Моделирование парникового эффекта на Марсе привело к похолоданию вместо потепления

Исследователи смоделировали последствия распыления в марсианской атмосфере аэрозолей для создания искусственного парникового эффекта. Выяснилось, что это может привести к парадоксальному результату: вместо ожидаемого более комфортного климата будущая колония на «нагретой» Красной планете окажется посреди такого же лютого холода и притом окружена обезвоженным грунтом.

Среди возможных мест будущей марсианской колонии рассматривают равнины Амазония, Аркадия и Утопия. Все они расположены в средних северных широтах Красной планеты. Далекоидущие планы предусматривают налаживание там полноценной промышленной деятельности и запуск процесса постепенного терраформирования Марса — превращения его в подобие Земли, насколько это возможно. Первой задачей в этом смысле считают нагрев атмосферы, и ученые сейчас ищут максимально реалистичные способы достижения этой цели.

Одним из таких способов считают распыление в марсианском воздухе аэрозолей, которые будут искусственно создавать парниковый эффект. Недавно исследователи предложили два варианта материала для таких аэрозолей: алюминиевые наностержни и графеновые частицы аналогичных размеров. Металл для этого нужно будет добывать из грунта, а графен — из заполняющего атмосферу углекислого газа.

Насколько это трудно и вообще выполнимо — отдельный вопрос. Но недавно команда специалистов NASA, Чикагского университета и других ученых из США попыталась выяснить другое: что именно будет происходить в результате? В недавней статье, опубликованной на сервере препринтов arXiv.org, они рассказали, что в целом на глобальном уровне предложенный метод работает: при распылении 1,25 литра аэрозолей в секунду всего за три года средняя температура на Марсе повысится на 15 градусов, а 3,75 литра в секунду за тот же срок обеспечат потепление на 35 градусов.

Тем не менее компьютерное моделирование показало, что на практике это может означать не совсем те последствия, на которые рассчитывают сторонники терраформирования. Ученые объяснили, что испарение льда сильно повысит уровень влажности и приведет к образованию более плотных облаков, а это даст совершенно разные эффекты в зависимости от региона, времени года и суток.

К примеру, по ночам на экваторе под такими облаками будет действительно теплее: они удерживают накопленную за день энергию и не позволяют ей уходить в космос. Но зимним днем в средних широтах будет противоположная ситуация: облака станут отражать часть солнечного света, в результате поверхность станет получать меньше тепла. По расчетам, из-за этого в зимнее время там будет на 40 градусов холоднее, чем было бы без облаков. Этот местный охлаждающий эффект перевешивает общее потепление и сводит его на нет. Иными словам, в этих регионах будет так же, как сейчас, если не холоднее. 

Вдобавок в климатической «машине» Марса наблюдается «несимметричность»: летом в Северном полушарии испаряющаяся влага переносится на юг и оседает там. Когда наступает южное лето, происходит обратный процесс, но он далеко не так эффективен, поэтому прослеживается «перекос»: юг получает больше воды, чем возвращает обратно.

Правда, глобальное потепление «разбудит» Южную полярную шапку: сейчас она постоянно укрыта слоем замерзшего углекислого газа, но в условиях искусственного парника эта «крышка» исчезнет, и скрытый под ней водяной лед включится в общий круговорот воды. Но Южная шапка намного меньше Северной, поэтому все равно не сможет возвращать столько влаги, сколько получает.

Напомним, что водяной лед на Марсе есть не только на полярных шапках, но и в грунте, в том числе в средних широтах, там он тоже будет испаряться. Значит, будущая колония — скажем, в Аркадии — окажется в обстановке еще более суровых холодов и к тому же посреди «высыхающего» грунта, а вода — принципиально важный ресурс.

Самое интересное, что, согласно модели, быстро «отключить» этот климатический режим не удастся: даже в случае полного прекращения выбросов аэрозолей марсианская атмосфера не вернется к теперешнему состоянию еще несколько десятилетий.