Где мы будем жить: перспективы колонизации планет Солнечной системы

Население Земли постоянно увеличивается: по различным прогнозам, к 2050 году оно может составить от 8 до 13 миллиардов человек. Неизвестно, как долго наша планета сможет поддерживать такую ораву. Решением проблемы писатели-фантасты очень давно — практически с начала XX века — видели колонизацию других планет Солнечной системы. Давайте попробуем разобраться, насколько такая перспектива реалистична. 

Край родной — навек любимый, где найдёшь ещё такой?

Прежде чем говорить о перспективах освоения других миров, стоит понять, что сделало возможным возникновение жизни на Земле.

Во-первых, Земля (что естественно) является планетой земного типа — то есть скалистым небесным телом, состоящим в основном из металлов и кремния.

Во-вторых, Земля располагается в так называемой «обитаемой зоне» — иными словами, она находится не слишком близко к Солнцу и не слишком далеко от него. За счёт этого Солнце имеет возможность подогревать нашу планету, но не до хрустящей корочки.

В-третьих, Земля является геологически активным миром. Это важно сразу по нескольким причинам. Наличие жидкого внешнего ядра, состоящего из расплавленных металлов, обеспечивает Земле магнитное поле, которое, в свою очередь, предохраняет поверхность планеты от вредного солнечного излучения и от эрозии атмосферы так называемым солнечным ветром (то есть испускаемым Солнцем потоком ионизированных частиц). Геологическая активность земной коры также позволила заблокировать немалую часть углерода в горных породах и тем самым избежать слишком сильного парникового эффекта.

В-четвёртых (и это частично вытекает из «в-третьих»), на Земле есть пригодная для дыхания атмосфера и большое количество воды, наличие которой является необходимым условием для поддержания белковой жизни.

Чужие миры

Теперь давайте посмотрим на другие планеты Солнечной системы и сравним их с Землёй.

С точки зрения обитаемости сразу можно откинуть так называемые внешние планеты — то есть Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Они находятся слишком далеко от Солнца, состоят преимущественно из газа (из-за чего и называются «газовыми гигантами») и слишком массивны. Спутники планет-гигантов также не подходят для жизни, хотя на некоторых из них (например, на Энцеладе) даже присутствует вода в виде жидкости.

С внутренними планетами (кроме Земли) тоже всё сложно. Меркурий однозначно не подходит для жизни. Он находится слишком близко к Солнцу, его небольшая масса не позволила ему удержать атмосферу, а всякая геологическая активность давно прекратилась в результате остывания. Иными словами, Меркурий представляет собой мёртвый кусок скалы без каких-либо перспектив. То же самое можно сказать и о Луне. А вот на Марсе и Венере стоит остановиться подробнее.

Красная планета

Во многих фантастических романах Марс фигурировал либо как объект колонизации, либо как источник неприятностей в виде агрессивных пришельцев. Красная планета действительно во многом похожа на Землю, а около 3 миллиардов лет назад это сходство было ещё более разительным: на планете существовала плотная атмосфера и большое количество жидкой воды, по континентам текли реки, а впадины были морями. Что же произошло с тех пор?

Во-первых, из-за небольшого размера и массы (около 11% от массы Земли) Марс полностью остыл, что привело к прекращению геологической активности и утрате магнитосферы. Из-за отсутствия геологической активности атмосфера планеты перестала восполняться; из-за небольшой планетарной массы и воздействия солнечного ветра существующая атмосфера постепенно улетучилась. Это привело к тому, что вода на планете частично сублимировалась в газообразную форму, а частично замёрзла из-за охдажения, сопутствующего разрежению атмосферы. Молекулы воды, попавшие в атмосферу Марса, в свою очередь, были разрушены ионизированными частицами, что привело к утрате немалой части существовавших на планете запасов водорода.

