Að undanförnu hafa verið uppi margar áætlanir varðandi þróun Mars og staðsetningu bækistöðva þar fyrir geimfara og landnema. En ef fólk vill virkilega búa þar einhverntímann, verður rauða plánetan að vera rækilega jarðlaga. Hvað þarf til þessa? Mannkynið hefur alltaf dreymt um að fljúga til fjarlægra stjarna, fólk vildi ferðast í geimnum, búa á öðrum plánetum. Að undanförnu hefur mikið verið rætt og ritað um slík flug og horfur á fólksflutningum til annarra pláneta, verið er að smíða eldflaugar og skipuleggja geimleiðangra. Í dag langar mig að íhuga hvort okkur takist að breyta Mars í nýja jörð, hvernig eigi að terraforma rauðu plánetuna og hvort það sé mögulegt í grundvallaratriðum.
Lestu líka: Hvað getur komið í veg fyrir að við nýlendu Mars?
Er líf á Mars?
Mars er pláneta sem hefur verið í fyrirsögnum vísindafrétta og greina undanfarið. Mars er örugglega sú pláneta í sólkerfinu sem við gefum mesta athygli. Þetta er ekki aðeins vegna þess að það er nokkuð nálægt jörðinni (miðað við aðrar plánetur), heldur einnig vegna eiginleika sem gera það að einhverju leyti svipað plánetunni okkar. Auðvitað, eins langt og hægt er á himintungli sem er snauð af lífi, súrefni í andrúmsloftinu og þar sem geisandi sandstormar þekja allt yfirborð plánetunnar.
Undanfarna áratugi hafa vísindamenn lært mikið um þróun Mars og aðstæður á yfirborði hans, sem hefur breytt sjónarhorni þeirra. Þó að þessar aðstæður séu ekki mjög hagstæðar. Við vitum núna að þó að Mars sé eins og er mjög köld, þurr og ógeðsleg pláneta, þá var það ekki alltaf þannig. Þar að auki tóku vísindamenn eftir því að jafnvel í núverandi mynd eiga Mars og jörðin margt sameiginlegt. Í fyrsta lagi eru pláneturnar tvær svipaðar að stærð, áshalla, uppbyggingu, samsetningu og jafnvel tilvist vatns á yfirborði þeirra. Af þessum sökum og vegna nálægðar við jörðina er Mars talinn vera helsti kandídat fyrir mannabyggð í framtíðinni. Þetta sjónarhorn verður mögulegt ef hægt er að breyta aðstæðum á jörðinni í samræmi við þarfir mannsins (terraforming). Þrátt fyrir umrædd líkindi mun umbreyting Mars í plánetu sem hentar mannlífi valda mörgum erfiðleikum. Í fyrsta lagi er mjög þunnt og andarlaust andrúmsloft, sem samanstendur af 96% koltvísýringi, 1,93% argon og 1,89% köfnunarefni, auk leifar af súrefni og vatnsgufu.
Hins vegar, í stað þess að segja frá alfræðiorðafræði um stærð og samsetningu plánetunnar, er áhugaverðara að skoða fortíð Mars, þar sem hún gæti einu sinni hafa verið miklu líkari jarðar. Sumir vísindamenn, byggðir á gögnum sem safnað var af Mars-könnunum og flökkum, benda til þess að vatn í formi sjós og grunns vatns hafi einu sinni hulið megnið af rauðu plánetunni. En það var líklega fyrir um 4 milljörðum ára. Síðan þá hefur margt breyst og telja vísindamenn að breyting á lofthjúpnum hafi leitt til þess að vatn hvarf á jörðinni. Einu sinni var andrúmsloft Mars ef til vill öðruvísi samsetning og var líklega nógu þétt til að bera haf af fljótandi vatni.
Lestu líka: Pláss á tölvunni þinni. 5 bestu stjörnufræðiforritin
Hvers vegna hefur andrúmsloft Mars breyst svona mikið?
