Хмари можуть зіпсувати сценарій розігріву Марса інженерними частинками

Ідея підігріти Марс штучними частинками в атмосфері здається керованою лише доти, доки не враховувати воду. Якщо додати до моделі полярний лід і хмари, картина змінюється. Нагрівання настає швидко, а водний цикл перебудовується десятиліттями. Хмари при цьому подекуди не нагрівають поверхню, а, навпаки, охолоджують її вдень.

Марс у космосі, частина планети в кадрі
Марс. Авторство: NASA

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 °C. Головний ефект настає вже після того, як пара конденсується у водяно-крижані хмари.

Планета Марс зі світлими ранковими хмарами вздовж західного краю диска
Марс на знімку космічного телескопа Hubble від 25 лютого 1995 року. Авторство: NASA, Philip James (Університет Толедо), Steven Lee (Університет Колорадо). Джерело: NASA

Уночі хмарний шар на висоті понад 10 км повертає до поверхні інфрачервоне випромінювання. В анотації препринта йдеться про нічне потепління низьких широт приблизно від 5 до 10 °C. Вдень знак ефекту змінюється на протилежний.

Подія в Києві на перетині мистецтва, космосу та технологій! Дізнатися більше

У зимових середніх широтах густі хмари відбивають достатньо сонячного світла, щоб знизити температуру поверхні на 40 °C у порівнянні з такою самою моделлю, де їхній вплив на випромінювання вимкнений. У басейні Еллада зимовий добовий перепад скорочується і не перевищує 5 °C. 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.

Hellas Planitia
Багата на глину місцевість у басейні Еллада на Марсі. Блакитний колір біля краю — це глини, що містять алюміній. Червоно-помаранчевий колір нижче — це глини, що містять залізо і магній. Зображення охоплює територію завширшки 1 км. Джерело: NASA / JPL-Caltech / UArizona

Перерозподіл льоду до південного полюса

За марсіанський рік з поясу біля краю північної шапки сублімує від 15 до 20 гігатонн льоду. Чисте перенесення між півкулями менше 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 км³, тобто більш ніж уп’ятеро перевищують повний обʼєм Київського водосховища, який становить 3,7 км³.

Змінюється і сам сезонний механізм перенесення. 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 та хмар після прогріву полюсів, але в частині зимових регіонів показував сильне потепління там, де нова робота отримує охолодження. Автори препринта прямо пишуть, що потрібно значно більше даних про марсіанську погоду і про мікрофізику кандидатних речовин, перш ніж нагрівання Марса взагалі можна буде вважати здійсненним.

Новини інших медіа
Літня площа арктичного льоду знову увійшла до десятки найменших
Мисливцем за чорними дірами Галактики може стати кожен
Фахівці з космічних компаній отримали контракт Пентагону на ракети-перехоплювачі
Українців запрошують до участі у міжнародному хакатоні від NASA
Нобелівську премію з хімії присудили за гомохіральність
Науковці дослідили унікальний залишок наднової 1181 року
Життя після смерті: біля згаслої зорі народилася екзопланета
Слід космічної інфляції після Великого вибуху шукають точніше завдяки квазарам
Європейська ракета MAPHEUS®-17 здійснила суборбітальний політ зі шведського космодрому
Астрономи нарешті розгадали трикутний сигнал у даних Паломарської обсерваторії