For nylig er der mange planer om udviklingen af Mars og placeringen af baser der for astronauter og bosættere. Men hvis folk virkelig vil bo der en dag, skal Den Røde Planet terraformeres grundigt. Hvad skal der til? Menneskeheden har altid drømt om at flyve til fjerne stjerner, folk ønskede at rejse i det ydre rum, leve på andre planeter. På det seneste har der været meget snak og skrevet om sådanne flyvninger og udsigterne til menneskelig migration til andre planeter, raketter bliver bygget, og rumekspeditioner er ved at blive planlagt. I dag vil jeg overveje, om vi vil være i stand til at forvandle Mars til en ny Jord, hvordan man terraformerer den Røde Planet, og om det i princippet er muligt.
Læs også: Hvad kan forhindre os i at kolonisere Mars?
Er der liv på Mars?
Mars er en planet, der har været i overskrifterne på videnskabelige nyheder og artikler på det seneste. Mars er bestemt den planet i solsystemet, som vi er mest opmærksomme på. Dette skyldes ikke kun, at den er ret tæt på Jorden (sammenlignet med andre planeter), men også på grund af egenskaber, der gør, at den ligner vores planet lidt. Selvfølgelig, så vidt muligt på et himmellegeme blottet for liv, ilt i atmosfæren, og hvorpå rasende sandstorme, der dækker hele planetens overflade.
I løbet af de sidste par årtier har forskere lært meget om udviklingen af Mars og forholdene på dens overflade, hvilket har ændret deres perspektiv. Mens disse betingelser ikke er særlig gunstige. Vi ved nu, at selvom Mars i øjeblikket er en meget kold, tør og ugæstfri planet, var det ikke altid sådan. Desuden bemærkede forskere, at selv i sin nuværende form har Mars og Jorden meget til fælles. Først og fremmest er de to planeter ens i størrelse, aksehældning, struktur, sammensætning og endda tilstedeværelsen af vand på deres overflade. Af denne grund og på grund af sin relative nærhed til Jorden, betragtes Mars som en primær kandidat til menneskelig bosættelse i fremtiden. Dette perspektiv vil være muligt, hvis det er muligt at transformere forholdene på planeten i overensstemmelse med menneskelige behov (terraforming). På trods af de nævnte ligheder vil omdannelsen af Mars til en planet, der er mere egnet til menneskeliv, forårsage mange vanskeligheder. For det første er der en meget tynd og uåndbar atmosfære, som består af 96 % kuldioxid, 1,93 % argon og 1,89 % nitrogen samt spor af ilt og vanddamp.
Men i stedet for at recitere encyklopædiske fakta om planetens størrelse og sammensætning, er det mere interessant at se på Mars' fortid, da den måske engang har været meget mere jordlignende. Nogle videnskabsmænd, baseret på data indsamlet af Mars-sonder og rovere, tyder på, at vand i form af hav og lavt vand engang dækkede det meste af den røde planet. Men det var sandsynligvis omkring 4 milliarder år siden. Siden da har meget ændret sig, og forskere mener, at en ændring i atmosfæren førte til, at vand forsvandt på planeten. Engang kunne Mars-atmosfæren have haft en anden sammensætning og var sandsynligvis tæt nok til at understøtte et hav af flydende vand.
Læs også: Plads på din computer. 5 bedste astronomi-apps
Hvorfor har Mars atmosfære ændret sig så meget?
De gigantiske sandstrukturer, der observeres på overfladen af Mars, har intet lignende på Jorden og er unikke for den røde planet. Hvad kan de fortælle os om den gamle atmosfære på Mars? Forskere antager, at deres dannelse var forårsaget af indvirkningen på overfladen af vinde og orkaner, der raser i planetens tynde atmosfære. De skaber karakteristiske klitter og klipper, der begyndte at dannes for 3,7 milliarder år siden, og som vi studerer i dag.
At studere overfladens struktur kan således hjælpe med at bestemme, hvornår Mars mistede det meste af sin atmosfære. Men hvor blev stemningen af? Dette spørgsmål er primært af interesse for videnskabsmænd. Fordi Mars er mindre end Jorden, er dens tyngdekraft svagere, og det ville sandsynligvis ikke have været nok til at holde planetens atmosfære. Solstråling (det vil sige partikler, der suser ud i rummet fra Solen) har sandsynligvis fjernet Mars for det meste af sin atmosfære. Faktisk fortsætter Mars atmosfære stadig med at blive tyndere under indflydelse af denne stråling.
