Ранее на этой неделе администратор НАСА Джим Бриденстайн сказал, что командная миссия на Марс в 2033 году все еще находится в сфере возможного, и технологические инновации, необходимые для того, чтобы попасть на красную планету, продвигаются вперед. Посадка космонавтов на Марс - это только первый шаг; многие люди надеются, что люди смогут создать постоянное поселение на планете и, в конечном итоге, колонизировать мир. Но это будет означать превращение холодной, сухой, почти безвоздушной планеты в пригодное для жизни место для людей, процесс, который будет значительно сложнее, чем просто добраться до Марса. Новое исследование, однако, предлагает использовать кремниевый аэрогель в качестве дешевого способа согреться и сделать участки планеты дружественными для человеческой жизни.
Согласно пресс-релизу Гарварда, в 1971 году Карл Саган разработал первый вероятный сценарий терраформирования Марса или превращения планеты в место, где люди могли бы жить. Он предположил, что, испаряя северные полярные ледяные шапки планеты, водяной пар и CO2, выделяющиеся в атмосферу, могут создать парниковый эффект, повышая температуру, достаточную для существования жидкой воды на поверхности планеты. Но только в прошлом году исследование в области природной астрономии показало, что даже если бы люди использовали весь доступный CO2, доступный из воды, минералов и почвы, чтобы создать атмосферу, она создала бы атмосферу только с примерно 7 процентами давления атмосферы на Земной шар. Поэтому, если у нас не будет технологического прорыва, люди не будут терраформировать Марс в ближайшее время.
Однако вместо того, чтобы пытаться изменить всю планету сразу, исследователи из Гарварда и НАСА решили посмотреть, возможно ли изменить меньшие участки планеты. «Мы хотели подумать о чем-то, что может быть достигнуто в масштабе десятилетий, а не о том, что будет веками в будущем - или, возможно, никогда, в зависимости от человеческих способностей», - говорит Майк из Роберта Вордсворта из Гарварда, ведущий автор исследования в области астрономии природы, Майк Стена на Space.com .
Их решение было вдохновлено феноменом, уже обнаруженным в полярных ледяных шапках Марса. Исследователи полагают, что некоторые участки льда, сделанные из воды и CO2, представляют собой твердотельную теплицу, пропуская солнечный свет и удерживая тепло под ним. Теплые пятна проявляются как темные пятна на льду. «Мы начали думать об этом твердотельном парниковом эффекте и о том, как его можно использовать для создания обитаемой среды на Марсе в будущем», - говорит Вордсворт в пресс-релизе. «Мы начали думать о том, какие материалы могут минимизировать теплопроводность, но при этом пропустить как можно больше света».
Команда приземлилась на кремниевый аэрогель, 97-процентный пористый материал, который пропускает свет, но является изолятором, который замедляет теплопроводность. Путем моделирования и экспериментов они обнаружили, что слоя геля толщиной всего 2-3 сантиметра будет достаточно, чтобы позволить свету стимулировать фотосинтез, в то же время блокируя опасное ультрафиолетовое излучение, и он мог поднимать температуру выше точки плавления воды.
Укладывая материал на землю, люди на Марсе могут прогревать землю на 90 градусов, и этот материал можно также использовать для строительства куполов, теплиц или автономных биосфер. «Распределение его по большей площади сделало бы твердотельный парниковый эффект более эффективным, так как пропорциональное количество тепла, выделяемого с боков, было бы меньше, но вы все равно могли бы получить существенное потепление в теплице», - говорит Вордсворт Уоллу. «Помещение слоя на поверхность или над поверхностью не оказывает большого влияния на базовую физику эффекта».
Аэрогель будет работать почти в любом месте на планете между 45 градусами северной широты и 45 градусами южной широты, хотя лучше всего использовать участки с подземными водами и небольшим ветром для выдувания пыли с купола.
В отличие от терраформирования, которое предполагает изменение всей планеты, использование аэрогеля было бы масштабируемым и обратимым. «Приятно то, что другие способы, которыми вы можете придумать, чтобы терраформировать планету, так далеко», - говорит соавтор Лауры Кербер из Лаборатории реактивного движения НАСА Райану Ф. Мандельбауму в Gizmodo. Для сравнения это выглядит как практическое решение.
В нем также рассматриваются некоторые из наиболее острых этических вопросов, которые возникают при изменении окружающей среды на всей планете. «Если вы собираетесь включить жизнь на поверхности Марса, вы уверены, что там уже нет жизни? Если есть, как мы будем ориентироваться? »- спрашивает Вордсворт в релизе. «В тот момент, когда мы решаем взять людей на Марс, эти вопросы неизбежны».
Следующим шагом является проверка жизнеспособности аэрогеля путем его развертывания на Земле в сухом, холодном районе, таком как Антарктида или Чили. Если он работает, материал или, по крайней мере, оборудование для его производства из марсианских ресурсов может находиться в грузовом отсеке некоторых из первых полетов на Марс.