Risastór sandbyggingin sem sést á yfirborði Mars er ekkert svipuð á jörðinni og eru einstök fyrir rauðu plánetuna. Hvað geta þeir sagt okkur um hið forna lofthjúp Mars? Vísindamenn gera ráð fyrir að myndun þeirra hafi orsakast af áhrifum á yfirborð vinda og fellibylja sem geisa í þunnu lofthjúpi plánetunnar. Þeir búa til einkennandi sandalda og steina sem byrjuðu að myndast fyrir 3,7 milljörðum ára og sem við rannsökum í dag.
Þannig getur rannsókn á uppbyggingu yfirborðsins hjálpað til við að ákvarða hvenær Mars missti mestan hluta lofthjúpsins. En hvert fór andrúmsloftið? Þessi spurning er fyrst og fremst áhugaverð fyrir vísindamenn. Vegna þess að Mars er minni en jörðin er þyngdarkraftur hennar veikari og það hefði líklega ekki dugað til að halda lofthjúpi plánetunnar. Sólargeislun (það er að segja agnir sem þjóta út í geiminn frá sólinni) hafa líklega svipt Mars mestan hluta lofthjúpsins. Reyndar heldur lofthjúpur Mars enn áfram að þynnast undir áhrifum þessarar geislunar.
Lestu líka: Alheimur: Óvenjulegustu geimhlutirnir
En það er enn vatn þarna - stundum jafnvel fljótandi!
Það var og er vatn á Mars! Ryðgaðir steinar Mars, sem hann er einnig kallaður „rauða plánetan“, vitna um fortíð fulla af vatni. Mars er þakinn djúpum dölum, þurrum árfarvegum, vötnum, sléttum steinum - smásteinum, svipaðir þeim sem myndast á jörðinni í umhverfi þar sem vatn rennur. Vísindamenn hafa lengi talið að hlýtt og blautt tímabil á Mars hafi verið tiltölulega stutt, en rannsóknir sýna að vatnshula hans gæti hafa verið þar mun lengur en áður var talið. High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) rannsakan frá Mars sporbraut gaf gögn og afar nákvæmar myndir af yfirborði plánetunnar, þökk sé þeim sem vísindamenn greindu eiginleika meira en 200 fornra árfarvega. Miðað við stærð rásanna, lögun þeirra og hlutfallslegan aldur landslagsins í kring komst hópurinn að þeirri niðurstöðu að vatn flæddi yfir yfirborð Mars fyrir milli 3,8 og 2 milljörðum ára.
Einn flakkara sem hafa verið á yfirborði Mars síðan 2012, Curiosity, hefur þegar lagt fram sannanir fyrir því að áður hafi verið vatn á Mars. Með því að nota gögn frá Curiosity flakkaranum, liðið NASA kom í ljós að það var vatn sem olli útfellingu setbergs í Gale gígnum. Lög þessara setbergs mynduðu grunninn að Sharp fjallamassanum, sem er staðsett í miðju gígsins. Gögn sem fengin eru frá flakkanum benda til þess að fyrir um það bil 3,8 til 3,3 milljörðum ára hafi verið fjölmargir lækir og vötn á þessum stað, þar sem setlög mynduðu smám saman neðstu lög Mount Sharp. Það er að segja að fyllingin á að minnsta kosti neðri lögum fjallamassans átti sér stað á um 500 milljón ára tímabili.
Þessar rannsóknir gefa vísindamönnum ástæðu til að segja að vatn hafi örugglega verið til á yfirborði Mars og bæta við mikilli nýrri þekkingu um þróun þróunarferla á Mars, bæði í fortíð og nútíð. Í dag er vatn á Mars í formi íss undir þunnu lagi af Marsjarðvegi. Stundum, þegar hitastigið leyfir (það kemur fyrir að á Mars fer það upp í +20 gráður á Celsíus), bráðnar ísinn á staðnum og fljótandi vatn flæðir niður grýttar hlíðarnar.
