Напоследък има много планове относно усвояването на Марс и разполагането там на бази за астронавти и заселници. Но ако хората наистина искат да живеят там някой ден, Червената планета ще трябва да бъде напълно тераформирана. Какво е необходимо за това? Човечеството винаги е мечтало да лети до далечни звезди, хората са искали да пътуват в открития космос, да живеят на други планети. Напоследък много се говори и пише за подобни полети и перспективите за миграция на хора към други планети, строят се ракети, планират се космически експедиции. Днес бих искал да помисля дали ще успеем да превърнем Марс в нова Земя, как да тераформираме Червената планета и дали това е възможно по принцип.
Прочетете също: Какво може да ни попречи да колонизираме Марс?
Има ли живот на Марс?
Марс е планета, която напоследък е в заглавията на научните новини и статии. Марс определено е планетата от Слънчевата система, на която обръщаме най-голямо внимание. Това е не само защото е доста близо до Земята (в сравнение с други планети), но и поради характеристики, които го правят донякъде подобен на нашата планета. Разбира се, доколкото е възможно на небесно тяло, лишено от живот, кислород в атмосферата и върху което бушуват пясъчни бури, покриващи цялата повърхност на планетата.
През последните няколко десетилетия учените научиха много за еволюцията на Марс и условията на повърхността му, което промени тяхната перспектива. Докато тези условия не са много благоприятни. Сега знаем, че въпреки че в момента Марс е много студена, суха и негостоприемна планета, не винаги е било така. Освен това учените забелязаха, че дори в сегашния си вид Марс и Земята имат много общи неща. На първо място, двете планети са сходни по размер, наклон на оста, структура, състав и дори наличие на вода на повърхността им. Поради тази причина и поради относителната си близост до Земята, Марс се смята за основен кандидат за човешко заселване в бъдеще. Тази перспектива ще бъде възможна, ако е възможно да се трансформират условията на планетата в съответствие с човешките нужди (тераформиране). Въпреки споменатите прилики, превръщането на Марс в планета, по-подходяща за човешки живот, ще предизвика много трудности. Първо, има много тънка и неподходяща за дишане атмосфера, която се състои от 96% въглероден диоксид, 1,93% аргон и 1,89% азот, както и следи от кислород и водни пари.
Въпреки това, вместо да рецитираме енциклопедични факти за размера и състава на планетата, по-интересно е да погледнем миналото на Марс, тъй като някога може да е бил много по-подобен на Земята. Някои учени, въз основа на данни, събрани от марсиански сонди и роувъри, предполагат, че водата под формата на морета и плитка вода някога е покривала по-голямата част от Червената планета. Но това вероятно е било преди около 4 милиарда години. Оттогава много се е променило и учените смятат, че промяната в атмосферата е довела до изчезването на водата на планетата. Някога марсианската атмосфера може да е имала различен състав и вероятно е била достатъчно плътна, за да поддържа океан от течна вода.
Прочетете също: Място на вашия компютър. 5 най-добри приложения за астрономия
Защо марсианската атмосфера се е променила толкова много?
Гигантските пясъчни структури, наблюдавани на повърхността на Марс, нямат нищо подобно на Земята и са уникални за Червената планета. Какво могат да ни кажат те за древната атмосфера на Марс? Учените предполагат, че тяхното образуване е причинено от въздействието върху повърхността на ветрове и урагани, бушуващи в тънката атмосфера на планетата. Те създават характерни дюни и скали, които са започнали да се образуват преди 3,7 милиарда години и които изучаваме днес.
По този начин изучаването на структурата на повърхността може да помогне да се определи кога Марс е загубил по-голямата част от атмосферата си. Но къде отиде атмосферата? Този въпрос интересува предимно учените. Тъй като Марс е по-малък от Земята, неговото гравитационно привличане е по-слабо и вероятно не би било достатъчно, за да задържи атмосферата на планетата. Слънчевата радиация (т.е. частици, летящи в космоса от Слънцето) вероятно е лишила Марс от по-голямата част от атмосферата му. Всъщност марсианската атмосфера все още продължава да изтънява под въздействието на тази радиация.
