«Воздушный» гель в будущем поможет первым колонистам выращивать на Марсе растения
Хоть глобальное потепление на Земле и угрожает множеству живых существ, на Марсе тот же самый процесс может стать одним из ключевых факторов, которые превратят безжизненные пески в пригодную для колонизации планету. У исследователей уже есть материал, который поможет осуществить это.
Для того, чтобы сделать Марс более гостеприимным, необходимы два основных фактора: побольше тепла и защита от агрессивной солнечной радиации. Чтобы нагреть планету, нужно добавить примерно 50 градусов по Цельсию к средней температуре – тогда почва будет достаточно теплой, чтобы вода в ней не превращалась в лед, а оставалась в жидкой форме.
Все предыдущие модели того, как можно нагреть целую планету, включали в себя, помимо прочего, насыщение ее атмосферы парниковыми газами – в частности потому, что мы совершенно случайно оценили их воздействие на Земле. Но в прошлом году исследователи обратили внимание общественности на то, что у подобного подхода есть слабые места.
«Благодаря роверам мы знаем, что на Марсе осталось слишком мало CO2, чтобы обеспечить значительное парниковое воздействие. Кроме того, большая часть газа недоступна, так что ее не получится быстро мобилизовать в больших объемах», — объясняет космохимик и планетарный геолог Брюс Якоски из Университета Колорадо. Он уверяет, что на данном этапе технологического развития терраформирование Марса не представляется возможным.
Однако марсианский феномен, известный как «парниковый эффект в твердом состоянии», вдохновил другую команду на исследование альтернативного подхода, который фокусируется на изменении локальных очагов атмосферы Марса, а не всей целиком. Подобный тип локальной изоляции был обнаружен на марсианских полюсах, где лед, состоящий из воды и улавливающего тепло СО2, плотно удерживает тепло от светового нагрева, прогревая область под собой.
Но неужели придется покрыть льдом всю планету? К счастью, это не потребуется. Кремниевый аэрогель, который уже используется для тепловой изоляции на всех роверах программы Mars Exploration Rovers, обладает всеми необходимыми свойствами. Из него можно изготовить специальный покров, который будет похож на уютное полупрозрачное одеяло. Оно пропускает свет (а значит под ним растения могут фотосинтезировать) и при этом задерживает тепло. Фактически, аэрогель обладает одной из самых низких теплопроводимостей в мире: 97% его структуры по объему составляет воздухе, а 3% — тончайшие нановолокна кремния, которые отражают УФ-лучи и тем самым препятствуют еще и избыточному облучению.
Исследователи говорят, что аэрогель может стать невероятно удачным выбором еще и потому, что его эффект пассивен – не требуется большого количества энергии или ухода за подвижными частями, чтобы удерживать тепло внутри него в течение длительных периодов времени. В итоге для необходимого прогрева земли на 50 градусов потребуется слой аэрогеля всего в 2-3 см.
Чтобы не быть голословными, ученые создали в лабораторных условиях среду, имитирующую поверхность Марса. В результате выяснилось, что аэрогель в самом деле прогревает почву настолько, что вода остается жидкой в течение всего марсианского года, а все, что под покровом, получает неплохую защиту от радиации и мелкой пыли Красной планеты. В настоящее же время ученые планируют испытать свою разработку в наиболее диких и трудных для выживания регионах Земли.