Обновлено: 18.01.2017 - 12:59

Терраформирования Марса - это гипотетический процесс, при котором марсианский климат , поверхность и известные свойства планеты должны быть последовательно измененными с целью сделать большие пространства на поверхности Марса более пригодными для человеческой жизни, таким образом облегчая колонизацию планеты, а также делая эту колонизацию гораздо более безопасной и устойчивой.

Концепция базируется на предположении, что среда планеты может быть измененным с использованием искусственных средств . Кроме того, осуществимость такого создания планетарной биосферы на Марсе еще не была определена. Было предложено несколько методов, воплощение некоторых из которых требует невероятных ресурсных и денежных затрат, а также несколько других - таких, которые сейчас технологически достижимыми.

Мотивация и этика

Будущий прирост населения и потребности в ресурсах могут обусловить необходимость колонизации объектов, отличных от Земли , таких как Марс , Луна и ближайшие планеты. Колонизация космоса облегчит человечеству сбор энергетических и материальных ресурсов, имеющихся в Солнечной системе.

С многих точек зрения Марс является наиболее подобным Земле из всех планет, входящих в Солнечную систему. Считается, что Марс когда-то, на ранних этапах своей истории, действительно имел еще более подобное среду тому, которое существует на современной Земле, имел густую атмосферу и много воды, потерял за период в несколько сотен миллионов лет . Имея за основу сходство и близость «Красной планеты» к Земле, Марс может оказаться наиболее целесообразным и эффективным объектом для терраформирования среди всех космических тел в Солнечной системе.

К этической проблематике относится опасность потенциального вытеснения местных марсианских форм жизни земными, если такие формы жизни, хотя бы и микробные, действительно существуют.

Препятствия и ограничения

Марсианское среда создает несколько значительных препятствий, которые надо преодолеть для успешности терраформирования, к тому же, масштабы терраформирования могут быть ограничены определенными ключевыми факторами среды.

Слабая гравитация

Поверхностная гравитация на Марсе составляет 38% от земной. Неизвестно, этого достаточно для того, чтобы предотвратить возникновение проблем со здоровьем людей, которые могут быть связаны с невесомостью.

К тому же, слабая гравитация (а потому низкая вторая космическая скорость ) Марса, могут значительно усложнить содержание атмосферы вокруг планеты, если сравнивать ее с массивной Землей или Венерой. Как Земля, так и Венера, способны удерживать густые атмосферы, несмотря на то, что они подвергаются более интенсивному солнечному ветру, который, как считается, способен разрушать газовые оболочки планет. Поэтому могут оказаться необходимыми постоянные рабочие источника атмосферных газов на Марсе для того, чтобы в течение длительного времени удерживать достаточное плотность атмосферы, необходимой для нормальной жизнедеятельности людей.

Противостояние влиянию космической погоды

В Марса отсутствует магнитосфера , что создает дополнительные препятствия, связанные с необходимостью смягчения воздействия солнечной радиации и содержания атмосферы. Считается, что поля, обнаруженные на Марсе, являются остатками магнитосферы, которая была разрушена в ранние периоды существования планеты.

Брак магнитосферы считается одной из причин того, что атмосфера Марса настолько разрежена. Марсианскими орбитальными аппаратами было обнаружено выброса марсианских атмосферных атомов, которое происходит под влиянием солнечного ветра . Тем не менее, наблюдения Венеры четко показывают, что недостаток магнитосферы не исключает существования густой атмосферы на планете.

Земля изобилует молекулами воды, поскольку ее ионосфера пронизывается магнитосферой. Ионы водорода, присутствующие в ионосфере, движутся очень быстро, несмотря на их малую массу, но они не могут добраться открытого космоса, поскольку траектория их движения отклоняется под воздействием магнитного поля Земли. Венера, зато имеет густую атмосферу, но лишь незначительные следы водяного пара (20 ppm) потому, что не имеет магнитного поля. Марсианская атмосфера тоже теряет воду, которая легко пробивается в открытый космос. На Земле дополнительную защиту от разрушения атмосферы обеспечивает озоновый слой. Ультрафиолетовое излучение блокируется еще до того, как ему может прибегнуть расщепить воду на водород и кислород. Поскольку очень малое количество водяных паров достается тропосферы, а озоновый слой располагается в верхней части стратосферы, очень малое количество молекул воды расщепляется на водород и кислород.