Hins vegar segja vísindamenn að þeir haldi áfram að sannreyna staðreyndir um tilvist vatns á Mars. Enn er engin ein skoðun á þessu máli. Aðalspurningin er hverjar eru ástæður þess að plánetan breytist úr rakt og frekar heitt í eyðimörk og kalt.
Lestu líka: Mikilvægustu og áhugaverðustu geimferðirnar árið 2021
Hvernig er hægt að jarðlaga Mars?
Það vantar ekki hugmyndir um þetta. Nokkrar tillögur eru til um hvernig gera megi Mars vistvænan fyrir nýlendubúa manna. Árið 1964 talaði Dandridge M. Cole fyrir stofnun gróðurhúsaáhrifa á Mars. Þetta er að hans mati hægt að gera ef þú skilar ís sem samanstendur af ammoníaki frá ytri hluta sólkerfisins og hendir honum síðan á yfirborðið. Þar sem ammoníak (NH3) er öflug gróðurhúsalofttegund mun innkoma þess í lofthjúp Mars þykkna það og hækka hitastig jarðar. Þar sem ammoníak samanstendur aðallega af köfnunarefni getur það einnig fyllt andrúmsloftið með svokölluðu stuðpúðagasi, sem ásamt súrefni skapar andrúmsloft sem hentar öndun manna.
Önnur fyrirhuguð aðferð felur í sér að draga úr albedo (styrk ljóssendurkasts yfirborðs plánetunnar), þar sem yfirborð Mars verður að vera þakið dökkum efnum sem auka frásog sólarljóss. Þetta gæti verið allt frá ryki Phobos og Deimos (tvö klettatungl Mars og dimmustu líkin í sólkerfinu) til öfgafullra fléttna og dimmra plantna. Einn ákafasti stuðningsmaður þessarar ákvörðunar var hinn frægi rithöfundur og vísindamaður Carl Sagan.
Árið 1976 tók NASA formlega upp málefni plánetuverkfræði. Vísindamenn hafa uppgötvað að ljóstillífunarlífverur, bráðnun heimskauta og losun gróðurhúsalofttegunda út í andrúmsloftið er hægt að nota til að búa til hlýrra, súrefnisríkt andrúmsloft.
Árið 1993 skrifuðu stofnandi Marssamfélagsins, Dr. Robert Zubrin, og Christopher P. McKay hjá NASA í sameiningu blaðið "Technological Requirements for Terraforming Mars." Í henni lögðu þeir til að notaðir væru speglar sem settir eru á braut plánetunnar til að hita yfirborð hennar beint. Þessir speglar eru staðsettir nálægt pólunum og gætu brætt íshelluna og stuðlað að hlýnun jarðar. Í sama blaði héldu þeir því fram að hægt væri að beina smástirni sem safnað var í sólkerfinu til að lenda á yfirborðinu, sparka upp ryki og hita andrúmsloftið. Hvers vegna þarftu að nota kjarnorku- eða kjarnorkuvarma eldflaugar til að skjóta öllum nauðsynlegum efnum á sporbraut.
Nýlegar tillögur benda til þess að búið verði til lokuð gróðurhús þar sem þyrpingar bláberjabaktería og þörunga sem framleiða súrefni munu lifa. Árið 2014, NASA Techshot Inc. greint frá því að vinna við slíka hugmynd er þegar hafin.
Í framtíðinni ætlar NASA að senda litla dósir með öfgakenndum ljóstillífunarþörungum og blábakteríum um borð í flakkara til að prófa þetta ferli í umhverfi Marsbúa. Ef leiðangurinn tekst vel ætla NASA og Techshot að byggja nokkur stór gróðurhús til að framleiða og safna súrefni fyrir framtíðarflug manna til Mars, sem mun draga úr kostnaði og lengja verkefnin með því að draga úr magni súrefnis sem þarf að flytja.
Þrátt fyrir að þessar áætlanir feli ekki í sér umhverfis- eða plánetuverkfræði, telur Eugene Boland (yfirvísindamaður hjá Techshot Inc.) að þetta sé skref í rétta átt. Einnig voru uppi hugmyndir um að sprengja kjarnorkusprengjur á yfirborði Mars (Elon Musk var eitt sinn talsmaður þessarar hugmyndar), sem myndi búa til gríðarlegt magn af ryki sem myndi loka fyrir geisla sólarinnar og hita plánetuna þannig.
