Выброс алюминиевых частиц в атмосферу Марса может нагреть планету на 35 °C за 15 лет

Когда человечество доберется до Марса, оно столкнется с суровыми условиями, абсолютно непригодными для жизни. Средняя температура на поверхности планеты составляет -55 °C, а во время пылевых бурь может падать до -125 °C.Атмосфера Марса разрежена, почти полностью состоит из углекислого газа, а вода на его поверхности заморожена. Отсутствие озонового слоя делает планету уязвимой к солнечному излучению. Для первых поселенцев, вероятно, единственным вариантом будет жизнь под землей, пока Марс не будет терраформирован, что сделает его более подходящим для людей.

Дискуссии о терраформировании идут давно, и одним из предложений стало усиление парникового эффекта путем таяния полярных шапок CO₂. Илон Маск, например, предложил использовать ядерные взрывы с низким уровнем радиоактивных осадков для создания искусственного солнца. Однако исследование 2018 года раскритиковало эту идею, показав, что она может лишь немного повысить температуру, что не обеспечит стабильную жидкую воду на поверхности.

В последние годы ученые предложили альтернативу — использование аэрозолей для создания инфракрасного излучения, которое будет нагревать поверхность. Однако предыдущие модели были слишком упрощенными, предполагая статичное распределение аэрозолей, не учитывая их динамическое поведение. В новом исследовании, опубликованном в журнале Geophysical Research Letters, ученые из США, Великобритании и Бразилии представили трехмерную модель, отслеживающую выброс частиц в атмосферу Марса. Моделирование показало сильные радиационно-динамические обратные связи, выявив, что частицы, поднимаемые локально, могут распространяться по всей планете, делая возможным нагрев с помощью аэрозолей.

Исследователи использовали два типа частиц: графеновые диски диаметром 250 нанометров и алюминиевые стержни длиной 8 микрон и диаметром 60 нанометров. Оба материала поглощают и рассеивают тепловое излучение, исходящее от планеты. Хотя эти материалы не оптимизированы для максимального нагрева, их взаимодействие с инфракрасным излучением намного сильнее, чем с солнечным светом.

Модель, разработанная под руководством Марка И. Ричардсона из Aeolis Research (США), показала, что непрерывный выброс аэрозолей может стабильно насытить атмосферу за менее чем четыре марсианских года (7,5 земных лет). В расчетах также учитывалась естественная пыль, которая участвует в радиационном взаимодействии, что дало более точную картину. В результате выброса ИК-активных алюминиевых частиц температура на поверхности Марса возросла на 3–4 °C через восемь марсианских лет, а спустя 15 лет стабилизировалась на уровне потепления около 35 °C. Это достаточно для существования жидкой воды на поверхности.

Модель показала, что потепление зависит от сезона, но в пределах ±5 °C. Если бы выброс аэрозолей прекратился перед резким скачком температуры, атмосфера вернулась бы к исходному состоянию всего за четыре марсианских года. Однако ученые отмечают, что их работа затрагивает лишь часть вопросов, связанных с влиянием аэрозолей на климат Марса. Оставшиеся вопросы, такие как влияние на водный цикл и предотвращение агрегации частиц, требуют дальнейших исследований. Потепление нижних слоев атмосферы может вызвать образование водяного пара, который будет усиливать парниковый эффект. Но существует риск, что аэрозоли могут стать ядрами для конденсации льда или облаков, что приведет к их выпадению. Усиление ветров также может поднять больше пыли, создавая положительную обратную связь. Все эти процессы требуют дальнейшего изучения.

Читайте также: