Активация гидросферы
Первые успехи в терраформировании Марса, нагрев планеты и уплотнение ее атмосферы, могут быть достигнуты удивительно скромными средствами, например, использованием галогенуглеводородных газов местного производства с некоторой помощью бактерий. Уровень содержания кислорода и азота в атмосфере, однако, будет слишком низким для многих растений, и, если не предпринять мер, планета останется довольно сухой, так как при небольшом повышении температуры понадобятся столетия, чтобы расплавить льды и глубоко похороненную вечную мерзлоту Марса. Именно на этом втором этапе терраформирования Марса активируется гидросфера, атмосфера становится пригодной для сложных растений и примитивных животных, а температура продолжает расти, и в этом, вероятно, все более важную роль будут играть изготовленные в космосе крупные солнечные концентраторы. Быстро активировать гидросферу нам позволит использование орбитальных зеркал.
Например, если бы зеркало радиусом 125 километров, которое мы собирались использовать для испарения полярной шапки, сконцентрировало полученную им энергию на меньшей области, это дало бы 27 ТВт энергии, чтобы растопить озера (один тераватт, или ТВт, равен одному триллиону ватт). Этого достаточно, чтобы растопить 2 триллиона тонн воды в год (озеро со стороной 200 километров и 50 метров в глубину). Одно такое зеркало поможет нам перевести огромное количество воды из вечной мерзлоты в нарождающуюся марсианскую экосистему. Чем быстрее начнет циркулировать вода, тем активнее станет деятельность денитрифицирующих бактерий по разрушению нитратного слоя Марса, а значит, в атмосферу будет поступать все больше свободного азота и станет больше растений, производящих кислород. Активация гидросферы также поспособствует разрушению окисляющих химических соединений в марсианском реголите (которые, как показали данные миссии «Викинг», неустойчивы в присутствии воды), и в процессе в атмосферу будет высвобождаться дополнительный кислород. Таким образом, хотя проектирование и производство таких зеркал потребуют от нас грандиозных усилий, пользу от полученных десятков тераватт энергии трудно переоценить.
Наполнение атмосферы планеты кислородом
Самая сложная в технологическом плане задача – наполнить атмосферу Марса таким количеством кислорода, которое позволяет поддерживать животную жизнь. В то время как бактерии и простейшие растения могут выжить без кислорода, более сложные растения требуют давления по крайней мере 1 мбар, а людям нужно 120 мбар. Несмотря на то что в марсианском реголите, вполне вероятно, содержатся супероксиды или нитраты, которые можно нагреть, чтобы высвободить кислород и азот в виде газов, процесс потребует огромного количества энергии, примерно 2200 ТВт. лет на каждый произведенный миллибар. Подобные количества энергии потребуются и растениям, чтобы выделять кислород из диоксида углерода. Однако у растений есть преимущество: если их однажды посадили, они могут разрастаться и размножаться. Поэтому производство кислородной атмосферы на Марсе распадается на две фазы. На первом этапе используются инженерные методы грубой силы, дополненные распространением для начала цианобактерий и примитивных растений для получения достаточного количества кислорода (около 1 мбар), чтобы затем сделать возможным распространение более сложных растений по всему Марсу. Если предположить, что у нас будут три космических зеркала 125-километрового радиуса и достаточные запасы необходимых материалов на поверхности Марса, мы получим желаемый результат примерно за двадцать пять лет. Есть и другой способ: количество кислорода, дающее давление в 1 мбар, может быть добавлено в атмосферу примерно за век благодаря деятельности фотосинтезирующих бактерий. В любом случае, как только появятся начальный запас кислорода, умеренный климат, утолщенная углекислая атмосфера, обеспечивающая достаточное давление и значительно снижающая дозу космической радиации, и приличное количество циркулирующей воды, можно будет внедрять генетически модифицированные растения, которые сумеют приспособиться к марсианскому реголиту и осуществлять фотосинтез с высокой эффективностью, вместе с бактериями-симбионтами. Предположим, что распространить растения по всему Марсу мы сумеем в течение нескольких десятилетий и что эффективность этих растений благодаря генной модификации будет составлять 1 % (довольно много, но иногда встречается и на Земле), то они будут эквивалентны продуцирующему кислород источнику энергии примерно на 200 ТВт. Если объединить усилия таких биологических систем с энергией около 90 ТВт от космических зеркал и 10 ТВт от элементов питания на поверхности (земная цивилизация сегодня использует около 15 ТВт), требуемые 120 мбар кислорода, которые нужны для жизни людей и других высших животных под открытым небом, могут быть произведены примерно в течение девятисот лет. Если мы сумеем разработать более мощные искусственные источники энергии или вывести еще более эффективные растения (или, допустим, сконструировать самовоспроизводящиеся машины для фотосинтеза), процесс может ускориться. И этот факт сам по себе способен стать двигателем для воплощения таких технологий в жизнь. Можно отметить, что энергия термоядерного синтеза в количествах, необходимых для ускоренного терраформирования, также является ключевой технологией для осуществления пилотируемых межзвездных полетов. Если терраформированию Марса суждено способствовать появлению такой боковой отрасли, то конечным результатом этого проекта станет доступность для человечества не только одного нового мира, пригодного для проживания, но целых мириад миров.
Подарок для будущего
(…Ты злоВо благо обращаешь, и о том)Свидетельствует новозданный мир,Второе Небо, что невдалекеОт Врат Небесных, на глазах у нас,Ты сотворил, воздвиг и основалНа чистом гиалине – на хрустальномПрозрачном океане. Создал ТыПростор, почти безмерный, полный звезд, —Миров, которые когда-нибудь
Возможно, ты захочешь населить…[33]
Джон Мильтон. Потерянный рай. Книга седьмаяТеоретические расчеты выносят однозначный вердикт: Красная планета может быть терраформирована. Но только астронавты-исследователи, работающие на Марсе, сумеют получить достаточное количество информации о планете и способах использования ее ресурсов, чтобы превратить мечту в реальность. Но игра, конечно, стоит свеч, потому что на кону стоит целый новый мир.
В некотором смысле, обсуждение потенциала человечества по терраформированию Марса возвращает нас в исходную точку. Каково наше место во Вселенной? Кеплер доказал, что законы небес постижимы для человеческого разума. Первые астронавты, которые долетят до Марса, докажут, что миры небесные достижимы для человеческой жизни. Но, если мы можем терраформировать Марс, это докажет, что миры небесные сами по себе подвластны человеческой разумной воле.
Марс может стать вторым домом для жизни во всех ее проявлениях, не только для людей, и даже не только для «рыб морских… птиц небесных… и каждого живого существа, что движется по земле», но и для множества видов, которых еще не существует. Новые миры порождают новые формы жизни, и в новых условиях терраформированного Марса жизнь, привезенная с Земли, может пойти дальше и множиться в еще неизведанном разнообразии новых царств и родов.
