можно ли вернуть марс к жизни
Видео: Сможем ли мы сделать Марс снова живым
Могут ли современные технологии оживить Красную планету?
Есть мнение о том, что раньше Марс был обитаем. Однако сейчас никаких признаков жизни на нем не наблюдается. Именно поэтому ученые и пытаются провести терраформирование Марса. Терраформирование — изменение климата на инопланетных телах с помощью искусственного воздействия на них. Это понятие появилось в науке из литературы. В середине прошлого столетия писатель Джек Уильямсон опубликовал повесть «Орбита столкновения». Главный герой провел терраформирование гигантского астероида, и на нем начала зарождаться жизнь. Посмотреть на селфи с Марса и еще 14 уникальных фотоснимков, которые вошли в историю человечества, вы можете в другом нашем материале.
Не каждая планета подойдет для этой сложной процедуры, а это значит, что у людей не получится колонизировать все небесные тела Солнечной системы. Дело в том, что для того чтобы превратить безжизненную планету в подобие Земли, она должна обладать базовыми параметрами строения, которые хотя бы на 70 процентов совпадали бы с параметрами нашей планеты. Газовые гиганты вроде Юпитера абсолютно не способны к терраформированию.
Во время анализа всех возможных вариантов Марс был выбран как наилучшее место для построения нового мира. Что же должно быть на планете, чтобы ее можно было сделать пригодной для жизни? Разумеется, вода, которая, по мнению ученых, на Марсе все же есть, но не в жидком состоянии. На полюсах Марса находится большое количество углерода. Если же перевести его в газообразное состояние, атмосферное давление увеличится в разы.
Еще одна трудность состоит в том, что у Красной планеты в отличии от нашей нет магнитного поля, которое бы осуществляло процесс циркуляции водорода. Считается, что раньше у Марса оно было, но с течением времени бесследно исчезло. Сейчас специалисты активно работают над тем, чтобы его восстановить. А как вы думаете, смогут ли наши ученые снова оживить Марс?
О том, как NASA собирается создать марсианские условия на Земле, вы можете узнать из другого нашего материала.
Можем ли мы сделать Марс пригодным для жизни?
В течение многих лет Марс существовал как своеобразная «Планета Б» — запасной вариант, если Земля станет больше не пригодной для жизни. От фантастических рассказов до научных исследований люди давно мечтали о возможности жить на Марсе. Основным элементом многих концепций колонизации Марса является терраформирование — гипотетический процесс изменения условий на планете, чтобы сделать ее пригодной для жизни, которая существует на Земле, включая людей, без необходимости в системах жизнеобеспечения.
К сожалению, согласно новой статье, с существующими технологиями терраформирование Марса просто невозможно. По словам ее авторов, Брюса Якоски, планетарного ученого и главного исследователя миссий NASA Mars Atmosphere и Volatile EvolutioN, изучающих атмосферу Марса, и Кристофера Эдвардса, доцента планетарных наук в Университете Северной Аризоны, просто невозможно терраформировать Красную планету с современными технологиями.
Чтобы успешно сделать из Марса Землю, нам нужно повысить температуру, чтобы иметь стабильно остающуюся в жидком состоянии воду и плотную атмосферу. В статье Якоски и Эдвардс объяснили, что, используя парниковые газы, уже присутствующие на Марсе, теоретически мы могли бы поднять температуру и изменить атмосферу настолько, чтобы сделать Красную планету землеподобной. Они отметили, что единственным парниковым газом на Марсе, достаточным для обеспечения значительного потепления, является углекислый газ (CO2). К сожалению, они обнаружили, что на планете его недостаточно, чтобы сделать ее похожей на Землю.
На Марсе СО2 присутствует в породах и полярных ледяных шапках. Якоски и Эдвардс использовали данные от различных марсоходов и космических аппаратов, которые наблюдали и изучали Марс последние 20 лет, чтобы по существу провести «инвентаризацию» находящегося на планете СО2.
Как могло бы выглядеть терраформирование Марса.
Они задокументировали все поверхностные и подземные резервуары углекислого газа на Марсе, и какой процент от существующих объемов можно поместить в атмосферу, чтобы изменить ее. Однако, хотя на Марсе имеется значительное количество СО2, при использовании всего доступного объема газа получится лишь утроить атмосферное давление. Чтобы успешно терраформировать Марс, атмосфера должна быть плотной настолько, чтобы люди могли ходить без скафандров. Увы — хотя утроение атмосферного давления в Красной планете кажется значительной цифрой, это все еще в 50 раз меньше, чем нужно для комфортного существования на ней людей.