Прочетете също: Вселена: Най-необичайните космически обекти
Но там все още има вода - понякога дори течна!
На Марс е имало и има вода! Ръждивооцветените скали на Марс, заради които е наричан още „Червената планета“, свидетелстват за пълноводно минало. Марс е покрит с дълбоки долини, сухи речни корита, езера, гладки камъни - камъчета, подобни на тези, образувани на Земята в среда, където тече вода. Учените отдавна вярват, че топлият и влажен период на Марс е бил относително кратък, но проучванията показват, че водната му покривка може да е съществувала там много по-дълго, отколкото се смяташе досега. Сондата High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) от орбитата на Марс предостави данни и изключително точни изображения на повърхността на планетата, благодарение на които изследователите анализираха характеристиките на повече от 200 древни речни корита. Въз основа на размера на каналите, тяхната форма и относителната възраст на околния терен, екипът заключи, че водата е текла по повърхността на Марс между 3,8 и 2 милиарда години.
Един от марсоходите, които са на повърхността на Марс от 2012 г., Curiosity, вече предостави доказателства, че на Марс е имало вода. Използвайки данни от марсохода Curiosity, екипът НАШИТЕ установи, че водата е причинила отлагането на седиментни скали в кратера Гейл. Слоевете от тези седиментни скали формират основата на планинския масив Шарп, който се намира в центъра на кратера. Данните, получени от марсохода, предполагат, че преди приблизително 3,8 и 3,3 милиарда години на това място е имало множество потоци и езера, чиито седименти постепенно са формирали долните слоеве на планината Шарп. Тоест запълването на поне долните слоеве на планинския масив е станало за период от около 500 милиона години.
Тези изследвания дават основание на учените да твърдят, че водата определено е съществувала на повърхността на Марс и добавят много нови знания за развитието на еволюционните процеси на Марс, както в миналото, така и в настоящето. Днес водата на Марс е под формата на лед под тънък слой марсианска почва. Понякога, когато температурата позволява (на Марс се случва да се повиши до +20 градуса по Целзий), ледът локално се топи и течната вода тече по скалистите склонове.
Учените обаче казват, че продължават да проверяват фактите за съществуването на вода на Марс. Все още няма единно мнение по този въпрос. Основният въпрос е какви са причините за превръщането на планетата от влажна и доста топла в пустинна и студена.
Прочетете също: Най-важните и интересни космически мисии през 2021 г
Как може Марс да бъде тераформиран?
Идеи за това не липсват. Има няколко предложения как да направим Марс обитаем за човешки колонисти. Още през 1964 г. Дандридж М. Коул се застъпи за създаването на парников ефект на Марс. Това, според него, може да стане, ако доставите лед, състоящ се от амоняк, от външната част на Слънчевата система и след това го хвърлите на повърхността. Тъй като амонякът (NH3) е мощен парников газ, навлизането му в марсианската атмосфера ще я сгъсти и ще повиши глобалната температура. Тъй като амонякът се състои главно от азот, той може също така да запълни атмосферата с така наречения буферен газ, който в комбинация с кислород ще създаде атмосфера, подходяща за дишане на човека.
Друг предложен метод включва намаляване на албедото (интензивността на отразяване на светлината от повърхността на планетата), за което повърхността на Марс трябва да бъде покрита с тъмни материали, които ще увеличат поглъщането на слънчевата светлина. Това може да е всичко - от праха на Фобос и Деймос (двете скалисти луни на Марс и най-тъмните тела в Слънчевата система) до екстремни лишеи и тъмни растения. Един от най-ревностните поддръжници на това решение беше известният писател и учен Карл Сейгън.
През 1976 г. НАСА официално се зае с въпроса за планетарното инженерство. Учените са открили, че фотосинтезиращите организми, топенето на полярните ледени шапки и отделянето на парникови газове в атмосферата могат да бъдат използвани за създаване на по-топла, богата на кислород атмосфера.
