Всё сочувствие, на которое мы решились
 

Физики предложили согреть Марс наночастицами железа и алюминия

Земляне давно думают о возможностях колонизации Марса, но пока эта планета совсем непригодна для жизни — как минимум из-за низкой температуры.

Физики предложили согреть Марс наночастицами железа и алюминия
Изображение марсианского вулкана Гора Арсия с облаком длиной почти 1500 километров, которое формируется на ветру

Теперь американские физики предложили способ согреть Красную планету с помощью распыленных над ее поверхностью металлических наночастиц. Такой метод может уплотнить атмосферу и растопить подповерхностные льды.

На поверхности Марса давно открыли следы крупных рек, ручейков и водоемов, что говорит о Красной планете как о некогда жизнепригодной. Сейчас же это пустыня с ледяными шапками на полюсах и жидкой водой под поверхностью. Марс обезвожен вследствие некоего события, лишившего его плотной атмосферы — сегодня это тонкий слой углекислого газа, который в 61 раз менее плотный, чем земная атмосферы.

Из-за этого парниковый эффект слишком слабый, чтобы поддерживать благоприятную температуру: существующая атмосфера добавляет температуру всего в пять кельвин. И такие условия не позволяют жизни возникнуть или хотя бы выжить, если привезти ее с Земли.

Некоторые колебания температуры возникают при пылевых бурях — такой эффект фиксировали в 2018 году, когда «пылевое одеяло» накрыло Красную планету, нагрев приповерхностный воздух почти на один кельвин.

Физики предложили согреть Марс наночастицами железа и алюминия
Схематичные работы предложенного метода нагрева марсианской атмосферы

Чтобы вернуть Марсу прежнее тепло, группа американских физиков предложила распылить над его поверхностью искусственную пыль из наностержней алюминия и железа. Марсианская пыль, вздымаемая ветром на десятки километров, рассеивает и поглощает тепловое излучение. Подобного аэрозольного эффекта можно добиться с помощью наночастиц размером с обычные блестки. Результаты научной работы опубликованы в журнале Science Advances.

Физики с помощью климатической модели с многослойной атмосферой сымитировали воздействие наностержней длиной девять микрометров и сечением 0,16 на 0,16 микрометра (соотношение сторон — 60:1). Расчеты показали, что такая металлическая пыль, подчиняясь броуновскому движению, поглощает и рассеивает солнечный свет активнее марсианской пыли и будет оседать примерно 10 лет. После распыления наночастиц в самый теплый период в году парниковый эффект создаст условия почти в пять тысяч раз эффективнее для таяния подповерхностной воды, чем нынешние.

Физики предложили согреть Марс наночастицами железа и алюминия
Выходные данные 3D-модели. Температуры теплого времени года в кельвинах (цветовая штриховка) на (A) Марсе с добавлением наностержней, (B) контрольный случай. Это соответствует средней температуре поверхности в течение 70 самых теплых дней в году. Белый контур соответствует среднему уровню давления 610 паскалей. Черные контуры соответствуют топографической высоте в метрах (пунктир: -5 и -2 километра; сплошные: 0, +2 и +5 километров). Синие линии: примерная широтная (по экватору) протяженность льда на глубине менее одного метра. Результаты не учитывают выделение CO2 из полярных льдов, что может привести к дальнейшему потеплению. (C) Зависимость осредненного по планете потепления поверхности от массы столба наностержней Al.

Первый выброс, как отметили ученые, можно провести с помощью трубы на высоте до 100 метров и со скоростью 30 литров за секунду (для сравнения, обычный садовый разбрызгиватель распыляет за секунду литр воды). Время жизни частичек можно увеличить, если конструкция позволит им самостоятельно подниматься, а не ждать порыва марсианского ветра. Модель показала, что такой аэрозоль может повысить глобальную температуру планеты до 245 кельвин, или минус 28,15 °С. Нынешняя средняя температура равна 210 кельвин, или минус 63 °С.

Спустя несколько месяцев потепления, по прогнозу физиков, атмосферное давление на Красной планете вырастет примерно на 20%, затем — еще в 2-20 раз. Уплотнение атмосферы может занимать столетия — столько времени уйдет на испарение углекислого газа. Однако, подчеркнули исследователи, такое потепление не сделает Марс пригодным для жизни с кислородным фотосинтезом. Для цианобактерий в марсианском воздухе слишком мало кислорода, а в почве много перхлоратов.

У предложенного метода есть и несколько недостатков. Во-первых, чтобы предотвратить оледенение частиц, их, вероятно, нужно будет покрыть тонким гидрофобным материалом.

Во-вторых, чтобы создать такое количество наностержней, придется задействовать одну сотую земного производства металлов. И их еще необходимо обработать. Хотя металл можно заменить на биосинтезированный магнетит или углеродные наноматериалы шириной меньше двух нанометров. Графен может справиться с нагреванием Марса еще эффективнее, подытожили авторы исследования.

Автор: Андрей Папиш

Ссылка на источник