Стивен Петранек - Как мы будем жить на Марсе
Терраформирование Марса включает в себя как краткосрочные задачи вроде подогрева планеты, так и куда более долгосрочные: например, преобразование токсичной атмосферы в пригодную для дыхания. Мы уже обсудили этот вопрос в предыдущей главе, но в контексте терраформирования стоит к нему вернуться, поскольку отсутствие пригодного для людей воздуха является на сегодняшний день самой сложной, самой трудоемкой и самой затратной проблемой марсианских поселений. Люди и организации, которые продвигают идею сделать Марс новым направлением развития, пожалуй, не без причины так оптимистично рассматривают технологии, необходимые для того, чтобы подогреть планету и растопить воду. Во всем, что не касается создания пригодной для дыхания атмосферы, скорость терраформирования Марса зависит лишь от того, какие финансовые средства мы готовы в это вложить. Самые быстрые и дорогостоящие методы радикально изменят планету уже через несколько десятилетий. Но вот насытить атмосферу кислородом? На это может уйти больше тысячи лет.
Существуют две огромные трудности. Первая: воздух, которым дышат люди на Земле, состоит примерно из 21 % кислорода и 78 % азота, и эти пропорции имеют критическое значение. На несколько процентов меньше кислорода – и мы начинаем задыхаться, на несколько процентов больше – и могут пострадать наши легкие. Азот, которым мы дышим, это просто наполнитель – он в организме ни с чем не реагирует и выдыхается обратно. Но по объему он представляет собой большую часть нашего вдоха. Лучше всего в качестве наполнителя, пожалуй, подойдут такие инертные газы, как аргон, или азотно-аргоновая смесь. Выходит, нам нужно не только найти достаточно кислорода, чтобы закачать его в атмосферу Марса, которая сейчас более чем на 95 % состоит из CO2, но и заменить большую часть этого CO2 на инертный газ. И еще (как будто нам и без того мало проблем!): если мы даже сумеем “исправить” атмосферу Марса, планета начнет остывать, как только содержание углекислого газа снизится. Кислород и азот (или другие инертные газы) парникового эффекта не дают. Землю, среди прочих факторов, в тепле сохраняет большое количество водяного пара. Например, если мы достаточно подогреем Марс и лед растает, в атмосферу попадет немало воды. Начнутся дожди и снегопады.
Предлагаемые учеными и инженерами стратегии насыщения Марса кислородом гораздо более отрывочны и расплывчаты, чем остальные их идеи по терраформированию. Изобретены пока еще не все технологии для создания пригодной для человека атмосферы. Можно делать научно обоснованные предположения, как именно все это проделать, но никто не знает точно, получится ли у нас с первого раза. И подходить к делу нужно очень осторожно, ведь если мы сделаем что-то не так, то нам, возможно, не удастся исправить последствия.
Даже если выбирать самые оптимистичные сценарии, преобразование атмосферы, согласно прогнозам, займет до девятисот лет. Однако в течение этого времени прогресс, скорее всего, шагнет далеко вперед, и у нас есть основания предполагать, что мы преуспеем. Прошло лишь немногим более полувека с тех пор, как “Аполлон-11” прилунился на нашем естественном спутнике. Учитывая, что объем наших знаний удваивается каждые несколько лет, через два-три столетия мы проникнем куда глубже в суть проблемы. К тому же у нас есть катализатор – мы со скоростью света учимся генной модификации, особенно модификации растений. Пусть на Земле слова “генно-модифицированные организмы” – это едва ли не ругательство, но на Марсе они могли бы стать ключом к необходимому для нас преобразованию атмосферы.
Рассмотрим, что нам теперь известно об изменении атмосферы Марса. Когда мы согреем планету, по ней потечет вода и, реагируя с залежами нитратов, насытит воздух азотом, который необходим для жизни растений. Чем больше растений нам удастся посадить на Марсе, тем больше мы получим кислорода. Вода будет течь по многочисленным окислителям в реголите, которые станут распадаться, освобождая еще больше 02. Огромные количества кислорода содержатся в покрывающей Марс красной пыли, которая состоит в основном из оксида железа.
