Ученые из США и Бразилии предложили идею распылять в атмосфере Красной планеты наноразмерные диски из графена, чтобы создать парниковый эффект и повысить температуру на 30 градусов. Однако для реализации этого замысла потребуются огромные объемы материала и колоссальные энергозатраты — как минимум несколько десятков ядерных реакторов или солнечные фермы размером с целый город.
Превращение Марса в более гостеприимное место, подобное Земле, сопряжено с множеством сложных задач. Во-первых, необходимо защититься от радиации, уровень которой на Красной планете примерно в 250 раз выше, чем на Земле. Во-вторых, разреженная атмосфера Марса на 95% состоит из углекислого газа и создает давление всего лишь 0,6% от земного. Это примерно как на высоте 35 километров над поверхностью Земли.
В таких условиях вода не может существовать даже в самые теплые дни, так как лед при нагревании сублимирует, то есть сразу испаряется, минуя стадию жидкости. Кроме того, температура на Марсе никогда не поднимается выше примерно плюс 20 градусов Цельсия, а часто опускается до минус 125 градусов.
Недавно ученые из США, Великобритании, Бразилии и других стран предложили решение проблемы холода и отчасти давления — распыление в атмосфере мельчайших твердых частиц. По их расчетам, это должно создать искусственный парниковый эффект, удерживая тепло в атмосфере и повышая средние глобальные температуры на Красной планете на 30 градусов.
В статье, опубликованной на сервере препринтов arXiv, исследователи сравнили два материала: алюминиевые стержни и графеновые диски. Второй вариант оказался более эффективным — для достижения того же результата с его использованием потребуется меньше энергии.
Напомним, что графен представляет собой кристаллы атомов углерода, выстроенные в форме шестиугольников. Он сочетает в себе легкость и прочность, а его способность поглощать инфракрасное излучение, блокировать ультрафиолетовое и при этом пропускать видимый свет делает его особенно привлекательным для этой цели.
Ученые предлагают получать графен непосредственно на Марсе из атмосферного углекислого газа путем электролиза, по принципу, похожему на тот, по которому работает генератор кислорода MOXIE, также созданный для Марса. Однако схема работы MOXIE будет дополнена и усложнена: после отделения атомов кислорода от диоксида углерода необходимо использовать оставшийся угарный газ и пропустить его через специальный реактор, где при высоких температурах можно получить графен.
Из полученных кристаллов необходимо сформировать наноразмерные диски, например, под действием электромагнитных полей. Этот процесс также является сложным и энергозатратным.
Но самое интересное, что для достижения необходимого потепления марсианского климата потребуется несколько десятилетий подряд распылять эти графеновые диски со скоростью не менее 4,5 килограмма в секунду, а желательно в 10 раз больше. Для этого потребуется невероятная энергетическая инфраструктура: только для производства минимально необходимого количества графена необходимы 360 мегаватт.
По расчетам авторов статьи, достижение такой энергомощности означает развертывание на Марсе инфраструктуры общей массой примерно 50 тысяч тонн. Это могут быть либо десятки атомных реакторов, либо солнечные электростанции размерами в сотни футбольных полей. С учетом процессов формирования дисков из полученного сырья и их распыления энергозатраты возрастут в несколько раз.