Попытка согреть Марс алюминиевыми наночастицами обернулась охлаждением планеты в климатической модели
iXBT.com ·
Учёные проверили, можно ли согреть современный Марс с помощью искусственных аэрозолей — алюминиевых наночастиц, способных поглощать тепловое излучение и усиливать парниковый эффект. Однако в трёхмерной климатической модели этот сценарий дал противоположный результат: средняя температура поверхности снизилась на 3,09 К, а содержание водяного пара в атмосфере сократилось более чем на 99%.
В отличие от ряда предыдущих расчётов, авторы не предполагали, что частицы будут непрерывно поступать в атмосферу, компенсируя их оседание. Вместо этого они полностью заменили естественную марсианскую пыль алюминиевыми наночастицами и проследили за климатом в течение марсианского года — 669 солов. В модели также предусмотрели крупный резервуар водяного льда в бассейне Эллады: его масса на единицу площади составляла 3400 кг/м². Этот региональный ледяной покров позволял проверить, смогут ли аэрозоли обеспечить достаточно сильное потепление, несмотря на отражение солнечного света поверхностью льда.
Расчёты с использованием трёхмерной модели глобальной циркуляции Generic Planetary Climate Model показали, что средняя температура поверхности в сценарии с наночастицами составила 191,80 К против 194,89 К в контрольном расчёте с естественной пылью. Одновременно среднее давление у поверхности упало с 515,78 до 452,38 Па: из-за охлаждения часть атмосферного углекислого газа конденсировалась и переходила в твёрдое состояние. Масса осевшего на поверхность сухого льда в среднем по планете, напротив, выросла почти на 24%.
Охлаждение затронуло и круговорот воды. Средняя массовая доля водяного пара в атмосфере уменьшилась примерно в 286 раз. Пиковая скорость сублимации, при которой лёд переходит непосредственно в пар, упала с 169,12 до 0,374 Вт/м². В результате водяной пар не смог усилить парниковый эффект и запустить самоподдерживающееся потепление.
Согласно интерпретации авторов, ключевую роль сыграло сочетание нескольких процессов: наночастицы постепенно оседали, их способность удерживать тепловое излучение ослабевала, а охлаждение подавляло испарение льда. Без достаточного количества водяного пара дополнительный парниковый эффект не возникал. Это не означает, что искусственные аэрозоли в принципе бесполезны для терраформирования Марса: моделирование проверяло конкретный сценарий без постоянного пополнения частиц и с крупным региональным ледяным резервуаром. Результаты показывают, что первоначального внесения аэрозолей недостаточно для устойчивого изменения климата — необходимо учитывать время их пребывания в атмосфере и обратные связи между температурой, льдом и водяным паром.