Можно было бы выпустить на поверхность Марса небольшие устройства с ядерными энергетическими установками, которые собирали бы пыль и нагревали ее, высвобождая кислород (хотя нелегко представить себе миллион или около того механизмов размером с газонокосилку, которые будут потреблять огромное количество энергии). Пожалуй, лучше воспользоваться идеей Зубрина – населить Марс бактериями и примитивными растениями, чтобы начать процесс насыщения кислородом, что позволило бы обосноваться там более сложным растениям, которые производят гораздо больше кислорода.
Солнечный ветер и космические лучи будут угрожать и растениям, но когда мы согреем планету и атмосфера станет более плотной, пусть и за счет углекислого газа, ущерб от излучения значительно уменьшится. Как отмечалось в предыдущей главе, хотя избыток углекислого газа на Марсе и весьма неудобен для людей, для растений он может быть благом. Растения поглощают CO2 и выделяют кислород. Ныне покойный физик Ричард Фейнман любил говорить, что деревья на самом деле не наземные растения – они растут в воздухе. Их рост в основном зависит от солнечного света и углекислого газа, хотя большинству нужна и вода из земных недр. В углекислой марсианской среде они будут процветать, а наши знания в области генной инженерии должны помочь нам создать растения, которые будут расти на Марсе гораздо лучше и быстрее, чем где-либо еще. В итоге генетика может стать ключом к решению проблемы воздуха. От известных нам растений не приходится ожидать особых успехов – их необходимо будет коренным образом модифицировать, чтобы они спокойно переносили слишком большие дозы радиации, слишком малое атмосферное давление и нехватку азота.
Растения, конечно, решают проблему лишь отчасти. Поскольку мы стремительно углубляем наши познания в генной инженерии бактерий и других микроорганизмов, нам, возможно, удастся создать новые формы жизни, которые будут питаться ненужными нам на Марсе веществами, например CO2, и производить то, что нам нужно, а именно кислород и азот.
Предположения, что все это займет тысячу лет, не учитывают возможных достижений науки и техники будущего. В сентябре 2014 года на марсианскую орбиту вышел искусственный спутник “Мэйвен” (Maven), запущенный NASA. Он предназначен для изучения верхних слоев атмосферы и ионосферы Марса и должен помочь нам выяснить, в каких объемах еще оставшийся на Марсе газ развеивается солнечными ветрами. Цель миссии, рассчитанной на год, – выяснить, отчего Марс, на котором, как мы уже знаем, когда-то было влажно и довольно тепло, превратился в засушливую холодную пустыню. “Мэйвен” может о многом нам рассказать.
Наверняка мы знаем лишь одно: наши знания о Марсе растут в геометрической прогрессии. Стремительно нарабатываются и навыки генной инженерии. Мы все быстрее учимся. Подумайте, что мы знали о биологии и химии триста лет назад, в начале XVIII века. А потом представьте, что мы узнаем через триста лет, в начале двадцать четвертого столетия. Большинство наших сегодняшних представлений будут казаться наивными.
Что же нам все-таки нужно преобразить – Марс или человечество?Мы совершенствуем технологию генного редактирования, которая представляет собой изменение генов внутри клеток, в том числе удаление одних и добавление других. Оттачиваем навыки использования вирусов для проникновения в ядро клеток человека и изменения генетического кода. До сих пор этот процесс был направлен на лечение заболеваний. Но вскоре – возможно, уже через пятьдесят лет – мы сможем генетически модифицировать людей. Для этого уже существует множество скрытых способов. И природа уже это делала. Не меньше восьми процентов генетического кода, который поддерживает в нас жизнь сегодня, – это результат влияния вирусов. Они атаковали наши тела на протяжении многих тысячелетий человеческой истории, пробирались к нам в клетки и меняли ДНК, чтобы помочь репликации. Используя вирусы для того, чтобы проникать в клетки человека и редактировать их, мы имитируем естественный процесс. Компания Celladon, базирующаяся в Сан-Диего, проводит сейчас под надзором Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США вторую фазу клинических испытаний технологии, способной модифицировать клетки сердечной мышцы у людей, чьи сердца недостаточно активно качают кровь. Celladon занимается перепрограммированием клеток сердца. И стоящая за этим идея не менее масштабна, чем освоение Марса. Почему бы не модифицировать человеческие легкие или кровяные клетки таким образом, чтобы они смогли отделять атом углерода от молекулы CO2? Наивно полагать, что через триста лет мы не научимся этого делать.
