Что мы можем сделать с Марсом, чтобы создать на нем пригодную для выживания атмосферу?

Кислород легко — импортируйте/производите больше и наполняйте им свою атмосферу. Трудная часть будет заключаться в создании атмосферы для начала; если вы можете это сделать, остальное просто детали.

Но вот проблема с марсианской атмосферой: гравитация. Точнее, на Марсе его не хватает.

Марсианская поверхностная гравитация$3.711\;\mathrm{m/s^2}$; это всего лишь волосок под 38% Земли$9.78\;\mathrm{m/s^2}$. Если бы вы взяли всю атмосферу Земли и пересадили ее на Марс, она бы просто весила меньше, и в итоге вы получили бы поверхностное давление примерно 38 килопаскалей (по сравнению с земным ~100 кПа) ¹ . При таком давлении вода будет кипеть при температуре 75°C на поверхности (против 100°C здесь, на Земле). Так что вам придется держать кондиционер на высокой мощности, чтобы ваши океаны не выкипели! Я не могу говорить о других последствиях такого низкого давления (у вас будут все последствия острой «высотной болезни», пока вы не акклиматизируетесь, если вы даже сможете акклиматизироваться к эквивалентной Земле высоте ~ 25 000 футов. ..), хотя мне кажется, что это было бы, мягко говоря, крайне неудобно.

Но есть еще большая проблема: на Марсе недостаточно гравитации, чтобы удержать эту атмосферу. Низкая плотность атмосферы Марса — не просто случайность; газы имеют тенденцию уплывать. Это относится даже к планетарной атмосфере, которая может уйти в космос . Марс просто физически не способен поддерживать земную атмосферу, поэтому ваша атмосфера с давлением 38 кПа станет еще ниже, что понизит вашу температуру кипения еще ниже; в конце концов вы окажетесь там же, где и начали, с поверхностным давлением 600 P. (Обратите внимание, что я полагаю, что потребуется очень, очень много времени, чтобы вернуться к этой точке, но вы довольно быстро потеряете много атмосферы, причем потери замедлятся, поскольку терять меньше.)

Есть ли вообще способ сделать Марс пригодным для жизни? Вам пришлось бы построить прочный пузырь или, по крайней мере, какую-то защитную оболочку вокруг планеты, чтобы остановить выделение газа. И, вероятно, придется сделать его сосудом высокого давления, чтобы вы могли искусственно создавать давление на планете, как если бы вы делали это на космическом корабле. Если стоимость действительно не имеет значения, это, безусловно, можно было бы сделать, за исключением того, что я почти уверен, что это вне досягаемости современной науки - я не думаю, что у нас есть материалы, не говоря уже о методах строительства, способных построить что-то в таком масштабе. , даже игнорируя шлюзы, необходимые для того, чтобы космический корабль достиг поверхности. И сырье! Даже не обращая внимания на то, сколько денег вы тратите, у вас будет оченьтрудно просто получить материалы, чтобы построить что-то такого масштаба! Было бы гораздо лучше просто построить роскошные купола вокруг своих марсианских колоний: тот же результат, но в масштабе, который, по крайней мере, практически осуществим.

Редактировать: TimB в комментариях ниже указывает на Венеру, которая имеет около 91% гравитации Земли, но при этом атмосферное давление на поверхности примерно в 92 раза больше, чем у Земли (9,2 МПа)! Я не знаю, что позволяет Венере удерживать столько атмосферы, однако я подозреваю, что причина в том, что атмосфера Венеры в основном состоит из гораздо более тяжелых элементов, чем земная; например, атмосфера Земли почти на 80% состоит из азота с молярной массой около 14 г/моль, тогда как атмосфера Венеры состоит из более чем 96% углекислого газа с молярной массой более 44 г/моль — более чем в 3 раза тяжелее, и сочинять в 1,2 раза больше атмосферы!

Это предполагает возможность того, что если бы вы могли найти газ, который безопасен для дыхания человека (и хорошо смешивается с кислородом), но весит значительно больше, чем азот, вы потенциально могли бы решить проблему получения более высокого атмосферного давления, просто создав более тяжелый газ. атмосфера!

¹ Здесь есть существенная оговорка: я не смог найти прямых подтверждений своему предположению о том, что поверхностное давление будет изменяться прямо пропорционально силе тяжести на поверхности. Однако планеты не являются сосудами под давлением; то, что вы ощущаете как «давление воздуха», — это буквально вес атмосферы над вами, притягиваемой к вам под действием гравитации. Таким образом, я считаю более чем разумным предположение, что 38% гравитации означает 38% атмосферного давления. С другой стороны, при меньшем давлении газы будут распространяться дальше, а это означает, что внешние пределы будут отдаляться дальше и на них будет влиять закон обратных квадратов; результатом этого является то, что мои цифры могут быть слишком высокими , что еще больше ухудшает правдоподобие!

Деньги не проблема? Как насчет времени?

Простой ответ, бросьте кучу [вещей] на Марс.