Lestu líka: Hvað mun þrautseigja og hugvit gera á Mars?
Hnattræn hlýnun: er hægt að hita Mars?
Sem betur fer, eða því miður, allt eftir sjónarhorni þínu, höfum við mennirnir mikla reynslu af því að hita plánetuna. Yfir öld af koltvísýringslosun höfum við óvart aukið yfirborðshita jarðar með einföldum gróðurhúsabúnaði. Við sendum frá okkur koltvísýring, sem er mjög gott í að hleypa sólarljósi í gegn og koma í veg fyrir að varmageislun sleppi út, þannig að það virkar eins og risastórt ósýnilegt teppi á jörðinni. Aukinn hiti stuðlar að uppgufun sjávarvatns út í andrúmsloftið sem fær þannig annað þekjulag sem eykur hitastigið sem aftur leiðir til uppgufunar á enn meira vatni og meiri hitunar lofthjúps plánetunnar.
Ef það virkar á jörðinni mun það kannski virka á Mars. Lofthjúpur Mars er næstum alveg horfinn út í geiminn en Rauða plánetan hefur mikla forða af vatnsís og frosnum koltvísýringi í pólhettunum og rétt undir yfirborði plánetunnar.
Ef menn gætu á einhvern hátt hita skauthetturnar gæti það losað nægilegt magn af koltvísýringi út í andrúmsloftið til að valda hlýnun gróðurhúsalofttegunda. Allt sem við þyrftum þá að gera er að fara og horfa og bíða í aldir eftir að eðlisfræðin geri sitt og gerir Mars að miklu minna árásargjarnan stað.
Því miður mun þessi einfalda hugmynd líklega ekki virka. Fyrsta vandamálið er þróun hitatækni. Hönnunin sem þarf til að gera þetta, allt frá risastórum stoðum til að búa til risastóran geimspegil sem myndi einbeita sér meira ljóss og þar með hita, krefjast róttækra stökka í tækni og framleiðslu í geimnum, langt umfram núverandi getu mannkyns. Ef um geimspeglun er að ræða, til dæmis, þyrftum við að vinna um 200 tonn af áli einhvers staðar í geimnum, en í dag getum við unnið ... ja, núll tonn af áli í geimnum.
Smám saman kemur sú sársaukafulla skilningur að það er ekki nóg CO2 á Mars til að valda hlýnun. Eins og er er loftþrýstingur á Mars ekki meiri en eitt prósent af loftþrýstingi jarðar. Ef við gætum gufað upp hverja sameind af CO2 og H2O á Mars út í lofthjúpinn, væri þrýstingurinn á rauðu plánetunni… 2% af loftþrýstingi á jörðinni.
Það þyrfti tvöfalt meiri andrúmsloftsþrýsting til að koma í veg fyrir að sviti sjóði á húðinni og tíu sinnum meiri til að koma í veg fyrir að einstaklingur þyrfti geimbúning. Og við erum ekki að tala um skort á súrefni.
Til að leysa vandamálið vegna skorts á gróðurhúsalofttegundum sem eru aðgengilegar eru nokkrar róttækar tillögur. Kannski fyrir þetta er hægt að nota plöntur sem gefa frá sér klórflúorkolefni, sem eru virkilega árásargjarnar gróðurhúsalofttegundir. Eða við gætum laðað að okkur ammoníakríkar halastjörnur frá ytra sólkerfinu. Ammóníak er frábær gróðurhúsalofttegund og brotnar að lokum niður í skaðlaust köfnunarefni sem myndar mestan hluta lofthjúpsins okkar.
Að því gefnu að við getum sigrast á tæknilegum áskorunum sem fylgja þessum tillögum, þá er enn ein risastór hindrun: skortur á segulsviði. Ef við verndum ekki Mars með segulsviði mun hver einasta sameind sem fer inn í lofthjúpinn fjúka burt af sólvindinum.