Læs også: Univers: De mest usædvanlige rumobjekter
Men der er stadig vand der - nogle gange endda væske!
Der var og er vand på Mars! De rustne klipper på Mars, som den også kaldes "den røde planet", vidner om en fortid fuld af vand. Mars er dækket af dybe dale, tørre flodsenge, søer, glatte sten - småsten, der ligner dem, der er dannet på Jorden i et miljø, hvor vandet flyder. Forskere har længe troet, at den varme og våde periode på Mars var relativt kort, men undersøgelser viser, at dens vanddækning kan have eksisteret der meget længere end tidligere antaget. High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE)-sonden fra Mars-kredsløbet leverede data og ekstremt nøjagtige billeder af planetens overflade, takket være hvilke forskere analyserede funktionerne i mere end 200 gamle flodsenge. Baseret på størrelsen af kanalerne, deres form og den relative alder af det omgivende terræn konkluderede holdet, at vand strømmede over overfladen af Mars for mellem 3,8 og 2 milliarder år siden.
En af de rovere, der har været på overfladen af Mars siden 2012, Curiosity, har allerede fremlagt beviser for, at Mars plejede at have vand. Ved hjælp af data fra Curiosity-roveren, holdet NASA fastslået, at det var vand, der forårsagede aflejringen af sedimentære bjergarter i Gale Crater. Lagene af disse sedimentære bjergarter dannede grundlaget for Sharp bjergmassivet, som er placeret i midten af krateret. Data opnået fra roveren tyder på, at der for mellem cirka 3,8 og 3,3 milliarder år siden var adskillige vandløb og søer på dette sted, hvis sedimenter gradvist dannede de nederste lag af Mount Sharp. Det vil sige, at fyldningen af i det mindste de nederste lag af bjergmassivet fandt sted i en periode på omkring 500 millioner år.
Disse undersøgelser giver forskerne grund til at sige, at vand bestemt eksisterede på Mars' overflade, og tilføjer en masse ny viden om udviklingen af evolutionære processer på Mars, både i fortiden og nutiden. I dag er vand på Mars i form af is under et tyndt lag Marsjord. Nogle gange, når temperaturen tillader det (det sker, at den på Mars stiger til +20 grader Celsius), smelter isen lokalt, og flydende vand strømmer ned ad de stenede skråninger.
Forskere siger dog, at de fortsætter med at verificere eksistensen af vand på Mars. Der er stadig ingen entydig mening om denne sag. Hovedspørgsmålet er, hvad der er årsagerne til omdannelsen af planeten fra fugtigt og ret varmt til ørken og koldt.
Læs også: De vigtigste og mest interessante rummissioner i 2021
Hvordan kan Mars terraformeres?
Det mangler der ikke på ideer til. Der er flere forslag til, hvordan man gør Mars beboelig for menneskelige kolonister. Tilbage i 1964 talte Dandridge M. Cole for skabelsen af en drivhuseffekt på Mars. Dette kan efter hans mening lade sig gøre, hvis man leverer is bestående af ammoniak fra den ydre del af solsystemet, og derefter smider den på overfladen. Da ammoniak (NH3) er en kraftig drivhusgas, vil dens indtræden i Mars-atmosfæren fortykke den og øge den globale temperatur. Da ammoniak hovedsageligt består af nitrogen, kan den også fylde atmosfæren med en såkaldt buffergas, som i kombination med ilt vil skabe en atmosfære, der er egnet til menneskelig vejrtrækning.
En anden foreslået metode involverer reduktion af albedo (intensiteten af lysreflektion fra planetens overflade), hvortil Mars overflade skal dækkes med mørke materialer, der vil øge absorptionen af sollys. Dette kan være alt fra støvet fra Phobos og Deimos (de to stenede måner på Mars og de mørkeste kroppe i solsystemet) til ekstreme laver og mørke planter. En af de mest ivrige tilhængere af denne beslutning var den berømte forfatter og videnskabsmand Carl Sagan.
I 1976 tog NASA officielt spørgsmålet om planetarisk teknik op. Forskere har opdaget, at fotosyntetiske organismer, smeltning af polære iskapper og frigivelse af drivhusgasser til atmosfæren alle kan bruges til at skabe en varmere, iltrig atmosfære.