През 1993 г. основателят на марсианската общност д-р Робърт Зубрин и Кристофър П. МакКей от НАСА написаха съвместно статията „Технологични изисквания за тераформиране на Марс“. В него те предложиха да се използват огледала, поставени в орбитата на планетата, за директно нагряване на нейната повърхност. Разположени близо до полюсите, тези огледала биха могли да разтопят ледената покривка и да допринесат за глобалното затопляне. В същия документ те твърдят, че астероидите, събрани в слънчевата система, могат да бъдат пренасочени, за да ударят повърхността, вдигайки прах и нагрявайки атмосферата. Защо трябва да използвате ядрено-електрически или ядрено-термични ракети, за да изведете всички необходими материали в орбита.
По-нови предложения предполагат създаването на запечатани оранжерии, в които ще живеят колонии от цианобактерии и водорасли, които произвеждат кислород. През 2014 г. NASA Techshot Inc. съобщи, че работата по такава концепция вече е започнала.
В бъдеще НАСА възнамерява да изпрати малки контейнери с екстремофилни фотосинтетични водорасли и цианобактерии на борда на марсоход, за да тества този процес в марсианската среда. Ако мисията е успешна, НАСА и Techshot възнамеряват да построят няколко големи оранжерии за производство и събиране на кислород за бъдещи човешки полети до Марс, което ще намали разходите и ще разшири мисиите чрез намаляване на количеството кислород, което трябва да се транспортира.
Въпреки че тези планове не включват екологично или планетарно инженерство, Юджийн Боланд (главен учен в Techshot Inc.) вярва, че това е стъпка в правилната посока. Имаше и идеи да се взривят атомни бомби на повърхността на Марс (Илън Мъск някога беше привърженик на тази концепция), което ще създаде огромно количество прах, което ще блокира слънчевите лъчи и по този начин ще нагрее планетата.
Прочетете също: Какво ще правят Perseverance и Ingenuity на Марс?
Глобално затопляне: може ли Марс да се нагрее?
За щастие или за съжаление, в зависимост от вашата гледна точка, ние, хората, имаме много опит в затоплянето на планетата. Повече от един век на емисии на въглероден диоксид, ние по невнимание увеличихме температурата на повърхността на Земята чрез прост парников механизъм. Ние отделяме въглероден диоксид, който наистина пропуска слънчевата светлина и предотвратява излизането на топлинна радиация, така че действа като огромно невидимо одеяло на Земята. Повишената топлина допринася за изпаряването на океанската вода в атмосферата, която по този начин получава друг покриващ слой, който повишава температурата, което от своя страна води до изпаряване на още повече вода и по-голямо нагряване на атмосферата на планетата.
Ако работи на Земята, може би ще работи и на Марс. Атмосферата на Марс е почти напълно изчезнала в космоса, но Червената планета има огромни запаси от воден лед и замръзнал въглероден диоксид в полярните шапки и точно под повърхността на планетата.
Ако хората успеят по някакъв начин да затоплят полярните шапки, това може да освободи достатъчно въглероден диоксид в атмосферата, за да предизвика парниково затопляне. Всичко, което трябва да направим тогава, е да отидем и да гледаме и да чакаме векове наред физиката да свърши работата си и да направи Марс много по-малко агресивно място.
За съжаление, тази проста идея вероятно няма да работи. Първият проблем е развитието на отоплителната техника. Проектите, необходими за това, от гигантски стълбове до създаването на огромно космическо огледало, което ще фокусира повече светлина и следователно топлина, изискват радикални скокове в технологията и производството в космоса, далеч надхвърлящи сегашните възможности на човечеството. В случай на космическо огледало, например, ще трябва да извлечем около 200 000 тона алуминий някъде в космоса, докато днес можем да извлечем... е, нула тона алуминий в космоса.
Постепенно идва болезненото осъзнаване, че на Марс няма достатъчно CO2, за да предизвика тенденция на затопляне. В момента атмосферното налягане на Марс не надвишава един процент от атмосферното налягане на Земята. Ако можехме да изпарим всяка молекула CO2 и H2O на Марс в атмосферата, налягането върху Червената планета би било... 2% от атмосферното налягане на Земята.
