Аэрогель кремнезема может сделать Марс пригодным для жизни

Люди давно мечтали изменить марсианский климат, чтобы сделать его пригодным для жизни. Карл Саган был первым ученым, предложившим терраформирование. В статье 1971 года Саган предположил, что испарение ледяных шапок на Марсе «увеличит плотность атмосферы над планетой, даст более высокие глобальные температуры благодаря парниковому эффекту и значительно увеличит вероятность появления жидкой воды».

Работа Сагана вдохновила других исследователей и футуристов серьезно отнестись к идее терраформирования Марса. Ключевым вопросом было: достаточно ли парниковых газов и воды на Марсе, чтобы повысить его атмосферное давление до уровня, подобного Земле?

В 2018 году исследователи из Университета Колорадо и Северной Аризоны обнаружили, что обработка всех источников, доступных на Марсе, увеличит атмосферное давление до уровня только 7 процентов по сравнению с земным, что намного меньше того, чтобы сделать планету пригодной для жизни. Казалось, терраформирование Марса остается несбыточной мечтой.

Но теперь у исследователей из Гарвардского университета, Лаборатории реактивного движения НАСА и Эдинбургского университета появилась новая идея. Они говорят, что вместо того, чтобы пытаться изменить всю планету, можно выбрать более региональный подход.

Ученые предполагают, что некоторые районы поверхности Марса можно было бы сделать обитаемыми с помощью материала — аэрогеля кремнезема — который имитирует атмосферный парниковый эффект Земли.

Посредством моделирования и экспериментов ученые показывают, что экран из аэрогеля кремнезема толщиной от двух до трех сантиметров может пропускать достаточно видимого света для фотосинтеза, блокировать опасное ультрафиолетовое излучение и постоянно держать температуру выше температуры замерзания воды без необходимости внутреннего источника тепла.

«Этот региональный подход к тому, чтобы сделать Марс пригодным для обитания, гораздо более достижим, чем глобальное изменение атмосферы», — говорит профессор Гарвардского университета Робин Вордсворт. «В отличие от предыдущих идей сделать Марс пригодным для жизни, это то, что можно систематически разрабатывать и тестировать с использованием материалов и технологий, которые у нас есть уже сегодня».

«Марс — самая пригодная для жизни планета в нашей Солнечной системе, кроме Земли», — говорит Лаура Кербер, научный сотрудник Лаборатории реактивного движения НАСА. «Но он остается враждебным миром для многих видов жизни. Система создания небольших островков обитаемости позволит нам трансформировать Марс контролируемым и масштабируемым образом».

Аэрогели на основе диоксида кремния пористы на 97%, что означает, что свет проходит через материал, соединяя между собой нанослои диоксида кремния инфракрасным излучением и значительно замедляет теплопроводность. Эти аэрогели сегодня используются в нескольких инженерных приложениях, в том числе в исследовательских марсоходах НАСА.

Используя моделирование и эксперименты, имитирующие марсианскую поверхность, ученые продемонстрировали, что тонкий слой этого материала увеличит температуры в средних широтах на Марсе до температур, подобных Земле.

«Просто распространите его по достаточно большой площади, и вам не понадобятся никакие другие технологии или физика, вам просто понадобится слой этого материала на поверхности, а под ним будет тепло и постоянная жидкая вода», — говорят исследователи. Кроме того, этот материал может быть использован для строительства жилых куполов или даже автономных биосфер на Марсе.

Enabling Martian habitability with silica aerogel via the solid-state greenhouse effect, Nature Astronomy. DOI: 10.1038/s41550-019-0813-0