Почему на Марсе никто не живет
Хотя общий состав похож на Землю, планета враждебна жизни. Вот почему:
Тонкая и токсичная атмосфера. У Марса непригодная для дыхания атмосфера — достаточно тонкая, чтобы ее температура в среднем колебалась от −70 до 0 , но достаточно толстая, чтобы вызывать мощные пылевые бури по всей планете. Бесплодный ландшафт покрыт мелкой пылью и сильным ионизирующим излучением.
Атмосферное давление намного ниже предела Армстронга, при котором люди могут выжить без скафандров. Атмосфера токсична, так как большая ее часть состоит из углекислого газа — 95%. Еще в составе: 3% азота, 1,6% аргона и менее 0,4% кислорода.
Суровые температуры. Погода на Марсе напоминает Антарктиду. Средняя температура поверхности колеблется от −87 до −5 °C, в зависимости от сезона и широты. Самая низкая температура на на Земле составляла −89,2 °C и была зафиксирована в Антарктиде.
Слабая гравитация. Марсианская гравитация составляет около 38% от земной. Это может повлиять на физиологию человека — привести к остеопорозу, мышечной слабости и другим проблемам. Зато человек сможет поднимать тяжелые предметы. Например, груз, который на Земле весит 100 кг, будет весить всего 38 кг на Марсе.
Мало воды. Марсоходы Spirit и Opportunity находят на Марсе меньше воды, чем в самой сухой пустыне Земли. Почти вся вода на планете сегодня существует в виде льда, а также присутствует в небольших количествах в виде пара в атмосфере.
Радиация. Поскольку Марс примерно на 52% дальше от Солнца, чем Земля, количество солнечной энергии, поступающей в верхние слои его атмосферы на единицу площади составляет всего 43% от того, что достигает верхних слоев атмосферы нашей планеты. Несмотря на это, до марсианской поверхности доходит больше радиации. В 1965 году зонд Mariner 4 обнаружил, что у Красной планеты нет глобального магнитного поля, которое защитило бы ее от опасного для жизни космического излучения и солнечной радиации.
Токсичность почвы. Марсианская почва токсична из-за высоких концентраций хлора и связанных с ним соединений, таких, как перхлораты, которые опасны для всех известных форм жизни. Некоторые галотолерантные микроорганизмы могут справляться с повышенными концентрациями перхлоратов с помощью физиологической адаптации. Например, дрожжи Debaryomyces hansenii в лабораторных экспериментах могли защититься от высоких концентраций этого вещества.
Растения и животные не могут выжить в условиях Марса. Тем не менее, некоторые экстремофильные организмы (способные жить и размножаться в экстремальных условиях) на Земле выдерживают условия, приближенные к марсианским.
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% ее 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 на марсианской поверхности.
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 было выдвинуто предположение, что это не вода, а вулканическая порода.
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. Из недавних открытий — китайский марсоход «Чжужун» нашел следы потоков соленой воды, которые текли и испарялись с поверхности равнины Утопия 0,4−1,4 миллиона лет назад. На это указывали корки на поверхности песчаных дюн и гидратированные минералы. На Марсе и раньше находили минералы, которые образуются только при участии жидкой воды.
Но куда делась вся эта вода? Самая популярная теория заключается в том, что Марс потерял свое магнитное поле более 4 миллиардов лет назад, когда его внешнее ядро остыло. Это подвергло планету воздействию солнечного ветра, который разорвал атмосферу, из-за чего вся вода на планете выплеснулась в космос. По другой версии, большая часть воды находится в минералах, слагающих горные породы планеты. Также считается, что вода находится в виде льда на полюсах.
Но одной воды для жизни на планете недостаточно, поэтому ученые искали другие биосигнатуры на Марсе. Один из таких биомаркеров — метан. Обычно он образуется в результате биологических процессов внутри живых организмов или микробов, но также может быть результатом геологических процессов. Метан находили в марсианской атмосфере в виде больших непредсказуемых шлейфов, а в 2018 году марсоход Curiosity выявил сезонные изменения его выбросов. Марсоходы находили другие органические молекулы, основной элемент которых — углерод. Но органика может образовываться и без участия живых организмов, например, при фотохимических процессах в атмосфере или в результате падения метеоритов.
