Объяснение климата: почему Марс холодный, несмотря на атмосферу, состоящую в основном из углекислого газа

Если крошечные концентрации углекислого газа могут удерживать достаточно тепла, чтобы вызвать глобальное потепление на Земле, то почему Марс холодный? Его атмосфера на 95% состоит из CO₂.

Температура поверхности планеты определяется четырьмя основными факторами: составом атмосферы, её плотностью, содержанием воды (океаны, реки, влажность воздуха) и расстоянием от Солнца. Хотя на неё также влияют сезонные изменения или наличие магнитосферы, эти факторы играют второстепенную роль.

На Земле баланс этих ингредиентов делает планету обитаемой. Изменение этого баланса, например, увеличение концентрации парниковых газов, таких как CO₂, метан или гексафторид серы, приводит к планетарным последствиям — постепенному повышению температуры поверхности, которое продолжится в будущем. Это вызывает таяние льдов и учащение экстремальных погодных явлений, создавая растущие проблемы для адаптации.

Удивительно, насколько мало нужно изменить концентрацию CO₂, чтобы вызвать серьёзные климатические сдвиги. С 1950-х годов уровень CO₂ в атмосфере вырос всего на доли процента, но этого уже достаточно. CO₂ составляет лишь около 0,041% земной атмосферы (измеряется в частях на миллион, ppm), но даже небольшой рост имеет большое значение. Анализ пузырьков древнего воздуха во льдах показывает, что во время ледниковых периодов концентрация CO₂ составляла около 200 ppm, а в тёплые межледниковья — около 280 ppm. С 1950-х годов она неуклонно росла, превысив 400 ppm к 2013 году, что означает почти удвоение по сравнению с ледниковыми периодами.

Вода — ещё один ключевой ингредиент климата, она стабилизирует температуру. На Земле её много. Сравним планеты: у Венеры очень плотная атмосфера, богатая CO₂ (более 96%), и она невероятно горяча. Атмосфера Марса также состоит в основном из CO₂ (свыше 96%), но она крайне разрежена (1% от земной), очень суха, и планета находится дальше от Солнца. Это сочетание, а особенно отсутствие воды, делает Марс очень холодным местом с экстремальными суточными перепадами температуры: марсоходы Spirit и Opportunity фиксировали диапазон от нескольких градусов выше нуля днём до минус 80 °C ночью за один марсианский день (сол).

Такие перепады создают сложности при разработке космических приборов, способных их выдержать. Это также заставляет задуматься о фантастической идее терраформирования — преобразования атмосферы другой планеты для жизни. Но главная надежда заключается в том, чтобы «исправить» и снизить «температуру» нашей собственной атмосферы на Земле.