Вторая Земля на пороге: учёные рассчитали, как сделать марсианскую атмосферу пригодной для жизни

Идея сделать Марс пригодным для дыхания не покидает умы учёных уже десятилетия. Но недавно международная команда биоинженеров представила конкретный план терраформирования Красной планеты, рассчитанный на реальное достижение этой цели. Согласно их расчётам, атмосферу Марса можно довести до состояния, в котором человек сможет дышать без скафандра, а воздух будет на 99% состоять из кислорода.

Почему нынешний Марс непригоден для жизни

Сегодня атмосферное давление на Марсе составляет всего шесть миллибар, что соответствует условиям земной стратосферы на высоте около 35 км. Такой воздух не способен поддерживать дыхание, а любая жидкость, включая воду в теле человека, при этих условиях мгновенно закипает.

К тому же марсианская атмосфера почти полностью состоит из углекислого газа (95%), с примесями азота, аргона и следов кислорода. Даже если растопить полярные шапки планеты, дополнительное давление составит всего пару десятков миллибар — слишком мало для устойчивого существования воды и жизни.

"Чтобы человек мог дышать без угрозы для здоровья, нужно давление не менее 100 миллибар и достаточное содержание кислорода", — пояснили исследователи из Pioneer Labs, участвовавшие в проекте Green Mars Workshop.

"Зелёный Марс": три этапа превращения

Участники панамского семинара Green Mars Workshop предложили пошаговую стратегию, которая опирается на местные ресурсы Марса, а не на доставку материалов с Земли. Их план состоит из трёх этапов:

1. Создание герметичных баз.
   На первом этапе колонии строят под куполами, где атмосферу поддерживают искусственно. Там можно регулировать давление и состав воздуха, выращивать растения и микроорганизмы.

2. Расширение под защитными структурами.
   Второй шаг — строительство крупных купольных комплексов или подповерхностных поселений. В них начнут формировать локальные "экосферы" с устойчивым кислородным циклом.

3. Глобальное терраформирование.
   Финальная стадия — распространение жизни на всю планету. Кислород, выделяемый растениями и микробами, постепенно насыщает атмосферу, а давление увеличивается до нужного уровня.

Цель: дыхаемый воздух

Учёные подсчитали, что оптимальная атмосфера Марса должна состоять на 99% из кислорода с давлением около 150 миллибар. Это примерно 15% земного уровня — аналогично условиям на высоте 13-14 км.

Такой воздух нельзя назвать комфортным, но, как утверждают исследователи, человек сможет дышать в нём без жизнеугрожающих последствий. Более того, концентрация кислорода остаётся ниже порога воспламеняемости большинства материалов, что снижает риск пожаров.

Биологический путь: фотосинтез

Главный инструмент терраформирования — фотосинтез, тот же процесс, что делает Землю обитаемой. План заключается в заселении Марса растениями и микробами, которые будут использовать углекислый газ и воду для выработки кислорода.

Однако здесь возникает главная сложность — нехватка углерода. Если весь углекислый газ Марса использовать для фотосинтеза, выделенного водорода окажется слишком много, и он будет мешать формированию кислорода. Учёные надеются, что часть этого водорода смогут "поймать" соединения железа и серы, обильные в марсианской почве, но уверенности в этом пока нет.

Как это может выглядеть на практике

По расчётам исследователей:

• под герметичным куполом диаметром 20 метров можно создать дыхаемую атмосферу за 2-3 года;

• на всей планете аналогичный процесс займёт тысячелетия;

• но если он завершится, сформировавшаяся атмосфера будет стабильна сотни миллионов лет.

Почему нельзя просто "растопить полюса"

Многие ранние концепции терраформирования предлагали расплавить полярные ледники Марса, высвободив углекислый газ и воду. Однако современные расчёты показали, что это почти не повысит давление. Даже если вся замёрзшая углекислота испарится, атмосфера станет плотнее лишь на 10-20 миллибар — этого недостаточно для стабильной жидкой воды.

Кроме того, значительная часть газа быстро "убежит" в космос, так как у Марса слабая гравитация и нет магнитного поля, способного удерживать атмосферу.

Биотехнологическое решение

Компания Pioneer Labs предлагает опереться на синтетическую биологию. Планируется создать микроорганизмы, способные:

• переживать марсианские перепады температур;

• использовать солнечную энергию для фотосинтеза;

• вырабатывать кислород, азот и органические соединения;

• преобразовывать местные минералы в строительные материалы и питательные вещества.

Такие "живые фабрики" смогут постепенно изменять состав атмосферы и формировать замкнутые биосферы в куполах и подземных пещерах.

Возможные риски и ограничения

А что если…

Что, если начать терраформирование не с атмосферы, а с локальных биокуполов? Именно этот подход считают наиболее реалистичным. В отличие от глобального преобразования, он не требует тысячелетий. Такие автономные купола можно будет строить рядом с будущими базами SpaceX или NASA Artemis.

Если биосферы окажутся успешными, их можно будет постепенно расширять, соединяя в единую экосистему. Таким образом, терраформирование превратится не в грандиозный проект на тысячелетия, а в постепенный процесс освоения планеты.

Интересные факты

1. На высоте 13 км над Землёй давление примерно соответствует планируемому марсианскому уровню.

2. При 150 мбар вода кипит при 60 °C, но при обычных температурах может оставаться жидкой.

3. Даже слабая атмосфера толщиной в несколько десятков километров способна защищать от радиации лучше, чем современные марсианские укрытия.

4. При содержании кислорода 99% риск воспламенения не выше, чем на Земле при 21%, из-за низкого давления.

5. Полное терраформирование Марса может изменить орбитальные параметры планеты и даже её климатический баланс.

Исторический контекст

Идеи "озеленения" Марса обсуждаются с середины XX века. Одной из первых предложил их Карл Саган, мечтавший превратить Красную планету в голубую. Позже фантасты, от Кима Стэнли Робинсона до Артура Кларка, развивали эти сценарии в романах.

Теперь же разговоры становятся всё более практичными: учёные уже не фантазируют, а предлагают конкретные технологии — от биоинженерии до использования ядерной энергии и зеркал на орбите для прогрева атмосферы.