Чтобы построить вторую Землю, нам нужно посмотреть, как была создана первая.
Ключевые выводы
- Человечество мечтает стать межпланетным видом, но ни одна другая планета в нашей солнечной системе в настоящее время не может поддерживать сложную жизнь.
- Чтобы сделать такую планету, как Марс, гостеприимной для нас, нам придется приложить огромные усилия по терраформированию, которые растянутся на десятилетия.
- Многое из того, что делает Землю пригодной для жизни, например воздух, пригодный для дыхания, приемлемые температуры и т. д., является результатом микробной активности в ранней истории Земли. Можем ли мы использовать микробную жизнь, чтобы произвести такие же изменения на Марсе?
Жизнь на Марсе: четырехэтапное руководство для людей
content.jwplatform.com
Три миллиарда лет назад Земля не была бы такой приятной для человека. Он был покрыт действующими вулканами, извергающими углекислый газ и водяной пар. Одноклеточная жизнь стерлась с диеты из серы. Большая часть атмосферы состояла из углекислого газа, метана и других парниковых газов, что делало воздух токсичным для нас и большинства других видов современной жизни на Земле.
Затем, примерно 2 с половиной миллиарда лет назад, что-то произошло. Со щелчком пальцев в геологических временных масштабах атмосфера наполнилась кислородом в ходе того, что мы называем Великим событием насыщения кислородом. Изобилие кислорода означало, что на молодой планете могли закрепиться новые, более разнообразные виды жизни, такие как эукариоты. Перенесемся на несколько миллиардов лет вперед и увидим, что сложная многоклеточная жизнь, такая как мы, гуляет по планете.
Так откуда взялся весь этот кислород? Сегодня мы думаем, что почти весь кислород на Земле был получен из цианобактерий, крошечных, сине-зеленых, одноклеточных организмов, у которых была новаторская идея использования солнечного света для превращения воды и углекислого газа в сахар для получения энергии, то есть фотосинтеза. К несчастью для цианобактерий, фотосинтез производит непривлекательный побочный продукт кислорода, который они выбрасывают в окружающую среду.
Каждым вдохом мы обязаны цианобактериям, и этот приток кислорода в нашу окружающую среду в конечном итоге отвечает за то, почему современная Земля так приспособлена для жизни. Но что Земля дает, то Земля и забирает. Будь то изменение климата, ядерная война, глобальная пандемия или какая-то неизвестная катастрофа, рано или поздно мы захотим новый дом. Но у нашей ближайшей и лучшей надежды на новый дом - на Марсе - нет кислорода.
На самом деле здесь совсем нет атмосферы.
При этом ученые надеются воссоздать Великое событие насыщения кислородом на Марсе так же, как это произошло на Земле; используя микробную жизнь для создания окружающей среды для нас.
Художественное изображение прогресса марсианского терраформирования.
Wikimedia Commons
Терраформирование Марса микробами
Хотя Марс может во многих отношениях отличаться от ранней Земли, он обладает некоторыми ключевыми характеристиками, которые могли бы заставить работать проект микробного терраформирования. Атмосфера Марса на 95 процентов состоит из углекислого газа, который обеспечивает половину ингредиентов, необходимых цианобактериям для производства кислорода. Другого ингредиента, воды, по общему признанию, на Красной планете мало, но мы видели доказательства того, что она существует. Мы знаем, что льда на полюсах так много, что, если бы мы их растопили, Марс был бы покрыт океаном глубиной 18 футов.
На Марсе уже есть жидкая вода, правда, в очень скудных количествах. Мы видели на Марсе особенности, называемые повторяющимися линиями склона, которые представляют собой темные линии, спускающиеся по склонам холмов марсианским летом и исчезающие зимой. Считается, что эти темные линии представляют собой потоки воды, которые приходят и уходят в зависимости от времени года.
На этом изображении стороны марсианского кратера видны повторяющиеся линии склона. Темные линии, спускающиеся со склона кратера, меняются в зависимости от времени года, что может указывать на текущую воду.
НАСА
Итак, чтобы терраформировать Марс, мы должны начать с областей, где, как мы знаем, существует жидкая вода, и сбросить туда много цианобактерий. По общему признанию, это будет немного более сложная операция, чем кажется, но в этом суть идеи. Мы также хотели бы включить микробы, которые производят парниковые газы.
У Марса противоположная проблема, чем у Земли; мы хотим сделать Марс более горячим и сгустить его атмосферу, чтобы его полярный лед мог таять. Больше воды означает больше возможностей для микробной жизни выполнять свою работу. Не говоря уже о том, что нынешний климат на Марсе слишком холоден даже для самого выносливого человека - в среднем он составляет около минус 81 градуса по Фаренгейту, хотя температура может сильно варьироваться.
Идея использования микробов для запуска проекта терраформирования на Марсе настолько многообещающая, что НАСА уже начало предварительные испытания. Испытательный стенд Mars Ecopoiesis - это предложение устройства, которое будет включено в будущие роботизированные миссии на Марс. Это выглядело бы как дрель с каморкой внутри. Бур зарылся бы в марсианский грунт, желательно где-нибудь с жидкой водой. Контейнер, полный цианобактерий, будет выпущен в камеру, и датчики определят, производят ли микробы какой-либо кислород или другие побочные продукты.
Первый этап этого проекта был проведен в смоделированной марсианской среде здесь, на Земле, и результаты были положительными. Но даже несмотря на это, есть некоторые серьезные проблемы, с которыми нам придется столкнуться, если мы хотим использовать микробную терраформацию Марса в больших масштабах.
Испытательный стенд Mars Ecopoiesis.
НАСА
Вызовы
Марсу не хватает чего-то очень необходимого для живых планет: магнитосферы. Раньше у Марса было магнитное поле, которое защищало планету. Мы нашли намагниченные камни на поверхности, указывающие на то, что это было так, но в какой-то момент магнитное поле просто исчезло, и мы не знаем наверняка, что произошло. Без магнитосферы поверхность планеты подвергается бомбардировке солнечным излучением, что затрудняет поддержание более крупной и сложной жизни.
Этот «солнечный ветер» сдувает и марсианскую атмосферу. Таким образом, даже если мы заставим микробную жизнь производить кислород и другие газы, большая ее часть просто улетит в космос.
На этих изображениях показаны различные элементы, покидающие марсианскую атмосферу. На изображениях слева направо показаны углерод, кислород и водород, улетающие в космос.
Wikimedia Commons
К счастью, эти проблемы не являются непреодолимыми. В краткосрочной перспективе мы, вероятно, построим куполообразные места обитания, чтобы защитить себя, наши цианобактерии и нашу новую атмосферу от солнечного ветра. В перспективе ученые НАСА предложили разместить мощный магнит на фиксированной орбите между Марсом и Солнцем. Этот магнит будет перенаправлять солнечный ветер, защищая марсианскую атмосферу. Поскольку микробная жизнь продолжает выбрасывать кислород и парниковые газы в марсианскую атмосферу, планета будет нагреваться, ледяные шапки растают в океаны, и Марс вполне может стать нашим вторым домом.