Вчені визначили, де на Марсі вперше зможуть зацвісти дерева.

На даний момент компанія SpaceX тестує багаторазовий носій, кінцевою метою якого є забезпечення колонізації та терраформування Марса. Серед співробітників SpaceX — вчені, які раніше описували технічно найпростіші та ефективні шляхи терраформування четвертої планети (з використанням суперпарникових газів). Але цей процес, в будь-якому випадку, не є швидким і вимагає століть. Якщо підвищити температуру Червоної планети до сучасного земного рівня можна майже відразу після досягнення необхідних концентрацій суперпарникових газів в марсіанській атмосфері, то її насичення киснем займе, в оптимальному випадку, багато століть. Найефективніше фотосинтезують в умовах нестачі вологи дерева: у них нижча потреба в воді на одиницю біомаси.

Проблема в тому, що сучасна газова оболонка Марса приблизно в 170 разів розрідженіша, ніж земна на рівні моря. На Землі таке ж тиск на 35 кілометрах, а дерева для своєї життєдіяльності потребують більш високого тиску. Тому вчені з США, Польщі та Швейцарії спробували підрахувати, за яких саме умов на четвертій планеті зможуть зацвісти дерева. Свої висновки вони представили на конференції "Астробіологія та майбутнє життя", що відбулася в Інституті Місяця та планет у Х'юстоні, США, в жовтні 2024 року.

Зараз тиск на поверхні Марса — 0,61 кілопаскалів. Автори доповіді зазначають, що земні дерева, згідно з лабораторними експериментами, можуть рости при тиску від 10 кілопаскалів, тобто в 16 разів вище сучасного марсіанського, але в 10 разів нижче сучасного земного. Крім цього, їм потрібна температура. При цьому близько одного відсотка цього тиску (0,1 кілопаскаля) повинно припадати на кисень, оскільки вночі земні вищі рослини без нього існувати не можуть.

Довжина вегетаційного сезону повинна бути не менше 110 сол (місцеві доби, 24 години 40 хвилин) з 669 солів, що складають марсіанський рік. Протягом вегетації мінімальні нічні температури не повинні опускатися нижче -6°C, середні не повинні опускатися нижче +6°C, а максимальні температури не повинні підніматися вище +40°C.

Такі умови досягаються при поглинанні випромінювання Сонця атмосферою Марса вже в 0,27 від одиниці. Це цілком реально при активному внесенні туди великої кількості суперпарникових газів. При цьому моделювання показує, що потрібний температурний і атмосферний режим вперше буде досягнутий в кілька несподіваному місці — на Рівнині Еллади.

Це западина діаметром до 2300 кілометрів і глибиною на сім кілометрів нижче середньої висоти поверхні Марса. При цьому вона лежить поза тропіками, тобто в найбільш теплій частині планети. На її дні атмосферний тиск навіть зараз 1,24 кілопаскалів, тобто вдвічі вище стандартного марсіанського. Літом там іноді утворюється легкий туман, а взимку стабільно випадає водяний іній, що робить її добре помітною на поверхні планети. Більш того, тиск там вище так званої трійної точки води, тобто там на поверхні може існувати рідка вода, в той час як на решті поверхні планети вона швидко закипить через занадто низький тиск. На дні рівнини потрібні для дерев параметри тиску будуть досягнуті вдвічі швидше, ніж для решти поверхні Марса.

Висновки авторів роботи, з одного боку, показують, що екватор — не найкраще місце для перших експериментальних негерметичних і неотаплюваних (і тому недорогих) теплиць на поверхні Марса. З іншого боку, до них можна додати, що дослідження четвертої планети за допомогою радарів показали, що на Рівнині Еллади є поклади водяного льоду товщиною від 200 до 450 метрів. Тобто з початком терраформування там буде утворюватися рідка вода в значних кількостях, що може запустити місцевий гідрологічний цикл з опадами.

Зазначимо, що в своїх розрахунках вчені використовували сильні узагальнення. Наприклад, для простоти розрахунків поверхню Марса розбили на шматки 190 на 190 кілометрів. Це дозволяє оцінити ситуацію для великих рівнин, але деформує її в сенсі оцінки придатності для дерев пересіченої місцевості.

Наприклад, долини Маринер досягають глибини в 11 кілометрів (дно каньйону Мелас). Вважається, що в давнину тут було надглибоке озеро. Довжина каньйону — 547 кілометрів, але ширина набагато менша, тому в пляму 190 на 190 кілометрів його обсчет не потрапив. Ураховуючи, що Мелас знаходиться на 10-му градусі південної широти, а його дно, в найнижчій точці, на чотири кілометри нижче, ніж у Рівнині Еллади, температурний і атмосферний режим, придатний для росту дерев, там повинен скластися суттєво раніше, ніж при досягненні величини оптичного поглинання атмосферою в 0,27 від повного поглинання.

Зростання атмосферного тиску на четвертій планеті повинно відбуватися саме по собі при підвищенні температури на ній. Справа в тому, що значна частина місцевого вуглекислого газу пов'язана в сухому льоду на полюсах, а велика кількість азоту — в перхлоратах, якими багаті місцеві ґрунти. Ці перхлорати стабільні тільки при дуже низьких температурах, а з їх зростанням розпадаються, вивільняючи азот.

Зазначимо, що підйом тиску кисню на Марсі до 0,1 кілопаскаля — окрема, досить складна задача, в реалізації якої можуть допомогти інші земні фотосинтезуючі організми, про які Naked Science вже писав раніше. На відміну від дерев вони (згідно з лабораторними експериментами) можуть вижити в марсіанських умовах вже зараз, правда, в досить обмеженій кількості місць.