Það verður ekki auðvelt. Það eru margar skapandi lausnir. Við gætum smíðað risastóran rafsegul í geimnum til að sveigja frá sólvindinum. Eða það væri hægt að gyrða Mars ofurleiðara og búa til gervi segulhvolf. Auðvitað erum við mjög langt frá því að innleiða að minnsta kosti eina af þessum lausnum. Svo munum við nokkurn tíma geta raðmyndað Mars í framtíðinni og gert hann gestrisnari? Auðvitað, frá vísindalegu sjónarmiði er það mögulegt - við höfum engin grundvallarlögmál eðlisfræðinnar sem koma í veg fyrir það...
Lestu líka: Kína er líka fús til að kanna geiminn. Svo hvernig gengur þeim?
Af hverju allt þetta vísindamenn?
Það eru enn fleiri aðstæður fyrir jarðmyndun Mars, en stóra spurningin er hvers vegna erum við virkilega að hugsa um það? Fyrir utan möguleikana á ævintýrum og hugmyndinni um að mannkynið sé að endurvekja tímabil djörfrar geimkönnunar, þá eru nokkrar ástæður fyrir því að lagt er til að Mars breytist. Í fyrsta lagi er það óttinn við að áhrif mannkyns á plánetuna Jörð muni hafa hörmulegar afleiðingar og að við verðum að búa til „varasíðu“ ef við ætlum að lifa af til lengri tíma litið. Svo ekki sé minnst á þann beina ávinning sem þróun vísinda og tækni getur haft í för með sér fyrir alla. Aðrar ástæður eru möguleikinn á að stækka auðlindagrunn okkar og verða siðmenning sem þarf ekki að óttast eyðingu auðlinda. Nýlenda á Mars mun leyfa námuvinnslu á rauðu plánetunni, þar sem steinefni og vatnsís er mikið og hægt að nota. Stöð á Mars gæti einnig þjónað sem upphafspunktur fyrir notkun smástirnabeltisins, sem myndi veita okkur aðgang að réttu magni steinefna til að hafa þau í gnægð nánast að eilífu.
Sé sleppt þeirri augljósu spurningu um mannlegan vilja og raunverulegan stjarnfræðilegan kostnað, þá er nauðsynlegt að skilja að slíkar tilraunir munu halda áfram á meðan mannkynið er til. Eins og NASA greindi frá í fyrrnefndu blaðinu frá 1976: „Engin grundvallar, óyfirstíganleg takmörk fyrir getu Mars til að styðja við vistkerfi jarðar hafa verið auðkennd. Skortur á súrefnisinnihaldandi andrúmslofti myndi koma í veg fyrir að menn gætu lifað á Mars án undangengins aðgerða. Sú sterka útfjólubláa geislun sem fyrir er á yfirborðinu er til viðbótar alvarleg hindrun. Hægt er að búa til viðeigandi súrefnisinnihaldandi lofthjúp á Mars með hjálp ljóstillífunarlífvera. Hins vegar getur tíminn sem þarf til að búa til slíkt andrúmsloft verið jafnvel...nokkrar milljónir ára.“
Á sama tíma eru vísindamenn sammála um að hægt sé að stytta þetta tímabil verulega með því að búa til öfgakenndar lífverur sérstaklega aðlagaðar að hörðu umhverfi Marsbúa, skapa gróðurhúsaáhrif og bræða pólíshetturnar. Hins vegar mun tíminn sem þarf fyrir Mars að umbreyta líklega enn vera aldir eða árþúsundir. Hins vegar er ekkert því til fyrirstöðu að hefja þetta ferli núna, ef tækifæri gefst. Vísindalegur og tæknilegur ávinningur, sem mun birtast vegna undirbúnings og forvinnu, getur verið mikill.
Lestu líka:
Ég býð öllum að fljúga til Mars!
Við erum að bíða eftir að landlóðum verði dreift á Mars.