I 1993 skrev grundlæggeren af Mars-samfundet, Dr. Robert Zubrin, og Christopher P. McKay fra NASA i fællesskab papiret "Technological Requirements for Terraforming Mars." I den foreslog de at bruge spejle placeret i planetens kredsløb til at opvarme dens overflade direkte. Beliggende nær polerne, kunne disse spejle smelte indlandsisen og bidrage til global opvarmning. I samme papir argumenterede de for, at asteroider indsamlet i solsystemet kunne omdirigeres til at ramme overfladen, sparke støv op og opvarme atmosfæren. Hvorfor skal du bruge nuklear-elektriske eller nuklear-termiske raketter til at sende alle de nødvendige materialer i kredsløb.
Nyere forslag foreslår oprettelsen af lukkede drivhuse, hvor kolonier af cyanobakterier og alger, der producerer ilt, vil leve. I 2014, NASA Techshot Inc. rapporterede, at arbejdet med et sådant koncept allerede er begyndt.
I fremtiden har NASA til hensigt at sende små beholdere med ekstremofile fotosyntetiske alger og cyanobakterier ombord på en rover for at teste denne proces i Mars-miljøet. Hvis missionen lykkes, har NASA og Techshot til hensigt at bygge flere store drivhuse til at producere og indsamle ilt til fremtidige menneskelige flyvninger til Mars, hvilket vil reducere omkostningerne og forlænge missionerne ved at reducere mængden af ilt, der skal transporteres.
Selvom disse planer ikke involverer miljø- eller planetteknik, mener Eugene Boland (Chief Scientist hos Techshot Inc.), at dette er et skridt i den rigtige retning. Der var også ideer til at detonere atombomber på overfladen af Mars (Elon Musk var engang en fortaler for dette koncept), hvilket ville skabe en enorm mængde støv, der ville blokere for solens stråler og dermed opvarme planeten.
Læs også: Hvad vil udholdenhed og opfindsomhed gøre på Mars?
Global opvarmning: kan Mars opvarmes?
Heldigvis, eller desværre, afhængigt af dit perspektiv, har vi mennesker stor erfaring med at opvarme planeten. I løbet af et århundrede med kuldioxidemissioner har vi utilsigtet øget jordens overfladetemperatur gennem en simpel drivhusmekanisme. Vi udsender kuldioxid, som er rigtig godt til at slippe sollys igennem og forhindre varmestråling i at slippe ud, så det fungerer som et kæmpe usynligt tæppe på Jorden. Den øgede varme bidrager til, at havvandet fordamper til atmosfæren, som dermed får endnu et dæklag, som øger temperaturen, hvilket igen fører til fordampning af endnu mere vand og større opvarmning af planetens atmosfære.
Hvis det virker på Jorden, vil det måske virke på Mars. Atmosfæren på Mars er næsten fuldstændig forsvundet ud i rummet, men den røde planet har enorme reserver af vandis og frossen kuldioxid i polarkapperne og lige under planetens overflade.
Hvis mennesker på en eller anden måde kunne opvarme polarhætterne, kunne det frigive nok kuldioxid til atmosfæren til at forårsage drivhusopvarmning. Alt, hvad vi så skulle gøre, er at gå og se og vente i århundreder på, at fysikken gør sit og gør Mars til et meget mindre aggressivt sted.
Desværre vil denne enkle idé sandsynligvis ikke fungere. Det første problem er udviklingen af varmeteknologi. De designs, der kræves for at gøre dette, fra gigantiske søjler til skabelsen af et enormt rumspejl, der ville fokusere mere lys og derfor varme, kræver radikale spring i teknologi og produktion i rummet, langt ud over menneskehedens nuværende evner. I tilfælde af et rumspejl, for eksempel, ville vi være nødt til at udvinde omkring 200 tons aluminium et eller andet sted i rummet, hvorimod vi i dag er i stand til at udvinde … ja, nul tons aluminium i rummet.
Gradvist kommer den smertefulde erkendelse af, at der ikke er nok CO2 på Mars til at forårsage en opvarmningstendens. I øjeblikket overstiger det atmosfæriske tryk på Mars ikke én procent af Jordens atmosfæriske tryk. Hvis vi kunne fordampe hvert molekyle af CO2 og H2O på Mars til atmosfæren, ville trykket på den røde planet være ... 2% af det atmosfæriske tryk på Jorden.