Магнитное поле Земли составляет 31 мкТл . Марс нуждался бы такой же интенсивности магнитного поля, чтобы в тот же способ нивелировать влияние солнечного ветра несмотря на более отдаленное расположение относительно Солнца, если сравнивать с расположением Земли. На сегодня не существует технологий для наращивания магнитного поля в планетарном масштабе.

Важность магнитосферы была подвергнута сомнению. В прошлом на Земле часто бывали периоды, в течение которых магнитосфера меняла направление, однако жизнь продолжало существовать даже после этого. Густая атмосфера, такая как на Земле, могла бы также обеспечить защиту от солнечной радиации даже при отсутствии магнитосферы.

Преимущества

Гипотетически тераформированный Марс

Как считают современные теоретики, Марс существует на дальнем краю зоны, пригодной для жизни - региона Солнечной системы, где еще могло бы развиться и существовать жизнь. Марс находится на грани региона, известного как расширенная зона обитаемости, где парниковые газы могли бы поддержать существование воды в жидком состоянии на поверхности, при наличии необходимого атмосферного давления. Поэтому Марс имеет потенциал для поддержания гидросферы и биосферы.

Брак как магнитного поля , так и геологической активности на Марсе могут быть результатом сравнительно малого размера планеты, что позволило ее внутренним слоям остыть намного быстрее, чем это происходит на Земле, однако отдельные детали этого процесса все еще остаются неясными.

Было высказано предположение, что Марс когда-то, на ранних этапах своего развития, имел среду по сравнению вроде того, которое сейчас на Земле. Хотя и существуют свидетельства о том, что жидкая вода когда-то существовала на марсианской поверхности, сейчас она существует в основном только на полюсах, сразу же под поверхностью планеты, в виде многолетней мерзлоты . 26 сентября 2013 ученые NASA сообщили, что марсоход «Кьюриосити» обнаружил на Марсе богатые, легко доступные запасы воды (массовая доля от 1.5 до 3%) в образцах почвы , взятых в районе Rocknest , Aeolis Palus , в кратере Гейл.

Грунт и атмосфера Марса содержат немало элементов, необходимых для жизни (сера, азот, кислород, водород, фосфор и т.д.).

Большие залежи водяного льда существуют под поверхностью Марса, а также на поверхности на полюсах планеты, где он смешанный с сухим льдом , замороженным CO 2 . Значительные запасы воды хранятся на южном полюсе Марса, которую если бы растопить, теоретически могла бы создать глобальный планетарный океан глубиной 11 метров. Замерзший двуокись углерода (CO 2 ) на полюсах сублимируется в атмосферу в период марсианского лета, а небольшие остатки воды вблизи поверхности сметаются с полюсов потоками ветра, скорость которых достигает в среднем 40 км / ч. В ходе сезонных природных явлений значительное количество пыли и водяного пара транспортируются в атмосферу планеты, в результате чего становится возможным образование перистых облаков, подобных земным.

Большинство всего кислорода в атмосфере Марса содержится в форме двуокиси углерода (CO2), который является основным компонентом атмосферы. Молекулярный кислород (O2) существует только в остаточных количествах. Значительные запасы кислорода также встречаются в оксидах металлов на поверхности Марса, а также в почве, в форме пер-нитратов . Анализ образцов почвы, взятых космическим аппаратом «Феникс» обнаружил наличие перхлоратов , которые использовались для отделения кислорода в химическом генераторе кислорода. Мог бы быть применен электролиз для превращения воды в кислород и водород , если бы было достаточно жидкой воды и электроэнергии.

