Почему на Марсе никто не живет и сможем ли мы там поселиться
Почему на Марсе никто не живет
Хотя общий состав планеты похож на Землю, среда там враждебна для всего живого. Давайте по порядку. Я сам долгое время верил в красивые картинки с зелеными марсианскими закатами, но реальность куда суровее.
Тонкая и токсичная атмосфера. У Марса непригодная для дыхания атмосфера — достаточно тонкая, чтобы температура колебалась от −70 до 0 °C, но достаточно плотная, чтобы вызывать мощные пылевые бури по всей планете. Представьте песчаную бурю, которая длится месяцы и закрывает солнце. Бесплодный ландшафт покрыт мелкой пылью и сильным ионизирующим излучением.
Атмосферное давление намного ниже предела Армстронга — порога, при котором люди могут выжить без скафандров. Атмосфера токсична, так как на 95% состоит из углекислого газа. Остальное: 3% азота, 1,6% аргона и менее 0,4% кислорода. Один глоток такого воздуха — и вы потеряете сознание за 15 секунд.
Суровые температуры. Погода на Марсе напоминает Антарктиду, только хуже. Средняя температура поверхности колеблется от −87 до −5 °C в зависимости от сезона и широты. Самая низкая температура на Земле составляла −89,2 °C в Антарктиде — на Марсе такие значения в порядке вещей. Даже в самый теплый день на экваторе вы не согреетесь без специального скафандра.
Слабая гравитация. Марсианская гравитация — около 38% от земной. Это может привести к остеопорозу, мышечной слабости и другим проблемам. Астронавты на МКС теряют до 1% костной массы в месяц — на Марсе эффект будет похожим. Зато человек сможет поднимать тяжелые предметы: груз в 100 кг на Земле будет весить всего 38 кг на Марсе. Кто-то видит плюс, я — медицинскую катастрофу.
Мало воды. Марсоходы Spirit и Opportunity находят на Марсе меньше воды, чем в самой сухой пустыне Земли. Почти вся вода на планете существует в виде льда, а также присутствует в виде пара в атмосфере. Если вы надеетесь напиться из марсианского ручья — забудьте.
Радиация. Марс примерно на 52% дальше от Солнца, чем Земля, поэтому солнечной энергии на единицу площади поступает всего 43%. Но до поверхности Марса доходит больше радиации — у планеты нет глобального магнитного поля, которое защищало бы от космического и солнечного излучения. Доза радиации на Марсе примерно в 2,5 раза выше, чем на МКС. Несколько лет такой жизни — и риск рака вырастает в разы.
Токсичность почвы. Марсианская почва токсична из-за высоких концентраций хлора и перхлоратов — соединений, опасных для всех известных форм жизни. Некоторые галотолерантные микроорганизмы могут справляться с повышенными концентрациями перхлоратов, например дрожжи Debaryomyces hansenii в лабораторных экспериментах. Но для человека марсианская пыль — яд. Она вызывает проблемы с щитовидной железой и легкими.
Растения и животные не могут выжить в условиях Марса. Тем не менее, некоторые экстремофильные организмы на Земле выдерживают условия, приближенные к марсианским. Но это бактерии, а не коты или помидоры.
С чего мы взяли, что на Марсе была жизнь
Есть доказательства, что на Красной планете раньше было много воды. По подсчетам, первичные океаны покрывали от 36% до 75% её поверхности. Высохшие русла рек и каньоны есть по всему ландшафту. Сезонные льды можно найти не только на полюсах, но и в различных котловинах и кратерах. Если вы когда-нибудь смотрели на снимки марсианских каньонов и думали ‘похоже на русло реки’ — вы не ошибались.
В 2013 году марсоход Curiosity нашел в кратере Гейл геологические остатки древнего пресноводного озера, которое могло быть благоприятной средой для микробной жизни. В 2016 году NASA сообщило об обнаружении большого количества подземного льда на равнине Утопия, объем которого эквивалентен озеру Верхнее на Земле. В июле 2018 года ученые сообщили об обнаружении озера с жидкой водой под южной полярной шапкой на глубине 1,5 км и протяженностью 20 км. Правда, потом предположили, что это не вода, а вулканическая порода. Обидно, но наука есть наука.
В 2021 году марсоход Perseverance подтвердил, что 3-4 миллиарда лет назад в кратере Езеро было крупное озеро, в которое втекала река, формировавшая из слоев осадков обширную дельту. Марсоход ищет там признаки жизни. Позднее китайский марсоход ‘Чжужун’ нашел следы потоков соленой воды, которые текли и испарялись 0,4-1,4 миллиона лет назад — по геологическим меркам вчера. На это указывали корки на поверхности песчаных дюн и гидратированные минералы.
Но куда делась вся эта вода? Самая популярная теория: Марс потерял магнитное поле более 4 миллиардов лет назад, когда его внешнее ядро остыло. Солнечный ветер разорвал атмосферу, и вода испарилась в космос. По другой версии, большая часть воды находится в минералах, слагающих горные породы. Также считается, что вода в виде льда на полюсах. Если взять весь марсианский лед и растопить — получится океан глубиной в десятки метров.
Но одной воды для жизни недостаточно. Ученые искали другие биосигнатуры, например метан. Обычно он образуется в результате биологических процессов, но может быть и геологическим. Метан находили в марсианской атмосфере в виде больших непредсказуемых шлейфов, а в 2018 году Curiosity выявил сезонные изменения его выбросов. Марсоходы находили другие органические молекулы с углеродом. Но органика может образовываться и без живых организмов — при фотохимических процессах или падении метеоритов. Так что пока ‘возможно’, а не ‘доказано’.
