Новый материал поможет создать на Марсе оазисы жизни

Лёгкий пористый аэрогель может пропускать свет, блокируя при этом вредное ультрафиолетовое излучение и удерживая тепло.

Фото NASA/JPL-Caltech.

Изображение марсианской полярной ледяной шапки с тёмными очагами нагрева.

Фото Harvard SEAS.

Люди мечтают создать колонию на Красной планете на протяжении многих лет. Но в настоящее время Марс слишком холодный, а его атмосфера недостаточно плотная, чтобы защитить будущих колонистов, их базы и растения от вредного космического излучения.

Чтобы сделать Красную планету обитаемой, необходимо изменить атмосферное "одеяло", укрывающее её поверхность. Первым идею такого терраформирования предложил астрофизик и пионер в области астробиологии Карл Саган. Ещё в 1971 году он предположил, что испарение марсианских ледяных шапок увеличит плотность атмосферы над планетой, а затем благодаря парниковому эффекту произойдёт повышение температуры и значительно увеличится вероятность появления жидкой воды.

Работа Сагана вдохновила других исследователей, и его идея постепенно перестала казаться фантастической. Главный вопрос исследователей заключался в том, достаточно ли газов и воды на Марсе, чтобы повысить его атмосферное давление до земного.

Ответ появился лишь в 2018 году, когда специалисты вычислили, что даже если "активировать" все имеющиеся на Марсе источники для испарения, то это повысит атмосферное давление планеты лишь до 7% от земного. А этого недостаточно, чтобы сделать её обитаемой.

Поэтому многие учёные считают, что сделать Марс пригодным для жизни очень и очень непросто.

Но исследователи из Гарвардского университета, Лаборатории реактивного движения НАСА и Эдинбургского университета, похоже, нашли более простой способ. Вместо того, чтобы менять атмосферу всей планеты, они предложили сделать пригодными для жизни отдельные островки.

Воплотить эту идею в реальность поможет аэрогель на основе кремнезёма, который сымитирует атмосферный парниковый эффект Земли.

Речь идёт о лёгком пористом синтетическом материале. Большая его часть изготавливается из пористого кремнезёма, который используется, к примеру, для производства стекла. Важно, что материал полупрозрачный и может пропускать свет, блокируя при этом вредное ультрафиолетовое излучение и удерживая тепло.

Чтобы доказать состоятельность своей идеи, команда под руководством профессора Робина Вордсворта (Robin Wordsworth) из Гарварда создала экспериментальную установку с естественным освещением на уровне марсианского. В ходе испытаний свет проникал через слой аэрогеля толщиной в два сантиметра. Поверхность под материалом нагревалась при этом более чем на 50 градусов по Цельсию. Более того, аэрогель блокировал более 60% УФ-излучения и 99,5% наиболее вредного коротковолнового ультрафиолета С, пропуская достаточно видимого света для фотосинтеза.

Чтобы постоянно поддерживать пригодную для жизни температуру без потребности во внутреннем источнике тепла, можно будет создать своего рода теплицы, покрытые "черепицей" из нового материала. Таким образом, отдельные части Красной планеты могут стать пригодными для сельского хозяйства. В оазисах жизни можно будет выращивать растения и прочие фотосинтезирующие организмы.

"Марс – самая пригодная для жизни планета Солнечной Системы после Земли, – говорит научный сотрудник Лаборатории реактивного движения НАСА Лаура Кербер (Laura Kerber). – Но для многих видов жизни его условия враждебны. Система создания небольших обитаемых островков позволит нам трансформировать Марс контролируемым образом, а результат можно будет масштабировать".

Примечательно, что на Марсе присутствуют природные структуры, которые "работают" подобно новому материалу. В отличие от полярных ледяных шапок Земли, которые состоят из замороженной воды, полярные ледяные шапки Красной планеты представляют собой смесь водяного льда и замороженного углекислого газа. Как и его газообразная форма, замороженный углекислый газ пропускает солнечный свет, при этом удерживая тепло. Летом так называемый твердотельный парниковый эффект создаёт очаги потепления подо льдом.

Изображение марсианской полярной ледяной шапки с тёмными очагами нагрева.

"Мы задумались о твердотельном парниковом эффекте и о том, как его можно использовать для создания пригодной для жизни среды на Марсе в будущем, – рассказывает Вордсворт. – Мы начали думать о том, какие материалы могут минимизировать теплопроводность, но при этом пропускать как можно больше света".

Аэрогель кремнезёма отвечал всем параметрам, к тому же, его изготовление не слишком затратно.

"Мы хотели придумать нечто действенное, что можно реализовать всего за десятилетие, а не что-то, что принесёт результат через столетия, а возможно, и никогда", – добавляет учёный.

Однако новое исследование является лишь первым шагом на большом пути. Вторым шагом станет тестирование метода в условиях, похожих на марсианские: в Арктике или пустыне Атакама в Чили.

А пока аэрогель будет проходить проверки, у специалистов будет время подумать о способе его доставки на Красную планету.

Научная статья по итогам исследования опубликована в издании Nature Astronomy.

Кстати, ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали об экспериментах, которые подтвердили возможность создания на Марсе плантаций картофеля. Также мы рассказывали о другом аэрогеле, который позволит строить дома на Марсе.