Предложенные методы и стратегии

Сравнение сухой атмосферы
Марс земля
давление 0.6 кПа 101.3 кПа
Диоксид углерода (CO 2 ) 96.0% 0.04%
Аргон (Ar) 2.1% 0.93%
Азот (N 2 ) 1.9% 78.08%
Кислород (O 2 ) 0.145% 20.94%

Художественная иллюстрация тераформированнго Марса (центрированная на марсианском регионе Тарсис)

Художественная иллюстрация тераформированнго Марса. Этот вариант примерно центробежные на главном меридиане и 30 ° северной широты, а также на гипотетическом океане с уровнем моря, который находится на высоте примерно два километра ниже средней высоты поверхности планеты. Океан покрывает водой те места на Марсе, которые известны сегодня как Vastitas Borealis , Acidalia Planitia , Chryse Planitia , и Xanthe Terra ; Видимые участки суши - это Tempe Terra слева, Aonia Terra внизу, Terra Meridiani справа внизу, и Arabia Terra справа вверху. Реки, которые наполняют океан справа внизу - расположены в районе современных равнин Valles Marineris и Ares Vallis , а большое озеро внизу справа - содержится в местности, сегодня известной как Aram Chaos .
Процесс терраформирования Марса спровоцировал бы три взаимосвязанные изменения: развитие атмосферы, сохранения тепла в ней, а также во избежание оттока атмосферных частиц в открытый космос. Атмосфера Марса сравнительно разреженная, и имеет очень низкое поверхностное давление. Поскольку она состоит в основном из CO 2 - известного парникового газа , - то как только температура на поверхности Марса начнет повышаться, углекислый газ может помочь в сохранении термальной энергии вблизи поверхности. Более того, вместе с нагревом планеты, в атмосферу попадет еще больше CO 2 в результате таяния замерзших залежей этого газа на полюсах, тем самым усилится парниковый эффект. Это означает, что такие два процесса развития и нагрев атмосферы будут взаимодополняющими, а потому способствовать терраформировании.

Гигантские потоки воздуха, создаваемые движением газов в атмосфере, могут провоцировать масштабные, мощные пылевые бури, которые тоже будут способствовать нагреву атмосферы (путем поглощения солнечного излучения).

Сублимация двуокиси углерода

На сегодняшний день на марсианском южном полюсе, а также в составе реголита (почвы) на Марсе достаточно двуокиси углерода (CO 2 ), который, если бы был сублимированный в газовую форму в результате повышения температуры на планете всего на несколько градусов, смог бы повысить атмосферное давление на 30 кПа, что соответствовало бы давления на высоте вершины Эвереста , где атмосферное давление составляет 33.7 кПа. И хотя люди не смогли бы дышать таким воздухом, сам атмосферное давление было бы выше границу Армстронга , а потому нынешняя потребность в костюмах с регуляцией давления стала бы нерелевантной. Фитопланктон также смог бы превращать растворенный CO 2 в кислород, что очень важно, поскольку, по закону Генри , низкая температура на Марсе приведет к высокому значение отношения растворенного CO 2 до атмосферного CO 2 в затопленном северо бассейне.

Импорт аммиака

Другой хитроумный метод заключается в использовании аммиака как мощного парникового газа . Существует вероятность, что большое его количество существует в замороженном виде на карликовых планетах, движущихся по собственным орбитам в отдаленных областях Солнечной системы . Возможно, будет найден способ транспортировки этих планетоидов и введение их в атмосферу Марса. Поскольку аммиак (NH 3 ) по массе состоит в основном из азота , он сможет также обеспечить наличие буферного газа в атмосфере. Поддерживаемые, не слишком разрушительные падения космических тел на Марс поспособствуют повышению температуры и массы атмосферы.

Потребность в наличии буферного газа является препятствием, которое придется преодолевать любым потенциальным строителям атмосферы. На Земле азот является основным атмосферным компонентом, поскольку он составляет до 78% атмосферы. Марс потребует подобного компонента, который работал бы буферный газ, хотя и не обязательно в том же количественном отношении. Получение необходимого количества азота, аргона или любого другого сравнительно инертного газа является достаточно сложным.

