Как возродить жизнь на Марсе. И не уничтожить колонизаторов
Каждую неделю Look At Me публикует отрывок из новой нон-фикшн-книги, выходящей на русском языке. В этот раз LAM представляет книгу Стивена Петранека "Как мы будем жить на Марсе". Это книга из серии TED Books, которую на русском языке начало выпускать издательство Corpus.
Давным-давно астероиды откалывали куски и от Земли тоже. Возможно, сама наша Луна сформировалась в результате катастрофического столкновения какого-то крупного объекта с Землёй. Если мы найдём жизнь на Марсе и она окажется похожей на земную, то перед нами встанет поразительная загадка взаимодействия двух планет и возникнет вопрос: действительно ли одна "засеяла" жизнью другую? Ещё более важным событием была бы находка на Марсе живых микробов. Это открытие могло бы стать невероятно полезным для колонистов, потому что найденные на планете формы жизни будут однозначно адаптированы к ней. Если их массово возродит появление проточной воды, можно только догадываться, какую пользу они принесут атмосфере и более продвинутым формам растительности. Даже если первоначальные данные не покажут никаких очевидных признаков жизни на Марсе, мы не будем знать наверняка, пока по планете снова не потекут реки. Только тогда станет известно, что скрывается в реголите, под камнями и, быть может, в глубоких термических шахтах или в подповерхностных водоносных пластах, отапливаемых геотермальными процессами.
Со временем планета нагреется; первые поселенцы могут проснуться однажды утром и заметить, что у них под ногами растёт что-нибудь вроде мха. Если на Марсе есть жизнь, которую можно разбудить потеплением, её возрождение, возможно, ускорит процесс приспособления планеты под человека. Конечно, она также может быть чрезвычайно токсичной, проникнуть даже сквозь самый лучший скафандр и убить всех землян на планете за считаные дни. Однако все известные нам факты о жизни на Земле указывают на то, что такое развитие событий маловероятно.
Ещё одна неизвестная величина — жизнь, которую мы принесём на Марс, и то, как она будет там адаптироваться. Как бы мы ни старались отдраить космический корабль перед вылетом с Земли, на нём, скорее всего, будет полно безбилетных микробов. Пожалуй, глупо предполагать, что марсоходы, которые мы уже отправили на Красную планету, были стерильны, ведь нам известно, что стерильные лаборатории, в которых их собирали, были не настолько стерильными, как ожидалось. Так или иначе, мы принесём жизнь в марсианскую среду. И она наверняка найдёт способ расцвести пышным цветом, особенно если нам удастся пустить по поверхности жидкую воду.
Терраформирование Марса включает в себя как краткосрочные задачи вроде подогрева планеты, так и куда более долгосрочные: например, преобразование токсичной атмосферы в пригодную для дыхания. Мы уже обсудили этот вопрос в предыдущей главе, но в контексте терраформирования стоит к нему вернуться, поскольку отсутствие пригодного для людей воздуха является на сегодняшний день самой сложной, самой трудоёмкой и самой затратной проблемой марсианских поселений. Люди и организации, которые продвигают идею сделать Марс новым направлением развития, пожалуй, не без причины так оптимистично рассматривают технологии, необходимые для того, чтобы подогреть планету и растопить воду. Во всём, что не касается создания пригодной для дыхания атмосферы, скорость терраформирования Марса зависит лишь от того, какие финансовые средства мы готовы в это вложить. Самые быстрые и дорогостоящие методы радикально изменят планету уже через несколько десятилетий. Но вот насытить атмосферу кислородом... На это может уйти больше тысячи лет.
Существуют две огромные трудности. Первая: воздух, которым дышат люди на Земле, состоит примерно из 21% кислорода и 78% азота, и эти пропорции имеют критическое значение. На несколько процентов меньше кислорода — и мы начинаем задыхаться, на несколько процентов больше — и могут пострадать наши лёгкие. Азот, которым мы дышим, это просто наполнитель — он в организме ни с чем не реагирует и выдыхается обратно. Но по объёму он представляет собой большую часть нашего вдоха. Лучше всего в качестве наполнителя, пожалуй, подойдут такие инертные газы, как аргон, или азотно-аргоновая смесь. Выходит, нам нужно не только найти достаточно кислорода, чтобы закачать его в атмосферу Марса, которая сейчас более чем на 95% состоит из СO2, но и заменить большую часть этого СО2 на инертный газ. И ещё (как будто нам и без того мало проблем!): если мы даже сумеем "исправить" атмосферу Марса, планета начнёт остывать, как только содержание углекислого газа снизится. Кислород и азот (или другие инертные газы) парникового эффекта не дают. Землю, среди прочих факторов, в тепле сохраняет большое количество водяного пара. Например, если мы достаточно подогреем Марс и лёд растает, в атмосферу попадёт немало воды. Начнутся дожди и снегопады.
Предлагаемые учёными и инженерами стратегии насыщения Марса кислородом гораздо более отрывочны и расплывчаты, чем остальные их идеи по терраформированию. Изобретены пока ещё не все технологии для создания пригодной для человека атмосферы. Можно делать научно обоснованные предположения, как именно всё это проделать, но никто не знает точно, получится ли у нас с первого раза. И подходить к делу нужно очень осторожно, ведь если мы сделаем что-то не так, то нам, возможно, не удастся исправить последствия.
Даже если выбирать самые оптимистичные сценарии, преобразование атмосферы, согласно прогнозам, займёт до девятисот лет. Однако в течение этого времени прогресс, скорее всего, шагнёт далеко вперёд, и у нас есть основания предполагать, что мы преуспеем. Прошло лишь немногим более полувека с тех пор, как "Аполлон-11" прилунился на нашем естественном спутнике. Учитывая, что объём наших знаний удваивается каждые несколько лет, через два-три столетия мы проникнем куда глубже в суть проблемы. К тому же у нас есть катализатор — мы со скоростью света учимся генной модификации, особенно модификации растений. Пусть на Земле слова "генно-модифицированные организмы" — это едва ли не ругательство, но на Марсе они могли бы стать ключом к необходимому для нас преобразованию атмосферы.
Рассмотрим, что нам теперь известно об изменении атмосферы Марса. Когда мы согреем планету, по ней потечёт вода и, реагируя с залежами нитратов, насытит воздух азотом, который необходим для жизни растений. Чем больше растений нам удастся посадить на Марсе, тем больше мы получим кислорода. Вода будет течь по многочисленным окислителям в реголите, которые станут распадаться, освобождая ещё больше кислорода. Огромные количества кислорода содержатся в покрывающей Марс красной пыли, которая состоит в основном из оксида железа.
Можно было бы выпустить на поверхность Марса небольшие устройства с ядерными энергетическими установками, которые собирали бы пыль и нагревали её, высвобождая кислород (хотя нелегко представить себе миллион или около того механизмов размером с газонокосилку, которые будут потреблять огромное количество энергии). Пожалуй, лучше воспользоваться идеей Зубрина: населить Марс бактериями и примитивными растениями, чтобы начать процесс насыщения кислородом, что позволило бы обосноваться там более сложным растениям, которые производят гораздо больше кислорода.