Кроме того, количество доступного CO2, обнаруженного исследователями, повысило бы температуру планеты менее чем на 10 градусов Цельсия. И поскольку температуры на Марсе в среднем составляют минус 60 градусов Цельсия, а зимние температуры падают настолько низко, что углекислый газ из атмосферы конденсируется в лед на поверхности, такое увеличение температуры не играет никакой существенной роли.
Существует ряд предлагаемых и теоретизированных методов, позволяющих людям получить доступ и выпустить CO2 в атмосферу Марса. Но многие из них были бы очень трудными для реализации, и, как выяснили Якоски и Эдвардс, все равно имеющихся запасов CO2 недостаточно для терраформирования планеты. И Якоски, и Эдвардс сказали, что, возможно, будущие технологии найдут альтернативное решение и сделают терраформирование Красной планеты возможным. Однако «с использованием современных технологий мы просто не видим жизнеспособных вариантов», — говорит Эдвардс.
Художественное изображение «весны» на Марсе, когда из-за нагрева замороженный CO2 начинает превращаться в газ и выходить из породы в атмосферу.
Марс был «очевидным» выбором для терраформирования в течение многих лет. Это обусловлено рядом причин, в том числе тем, что Марс (относительно) близок к Земле — это «самая легкодоступная планета, и единственная, на поверхность которой могут приземляться земные космические аппараты и исправно функционировать там долгое время», — говорит Якоски. Очарование терраформированного Марса, пожалуй, является «частью мифологии. О Марсе написано много научной фантастики», — добавляет Эдвардс.
Тем не менее, хотя технологии будущего могут позволить человечеству изменить Марс так, как это невозможно сегодня, вместо того, чтобы сосредоточить наши силы на превращении Марса в Землю 2.0, «я думаю, что наши усилия лучше потратить на то, чтобы Земля сохранила свой благоприятный для нас климат», — говорит Якоски.
Можем ли мы терраформировать Марс?
Полюса Марса, как и Земли, покрыты толстым слоем льда. Многие эксперты, в том числе основатель SpaceX Илон Маск, утверждают, что ядерные удары по полюсам Марса выбросят в атмосферу большое количество углекислого газа, который в настоящее время находится в ловушке, а также сублимирует лед в воду.
Но теперь терраформирование уже не ограничивается причудливым мышлением писателей-фантастов. Даже астрономы всерьез рассматривают эту идею, так как мы продолжаем смотреть на звезды и нашу первую человеческую колонию вдали от Земли.
Итак, что же такое терраформирование, и почему наш сосед, Марс, может быть отличным местом для того, чтобы попробовать эту терраформирующую деятельность? Давайте выясним!
Что такое терраформирование?
Проще говоря, терраформирование планеты или другого небесного объекта означает манипулирование его атмосферой и другими характеристиками окружающей среды, чтобы климат этой планеты стал пригодным для жизни. Наилучшим вариантом было бы изменение климата планеты таким образом, чтобы люди могли жить на ней даже без скафандра.
Почему Марс является хорошим выбором для терраформирования?
Проблемы, связанные с терраформированием Марса
Марс не всегда был негостеприимным
Чтобы вернуть планете былую славу и убедиться, что мы можем дышать и оставаться в сознании на Марсе, нам нужно терраформировать ее атмосферу. Атмосфера Земли состоит из 21% кислорода, 78% азота и 1% других газов/элементов. Теперь, хотя нам не нужна именно эта смесь для всех газов, нам понадобится очень похожее количество O2.
Сделать Марс пригодным для жизни
Гигантские орбитальные зеркала
Парниковые газы
Марсианский грунт
Другим хорошим источником для добычи CO2 была бы марсианская почва, богатая углеродом, но ее сложно извлечь. Богатый углеродом минерал на поверхности Марса необходимо нагреть до нескольких тысяч градусов, прежде чем он выпустит свой CO2.
Площадь поверхности Марса составляет около 144 миллионов квадратных километров, поэтому нам потребуются миллиарды тонн газа, чтобы полностью покрыть Марс. Энергия, необходимая для этого, была бы почти невероятной. Это означало бы построить и запустить на Марсе гигантские атомные электростанции в течение нескольких десятилетий, чтобы наполнить Марс парниковыми газами, достаточными для нагрева его поверхности.
