Алюминиевые наночастицы вместо потепления Марса охладили планету в климатической модели

Исследователи выяснили, можно ли отеплить современный Марс при помощи искусственных аэрозолей — алюминиевых наночастиц, которые поглощают тепловое излучение и тем самым усиливают парниковый эффект. Трёхмерная климатическая модель, однако, показала обратное: средняя температура поверхности упала на 3,09 К, а количество водяного пара в атмосфере уменьшилось более чем на 99%.

В отличие от некоторых прежних расчётов, авторы не стали исходить из того, что частицы постоянно поступают в атмосферу и восполняют убыль от оседания. Они целиком заменили естественную марсианскую пыль алюминиевыми наночастицами и наблюдали за климатом в течение марсианского года, равного 669 солам. Кроме того, в модель заложили обширный запас водяного льда в бассейне Эллады с массой 3400 кг/м² на единицу площади. Этот региональный ледяной покров позволял оценить, хватит ли аэрозолям мощности для заметного потепления, учитывая, что лёд отражает солнечные лучи.

Расчёты на трёхмерной модели глобальной циркуляции Generic Planetary Climate Model дали среднюю температуру поверхности 191,80 К при наличии наночастиц; в контрольном варианте с естественной пылью она составила 194,89 К. Среднее приповерхностное давление при этом снизилось с 515,78 до 452,38 Па: по мере охлаждения часть атмосферного углекислого газа конденсировалась и переходила в твёрдую фазу. Средняя по планете масса сухого льда на поверхности, наоборот, выросла почти на 24%.

Изменения затронули и водный цикл. Средняя массовая доля водяного пара в атмосфере сократилась примерно в 286 раз. Пиковая скорость сублимации — перехода льда сразу в пар — упала со 169,12 до 0,374 Вт/м². Из-за этого водяной пар не смог усилить парниковый эффект и запустить самоподдерживающееся потепление.

По мнению авторов, решающим оказалось сочетание нескольких факторов: наночастицы постепенно оседали, способность задерживать тепловое излучение у них падала, а похолодание тормозило испарение льда. Без достаточного количества водяного пара дополнительного парникового эффекта не возникало. Из этого не следует, что искусственные аэрозоли заведомо бесполезны для терраформирования Марса: в модели проверялся конкретный сценарий — без постоянного пополнения частиц и с крупным региональным ледяным резервуаром. Итоги работы говорят о том, что разового внесения аэрозолей мало для устойчивой перестройки климата; необходимо учитывать, как долго частицы остаются в атмосфере, а также обратные связи между температурой, льдом и водяным паром.

Источник: iXBT