Предположение, что люди скоро построят шумные, постоянные колонии на Марсе, стало чем-то вроде штампа. Мы верим в это, как будто это неизбежно произойдет. Однако это возвышенное представление упускает из виду колоссальные, если вообще решаемые, проблемы, с которыми столкнутся будущие покорители Марса. Если мы радикально не адаптируем собственные тела к суровой марсианской среде, Красная Планета навсегда останется недоступной для людей.

Марс — самый похожий на Землю объект во всей Солнечной системе. Но разница потрясающая.

Красная планета — это холодное, мертвое место

  • Атмосфера Марса в 100 раз тоньше земной. То небольшое количество воздуха, которое есть на Марсе, состоит преимущественно из ядовитого углекислого газа, который почти никак не защищает поверхность от вредных лучей Солнца.
  • Давление на Марсе очень низкое. Всего 600 Паскаль — 0,6% земного. С таким же успехом можно просто выйти в космос. Ваши легкие мгновенно разорвутся, кожа опухнет, как и ткани тела, наступит смерть.
  • Из-за тонкой атмосферы поверхность Марса не может удерживать тепло. Средняя температура на Марсе составляет -63 градуса по Цельсию. Температура падает до -126 градусов. Для сравнения, самая низкая температура, когда-либо зарегистрированная на Земле, была на станции «Восток» в Антарктиде — -89 градусов. Неподготовленного человека уже при температуре -40 градусов ждет обморожение в течение пяти-семи минут.
  • Масса Марса также меньше земной. Гравитация на Марсе равна 0,375 земной. Это значит, что 90-килограммовый человек будет весить на Марсе каких-то 30 килограммов. Хотя это может показаться забавным поначалу, низкая гравитация будет постепенно наносить ущерб здоровью человека и, возможно, окажет негативное влияние на фертильность (то есть, на способность к продолжению рода).

Мнение экспертов: когда люди колонизируют Марс?

И все же, несмотря на эти и многие другие проблемы, весьма популярна идея, что скоро мы с легкостью сможем летать на Марс, будто на дачу. Генеральный директор SpaceX Илон Маск грезит колониями на Марсе уже в 2050-х годах, в то время как астробиолог Льюис Дарнелл, профессор Вестминстерского университета, предлагает более скромную оценку. Он считает, что пройдет около 50-100 лет, прежде чем на Марс переедет значительное число людей.

Объединенные Арабские Эмираты планируют к 2117 году построить марсианский город на 600 000 жителей.

Только вот это все научная фантастика. Хотя никто не сомневается в том, что люди в конечном итоге посетят Марс и даже создадут одну или две базы, мысль о том, что уже скоро появятся колонии, населенные сотнями или тысячами людей, очень далека от реальности. Не учитывается колоссальное количество проблем.

Как пишет Gizmodo, инженер астронавтики Луи Фридман сравнивает этот необоснованный энтузиазм с неосуществленными видениями 1940-х и 1950-х годов, когда люди грезили будущим, отталкиваясь от стремительного прогресса, который видели перед собой.

«Тогда обложки журналов, таких как «Популярная Механика» или «Популярная Наука», демонстрировали колонии на дне океанов и в Антарктиде», говорит Фридман. Было ощущение, что люди смогут найти способ попасть в каждый закоулок планеты, каким бы сложнодоступным и негостеприимным он ни был. «Но этого попросту не случилось. Мы время от времени совершаем визиты в Антарктиду и у нас там есть несколько баз, но на этом все. В океанах все еще хуже, есть некоторые операции с участием людей, но в реальности это все еще очень и очень мало».

Защитит ли купол?
Защитит ли купол?

Что касается человеческих колоний в любой из этих сред, их не так-то много. Можно сказать, их совсем нет, несмотря на относительную простоту, с которой мы могли бы их создать.

После того, как американцы высадились на Луну, Фридман говорит, что он и его коллеги с огромным оптимизмом смотрели в будущее, полагая, что подобного будет все больше и больше, появятся колонии на Марсе и на Луне. Но на самом деле ни одна космическая программа, будь то «Аполлон» (покорение Луны), космические шаттлы или Международная космическая станция, не создала необходимую основу для создания марсианских колоний. Не появилось никакой инфраструктуры, необходимой для этого. Никто не искал безопасных и рабочих способов получения продовольствия и воды, смягчения вредных последний радиации и низкой гравитации, не говоря обо всем остальном.