Аэрогель
Гарвардский исследователь Робин Вордсворт в недавно опубликованной статье продемонстрировал, как аэрогели можно использовать на Марсе. Вордсворт зажег лампу, чтобы имитировать марсианский солнечный свет, падающий на аэрогель.
Гарвардский исследователь Робин Вордсворт в недавно опубликованной статье продемонстрировал, как аэрогели могут быть использованы на Марсе. Вордсворт зажег лампу, имитируя марсианский солнечный свет, падающий на аэрогель. Сделав это, он смог сохранить поверхность под аэрогелем теплой, до 65 °C. Он утверждает, что этот тип аэрогелевого покрытия поможет задерживать тепло в атмосфере Марса.
К сожалению, аэрогель не идеален. Он довольно хрупкий, и производить его в больших количествах было бы чрезвычайно сложно.
Кометы
Тем не менее некоторые эксперты предупреждают об опасности этого. Они утверждают, что бомбардировка Марса кометами будет разрушительной. Это уничтожит все свидетельства существования жизни, которые мы не обнаружили, и уничтожит первозданные геологические данные Солнечной системы, которые мы больше не можем найти на Земле.
Насколько мы близки к терраформированию Марса?
Первым шагом к терраформированию Марса было бы высадить первого человека (или группу людей) на Марс, точно так же, как мы когда-то высадились на Луну. Однако даже это сделать трудно, не говоря уже о проведении миссии по полному терраформированию планеты. Через много лет, если мы продолжим двигаться по нашей нынешней траектории, мы сможем сделать это, хотя и в скафандрах.
После того как мы прибудем на планету, нашим следующим шагом будет создание первого научного форпоста на планете, чтобы обеспечить определенный уровень устойчивости на чужой планете. Самой сложной задачей было бы расширить присутствие человека от горстки обученных космонавтов до тысяч энтузиастов космоса. Нам определенно понадобятся тысячи людей, чтобы начать полноценную миссию по терраформированию.
Последствия терраформирования Марса
Люди, которые будут терраформировать Марс, будут марсианами. Эти марсиане также адаптируются поколение за поколением в чужой среде. Учитывая, что гравитация на Марсе намного ниже, марсиане, вероятно, станут выше нас. У них может появиться новый химический состав крови, учитывая, что давление воздуха будет другим. В общем, они, вероятно, отклонятся от нас и станут новым видом по мере того, как начнется процесс эволюции. Тот факт, что пионеры и исследователи начнут превращаться в марсиан, также станет еще одним предметом обсуждения.
Этические проблемы
Хотя маловероятно, что мы будем терраформировать Марс в ближайшем будущем, если предположить, что мы это сделаем, должны ли мы действительно начать вмешиваться в естественную среду планеты? Должны ли мы действительно продвигать идею о том, что у нас на заднем дворе должна быть свободная планета? Вот некоторые этические вопросы, на которые нужно дать убедительный ответ.
Учитывая трудности, связанные с манипулированием Марсом для нашего удобства, было бы намного проще просто сохранить окружающую среду Земли чистой и благоприятной для жизни.
Таким образом, маловероятно, что человеческая цивилизация успешно колонизирует Марс при нашей жизни. Однако новаторы и исследователи стремятся разработать технологии, которые могут противоречить этому предположению. Только время покажет, насколько успешным будет человечество в том, чтобы ощутить свое присутствие за пределами Земли в этой великодушной Вселенной!
НАСА предлагает восстановить атмосферу Марса при помощи магнитного щита
Марс, как и Венера — землеподобные планеты. У них очень много общего, но есть и отличия. Ученые не теряют надежды найти жизнь на Марсе, а также терраформировать этого «родственника» Земли, пускай и в далеком будущем. Для Красной планеты эта задача выглядит более простой, чем для Венеры. К сожалению, у Марса очень слабое магнитное поле, что усложняет ситуацию. Дело в том, что из-за почти полного отсутствия магнитного поля солнечный ветер оказывает очень сильное влияние на атмосферу планеты. Он вызывает диссипацию атмосферных газов, так что в сутки в космос уходит около 300 тонн атмосферных газов.
По мнению специалистов, именно солнечный ветер стал причиной рассеивания около 90% марсианской атмосферы в течение миллиардов лет. В итоге давление у поверхности Марса составляет 0,7-1,155 кПа (1/110 от земного, такое давление на Земле можно увидеть, поднявшись на высоту в тридцать километров от поверхности).