Det ville kræve dobbelt så meget atmosfærisk tryk for at forhindre sved i at koge på huden, og ti gange så meget for at forhindre en person i at få brug for en rumdragt. Og vi taler ikke om manglen på ilt.
For at løse problemet med manglen på let tilgængelige drivhusgasser er der flere radikale forslag. Måske kan du til dette bruge planter, der udleder chlorfluorcarboner, som er virkelig aggressive drivhusgasser. Eller vi kunne tiltrække nogle ammoniakrige kometer fra det ydre solsystem. Ammoniak er en fremragende drivhusgas og nedbrydes til sidst til harmløst nitrogen, som udgør det meste af vores atmosfære.
Hvis vi antager, at vi kan overvinde de teknologiske udfordringer forbundet med disse forslag, er der stadig en kolossal hindring: fraværet af et magnetfelt. Hvis vi ikke beskytter Mars med et magnetfelt, vil hvert molekyle, der kommer ind i atmosfæren, blive blæst væk af solvinden.
Det bliver ikke nemt. Der er mange kreative løsninger. Vi kan måske bygge en enorm elektromagnet i rummet for at aflede solvinden. Eller det ville være muligt at omslutte Mars med en superleder og skabe en kunstig magnetosfære. Vi er naturligvis meget langt fra at implementere mindst én af disse løsninger. Så vil vi nogensinde være i stand til at terraformere Mars i fremtiden og gøre den mere gæstfri? Selvfølgelig er det fra et videnskabeligt synspunkt muligt - vi har ingen grundlæggende fysiklove, der forhindrer det...
Læs også: Kina er også ivrig efter at udforske rummet. Så hvordan har de det?
Hvorfor alle disse videnskabsmænd?
Der er endnu flere scenarier for terraforming af Mars, men det store spørgsmål er, hvorfor vi egentlig tænker på det? Ud over udsigten til eventyr og ideen om, at menneskeheden genopliver en æra med dristig rumudforskning, er der flere grunde til, at Mars bliver foreslået at terraformere. For det første er der frygten for, at menneskehedens indvirkning på planeten Jorden vil få katastrofale konsekvenser, og at vi bliver nødt til at skabe et "back-up site", hvis vi skal overleve på lang sigt. For ikke at nævne de direkte fordele, som udviklingen af videnskab og teknologi kan give alle. Andre grunde er muligheden for at udvide vores ressourcebase og blive en civilisation, der ikke behøver at frygte ressourceudtømning. En koloni på Mars vil tillade minedrift på den røde planet, hvor mineraler og vandis er rigeligt og kan bruges. En base på Mars kunne også tjene som udgangspunkt for brugen af asteroidebæltet, som ville give os adgang til den rigtige mængde mineraler til at have dem i overflod næsten for evigt.
Ser man bort fra det åbenlyse spørgsmål om menneskelig vilje og de virkelig astronomiske omkostninger, er det nødvendigt at forstå, at sådanne forsøg vil fortsætte, så længe menneskeheden eksisterer. Som NASA rapporterede i det førnævnte papir fra 1976: "Ingen grundlæggende, uoverstigelige grænser for Mars' evne til at understøtte Jordens økosystem er blevet identificeret. Manglen på en iltholdig atmosfære ville forhindre mennesker i at leve på Mars uden forudgående handling. Den eksisterende stærke ultraviolette stråling af overfladen er en yderligere alvorlig hindring. Skabelsen af en passende iltholdig atmosfære på Mars kan opnås ved hjælp af fotosyntetiske organismer. Men den tid, der kræves for at skabe sådan en atmosfære, kan være endda ... adskillige millioner år."
Samtidig er forskerne enige om, at denne periode kan forkortes drastisk ved at skabe ekstremofile organismer, der er specielt tilpasset det barske Mars-miljø, skabe en drivhuseffekt og smelte polariskapperne. Den tid, det tager for Mars at transformere sig, vil sandsynligvis stadig være århundreder eller årtusinder. Der er dog intet, der forhindrer os i at starte denne proces nu, hvis muligheden byder sig. Videnskabelige og teknologiske fordele, som vil vise sig som et resultat af forberedelsen og det indledende arbejde, kan være enorme.
Læs også:
Jeg inviterer alle til at flyve til Mars!
Vi venter på, at jordlodder bliver fordelt på Mars.