Таким образом, терраформирование Марса представляется весьма трудоёмкой, можно даже сказать — практически непосильной задачей, поскольку для этого придётся воссоздать атмосферу планеты и либо защитить её от эрозии солнечным ветром, либо обеспечить её непрерывное восполнение. Отсутствие магнитосферы также приведёт к тому, что поверхность Марса будет подвергаться бомбардировке смертельно опасной солнечной радиацией. Кроме того, Марс находится достаточно далеко от Солнца, так что даже при наличии плотной атмосферы и сопутствующего парникового эффекта температура на поверхности планеты может быть недостаточно высокой для комфортной жизни. С другой стороны, немалую часть этих проблем можно решить, расположив в точках Лагранжа вокруг планеты огромные зеркала — они могут защитить Марс от солнечного ветра, к тому же с их помощью можно будет организовать «внешний подогрев» поверхности.

В пользу Марса как будущего обиталища человечества говорит и тот факт, что продолжительность суток на красной планете практически совпадает с земной, кроме того, присутствует чередование сезонов, поскольку угол наклона оси планеты близок к Земле. В целом жизнь на Марсе вполне возможна — но только под герметичными куполами. Кстати, NASA уже собирается поставить такой эксперимент и вырастить на Марсе растение в миниатюрном парнике.

Утренняя звезда

Ещё одна перспективная планета — Венера, которую часто называют «двойником Земли». Как и Земля, Венера располагается в обитаемой зоне, кроме того, она практически идентична нашей планете по размерам и массе.

В отличие от Марса, Венера обладает совершенно роскошной атмосферой. К сожалению, эта атмосфера делает планету даже менее гостеприимной, чем её отсутствие. Она состоит в основном из углекислого газа. В результате за счёт парникового эффекта температура на поверхности Венеры составляет 467 градусов Цельсия, а давление — за счёт высокой плотности атмосферы — примерно 93 бар (то есть в 93 раза больше, чем атмосферное давление на Земле на уровне моря). В атмосфере постоянно присутствуют плотные облака, состоящие из газообразной серной кислоты. Поскольку у Венеры, как у Марса, нет магнитосферы, то лёгкие газы, в том числе и водяной пар, постоянно выдуваются солнечным ветром. Наконец, продолжительность венерианских суток составляет 116 дней 18 часов. В общем, негостеприимное место.

Терраформирование Венеры также выглядит трудоёмкой задачей — даже более трудоёмкой, чем терраформирование Марса. В отличие от Марса, Венеру надо не нагревать, а охлаждать — а это всегда энергетически более затратный процесс. От нынешней атмосферы придётся по большей части избавиться, а значит — куда-то деть чудовищное количество углекислого газа. Опять же придётся как-то решать и проблему защиты от солнечного ветра. Наконец, Венеру придётся раскрутить, чтобы привести длину венерианских суток к какому-то разумному значению. В результате энергетический бюджет данного мероприятия раздуется до совершенно немыслимых масштабов. По различным оценкам, полное терраформирование Венеры может потребовать до 1040Дж, что на шесть порядков превышает годовое количество энергии, производимой Солнцем.

Впрочем, есть и хорошие новости. На Венере вполне возможно строительство «летающих городов»: наполненный земным воздухом герметичный пузырь в венерианских условиях естественным образом будет плавать на высоте 55-65 км над поверхностью планеты. А раз уж наш город всё равно летает, вполне возможно сделать так, чтобы он облетал планету с периодичностью, соответствующей земным суткам.

Заключение

К сожалению, Солнечная система — за исключением Земли — является весьма негостеприимным местом, так что человек сможет жить на Марсе и Венере разве что только в закрытых колониях, которые явно не смогут стать хорошим домом для миллионов (или даже миллиардов) представителей вида Homo sapiens. В связи с этим единственной надеждой человечества на полноценную колонизацию космоса являются экзопланеты земного типа — вроде недавно обнаруженной Kepler-186f — в сочетании с развитием технологий межзвёздных путешествий. По крайней мере, на сегодняшний день это выглядит более реалистично.

Источник: Gagaget - нескучный сайт о технике