Атмосфера на Марсе состоит, преимущественно, из углекислого газа (95%) с небольшими примесями азота, аргона, кислорода и некоторых других газов. К сожалению, давление и состав атмосферы на Красной планете делает дыхание земных живых организмов невозможным на Красной планете. Вероятно, некоторые микроскопические организмы и смогут выжить, но и они не смогут чувствовать себя в таких условиях комфортно.
Состав атмосферы — не такая уж и проблема. Если бы атмосферное давление на Марсе составило бы половину или треть от земного, то колонисты или марсонавты смогли бы находиться в определенное время суток и года на поверхности планеты без скафандров, используя лишь аппарат для дыхания. Более комфортно на Марсе почувствовали бы себя и многие земные организмы.
В НАСА считают, что повысить давление атмосферы на соседе Земли можно, если защитить Марс от солнечного ветра. Такую защиту обеспечивает магнитное поле. На Земле оно существует благодаря так называемому механизму гидродинамического динамо. В жидком ядре планеты постоянно циркулируют потоки электропроводящего вещества (расплавленного железа), благодаря чему возбуждаются электрические токи, которые создают магнитные поля. Внутренние потоки в ядре земли ассиметричны, что обуславливает усиление магнитного поля. Магнитосфера Земли надежно защищает атмосферу от «выдувания» солнечным ветром.
Диполь по расчетам авторов проекта создания магнитного щита для Марса будет генерировать достаточно сильное магнитное поле, которое не допустит к планете солнечный ветер
К сожалению для человека, на Марсе (и Венере) нет постоянного мощного магнитного поля, фиксируются лишь слабые следы. Благодаря Mars Global Surveyor удалось обнаружить магнитное вещество под корой Марса. В НАСА считают, что эти аномалии образовались под влиянием некогда магнитного ядра и сохранили магнитные свойства даже после того, как сама планета утратила свое поле.
Где взять магнитный щит
Директор научного отдела НАСА Джим Грин считает, что естественное магнитное поле Марса восстановить нельзя, во всяком случае, сейчас или даже в очень отдаленном будущем человечеству это не по силам. А вот создать искусственное поле можно. Правда, не на самом Марсе, а рядом с ним. Выступая с докладом «Будущее окружающей среды Марса для исследований и науки» на мероприятии Planetary Science Vision 2050 Workshop, Грин предложил создать магнитный щит. Этот щит, Mars L1, по замыслу авторов проекта, закроет Марс от солнечного ветра, и планета начнет восстанавливать свою атмосферу. Расположить щит планируется между Марсом и Солнцем, где он находился бы на стабильной орбите. Создать поле планируется при помощи громадного диполя или же двух равных и противоположно заряженных магнитов.
На схеме НАСА показано, как магнитный щит будет защищать Марс от воздействия солнечного ветра
Авторы идеи создали несколько симуляционных моделей, каждая из которых показала, что в течение нескольких лет после запуска магнитного щита давление на Марсе достигнет половины земного. В частности, углекислый газ на полюсах Марса будет испаряться, переходя в газ из твердой фазы. С течением времени проявит себя парниковый эффект, на Марсе начнет теплеть, лед, который находится близко к поверхности планеты во многих ее местах, растает и планета покроется водой. Считается, что такие условия существовали на Марсе около 3,5 млрд лет назад.
Конечно, это проект не сегодняшнего дня, но, возможно, в будущем столетии люди смогут реализовать эту идею и терраформировать Марс, создав себе второй дом.
Марс и магнитосфера. Планета, которую можно отремонтировать
Тема терраформирования Марса не один десяток лет относится к числу наиболее амбициозных планов человечества. Кажется, что марсианскую природу достаточно лишь немного «подправить», чтобы холодная планета бурь превратилась в жизнепригодный мир, расположенный в непосредственной близости от Земли.
Наряду с первоочередными задачами по увеличению концентрации кислорода и повышению температуры на Марсе требует решения еще одна проблема: восстановление марсианской магнитосферы. Дело в том, что на Марсе нет стабильного планетарного магнитного поля, хотя, остаточные магнитные поля на планете сохранились, особенно в южной части. Вопрос фатального влияния солнечного ветра на размагниченную планету подробно рассмотрен в научно-популярных источниках, в том числе, на Хабре. Поэтому читатели, уже интересовавшиеся проблемой марсианской магнитосферы, вполне могут пропустить обзор, расположенный прямо под катом, и переходить к самому интересному, в особенности, к инженерной части.
