прозрачных панелей не выпускающих тепло, в перспективе большая часть Марса превращается в гигантскую теплицу с искусственным контролем климата.

5) Гидросфера. 

Воды в полярных шапках и вечной мерзлоте вероятно хватит на тёплом Марсе на озёра, но большая часть воды будет скорее всего в подземных горизонтах, если не будет полярных шапок.

С одной стороны мало воды это благо - меньше облаков, отражающих солнечный свет и тепло в космос, но облака отражают тепло излучаемое поверхностью планеты. 

С другой стороны на Земле есть прохладные пустыни, так как там просто нет воды. Мало воды значит нет морей, морских гидробионтов - естественно выращиваемых, отдыха на воде и т.д. 

Моря и океаны занимают площадь, а площадь Марса равна 28,3% площади Земли, очень близко к площади земной суши — 29,2 % от площади Земли.

Таким образом стоит вопрос в том, нужны ли будут моря, а если да, то завозить воду придётся извне.

6) Приливы, отливы. Лунные циклы.

У Марса два мелких спутника, масса Фобоса на 6 с чем-то порядков меньше массы Луны, а Деймоса на 7 с чем-то. Зато Фобос в 41 раз, а Деймос в 16,4 раза ближе к Марсу, чем Луна к Земле.

Тут надо считать приливные силы , они прямопропорциональны произведению масс и обратно пропорциональны кубу расстояния....

Но марсианские лунные циклы будут другими и это скажется на биологических часах организмов эволюционировавших на Земле.

7) Цвет листьев растений от зелённого перейдёт к более тёмным его оттенкам или тёмным цветам(чёрному), т.к. света для фотосинтеза будет меньше, а значит нужно будет использовать больший спектр, чем на Земле.

Пигменты и генетические структуры для этого в растениях и различных фотосинтезирующих прокариотах на Земле имеются.

Марс не может терраформироваться изначально биологически. Для живых форм условия неподходящие, азота для фиксации и кислорода для дыхания в атмосфере мало, жидкая вода - редко встречающиеся ледяные рассолы из кальция хлорида и перхлоратов. Высокий уровень жёсткой радиации. Бывает, что пылевые бури длятся полгода.

Биологическое терраформирование будет, когда там будет тепло, достаточно кислорода и влажно, это будет биологическая переработка пероксидов и перхлоратов и создание почв, а также поддержание(если возможно) концентрации суперфторидов.

Для абиогенного терраформирования нужна марсианская промышленнось, ей нужна энергия, и этой энергии должно производиться много, постоянно и не зависеть от погоды, сезона и времени суток.

Таким условиям удовлетворяет ядерная энергия, энергия продуцируемая АЭС, в перспективе гибридными реакторами синтеза-деления, термоядерными электростанциями.

Дейтерия на Марсе полно, а вот с ураном неизвестно. Может есть месторождения вулканогенные и магматического происхождения, в противном случае придётся тратить энергию и ресурсы на переработку осадочных пород ( фактических пустых пород)- песка, ила, отложений солей на дне бывших морей.

Естественно, чем меньше человек будет выходить из укрытых сооружений на поверхность, тем лучше для его здоровья и здоровья его потомства(лишнее облучение), поэтому все работы на поверхности лучше перепоручить телеуправляемым,опционально управляемым, а также самодостаточным роботам и системам ИИ. В лучшем случае все операции и производство на Марсе, до создания пригодной для дыхания атмосферы или способной блокировать жёсткую радиацию, следует доверить ИИ и роботам, а самим сидеть дома на Земле в безопасности.

P.S. Дочитавшим до конца.

Сказ про неподъёмную тяжесть суперниковых фторидов с моей стороны  был охренительным приувеличением(ха, ха, ха), т.к. атмосфера Марса - это динамическая система, где идёт конвекция и диффузия, т.е. эти фреоны будут перемешаны с другими газами, как это происходит на Земле с рядом их тяжёлых аналогов содержащих хлор.

Да кстати, терраформирование Марса может быть относительно локальным, т.к. там есть глубокие и большие по размеру структуры на поверхности, прежде всего это Долина Маринеров - огромный предположительно рифтовый разлом и Равнина Эллада - результат падения огромного астероида.

11
0
октябрь
2015

Для этого придётся решить ряд серьёзных проблем, связанных с тем, что ядро Марса остыло и у него нет магнитного поля, защищающего планету от внешних излучений. Поэтому ответ на ваш вопрос больше "лежит" внутри Марса, чем на его поверхности. Без защиты, подобной земной, не только живые организмы подвергаются сильному облучению, но и атмосфера сдувается солнечным ветром, что и произошло на Марсе. Даже, если мы решим, как защититься от облучения, то как решить, как удержать атмосферу? Получается, что надо, как в фантастических фильмах строить большие колпаки и "разводить" под ними жизнь. Но даже фантасты не придумали, как сформировать мощное защитное поле над планетой. Ядро Земли, вероятно, что подтверждают некоторые исследования, продолжает подогреваться мощными внутренними источниками радиации, то есть можно теоретически разогреть ядро радиоактивными элементами, но мы даже "засверлиться" в Землю смогли только примерно на 12 км, а как это сделать на другой планете? И если мы найдём возможность запустить самоподдерживающуюся ядерную реакцию внутри планеты, то не сможем подобраться даже близко к ядру. Создать магнитное поле, запустив какие-то генераторы на поверхности, причём на всей сразу, также на практике задача неосуществимая, хотя в теории, может быть, возможная, но надо найти источники практически "дармовой" энергии, которых тоже у нас нет пока.

В обозримой перспективе всё это нерешаемые проблемы, так что придётся довольствоваться более реальной надеждой построить на Марсе поселениями под колпаками с внутренним поддержанием жизненно-важных круговоротов и взаимообменных процессов.

2
4
Если вы знаете ответ на этот вопрос и можете аргументированно его обосновать, не стесняйтесь высказаться
Ответить самому
Выбрать эксперта