Ідея підігріти Марс штучними частинками в атмосфері виглядає керованою лише доти, доки з розрахунку прибрано воду. Якщо додати до моделі полярний лід і хмари, картина змінюється. Нагрівання настає швидко, а водяний цикл перебудовується десятиліттями. Хмари при цьому подекуди не гріють поверхню, а охолоджують її вдень.
Удесятеро більше пари
Кожні 20 градусів глобального потепління дають приблизно десятикратне зростання вмісту водяної пари в атмосфері протягом перших двох марсіанських років. Ашвін Брауде, Едвін Кайт і їхні співавтори отримали цей результат на тривимірній кліматичній моделі MarsWRF і виклали розрахунки в препринті на arXiv, висновки якого ще не пройшли офіційного рецензування. Джерелом пари стає сублімація водяного льоду з краю північної полярної шапки.
Концентрація самих інженерних частинок виходить на рівновагу менш ніж за три марсіанські роки, бо осідання зрівноважує безперервний випуск. З водою інакше. Пара і хмарність продовжують наростати ще десятиліттями після того, як аерозоль стабілізувався.
Ніч тепліша, зимовий день холодніший
Додаткова пара майже не працює як парниковий газ. Її прямий внесок у глобальну середню температуру становить менш ніж 0,1 градуса. Головний ефект настає вже після того, як пара конденсується у водяно-крижані хмари.
Уночі хмарний шар на висоті понад 10 кілометрів повертає до поверхні інфрачервоне випромінювання. В анотації препринту йдеться про нічне потепління низьких широт приблизно від 5 до 10 градусів. Вдень знак ефекту змінюється на протилежний.
У зимових середніх широтах густі хмари відбивають достатньо сонячного світла, щоб знизити температуру поверхні на 40 градусів порівняно з такою самою моделлю, де їхній вплив на випромінювання вимкнено. У басейні Еллада зимовий добовий перепад скорочується і не перевищує пʼяти градусів. Це не прогноз глобального похолодання, а різниця між двома версіями однієї й тієї ж нагрітої планети в конкретному регіоні й сезоні. Влітку та сама хмарність в Елладі здатна подовжити період, коли середньодобова температура тримається вище точки замерзання води, за даними SpaceDaily.
Перерозподіл льоду до південного полюса
За марсіанський рік з поясу біля краю північної шапки сублімує від 15 до 20 гігатонн льоду. Чистий перенос між півкулями менший і становить від 5 до 10 гігатонн, але цього вистачає, щоб навколо південного полюса сформувалася нова багаторічна водяна шапка. Двадцять гігатонн водяного льоду відповідають приблизно 20 кубічним кілометрам, тобто більш ніж уп’ятеро перевищують повний обʼєм Київського водосховища, який становить 3,7 кубічного кілометра.
Змінюється і сам сезонний механізм переносу. Південне відкладення починає віддавати пару під час тамтешнього літа, а через зимову хмарність іній осідає на нижчих широтах.
Інерція водяної системи
Коли випуск припиняється, вміст частинок спадає з характерним часом близько 0,6 марсіанського року. Їхній прямий внесок у нагрівання зникає протягом наступних чотирьох сезонних циклів планети.
Водяна система повертається до попереднього стану значно повільніше. Зимове охолодження середніх широт понад 20 градусів утримується ще 15 марсіанських років після зупинки, а змінений розподіл льоду тримає атмосферу вологішою за початкову.
Межі самого розрахунку
Модель не враховує взаємодію інженерного аерозолю з природним пилом і хмароутворенням, а радіус усіх хмарних частинок у ній зафіксовано на пʼяти мікрометрах. Швидкість сухого осідання дрібних крупинок у марсіанських умовах виміряна погано, а її подвоєння вдвічі зменшує нагрівання від того самого потоку речовини.
Розрахунок 2014 року для Марса з великим нахилом осі теж давав більше пари і хмар після прогріву полюсів, але в частині зимових регіонів показував сильне потепління там, де нова робота отримує охолодження. Автори препринту прямо пишуть, що потрібно значно більше даних про марсіанську погоду і про мікрофізику кандидатних речовин, перш ніж нагрівання Марса взагалі можна буде вважати здійсненним.