Обзор. Другая сторона солнечного ветра
Подходы к терраформированию Марса (приближению условий окружающей среды на нем к земным) постепенно детализируются и представляются все менее разрушительными и более «зелеными». В частности, Илон Маск, еще в 2015 году продвигавший идею о термоядерной бомбардировке Марса с целью вызвать на нем парниковый эффект, в 2019 году предлагал растопить марсианские льды при помощи системы орбитальных зеркал. Развивая эту идею, Роберт Зубрин и Кристофер Маккей рассуждали о 100-километровом цельном орбитальном зеркале. Тем не менее, сегодня считается, что даже всего льда с марсианских полярных шапок может не хватить для вызова парникового эффекта. Пытаясь поднять температуру на Марсе такими грубыми способами, мы бы боролись со следствиями, а не с причиной экологической катастрофы на этой планете. Причина продолжающегося истончения марсианской атмосферы заключается в выдувании ее солнечным ветром, а такая уязвимость атмосферы объясняется отсутствием у Марса постоянного магнитного поля. В далеком прошлом, 4,2-4,3 миллиарда лет назад Марс должен был обладать сильным магнитным полем, а последний период активного действия магнитосферы на Марсе относится, вероятно, к 3,7 миллиарда лет назад.
Наличие сильного магнитного поля у Земли объясняется действием токов (динамо) в жидком металлическом железоникелевом ядре планеты. Магнитное поле образует вокруг планеты так называемую «головную ударную волну», подобную той волне, что расходится от носовой части движущегося корабля, из-за чего солнечный ветер обтекает нашу планету с боков, не повреждая атмосферу.
Из-за того, что в период образования крупных марсианских равнин магнитное поле выключилось, атмосфера Марса оказалась беззащитна, и постепенно превратилась в тонкий слой углекислого газа с незначительными примесями, наблюдаемый сейчас.
О причинах исчезновения токов-динамо и постоянного магнитного поля на Марсе нет единого мнения. Среди возможных вариантов — исчезновение условий для конвекции жидкого металла в ядре, вызванное чрезмерным охлаждением планеты. Также затухание динамо могло быть вызвано внешним воздействием, например, ударом астероида – эта гипотеза называется «импактной». Интереснейший анализ подобных гипотез содержится в статье Виталия Егорова (Зеленого Кота) «Нужно ли Марсу магнитное поле?», опубликованной на Хабре в 2015 году. Автор развивает идею о том, что потеря магнитного поля не является решающим фактором потери атмосферы, приводя в качестве контрдовода пример Венеры, чья атмосфера исключительно плотная, а магнитное поле — слабое. Потеря глобального магнитного поля на Марсе связана с малой массой планеты, либо с совокупностью воздействия солнечного ветра, импактных (ударных) и гидрофизических факторов. Рекомендуем подробно ознакомиться с этой статьей, а здесь приведем лишь важнейшую из ее иллюстраций, где в табличном виде представлены возможные причины исчезновения или истончения атмосфер у различных тел в Солнечной Системе.
Магнитосфера Марса. Нынешнее состояние
Чтобы изучить, почему Марс потерял свою атмосферу и продолжает ее терять, в 2014 году NASA запустило к Марсу зонд MAVEN (аббревиатура расшифровывается как «Эволюция атмосферы и летучих веществ на Марсе»). Отметим, что аппарат, запущенный 18 ноября 2013 года, чуть не попал под сокращение финансирования, из-за чего запуск мог быть отложен на 2016 год. Тем не менее, в сентябре 2014 года MAVEN успешно достиг Марса и стал его искусственным спутником. Четыре основные задачи проекта формулировались следующим образом:
Определить влияние потерь газов на климатические изменения Марса в настоящее время и в прошлом.
Определить текущее состояние верхних слоев атмосферы и ионосферы Марса и взаимодействия их с солнечным ветром.
Определить темпы потери атмосферы, а также факторы, влияющие на этот процесс.
Определить соотношения стабильных изотопов в атмосфере Марса.
