Книга Курс на Марс. Самый реалистичный проект полета к Красной планете - Роберт Зубрин

Использование воды

В уме марсианина постоянно будет один вопрос, преобладающий над всеми вопросами рабочей силы, женского избирательного права и восточным вопросом, вместе взятыми, – вопрос воды. «Как добывать достаточное количество воды, чтобы поддерживать жизнь?» – вот какова будет величайшая общественная проблема.

Персиваль Лоуэлл. Марс, 1895

Персиваль Лоуэлл ошибался во многом, но, разумеется, проявил прозорливость в своем замечании относительно воды на Марсе. Все возможности сделать Красную планету доступной для освоения и заселения, которые мы обсуждали до сих пор, зависят от воды: это производство топлива для ракет и роверов, кислорода для синтеза пластмасс, кирпича, строительного раствора и керамики, а также выращивание сельскохозяйственных культур, устранение утечек воздуха и укрепление почвы с использованием искусственной мерзлоты. Хотя мысль о том, чтобы постоянно возить воду на Марс, кажется чрезвычайно непривлекательной, в первых нескольких миссиях мы можем позволить себе получать воду, используя всего 11 % водорода, доставленного с Земли, в сочетании с кислородом, добытым из диоксида углерода марсианской атмосферы. Когда начнется этап создания базы, нам придется двигаться дальше. Возросшие требования к количеству топлива, вытекающие из увеличения уровня человеческой деятельности, множество новых сфер применения машин, а также стоящие выше всего нужды сельского хозяйства – все это сделает спрос на воду намного большим, чем можно удовлетворить, получая ее из «земного» водорода. Если человеческая цивилизация когда-нибудь разрастется на Марсе, нам придется найти способ получать воду на месте.

Если мы проявим должную мудрость, то разобьем базу неподалеку от места, где можно найти воду. Она должна быть легко доступна. Если вы сегодня посмотрите на Марс, вы увидите большую область с пониженным рельефом в районе северного полюса, где очень мало кратеров. Считается, что когда-то давно это огромное углубление было заполнено водой – она-то и защищала поверхность планеты от метеоритов первый миллиард лет или около того. Последнее, что осталось от древнего океана, – северная полярная шапка, которая состоит из водяного льда (по современным оценкам, там содержится около 2 миллионов кубических километров воды [30]). Европейский орбитальный аппарат «Марс Экспресс» также обнаружил заполненные водяным льдом кратеры в северном полушарии [31]. Но это лишь известные источники чистой воды. Картографируя планету с орбиты с использованием гамма– и нейтронного спектрометров, космический аппарат НАСА «Марс Одиссей» обнаружил в обоих полушариях области размером с континент, где грунт на поверхности содержит по весу от 40 до 60 % воды. На полученных с орбиты изображениях мы видим, что север Марса отличается гораздо большим количеством сухих русел рек и ручьев, чем юг. Вполне вероятно, что во времена, когда вода текла по этим каналам в последний раз, в устьях остались запасы льда или вечная мерзлота. Они могут существовать до сих пор, скрытые от нашего взора слоем пыли. Измерения влажности атмосферы, проведенные с орбиты, также не оставляют сомнений, что северное полушарие куда богаче водой, чем южное, а самое влажное время года на Марсе – северная весна. То, что на севере планеты когда-то было относительно много воды, имеет значение для будущих колонистов еще и по другой причине. Гидрологическая деятельность – ключевой фактор для формирования большого разнообразия минеральных руд. Если бы журналист Хорас Грили жил на Марсе, его совет молодым марсианам, ищущим свое счастье, был бы прост: «Идите на север».