Кстати, на Земле найдено около 266 метеоритов с Марса. Самый известный — Аллен-Хиллс 84001, найденный в Антарктике в 1984 году. На его поверхности обнаружили микробные образования, которые некоторые ученые интерпретировали как следы древней жизни. Но было ли это так, научное сообщество не знает. Споры не утихают до сих пор.
Илон Маск хочет колонизировать Марс?
NASA собирается отправить астронавтов на Марс в 2030-х годах. Объединенные Арабские Эмираты продвигают 100-летний план по созданию там колонии. Китай заявил, что отправка людей на Марс — его долгосрочная цель.
Самый амбициозный — миллиардер Илон Маск. Основатель SpaceX хочет отправить людей на Красную планету уже в этом десятилетии. В 2020 году он был уверен, что пилотируемая миссия может состояться в 2024 году, если ‘повезет’, а если нет — то в 2026-м. Позднее он скорректировал планы: 2028 год для беспилотной миссии и 2030 год для полета с людьми. Я бы не ставил на это деньги, но кто знает.
Теперь Маск планирует построить полноценный город-миллионник на поверхности Марса к 2050 году, чтобы превратить человечество в многопланетный вид. Переселение на Марс, по его мнению, может стать спасением, если Земле будет что-то угрожать. Маск утверждал в 2019 году, что билет туда-обратно может стоить около 500 000 долларов, а со временем подешевеет до 100 000. Цель миллиардера в 2016 году заключалась в том, чтобы цена билета была примерно равна средней цене дома в США. Человек сможет продать свою недвижимость, чтобы переехать на соседнюю планету. Звучит безумно, но кто в 1960-м верил в полет на Луну?
Но сначала Маск хочет создать базу со всем необходимым. Добираться до Красной планеты будут многоразовые звездолеты с людьми и оборудованием. Люди будут жить сначала на звездолете, а затем на базе рядом с массивным подповерхностным отложением водяного льда. Завод по производству топлива будет добывать водяной лед и фильтровать его примеси со скоростью 1 тонна в день. Для генерации электроэнергии — тонкопленочные солнечные батареи.
Чтобы доставлять грузы и людей, SpaceX планирует использовать многоразовую ракетную систему Starship. Она будет дозаправляться на орбите и использовать природные ресурсы Марса — воду и углекислый газ — для дозаправки на поверхности.
Сможет ли человек выжить на Марсе
Марс ближе всего к условиям Земли по температуре и солнечному свету, чем любая другая планета. Поэтому его считают первым претендентом на колонизацию. Но чтобы это реализовать, нужно много технологий. Вот что нужно решить.
Транспортировка людей и материалов. Первая задача — доставка на Марс людей и необходимых материалов: оборудования, стройматериалов, еды. Дорога занимает 6-8 месяцев. Представьте, что вы заперты в автобусе с несколькими людьми на полгода — и это только начало.
Строительство жилых помещений. У ученых есть несколько вариантов: 3D-печать, надувные жилые модули, крепкие здания из реголита (марсианского грунта). Печатать дома из марсианской пыли звучит как фантастика, но такие эксперименты уже идут на Земле.
Организация источников питания. Ученые предлагают выращивать салат, картофель, другие овощи и зерновые. Также один из вариантов — создание искусственного мяса. Поначалу люди могут полагаться на запасы с Земли. Вспомните фильм ‘Марсианин’ — выращивание картофеля на удобрениях собственного производства. Это недалеко от реальности.
Обеспечение кислородом и водой. NASA предлагает использовать электролиз для разложения углекислого газа на кислород и углерод. Воду можно извлекать из льда. Технологии есть, вопрос в их надежности.
Разработка экосистемы. Ученые предлагают несколько подходов: контролируемые закрытые кругооборотные системы с растениями, животными и микроорганизмами; использование генной инженерии для создания организмов, приспособленных к Марсу; применение искусственного интеллекта для управления экосистемой. Представьте теплицы с генномодифицированными помидорами, которые растут при низком давлении.
Энергия. Для обеспечения энергоснабжения можно использовать солнечные батареи, ядерные реакторы и ветрогенераторы. Но количество солнечного света на Марсе ограничено, а из-за пыльных бурь его может вообще не быть. Монтаж ядерных реакторов в такой среде — технически сложная задача. А поток ветра непостоянен. Без надежного источника энергии все остальное не имеет смысла.
Но главным препятствием может стать человеческая природа. Люди попросту не захотят жить в таких условиях. Антарктида имеет близкие к Марсу температуры, но пригодную для дыхания атмосферу и обилие пресной воды. Тем не менее, в Антарктиде нет постоянных жителей. Ученые на антарктических базах страдают от синдрома зимовки: раздражительность, депрессия, бессонница. А жизнь на Марсе будет в разы труднее. Замкнутое пространство, постоянная угроза радиации, никакой свежей еды, связь с Землей с задержкой 5-20 минут. Выдержит ли психика? Это большой вопрос.
Сторонники колонизации говорят о терраформировании — изменении условий на планете так, чтобы она стала пригодной для человека. Но это может занять века и стоить огромных денег. С таким же успехом на Земле можно было ‘терраформировать’ пустыню Сахара, но даже это для человечества слишком дорого. Некоторые ученые и общественные деятели считают, что затраты на колонизацию Марса можно использовать для улучшения жизни на Земле: борьба с голодом, неравенством, изменением климата. И знаете, в этом есть резон. Пока мы не научились жить в мире на собственной планете, Марс останется мечтой.