Именно MAVEN показал, что остатки магнитного поля Марса вытянулись за планетой, образовав у нее своеобразный магнитный хвост. Само это открытие особенно интересно тем, что позволило подтвердить и детально описать механизм магнитного пересоединения Марса, непосредственно провоцирующий улетучивание остатков марсианской атмосферы в космос. В целом же MAVEN дал толчок новейшим исследованиям собственного магнитного поля на Марсе.
Реликтовое магнитное поле на Марсе
После того, как на Марсе исчезло глобальное магнитное поле, планета осталась покрыта «лоскутным одеялом» локальных областей, проявляющих магнитные свойства. Эти небольшие магнитные поля возникают под действием минералов и пород, рассеянных на поверхности планеты.
Некоторые регионы планеты обладают более сильными магнитными полями, нежели другие, но это, вероятнее всего, связано с повышенным или пониженным содержанием магнитных минералов в том или ином регионе, то есть, пород, которые могли испытывать влияние древнего магнитного поля. В целом магнитные поля в северном полушарии Марса слабее, а в южном – сильнее.
Три крупных ударных бассейна в северном полушарии Марса — Эллада, Исида и Аргир — не проявляют признаков магнетизма, что также может объясняться малым содержанием магнитных пород на этих территориях. Предполагается, что в процессе ударных катаклизмов и образования этих бассейнов значительные объемы магнитных пород и содержащихся в них минералов могли быть испарены в результате столкновений и сопутствующих взрывов. При этом необходимо оговориться, что измерения магнитных полей марсианской коры производятся с орбиты, поэтому могут быть неполны; экспедиции на поверхности планеты, возможно, позволят зафиксировать более слабые магнитные поля и составить более полную карту.
Итак, магнитосфера марсианских горных пород представляет собой остатки древнего магнитного поля. Магнитное динамо в мантии Марса исчезло не позднее 3,7 миллиарда лет назад. Подробнее о хронологии существования марсианского динамо рассказано в этой статье. Впрочем, здесь следует упомянуть и о роботе InSight, который начал работу на поверхности Марса в ноябре 2018 года. Аппарат предназначен, прежде всего, для изучения толщины, состава и структуры коры Марса, а также получения данных о его мантии, ядре и сейсмической активности. Именно InSight показал, что магнитные поля на поверхности Марса вдесятеро сильнее, чем считалось ранее. Он обнаружил и некоторые другие интересные детали, в частности, суточные флуктуации активности марсианского магнитного поля и магнитные импульсы, чья природа пока остается невыясненной. Считается, что зафиксированные InSight магнитные явления на поверхности планеты также связаны с воздействием солнечного ветра.
Поэтому гораздо более пристального внимания заслуживает индуцированная магнитосфера Марса, возникающая в результате взаимодействия марсианской ионосферы с солнечным ветром. О существовании магнитных полей в непосредственной близости от верхних слоев марсианской атмосферы сообщалось еще в статье Долгинова и др., опубликованной в 1972 году по результатам экспедиций «Марс-2» и «Марс-3». Дальнейшие исследования магнитослоя в марсианской ионосфере были проведены при помощи последней советской марсианской миссии «Фобос-2» Но значительно более точные данные об этом магнитослое (в англоязычной литературе употребляется термин «magnetosheath») были получены благодаря работе MAVEN и изложены в статье Робина Рамстада и др. из университета штата Колорадо.
Индуцированные магнитосферы образуются вокруг проводящих ненамагниченных планетарных объектов, в частности, в ионосферах Марса, Венеры, Титана, Плутона и комет в ходе электродинамических взаимодействий намагниченной плазмы с частицами солнечного ветра. Токи, возникающие при этом, приводят к взаимодействию ионосферы и плазмы, тем самым помогая понять роль солнечного ветра в нагревании, выдувании и эволюции планетарных атмосфер.
По итогам пятилетней работы зонда MAVEN удалось картировать индуцированную магнитосферу Марса, обнаружив в процессе этой работы взаимодействие ионосферы и головной ударной волны, асимметрию в конфигурации атмосферных электрических полей, а также искривление токов в верхних слоях атмосферы Марса. Также был обнаружен пограничный регион между ионосферой Марса и его магнитослоем.