Отправляйте автоматические зонды к каждому куску свободной материи в пределах досягаемости и направляйте его ионами к столкновению с Марсом; то есть: планетоиды и кометы. Первый, чтобы усилить марсианскую гравитацию (так что вы не тратите время понапрасну), а второй, чтобы доставить туда воду, которую вы раскалываете и превращаете в атмосферу. Водород улетучится (как это происходит здесь, на Земле), и в конце концов у вас будет больше свободного кислорода.

Проблема? Ты, наверное, собираешься все испортить. Но, поскольку у Марса нет расплавленного ядра — а вам нужно одно из них, чтобы вы могли получить магнитное поле — это может быть на вашем пути к вещам, которые в любом случае должны быть сделаны.

Вы должны убедиться, что попали правильно, чтобы не оторвать Луну (как Землю).

Я тоже какое-то время обдумывал эту идею и нашел очень простое решение для создания и сохранения полностью сжатой, пригодной для дыхания атмосферы на Марсе: паратерраформирование . Вместо того, чтобы превращать всю поверхность планеты в мир, похожий на землю, вы должны построить закрытые «обитаемые зоны», покрытые сверхпрочным прозрачным потолком.

Например, вы можете создавать массивные города и пейзажи под огромными графеновыми куполами. Или вы можете превратить долины Марса (например, Долины Маринарис) в пышные зеленые пояса, в то время как область вокруг них останется сухой, разгерметизированной и бесплодной, как раньше.

Если не считать шлюзов и случайных небольших утечек, атмосфера останется под потолком. Кроме того, если он сделан из правильных материалов, паратерраформированный потолок может также действовать как щит от солнечных и космических лучей, дополнительно защищая тех, кто живет внутри него.

Самое приятное то, что слабый узорчатый контур потолка на фоне неба выглядел бы потрясающе на научно-фантастическом пейзаже. Взгляни:

Те другие упомянули, что гравитация потребуется, чтобы позволить Марсу иметь атмосферу, подобную Земле, есть еще один фактор, который необходимо учитывать. Электромагнитное поле и солнечные ветры.

По ряду причин (размер, внутренняя структура и т. д.) Марс имеет гораздо менее плотное электромагнитное поле, чем Земля. Без сильного поля, замедляющего и отклоняющего солнечные ветры, атмосфера была бы сброшена, даже если бы гравитации было достаточно, чтобы ее поддерживать.

Поэтому, если вы хотите терраформировать Марс, вам понадобится либо физический, либо электромагнитный барьер, чтобы солнце не сдуло вашу новую атмосферу.

Утверждения о том, что на Марсе недостаточно гравитации, чтобы удерживать приличную атмосферу, и что без магнитного поля солнечный ветер сорвет ее, верны. НО они тоже не актуальны. Временные рамки, необходимые для заметного удаления недавно терраформированной марсианской атмосферы, составят от десятков тысяч до миллионов лет. Цивилизации достаточно времени, чтобы найти способы либо защитить существующую атмосферу, либо восполнить ее. Самый быстрый способ поднять атмосферное давление на Марсе — это поместить в воздух парниковые газы. Хлорфторуглероды, произведенные из марсианской почвы или изготовленные в космосе, могут быть хорошим подходом. Конечно, потребности в химии и энергии будут огромными. Также в последний раз я слышал, что на Марсе недостаточно летучих веществ, запертых в почве и замороженных в полярных шапках, чтобы создать ощутимую атмосферу.

Возможно, это не точный ответ на то, что вы ищете. В краткосрочной перспективе паратерраформирование, https://en.wikipedia.org/wiki/Terraforming#Paraterraforming , похоже, является выходом, но с такими условиями на Марсе я считаю, что самым безопасным и долговечным решением будет быть построить подземные пещеры.
Это будет не только

1) помогают предотвратить утечку образующейся атмосферы в космос,

2), но это также поможет решить проблему радиации, связанную с отсутствием на Марсе сильного и стабильного электромагнитного поля,

3) а также, в зависимости от вашей глубины, создавать более стабильную температуру за счет геотермальных градиентов. https://en.wikipedia.org/wiki/Геотермальный_градиент

4) кроме того, подземные терраформированные ландшафты будут защищены от ударов болидов, которые с меньшей вероятностью сгорят в атмосфере,

5), а также пыльные бури и сильные ветры, проносящиеся по Марсу.

Самая высокая доля газа в марсианской атмосфере, по-видимому, составляет Co2. Поэтому, если бы мы могли посадить быстрорастущие деревья, такие как Лейланди, они бы поглощали CO2 и производили O2, то есть кислород. Добавьте водород, и у вас будет вода. Посадите траву, и атмосфера должна расти. Далее следует решить проблему гравитации. Производство микромагнитов? Как увеличить гравитацию планеты?

Мы уже знаем, что на Марсе есть жидкая вода. На опубликованном по ошибке фото видна большая лужа. Как насчет того, чтобы НАСА (Never-A-Strait-Answer!) признала правду и привлекла мировую общественность к проекту?