Есть целый ряд возможных способов получить воду на Красной планете. Первый, наиболее привлекательный, но самый проблемный метод – просто найти ее. Как обсуждалось в главе 6, на Марсе могут существовать подповерхностные геотермальные водоемы жидкой воды. Если они есть, их вполне реально обнаружить на глубине до километра от поверхности, используя роверы, оснащенные почвопроникающими радарами. Экипажам не придется кататься по планете наудачу. Радарные исследования низкого разрешения, проводящиеся с орбиты, или с самолетов, или с аэростатных зондов, помогут заранее определить лучшие места для поиска воды. Подсказки могут дать и метановые шахты, которые в случае их обнаружения указывали бы на подповерхностную гидротермальную активность (и, возможно, на наличие на планете жизни!), а еще изображения вроде тех, что были предоставлены зондом «Марс Глобал Сервейор», которые помогут увидеть истечения воды из уступов скал и кратеров, имевшие место в недавнем прошлом. Если мы найдем такой бассейн и пробурим к нему шахту, горячая вода под давлением начнет вырываться из-под земли, как нефтяные фонтаны на месторождениях в Техасе. Когда она соприкоснется с холодной разреженной марсианской атмосферой, то не сможет долго оставаться горячей. В зависимости от скорости истечения вода, вероятно, замерзнет и опадет на поверхность. Таким образом, моментально может образоваться снежный вулкан значительных размеров. Впрочем, добыча воды таким эффектным способом будет расточительной, потому что гидротермальная скважина – это еще и отличный источник энергии. В том же, что касается доступа к воде, не может быть ничего лучше, чем сооружение базы рядом с горячей артезианской скважиной.

Конечно, не факт, что дела пойдут так хорошо. Мы можем и не найти жидкой воды под поверхностью в пределах бурового диапазона. Что тогда? Что ж, в таком случае удачной находкой могут оказаться рассолы. Насыщенные солевые растворы остаются жидкими при низких температурах – до -55 °C, а это значит, что даже без геотермального тепла такие рассолы, защищенные от испарения небольшим слоем почвы или льда, могут существовать на Марсе очень близко к поверхности. В дополнение к тому, что соляные бассейны содержат много воды, они еще представляют большой интерес и как места, где могла бы сохраниться марсианская жизнь. До сих пор рассолы на Марсе обнаружены не были,[28] но и «Спирит», и «Оппортьюнити» нашли обильные залежи солей по краям древних озер, поэтому ученые считают, что светлая кайма вокруг некоторых водоемов на орбитальных снимках Марса, вполне вероятно, представляет собой отложения солей на береговых линиях исчезнувших марсианских морей.

Следующий после рассолов интересный источник воды на Марсе – лед. Большие залежи водяного льда есть в северной полярной шапке планеты, но это не то место, где имеет смысл строить базу. Мы не видим ни одного крупного постоянного отложения льда южнее 70° с.ш., но, если верить теории, за 40° с.ш. подземные льды должны проявлять устойчивость к таянию уже на глубине в метр от поверхности. Впрочем, могут встречаться локальные аномалии. В Колорадо, где я живу, на северной стороне дома может быть зима, а на южной – лето и даже в середине жаркого августа в тенистых впадинах на северных склонах холмов нередко встречается снег. Поэтому я вполне допускаю, что в некоторых холодных расщелинах, лавовых трубках, пещерах или на затененных северных сторонах возвышенностей на Марсе лед можно найти даже в тех областях, в отношении которых климатические модели предсказывают, что его там не может быть. Кстати, практика подтвердила, что дело обстоит именно так. Наблюдения, проведенные «Марс Реконнэйсенс Орбитер» и опубликованные в 2009 году, показали чистый водяной лед на глубине в несколько футов в пяти относительно новых кратерах, расположенных между 43° и 56° с.ш. (Три места находятся в четырехугольной области Кебрения; их координаты таковы: 55,57° с.ш. и 150,62° в.д., 43,28° с.ш. и 176,9° в.д., 45° с.ш. и 164,5° в.д. Два других расположены в четырехугольнике Диакрия: 46,7° с.ш. и 176,8° в.д., 46,33° с.ш. и 176,9° в.д.) Это открытие доказывает, что вода доступна на Марсе в средних широтах.