В отличие от других областей, космические полеты людей «стали статичными». Фридман согласен с тем, что мы вероятно построим базы на Марсе, но «как показывает история», колонизация маловероятна в обозримом будущем.

Нейробиолог Рэйчел Зейдлер из Университета Флориды говорит, что сегодня многие люди не понимают, насколько трудно будет поддерживать колонии на Красной планете.

«Люди с оптимизмом смотря на идею колонизации Марса», говорит Зейдлер, специалист по моторному обучению и влиянию невесомости на астронавтов. «Но эта идея слегка высоковата для достижения. Многие считают, что мы не должны ограничивать себя, исходя из практических соображений, но между тем существует и множество возможных негативных физиологических последствий».

Зейдлер говорит, что NASA и другие космические агентства в настоящее время очень усердно работают над созданием и тестированием контрмер, способных смягчить различные негативные последствия жизни на Марсе. Например, астронавты на МКС, которые сталкиваются с большой потерей мышечной и костной массы, пытаются противодействовать этим эффектам, занимаясь силовыми и аэробными тренировками в космосе. Что касается лечения негативных последствий для здоровья, вызванных длительным пребыванием на МКС или даже на Марсе, мы еще не придумали, как их лечить.

Как выглядел бы колонизированный Марс

Известный космолог и астрофизик Мартин Рис так высказался о проблеме колонизации Марса:

«К 2100 году искатели острых ощущений могли бы создать независимые от Земли «базы», на Марсе или даже на астероидах. Илон Маск (родившийся в 1971 году) из SpaceX говорит, что хочет умереть на Марсе — но не от удара о его поверхность. Однако не стоит ожидать массовой миграции с Земли. И здесь я категорически не согласен с Маском и с моим коллегой из Кембриджа Стивеном Хокингом, которые приходят в восторг от быстрого роста крупных марсианских городов. Это опасное заблуждение — полагать, что космос предлагает решение земных проблем. Мы должны решить эти проблемы здесь. Справиться с изменением климата может показаться сложной задачей, но это пустяк по сравнению с терраформированием Марса. Ни одно место в нашей Солнечной системе не предлагает такой благоприятной среды, как даже Антарктика или вершина Эвереста. Для обычных людей, не склонных к риску, «планеты Б» не существует».

Терраформирование Марса: насколько это возможно?

Что такое терраформирование? Под этим словом ученые имеют в виду гипотетическую перспективу геоинженерии планеты, то есть ее физического изменения, чтобы сделать ее пригодной для жизни людей и других существ. В случае с Марсом это будет означать введение кислорода и других газов в атмосферу, чтобы поднять температуру поверхности и давление воздуха. Известный аргумент в пользу колонизации Марса заключается в том, что это позволит нам начать процесс преобразования планеты в пригодное для жизни состояние. Этот сценарий часто рассматривают писатели-фантасты. Но на это уйдут тысячи лет.

Брайони Хорган, доцент кафедры планетологии из Университета Пердью, говорит, что терраформирование Марса — это несбыточная мечта, перспектива, которая «выходит за рамки любых технологий, которые у нас появятся в ближайшее время».

Терраформированный Марс мог бы выглядеть вот так
Терраформированный Марс мог бы выглядеть вот так

Если говорить о терраформировании Марса, необходимо учитывать и логистику, и материалы, доступные геоинженерам, которые осмелятся приступить к реализации такого проекта на несколько поколений. В 2018 году Брюс Якоски и Кристофер Эдвардс из Университета Колорадо в Боулдере попытались понять, сколько же углекислого газа потребуется, чтобы повысить давление воздуха на Марсе до уровня, при котором люди могли бы работать на поверхности без костюмов под давлением, и повысить температуру настолько, чтобы на поверхности планеты могла существовать и сохранять свою форму жидкая вода. Якоски и Эдвардс пришли к выводу, что для терраформирования Марса углекислого газа попросту недостаточно, а геоинженерам будущего придется каким-то образом импортировать необходимые газы.

Давайте проясним один момент: это не значит, что терраформирование невозможно, но обозначенные сроки и технологии исключают возможность поддержания больших, пышных колоний на Марсе в обозримом будущем.

До этого момента еще не терраформированный Марс будет представлять собой враждебную среду для рискованных первопроходце.

Не в последнюю очередь придется как-то бороться с интенсивным излучением, которое будет висеть угрозой над здоровьем колонистов.