Импорт углеводородов

Другим методом формирования марсианской атмосферы могло бы стать импорта метана или других углеводородов, которые являются довольно распространенными в атмосфере Титана (и на его поверхности ). Метан мог бы быть введен в атмосферу Марса, где он послужил бы для усиления парникового эффекта.

Метан (или другие углеводороды) могли бы помочь в повышении атмосферного давления. Эти газы также могут быть использованы для производства воды и CO 2 для марсианской атмосферы:

CH 4 + 4 Fe 2 O 3 → CO 2 + 2 H 2 O + 8 FeO
Эта реакция могла бы быть инициирована под влиянием тепловой энергии или марсианского солнечного ультрафиолетового облучения. Значительные количества продуктов, которые образуются в результате такой реакции (CO 2 и вода) необходимые для фотосинтеза, который должен стать следующим этапом терраформирования.

Импорт водорода

Рассматривается также импорт водорода, необходимого для трансформации атмосферы и гидросферы Марса. Так, водород мог бы производить химические реакции с оксидом железа (III) , который содержится в марсианском грунте , в результате чего образовалась бы вода:

H 2 + Fe 2 O 3 → H 2 O + 2 FeO
В зависимости от уровня диоксида углерода в атмосфере, импорт водорода и реакции с его участием образовывали бы тепловую энергию, воду и графит в результате реакции Боша . В свою очередь, взаимодействие водорода с диоксидом углерода через реакцию Сабатье привела бы к образованию метана и воды.

Использование фторсодержащих соединений

Поскольку для поддержания жизни человеческой популяции нужна долговременная стабильность климата, было предложено использование особо мощных фторсодержащих парниковых газов , которые, возможно, будут включать гексафторид серы или галокарбоны, такие как хлорофторуглерод (CFC) и перфторуглерод (PFC). Эти газы являются наиболее вероятными кандидатами на искусственное введение в марсианскую атмосферу, поскольку они оказывают значительное влияние как парниковые газы, в несколько раз сильнее, чем CO 2 . Такое введение может быть выполнено с привлечением сравнительно малых средств путем отправки ракет, нагруженных сжатым CFC-газом, пунктом назначения для которых было бы столкновения с поверхностью Марса. Если бы эти ракеты разбивались о поверхность планеты, они выпускали свой груз в атмосферу. Постоянный приток таких «CFC-ракет» должен поддерживаться в течение не более чем десятилетия, прежде чем атмосфера Марса испытывает химических изменений и станет теплее.

Для того, чтобы сублимировать на южном полюсе ледники с CO 2 , потребовалась бы наличие примерно 0.3 микробар CFC-газов в атмосфере Марса. Такое количество эквивалентна массе примерно в 39000000 метрических тонн. И такое количество в три раза больше, чем общее количество хлорофторуглеродные, который был выработан на Земле начиная с 1972 и заканчивая 1992 годом (когда производство CFC было запрещено в результате подписания международного договора). Минералогические исследования Марса позволяют утверждать, что элементарный фтор присутствует в общей химической композиции Марса в количестве 32 ppm от массы, тогда как для Земли соответствующая цифра составляет 19.4 ppm.

Предложение добывать фторсодержащие минералы как источник CFC- и PFC-газов поддерживается тем убеждением, что, поскольку наличие на Марсе этих минералов, предполагается, должна быть такой же, как и на Земле, такой процесс добычи смог бы поддержать производство необходимого количества оптимальных соединений, необходимых для создания парникового эффекта (CF 3 SCF 3 , CF 3 OCF 2 OCF 3 , CF 3 SCF 2 SCF 3, CF 3 OCF 2 NFCF 3 , C 12 F 27 N). А это, в свою очередь, позволит удерживать температуру на Марсе на «комфортном» уровне. В теории это могло бы стать одним из путей содержание атмосферы, подобных земным, при условии, что такая будет сформирована на Марсе с использованием других методов.

