Журнал «Вокруг Света» №07 за 2010 год
Шрифт:
Выбираем планету
Первым делом сформулируем требования к преобразованной планете. Очевидно, она должна иметь твердую поверхность и силу тяжести, ненамного отличающуюся от земной. Планета радиусом в 1,5 раза больше нашей окажется в 5 раз массивнее, а ваш вес на ней вырастет вдвое. Так что более крупные небесные тела нам не подходят, во всяком случае, пока мы не научимся управлять гравитацией.
С другой стороны, планета должна своим тяготением удерживать атмосферу, пригодную для дыхания, а также защищающую от метеорных частиц и жесткого излучения. В Солнечной системе самое маленькое тело с плотной атмосферой — спутник Сатурна Титан. Его масса — всего 2% земной. Но это очень холодный мир, и если подогреть его с –175 °С до привычных нам +15 °С, атмосфера быстро улетучится. Пример тому — Меркурий, который в 2,5 раза массивнее Титана,
Выбрав планету с подходящей гравитацией, можно заказывать атмосферу: ее химический состав и температура должны быть как можно ближе к земным. Желательно также наличие у планеты магнитного поля, отклоняющего потоки заряженных частиц, а также присутствие на поверхности жидкой воды. Земной период суточного вращения и привычную смену времен года можно считать показателями повышенного комфорта.
Важно учесть и астероидную обстановку в окрестностях выбранной планеты. Постоянная бомбардировка крупными метеоритами может свести на нет все труды по терраформированию. Не легче добиться устойчивых результатов и на планете c сильно вытянутой орбитой (или принадлежащей к системе с двойной звездой).
Ближайшие окрестности
Впрочем, как добраться до других звезд, пока неясно, а откладывать подготовку запасных планет в долгий ящик было бы опрометчиво. Нельзя ли обустроиться на соседних планетах? Сразу отбросим планеты-гиганты — огромные газовые пузыри без твердой поверхности и с сильнейшей гравитацией. Меркурий чересчур мал и близок к Солнцу. Он практически не защищен магнитным полем и неспособен долго удерживать атмосферу — ее сдувает солнечным ветром. До Плутона и других транснептуновых объектов руки дойдут нескоро — слишком они далекие и холодные. А вот с Луной, Марсом, Венерой, некоторыми крупными астероидами и спутниками в системах Юпитера и Сатурна можно поработать.
Луна — самый близкий и одновременно довольно сложный объект для терраформирования. Расчеты показывают, что если создать на Луне кислородную атмосферу, она может продержаться там миллионы лет при условии, что температура не будет подниматься выше +20–50 °С. Однако сейчас на безвоздушной Луне суточный перепад температуры на экваторе достигает 300 градусов: от –180 °С перед рассветом до +120 °С в полдень. Дневная жара значительно ускорит рассеивание атмосферы в космосе, но без воздуха амплитуду тепловых колебаний не уменьшить. Так что, если уж создавать атмосферу на Луне, делать это надо быстро, скачком.
В принципе, из реголита (лунного грунта) можно электролизом в неограниченных количествах добывать кислород — его там более 40% по массе. Но объемы необходимого производства поражают воображение: потребуется переработать порядка 100 триллионов тонн реголита. Всей горной промышленности Земли надо трудиться тысячу лет, чтобы только извлечь такое количество породы. И даже такими колоссальными усилиями лунную атмосферу не сделать теплой — в реголите нет водорода и углерода, входящих в состав углекислого газа, водяного пара и метана — основных соединений, дающих парниковый эффект. Правда, в полярных областях нашего спутника, на дне кратеров, куда никогда не заглядывает Солнце, могут быть небольшие запасы воды. Но им найдется более полезное применение, чем утепление Луны, тем более что вода из-за своей малой молекулярной массы улетучится из атмосферы всего за несколько тысяч лет. Так что лунный климат даже с атмосферой останется весьма суровым — по расчетам, температура будет довольно сильно колебаться где-то вокруг отметки –20 °С.
Добавьте к этому отсутствие магнитного поля, защищающего от солнечных вспышек, и станет ясно, что в качестве перевалочной базы Луна еще годится, но на роль второй Земли никак не тянет.
Яблони на Марсе?