Радиационное облучение на Марсе: угроза для будущих колоний

Хорган говорит, что у колонизации Марса масса больших проблем, и радиационное облучение — одна из них. По ее словам, «об этой проблеме многие ребята, включая и тех, что в SpaceX, мыслят не шибко объективно». Жить под землей или закрыться куполами — такие варианты возможны, но стоит ожидать, что уровень развития рака будет на порядок выше, учитывая дополнительное воздействие со временем.

«От радиации защититься сложно», говорит Хорган. «Мы могли бы количественно оценить риски в течение года, но в течение более длительного периода времени — нет. Проблема в том, что не получится оставаться там (под землей или в базах) навсегда. Как только вы выходите наружу, чтобы что-то сделать, у  вас проблемы».

Любой выход за пределы купола может быть опасным
Любой выход за пределы купола может быть опасным

Хорган приводит в пример недавнее исследование Nature, которое показало, что излучение на Марсе намного хуже, чем мы думали, и добавляет, что «у нас пока нет долгосрочных решений, если мы хотим защититься от радиационных заболеваний». В зависимости от степени облучения, чрезмерное воздействие может привести к ожогам кожи, лучевой болезни, раку и сердечно-сосудистым заболеваниям.

Какое жилье мы могли бы построить на Марсе?

В принципе, мы можем построить искусственную среду обитания на Марсе. Возможно, она будет под куполом или под землей. Проблему с радиацией можно решить, но по словам Фридмана, «проблемы все еще огромные и в некотором смысле античеловеческие».

Так выглядит марсианская колония 2117 года по мнению NASA
Так выглядит марсианская колония 2117 года по мнению NASA

Жизнь в марсианской колонии будет ужасной: людям придется жить на искусственно освещенных подземных базах или на сильно защищенных наземных станциях с крайне ограниченным выходом наружу. Жить в такой закрытой среде, с ограниченным доступом к поверхности, может привести к другим проблемам со здоровьем. Жизнь в замкнутом помещении приводит к депрессии, вызывает скуку, потерю мотивации, неспособность сосредоточиться, ухудшает зрение и повышает кровяное давление. Не говоря уж о полной разлуке с природой.

Как и Международная космическая станция, марсианское жилье будет пустыней для микробов. Лишь небольшие образцы бактерий, необходимые для поддержания здоровой микрофлоры человека, будут процветать.

Другой вопрос — мотивация. Мы не видим, чтобы колонисты жили в Антарктиде или под водой. Почему же мы должны ожидать, что толпы людей захотят жить в гораздо более неприятном месте? Это худшая альтернатива жизни на Земле, и определенно понижение качества жизни. Будущим семьям, которые захотят создавать новые поколения марсианских колонистов, придется несладко.

Смогут ли люди рождаться на Марсе?

Это еще одна проблема. Смогут ли люди делать новых людей на Марсе — это открытый вопрос. Если убрать в сторону разрушительные последствия воздействия радиации на развивающийся плод, есть еще проблема жизни в условиях минимальной гравитации. Мы не знаем, как сперма и яйцеклетка будут вести себя на Марсе, либо как будут проходить важные этапы зачатия. Более того, мы не знаем, как низкая гравитация повлияет на мать и на ребенка.

Зейдлер, эксперт в области физиологии человека, говорит, что проблема вынашивания плода на Марсе абсолютно не раскрыта. По ее словам, развивающийся плод, вероятно, будет находиться выше в утробе матери, чем обычно, из-за пониженной гравитации, и давить на диафрагму матери, затрудняя ее дыхание. Низкая сила тяжести может также «запутать» процесс вынашивания, замедлив или помешав критическим этапам развития плода. Может привести к выкидышу или недоношенности.

Дитя космоса
Дитя космоса

На Земле развитие плода — кости, мышцы, система кровообращения и прочие аспекты физиологии — протекает вопреки действию гравитации. Может быть, тело человека сможет адаптироваться к низкой силе тяжести на Марсе — мы просто не знаем, не проверяли и вряд ли рискнем. Искусственная утроба может быть одним из решений, но как нам проверить ее работу даже здесь, на Земле, если у нас нормальная гравитация? Не помещать же искусственную матку в центрифугу на девять месяцев?

Может быть, стоит запретить любую попытку производить потомство на Марсе до тех пор, пока об этом не станет известно больше. Проведение такой политики на планете, которая находится в 50 миллионах километров от нас, еще один сложный вопрос.