Соответственно, восстановление защиты Марса от пагубного воздействия солнечного ветра целесообразно начинать именно с ионосферы. В 2017 году специалист NASA Джим Грин предположил, что для реставрации марсианской атмосферы и предохранения ее от воздействия солнечного ветра можно расположить магнитный щит на марсианской орбите в точке Лагранжа, где притяжение Марса и притяжение Солнца имеют равную величину и, следовательно, такой щит будет оставаться стабилен. На Хабре есть обзорная переводная статья с обоснованием этого проекта и видео с выступлением Грина на конференции Planetary Science Vision 2050, где была высказана эта идея. Из статьи стоит скопировать и пояснить ключевую иллюстрацию:
На иллюстрации показана форма магнитного хвоста (остатки магнитного поля Марса, взаимодействующие с солнечным ветром, о чем было рассказано выше), а также расположение самого Марса, магнитного щита в точке Лагранжа L1, магнитослоя и магнитопаузы. Как показано на этой схеме, магнитный щит Марса призван уменьшить выдувание атмосферы солнечным ветром, обеспечить новое равновесное состояние атмосферы и уменьшить количество жесткой солнечной радиации, достигающей поверхности Марса.
На сайте phys.org сообщается, что Джим Грин и его коллеги проводили компьютерные симуляции, позволяющие примерно оценить работоспособность такого устройства. Грин заостряет внимание на непосредственной пользе подобной конструкции. Магнитный щит способен привести к утолщению марсианской атмосферы и парниковому эффекту, который позволит перевести в жидкое состояние до 1/7 того объема воды, что имелся на Марсе 4,2 миллиарда лет назад, в период активности его магнитного динамо. Тем не менее, официальные данные о технических характеристиках подобного устройства весьма скудны. На Хабре есть публикация с описанием конструкции и реализуемости дипольного магнитного щита, который мог бы располагаться в точке Лагранжа и генерировать магнитное поле силой 1-2 тесла. Поэтому в заключительном разделе этой статьи было бы логично и интересно привести выдержки из статьи «Giving Mars a Magnetosphere», опубликованной 28 февраля 2018 года и содержащей обоснованные выкладки о том, как мог бы выглядеть подобный щит.
Искусственный магнитный щит Марса: технические характеристики
Марсианская точка Лагранжа расположена на расстоянии около 1 миллиона километров от Марса. С поправкой на компенсацию сильных солнечных вспышек можно предположить, что будет достаточно расширить искусственное магнитное поле на расстояние 1,5 млн километров от планеты.
Также следует учитывать, что интенсивность солнечного ветра на марсианской орбите значительно ниже, чем на расстоянии одной астрономической единицы от Солнца (т.е. на расстоянии от Солнца до Земли). Таким образом, для защиты Марса от солнечного ветра достаточно получить магнитное поле примерно вдвое слабее, чем понадобилось бы для защиты Земли. Учитывая оба этих фактора, понадобится сгенерировать вокруг Марса магнитное поле всего в 11% от силы естественного магнитного поля Земли, и минимальный радиус магнитослоя вокруг Марса составил бы всего 500 000 километров.
Согласно уравнению величины магнитного поля, можно высчитать силу тока «провода», необходимого для генерации такого магнитного поля. Получается ток силой около 200 мега-ампер.
Соответственно, это будет провод колоссального размера. Чтобы сделать его как можно компактнее, необходимо как можно сильнее уменьшить рабочее напряжение этого провода и, следовательно, его сопротивление. Чтобы добиться минимального сопротивления, нужно подобрать минимальную длину провода, при этом обеспечив для него максимальную площадь поперечного сечения. Отметим, что сопротивление проводника можно было бы снизить, изготовив его из сверхпроводящего материала, но технически наиболее доступной конфигурацией представляется плоская медная катушка, намотанная настолько плотно, что отверстие в ее центре будет как можно уже. При этом отверстие в центре катушки необходимо оставить, так как при его отсутствии в катушке возникнут контрпродуктивные обратные токи, и ее сопротивление будет чрезмерно сильным.
Дальнейшие выкладки из упомянутой статьи выходят за рамки данной публикации, но ее все-таки будет интересно прочесть целиком – в частности, чтобы познакомиться с ориентировочными характеристиками космического корабля, необходимого для реализации всего проекта.
Итак, генерация искусственного магнитного поля для Марса представляется несравнимо более осуществимой задачей, чем восстановление естественного. Кроме того, это был бы значительно более щадящий и эффективный (в долгосрочной перспективе) метод терраформирования, чем термоядерная бомбардировка или развертывание орбитальных зеркал, предложенные Илоном Маском. Остается с интересом следить, возможна ли при в обозримом будущем практическая реализация подобных планов.