Ученые предлагают возродить магнитное поле Марса
Марс - каменистая планета в так называемой "обитаемой зоне" и может стать почти идеальным местом обитания для человека. Однако большим недостатком этой планеты является то, что у нее нет магнитосферы, что подвергает ее прямому воздействию солнечных ветров и их энергичных частиц. В прошлом, однако, у этой планеты было активное магнитное поле, которое таинственным образом "угасло". Группа исследователей, включая ученых НАСА, считает, что восстановление этого магнитного поля - единственный способ обеспечить устойчивое присутствие человека на Марсе, и рассматривает различные способы достижения этой цели.
Поскольку Марс лишен магнитного поля (в отличие от Земли), он имеет очень тонкую атмосферу; среднее атмосферное давление составляет 600 Па, что примерно в 170 раз ниже, чем на Земле. При таком давлении (которое ниже предела Армстронга) без скафандра жидкости организма, находящиеся в воздухе (слюна, слезы, вода в легких), будут самопроизвольно закипать. Трудно представить себе колонизацию в таких условиях.
"Для того чтобы обеспечить долгосрочное присутствие человека на Марсе, необходимо серьезно подумать о терраформировании планеты. Основным требованием для такого терраформирования является наличие защиты планетарного магнитного поля, которого у Марса в настоящее время нет", — пишут исследователи. Поэтому в новой , которая будет опубликована в журнале Acta Astronautica в январе 2022 года, они объясняют различные подходы, которые позволили бы восстановить магнитное поле на Марсе.
Проект, который потребует огромных энергетических ресурсов
Марс имеет много замерзшей воды под своей поверхностью и имеет много сходств с нашей планетой, но создание искусственного магнитного поля - единственный способ сделать его настоящей второй Землей. Магнитное поле Земли не только предотвращает попадание высокоэнергетических частиц на поверхность нашей планеты, но и не позволяет солнечному ветру постепенно сдувать нашу атмосферу - а это именно то, чего не хватает Марсу. Миссия InSight обнаружила остаточное магнитное поле от намагниченных пород, погребенных под поверхностью. Можно ли сегодня вновь активировать это магнитное поле?
Создание магнитного поля, очевидно, потребует огромных ресурсов: абсолютный минимум потребляемой мощности составит около 1018 джоулей, или почти все энергопотребление всех людей на Земле в 2020 году ! Единственным способом получить такую мощность было бы использование реакторов ядерного деления, что, по мнению команды, в любом случае было бы необходимо для постоянной колонизации.
Удивительно, но авторы отмечают, что сила, необходимая для отклонения солнечного ветра от Марса, примерно такая же, как у обычного магнита для холодильника. Но его нужно будет генерировать на всей планете, что является огромной проблемой: поле около 100 нТл на площади 37 млн км². Для достижения этой цели ученые предлагают, например, взять пример с нашей планеты, то есть "перезапустить" циркуляцию железа в марсианском ядре, которое за счет эффекта динамо могло бы генерировать магнитное поле. Однако этот вариант наименее осуществим: ядро Марса слишком мало (его радиус примерно в два раза меньше радиуса ядра Земли, согласно данным миссии Insight) и недостаточно горячее.
Другие подходы к генерации марсианского магнитного поля обычно включают соленоиды, которые должны быть размещены на марсианской поверхности и/или на орбите, или плазменный тор из заряженных частиц с искусственным током - подобно тороидам на спутниках Юпитера Ио и Европа. Последний подход представляется наиболее интересным.
Тороидальное облако плазмы с Фобоса?
Как отмечается в исследовании, для создания планетарного магнитного поля необходим интенсивный поток заряженных частиц либо внутри планеты, либо вокруг нее. Поскольку первый вариант гораздо менее осуществим на практике, команда сосредоточилась на втором. У Марса есть два небольших естественных спутника - Фобос и Деймос; Фобос больше и ближе к планете, и исследователи считают, что с его помощью можно создать кольцо заряженных частиц вокруг Марса.
Фобос облетает Марс за восемь часов. Команда предлагает ионизировать частицы на его поверхности, а затем ускорить их, чтобы создать плазменный тор вдоль его орбиты. Это, по их словам, создаст магнитное поле, достаточно сильное, чтобы защитить планету и позволить потенциальным человеческим поселенцам поселиться на ней.
Это очень амбициозный план - но даже отправка людей на Марс является амбициозной. И многие технические "детали" еще не решены. Однако эксперты считают, что стоит задуматься над этой проблемой сейчас, если мы планируем терраформировать Марс. "Здесь намерение состоит в том, чтобы количественно измерить практические средства достижения этого, если человечество решит это сделать, и оценить ресурсы, которые для этого потребуются", — резюмируют они.
Следует отметить, что эта тема уже обсуждалась в 2017 году частью команды, которая написала это новое исследование: тогда идея заключалась в том, чтобы разместить магнитный щит в точке Лагранжа L1 на Марсе, чтобы защитить Марс от солнечной бомбардировки. Компьютерное моделирование показало, что в течение нескольких лет такой щит восстановит марсианское атмосферное давление до половины земного.