Насколько опасно будет жить на Марсе?

Для других колонистов пониженная гравитация на Марсе может привести к серьезным проблемам со здоровьем в долгосрочной перспективе. Исследования астронавтов, которые участвовали в длительных полетах продолжительностью около года, демонстрируют тревожные симптомы, включая потерю костной и мышечной массы, сердечно-сосудистые проблемы, иммунные и метаболические расстройства, нарушение зрения, баланса и сенсомоторики, среди прочих проблем.

На Марсе эти проблемы могут быть не такими острыми, как в космосе. Но мы этого не знаем. Может быть, через 5, 10 или 20 лет постоянного существования в условиях низкой гравитации проявятся иные нарушения.

Исследования Зейдлер о влиянии микрогравитации позволяют предположить, что это вполне возможно.

«Да, на Марсе у человека будут происходить физиологические и нейронные изменения из-за его низкой гравитации», рассказала она. «Непонятно, будут ли эти изменения замедляться или ускоряться с течением времени. Моя работа показала, что в условиях низкой гравитации мозг смещается в верхнюю часть черепа, некоторые области серого вещества увеличиваются, а другие уменьшаются, а в белом веществе происходят структурные изменения. Вся жидкость в теле человека смещается вверх, к голове».

Воздействие низкой гравитации проявляется на человеке в течение двух недель и достигает пика через шесть месяцев — но это самое длинное исследование, которое позволили провести.

«Ряд этих последствий определенно остановятся в конечном итоге, потому что есть структурное ограничение объема жидкости, который может вместить мозг. И нервная система хорошо адаптируется. Она может научиться контролировать движение в условиях микрогравитации, несмотря на измененные сенсорные входы».

 Кадр из фильма «Марсианин»
Кадр из фильма «Марсианин»

Если коротко, жизнь в условиях низкой гравитации может быть не такой уж страшной, как жизнь в условиях полного ее отсутствия. При этом люди адаптируются со временем. Исследований на эту тему катастрофически мало, если мы хотим колонизировать Марс как можно скорее.

Что происходит с космонавтами после возвращения из космоса?

Астронавты, которые возвращаются с длительных миссий, испытывают трудности в первые несколько дней на Земле, тошноту, головокружение и слабость. Тело адаптируется к условиям пониженной гравитации и попросту неспособно сразу включиться в нормальную среду.

Некоторые астронавты, как Скотт Келли из NASA, который провел в космосе больше года в рамках исследования близнецов, уже никогда не будет чувствовать себя прежним. У него изменилась функция генов и снизились показатели когнитивных тестов. Время восстановления для космонавтов пропорционально продолжительности миссии. Чем дольше миссия, тем дольше восстановление. Можете представить, что будет после двадцати или тридцати лет, проведенных в космосе?

Скотт Келли (Photo by NASA via Getty Images)

У нас нет никаких данных о воздействии низкой гравитации за период больше года. Остается открытым вопрос: что будет с организмом человека после нескольких лет или даже десятилетий, проведенных в условиях низкой гравитации?

Совершенно непонятно, что было бы с марсианскими колонистами, которые решили бы вернуться на Землю спустя десять лет. Это может быть очень жесткий опыт. Дети, рожденные на Марсе (если это вообще возможно), могут никогда не посетить планету, на которой родился их вид.

Проблемы со здоровьем, которые могут развиться вдали от родного дома, совершенно не исследованная территория. На Марсе могут развиться совершенно необычные заболевания, влияющие на мозг, тело и эмоциональное состояние человека. Продолжительность жизни человека на Марсе, вероятно, будет значительно меньше, чем на Земле. Но как проверить? Полететь и прожить?

Человеку нужно обеспечивать повседневную выживаемость. Ограниченный доступ к основным ресурсам, вроде пищи и воды, может существенно ограничить способность колонии к росту и процветанию.

«Создание стабильных ресурсов для жизни в течение длительного периода времени возможно, но это будет непросто», говорит Хорган. «Мы хотим быть ближе к воде и водяному льду, но для этого нам придется идти довольно далеко на север. И чем дальше на север, тем более суровые условия нас ждут на поверхности. Зима будет холодной, а солнца будет мало».

Где брать пищу на Марсе?