Следующий кандидат на звание «запасной планеты», несомненно, Марс. Считается, что в прошлом он напоминал Землю, обладая более плотной атмосферой и водяными океанами. Климат планеты мягче лунного и немного напоминает антарктический: днем на экваторе температура достигает +20 °C, а ночью падает до –80 °С. Сегодня вода здесь существует в виде льда, а атмосфера состоит в основном из углекислоты. Это бы полбеды, но ее давление в 160 раз меньше земного, так что человеку здесь не обойтись кислородной маской, а требуется полноценный скафандр. Еще один недостаток — слабое магнитное поле, плохо
защищающее от космической радиации. Тем не менее многие считают Марс самой пригодной для терраформирования планетой Солнечной системы.Казалось бы, начать надо с некоторого подогрева планеты, чтобы растопить полярные шапки, высвободить имеющиеся в них запасы воды и подготовиться ко второму, биологическому этапу терраформирования. Однако на самом деле первейшей целью должно стать повышение атмосферного давления как минимум в несколько десятков раз. В противном случае вода просто не сможет существовать в жидком виде и будет переходить из твердой фазы сразу в пар. Кроме того, разреженная атмосфера Марса практически не задерживает солнечный ультрафиолет, губительный для любой жизни на поверхности.
Впрочем, на первых порах повысить давление можно как раз за счет испарения полярных шапок. Для этого нужно покрыть их тончайшей темной пленкой или даже просто пылью, снизив долю отражаемого солнечного тепла. Если сыпать угольную пыль слоем толщиной 0,1 миллиметра, то на всю операцию ее потребуется примерно 400 миллионов тонн. Столько перевозит вся земная авиация лет за пять. Или можно использовать терморасширенный графит, плотность которого в десятки раз меньше. Если бы стояла задача растопить на Земле гренландский ледник, сравнимый по площади с марсианскими полярными шапками, с этим, в принципе, можно было бы справиться. На Марсе же для этого потребуется создать целую индустрию. Другой способ — попытаться растопить марсианские льды с помощью орбитальных зеркал — концентраторов солнечного излучения. Правда, их сборка на орбите Марса — задача, не уступающая по сложности первой.
Но даже в случае выполнения этой первоочередной задачи успех надо будет весьма оперативно закрепить. Испарившихся полярных шапок, скорее всего, не хватит, чтобы в должной мере согреть планету и предотвратить новое оледенение. Необходимо, не откладывая, продолжать пополнение атмосферы другими газами, в первую очередь кислородом. Часто предлагают использовать для этой цели микроорганизмы или растения. Но они будут добывать кислород из атмосферной углекислоты, а значит, не увеличат, а, наоборот, уменьшат плотность воздуха. К тому же никакая жизнь не сможет развиваться на Марсе, пока не обеспечена защита от солнечного ультрафиолета. Так что задачу насыщения атмосферы кислородом на микробов не переложишь. На Марсе, как и на Луне, кислород можно вырабатывать из грунта, только масштабы производства должны быть на порядок больше. Одна из стратегий состоит в том, чтобы использовать для этого кислородные микрозаводы, самореплицирующиеся на молекулярном уровне. В этом случае всю работу можно провернуть за несколько сотен лет. С появлением кислорода солнечное излучение само станет нарабатывать в атмосфере защитный озон, и появится возможность заселить Марс живыми организмами, хотя на планете по-прежнему будет еще слишком холодно для комфортного проживания человека.
Алексей Леонов и Андрей Соколов «Затмение на Луне». Яркое кольцо вокруг Земли — ее атмосфера, преломляющая лучи скрытого позади Солнца. Хотя на атмосферу приходится всего миллионная доля массы Земли, именно воздух — первое условие пригодности планеты для жизни. Чтобы ходить по Луне без скафандра, вполне достаточно извлечь кислород из метрового слоя грунта по всей ее поверхности. Фото: AKG/EAST NEWS
Тушение адского огня
Венера с ее ужасающими пятьюстами градусами Цельсия на поверхности и давлением в сотню атмосфер на первый взгляд мало подходит для терраформинга, тем не менее по размерам и силе тяжести она очень близка Земле. Чтобы приспособить ее для человека, надо остудить поверхность, разогретую мощнейшим парниковым эффектом, а значит, предстоит преобразовать атмосферу: избавить ее от углекислого газа с диоксидом серы и наполнить кислородом.
Одна из первых программ терраформирования Венеры принадлежит американскому астробиологу Карлу Сагану. В 1961 году он предложил заселить облака Венеры генетически модифицированными бактериями, которые будут поглощать углекислый газ, выделять кислород, а углерод фиксировать в виде органических соединений, постепенно выпадающих на поверхность планеты. Однако спустя более 20 лет Саган вынужден был признать, что его метод не сработает: атмосфера Венеры оказалась значительно плотнее, чем он предполагал, и в ней очень мало водорода, необходимого для жизнедеятельности бактерий.