Использование орбитальных зеркал

Зеркала, изготовленные из тонкой алюминизированным термопластиковых пленки могут быть размещены на околомарсианской орбите для повышения общего уровня инсоляции планеты. Таким образом можно было бы направлять солнечный свет на поверхность Марса, тем самым напрямую увеличивая температуру воздуха у поверхности планеты. Такое зеркало могло бы быть расположено как стать тем , используя свой потенциал солнечного паруса для поддержания неподвижной позиции на орбите относительно Марса - вблизи полюсов, чтобы сублимировать имеющиеся на них ледовые покровы с замерзшего CO 2 , тем самым внося вклад и в нагрев атмосферы через усиление парникового эффекта .

Ослабление альбедо

Ослабление альбедо марсианской поверхности сделало бы использование получаемого ею солнечного света более эффективным. Такое действие можно выполнить путем распространения по поверхности Марса темной пыли с его спутников - Фобоса и Деймоса , принадлежащих к самым черным тел Солнечной системы. Альтернативным способом ослабления альбедо могло бы также стать распространения темных экстремофильных микробных форм жизни, таких как лишайники , водоросли и бактерии . Тогда поверхность впитывала бы больше солнечного света, тем самым способствуя нагреву атмосферы.

И если бы действительно удалось ввести на планете рост и размножение водорослей и другого растительного зеленого жизни, это делало бы незначительный вклад и в распространение кислорода в атмосфере, однако этого было бы недостаточно для того, чтобы люди могли дышать. Процесс превращения химических элементов для образования кислорода в значительной степени зависит от наличия воды. CO 2 обычно трансформируется в углеводороды. 26 апреля 2012 ученые сообщили, что в лаборатории симуляций среды (Mars Simulation Laboratory), которой занимается Немецкий аэрокосмический центр , в результате эксперимента удалось обнаружить лишайник, который смог выжить и даже проявил незаурядные способности к адаптации в плане фотосинтетической активности за период симуляции марсианской среды , который длился 34 дня.

Бомбардировка астероидами

Другой способ повышения температуры заключается в направлении небольших астероидов на поверхность Марса. Это может быть выполнено путем использования размещенных в космосе лазеров, которые корректировали бы траектории астероидов, или кем-либо из других методов, предложенных для решения проблемы защиты Земли от астероидов . Энергия столкновения в этом случае работала в качестве источника тепла. Этого тепла, возможно, было бы достаточно для сублимации CO 2 , а также, если на этой стадии процесса терраформирования будет присутствовать вода в жидком состоянии, энергия, которая выделяется при падении астероида, могла бы превратить ее в водяной пар, который тоже является разновидностью парникового газа . Астероиды можно было бы подбирать по их химическому составу - например, если выбирать астероиды с высоким содержанием аммиака , то в результате падения аммиак освободится и попадет в атмосферу в виде еще одного дополнительного парникового газа. В марсианском грунте в то время могут быть сформированы запасы нитратов и попадания астероидов в местности с этими залежами может высвобождать дополнительное количество азота и кислорода в атмосферу.

Термодинамика терраформирования

Общий объем энергии, необходимой для сублимации CO 2 в ледовой шапке южного полюса, моделируется исследователями Зубрин и Мак-Кеем. Для того, чтобы запустить долговременный парниковый эффект, необходимо повысить температуру на полюсах на четыре Кельвина . Если для этого применять орбитальные зеркала, было бы необходимо 120 МВт е -лет для изготовления зеркал, достаточно больших для того, чтобы выпарить полярные шапки. Этот метод считается самым эффективным из всех, однако в то же время наименее практичным. Если же использовать мощные галоуглеродные парниковые газы, было бы необходимо около 1000 МВт е -лет для достижения такого же нагрева. И если этот метод представляется неэффективным по сравнению с использованием космическим зеркал, он, однако, считается наиболее практичным. При применении метода бомбардировки астероидами, необходимо было бы примерно четыре аммиачных астероида массой около 10000000000 тонн каждый - для запуска непрерывного парникового эффекта, который должен привести к восьмиградусного повышение температуры.

------------------------
ТРИО теплый пол отзыв
Заработок на сокращении ссылок
Earnings on reducing links
Код PHP на HTML сайты

Категория: Разное