  • Колонистам понадобятся стабильные источники пищи.
  • Также им придется найти способ защитить растения от радиации.
  • Реголит — марсианская почва — ядовитый сам по себе и содержит опасные перхлораты, поэтому их тоже придется устранять.
  • Для выращивания сельскохозяйственных культур колонисты, вероятно, построят подземные гидропонные теплицы.
  • Они потребуют особого освещения и генетически модифицированных растений, разработанных специально для Марса.
  • И большого количества воды, которую на Марсе будет весьма трудно найти.

«Люди не осознают, насколько это сложно», говорит Хорган. «Попытка осмыслить создание колоний, которые будут безопасными для нас, уже сама по себе сложна».

Фото: Samuel van der Hoeven

Технологии могут помочь нам решить эти проблемы. Как и лечение специфических для Марса заболеваний. Но опять же, ничто не разрабатывается быстро, если разработка вообще началась. И даже если мы захотим найти способы лечить людей, живущих на Марсе, как масштабировать их? Ведь это будут огромные колонии, требующие постоянного ухода и внимания. Где нам смоделировать и проработать все это?

Марс и другие космические среды «сами по себе враждебны для людей». Блага Земли мы принимаем как должное, но подумайте, сколько различных факторов цепляются друг за дружку и поддерживают человеческую жизнь на нашей планете. Воздух, пища, гравитация, пресная вода, бактерии, животные, атмосфера, озоновый слой — это лишь краткий список того, что есть у нас, но нет на Марсе.

Как нам стать пост-человеческим видом?

Мартин Рис называет пост-человеческим будущем гипотетическую эпоху в будущем, в которой люди пройдут через обширные биологические и кибернетические изменения — и перестанут быть людьми в привычном смысле. Марс будет недоступным для обычных Homo sapiens, которые родились на нашей планете. Марс будет доступным для тех, кто осмелится изменить себя и свое потомство.

Возможно, придется радикально изменить биологию человека и сделать марсианских колонистов адаптированными для жизни, работы и воспроизводства на Красной планете.

Поскольку они будут плохо адаптированы к своей новой среде обитания, у первопроходцев будет более веский стимул, чем у землян, переделать себя. Они смогут использовать мощнейшие генетические технологии и технологии киборгов, которые будут разработаны в ближайшие десятилетия. Эти методы будут строго регулироваться на Земле, исходя из этических соображений, но первые колонисты Марса будут за пределами регулирований. Это может стать первым шагом к созданию нового вида. Может произойти переход к полностью неорганическому интеллекту. Именно эти космические авантюристы, а не те, кто удобно приспособлен к жизни на Земле, возглавят пост-человеческую эру.

Изменение людей, чтобы сделать их более приспособленными для жизни на Марсе, потребует радикальных изменений.

Наша ДНК должна быть специально адаптирована, чтобы обеспечить долгую и здоровую жизнь на марсе, включая генетические изменения для хорошего здоровья мышц, костей и мозга. Эти черты должны быть наследуемыми, чтобы марсианские колонисты могли передать их своему потомству. В случае, когда биология не подходит для этой задачи, ученые могут включить кибернетические улучшения, включая искусственные нейроны, синтетическую кожу, способную отражать опасные ультрафиолетовые лучи. Нанотехнологии в виде молекулярных машин могут доставлять лекарства, выполнять ремонтные работы и устранять потребность в дыхании и приеме пищи. В совокупности эти изменения приведут к появлению совершенно нового вида человека, созданного специально для Марса.

Этого всего не произойдет в ближайшее время. Все это будет нелегко. Может быть, не произойдет вообще.

Перспектива ужасная: мы можем застрять на Земле

Как отмечает Фридман, с этой мыслью людям будет нелегко смириться. Если мы не сможем покорить Марс, мы останемся «однопланетным видом». Более того, внеземные цивилизации могут оказаться в такой же ловушке, а это значит, что разумная жизнь по Вселенной попросту не распространится.

«Если мы не сможем добраться до соседней планеты с атмосферой, водой и стабильной поверхностью — что мы считаем вполне возможным — то дальше мы точно не выйдем. Но если мы обречены быть однопланетным видом, нам нужно признать как психологически, так и технологически, что мы будем жить в пределах Земли».

И это, в целом, хорошо. Возможность стать межпланетным или межзвездным видом останется открытой. Но сперва нам придется убедиться, что Земля — единственная обитаемая планета, о которой мы знаем — останется таковой навсегда.

И пока Солнце не погаснет — а это произойдет еще нескоро — у нас будет время наладить земной порядок и убраться с этой голубой планеты.