Вчені розрахували, де саме на Марсі зможуть вперше зацвісти дерева

Міжнародна група дослідників змоделювала рівень тиску та склад атмосфери, за яких земні дерева змогли б почати рости на Марсі. Виявилося, що це набагато простіше, ніж можна було припустити. Але перший марсіанський ліс може зрости зовсім не там, де на нього чекають — тобто досить далеко від екватора.

Зараз компанія SpaceX відчуває багаторазовий носій, чия кінцева мета – забезпечення колонізації та тераформування Марса. Серед співробітників SpaceX — вчені, які раніше описували технічно найбільш прості та ефективні шляхи терраформування четвертої планети (за допомогою суперпарникових газів). Але цей процес у будь-якому разі нешвидкий, що вимагає століть. Якщо 
підняти температуру Червоної планети до сучасного земного рівня можна майже відразу після досягнення потрібних концентрацій суперпарникових газів у марсіанській атмосфері, то її насичення киснем займе, в оптимальному випадку, багато століть. Найефективніше фотосинтезують в умовах нестачі вологи дерева: у них нижча потреба у воді на одиницю біомаси.

Проблема в тому, що сучасна газова оболонка Марса приблизно в 170 разів більш розріджена, ніж земна на рівні моря. На Землі такий самий тиск на 35 кілометрах, а дерева для своєї життєдіяльності вимагають вищого тиску. Тому вчені зі США, Польщі та Швейцарії спробували підрахувати, за яких 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, у жовтні 2024 року.

Нині тиск на поверхні Марса — 0,61 кілопаскалів. Автори доповіді зазначають, що земні дерева, згідно з лабораторними експериментами, можуть рости при тиску від 10 кілопаскалей, 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 кілопаскалю) має припадати на кисень, оскільки вночі земні вищі рослини без нього існувати не можуть.

Довжина вегетаційного сезону має бути не нижче 110 сол (місцева доба, 24 години 40 хвилин) із 669 солів, що становлять 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 від +40°C.

Такі умови досягаються при поглинанні випромінювання Сонця атмосферою Марса вже 0,27 від одиниці. Це цілком реально за активного внесення туди великої кількості суперпарникових газів. При цьому моделювання показує, що потрібний температурний та атмосферний режим вперше буде досягнутий у дещо несподіваному місці – на долині Еллади.

Це западина діаметром до 2300 кілометрів і глибиною на сім кілометрів нижче за середню висоту поверхні Марса. При цьому вона лежить поза тропіками, тобто найтеплішою частиною планети. На її дні атмосферний тиск навіть зараз 1,24 кілопаскаля, тобто вдвічі вищий за стандартний марсіанський. Влітку там іноді утворюється легкий туман, а взимку стабільно випадає водяна іня, що робить її добре помітною на поверхні планети. Більше того, тиск там вищий за так звану потрійну точку води, тобто там на поверхні може існувати рідка вода, у той час, як на решті поверхні планети вона швидко википить через занадто низький тиск. На дні рівнини необхідні дерева 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 та неопалюваних (і тому недорогих) теплиць на поверхні Марса. З іншого боку, до них можна додати, що дослідження четвертої планети за допомогою радарів показали, що на долині Еллади є поклади водного льоду завтовшки від 200 до 450 метрів. Тобто з початком тераформування там утворюватиметься рідка вода у значних кількостях, що може запустити місцевий гідрологічний цикл з опадами.

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

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

Зростання атмосферного тиску на четвертій планеті має відбуватися саме по собі під час підйому температури у ньому. Справа в тому, що значна частина місцевого вуглекислого газу пов’язана в сухому льоді на полюсах, а велика кількість азоту — у перхлоратах, якими багаті місцеві ґрунти. Ці перхлорати стабільні лише за дуже низьких температур, і з їх зростанням розпадаються, вивільняючи азот.

Зазначимо, що підйом тиску кисню на Марсі до 0,1 кілопаскаля — окреме, досить складне завдання, в реалізації якого здатні допомогти інші земні фотосинтезні організми, про які Naked Science вже писав раніше. На відміну від дерев вони (згідно з лабораторними експериментами) можуть вижити в марсіанських умовах вже зараз, щоправда, у досить обмеженій кількості місць.