Кстати, на Земле было найдено около 266 метеоритов с Марса. Один из наиболее известных — метеорит Аллен-Хиллс 84001, который был найден в Антарктике в 1984 году. На его поверхности были обнаружены микробные образования, которые некоторые ученые интерпретировали как возможные следы древней жизни на Марсе. Но было ли это так, научное сообщество не знает.
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 является его долгосрочной целью.
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 не повезет, то в 2026 году. Но пока что к 2024 году люди долетят лишь до Луны — во время миссии NASA Artemis. Исследование медицинских и психологических аспектов выживания на Луне может помочь в разработке технологий для дальних миссий на Красную планету.
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 жизни Земле будет что-то угрожать. Маск утверждал в 2019 году, что билет туда-обратно может первоначально стоить около 500 000 долларов, а со временем подешевеет до 100 000 долларов. 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.
Но сначала Маск хочет создать базу со всем необходимым для жизни. 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 будут применять тонкопленочные солнечные батареи.
Чтобы доставлять грузы и людей, SpaceX создает многоразовую ракетную систему Starship. Starship станет самой мощной ракетой-носителем из когда-либо созданных в мире. Starship и Super Heavy будут способны перевозить до 100 тонн груза или более чем 100 человек на орбиту Земли. Транспортная система будет дозаправляться на орбите и использовать природные ресурсы Марса — воду и углекислый газ — для дозаправки на поверхности планеты. Правда, последние испытания Starship окончились не вполне удачно.
Сможет ли человек выжить на Марсе
Марс ближе всего к условиям Земли по температуре и солнечному свету, чем любая другая планета Солнечной системы. Поэтому его считают первым претендентом на колонизацию. Но чтобы это реализовать, нужно много технологий, которые позволят создать условия для жизни и работы.
Транспортировка людей и материалов. Одна из первых задач, которую необходимо решить — доставка на Марс людей и необходимых материалов, таких, как оборудование, материалы для строительства и пища. До планеты добираться 6−8 месяцев.
Строительство жилых помещений. У ученых есть несколько вариантов, как возвести жилье на Красной планете: 3D-печать, использование надувных жилых модулей, крепкие здания из реголита.
Организация источников питания. Ученые предлагают решать эту проблему выращиванием пищевых культур: салата, картофеля, других овощей и зерновых. Также одним из вариантов является создание искусственного мяса. Поначалу люди могут полагаться на запасы, доставляемые с Земли.
Обеспечение кислородом и водой. Способ, который предлагает NASA для производства кислорода, включает использование электролиза для разложения углекислого газа на кислород и углерод. Еще воду можно извлекать из льда.
Разработка экосистемы. Ученые предлагают несколько подходов для создания марсианской экосистемы: использование контролируемых закрытых кругооборотных систем с растениями, животными и микроорганизмами; использование генной инженерии и биотехнологий для создания новых организмов, приспособленных к условиям Марса; применение искусственного интеллекта для управления экосистемой.
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 на планете непостоянный.
Но главным препятствием жизни на Марсе может стать человеческая природа. Люди попросту не захотят жить в таких условиях. Антарктида имеет самые близкие к Красной планете температуры, но вполне пригодную для дыхания атмосферу и обилие пресной воды. Но в Антарктиде нет постоянных жителей, никто не хочет там жить. Ученые, работающие на антарктических базах, страдают от синдрома зимовки, который проявляется в раздражительности, депрессии, бессоннице. Жизнь на Марсе будет в разы труднее.
Сторонники колонизации говорят о терраформировании — изменении условий на безжизненной 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 и борьбы с голодом, неравенством, изменением климата и экологическими проблемами.