Би било необходимо два пъти повече атмосферно налягане, за да се предотврати кипенето на пот върху кожата, и десет пъти повече, за да се предотврати нуждата на човек от космически костюм. И ние не говорим за липсата на кислород.
За да се реши проблемът с липсата на лесно достъпни парникови газове, има няколко радикални предложения. Може би за това можете да използвате растения, които отделят хлорфлуорвъглероди, които са наистина агресивни парникови газове. Или бихме могли да привлечем някои богати на амоняк комети от външната част на Слънчевата система. Амонякът е отличен парников газ и в крайна сметка се разпада на безвреден азот, който съставлява по-голямата част от нашата атмосфера.
Ако приемем, че можем да преодолеем технологичните предизвикателства, свързани с тези предложения, остава едно колосално препятствие: липсата на магнитно поле. Ако не защитим Марс с магнитно поле, всяка молекула, която влезе в атмосферата, ще бъде издухана от слънчевия вятър.
Няма да е лесно. Има много креативни решения. Може да успеем да изградим огромен електромагнит в космоса, който да отклонява слънчевия вятър. Или би било възможно да се опаше Марс със свръхпроводник и да се създаде изкуствена магнитосфера. Разбира се, ние сме много далеч от прилагането на поне едно от тези решения. Ще можем ли някога да тераформираме Марс в бъдеще и да го направим по-гостоприемен? Разбира се, от научна гледна точка е възможно - нямаме фундаментални закони на физиката, които да го пречат...
Прочетете също: Китай също има желание да изследва космоса. Е, как се справят?
Защо всички тези учени?
Има още повече сценарии за тераформиране на Марс, но големият въпрос е защо наистина мислим за това? Отвъд перспективата за приключения и идеята, че човечеството възражда ера на смело изследване на космоса, има няколко причини, поради които се предлага Марс да се тераформира. Първо, съществува страхът, че въздействието на човечеството върху планетата Земя ще има катастрофални последици и че ще трябва да създадем „резервен сайт“, ако искаме да оцелеем в дългосрочен план. Да не говорим за преките ползи, които развитието на науката и технологиите може да донесе на всички. Други причини са възможността да разширим нашата ресурсна база и да се превърнем в цивилизация, която не трябва да се страхува от изчерпване на ресурсите. Колония на Марс ще позволи добив на Червената планета, където минералите и водният лед са изобилни и могат да бъдат използвани. Една база на Марс може също да послужи като отправна точка за използването на астероидния пояс, което ще ни даде достъп до точното количество минерали, за да ги имаме в изобилие почти завинаги.
Като оставим настрана очевидния въпрос за човешката воля и наистина астрономическите разходи, трябва да разберем, че подобни опити ще продължат, докато съществува човечеството. Както НАСА съобщава в гореспоменатия документ от 1976 г.: „Не са идентифицирани фундаментални, непреодолими ограничения на способността на Марс да поддържа екосистемата на Земята. Липсата на атмосфера, съдържаща кислород, би попречила на хората да живеят на Марс без предварително действие. Съществуващото силно ултравиолетово лъчение на повърхността е допълнителна сериозна пречка. Създаването на подходяща кислородсъдържаща атмосфера на Марс може да се постигне с помощта на фотосинтезиращи организми. Въпреки това времето, необходимо за създаване на такава атмосфера, може да бъде дори...няколко милиона години."
В същото време учените са съгласни, че този период може да бъде драстично съкратен чрез създаване на екстремофилни организми, специално адаптирани към суровата марсианска среда, създавайки парников ефект и разтопявайки полярните ледени шапки. Въпреки това, времето, необходимо на Марс за трансформация, вероятно ще бъде векове или хилядолетия. Но нищо не ни пречи да започнем този процес сега, ако се появи възможност. Научните и технологични ползи, които ще се появят в резултат на подготовката и предварителната работа, могат да бъдат огромни.
Прочетете също:
Каня всички да летят до Марс!
Чакаме да бъдат разпределени парцели на Марс.