Baru-baru ini, ada banyak rencana mengenai pengembangan Mars dan penempatan pangkalan di sana untuk astronot dan pemukim. Tetapi jika orang benar-benar ingin tinggal di sana suatu hari nanti, Planet Merah harus benar-benar terraform. Apa yang dibutuhkan untuk ini? Umat manusia selalu bermimpi terbang ke bintang yang jauh, orang ingin bepergian ke luar angkasa, hidup di planet lain. Baru-baru ini, ada banyak pembicaraan dan tulisan tentang penerbangan semacam itu dan prospek migrasi manusia ke planet lain, roket sedang dibangun, dan ekspedisi luar angkasa sedang direncanakan. Hari ini, saya ingin mempertimbangkan apakah kita akan dapat mengubah Mars menjadi Bumi baru, bagaimana mengubah Planet Merah, dan apakah mungkin secara prinsip.
Baca juga: Apa yang bisa mencegah kita menjajah Mars?
Apakah ada kehidupan di Mars?
Mars adalah planet yang menjadi headline berita dan artikel ilmiah akhir-akhir ini. Mars jelas merupakan planet di tata surya yang paling kita perhatikan. Ini bukan hanya karena jaraknya yang cukup dekat dengan Bumi (dibandingkan dengan planet lain), tetapi juga karena karakteristiknya yang membuatnya agak mirip dengan planet kita. Tentu saja, sejauh mungkin di benda angkasa tanpa kehidupan, oksigen di atmosfer, dan badai pasir yang mengamuk menutupi seluruh permukaan planet ini.
Selama beberapa dekade terakhir, para ilmuwan telah belajar banyak tentang evolusi Mars dan kondisi di permukaannya, yang telah mengubah perspektif mereka. Sementara kondisi ini sangat tidak menguntungkan. Kita sekarang tahu bahwa meskipun Mars saat ini adalah planet yang sangat dingin, kering, dan tidak ramah, tidak selalu seperti itu. Selain itu, para ilmuwan memperhatikan bahwa bahkan dalam bentuknya yang sekarang, Mars dan Bumi memiliki banyak kesamaan. Pertama-tama, kedua planet memiliki ukuran yang sama, kemiringan sumbu, struktur, komposisi, dan bahkan keberadaan air di permukaannya. Untuk alasan ini dan karena kedekatannya yang relatif dengan Bumi, Mars dianggap sebagai kandidat utama untuk pemukiman manusia di masa depan. Perspektif ini akan dimungkinkan jika memungkinkan untuk mengubah kondisi di planet ini sesuai dengan kebutuhan manusia (terraforming). Terlepas dari kesamaan yang disebutkan, transformasi Mars menjadi planet yang lebih cocok untuk kehidupan manusia akan menimbulkan banyak kesulitan. Pertama, ada atmosfer yang sangat tipis dan tidak dapat bernapas, yang terdiri dari 96% karbon dioksida, 1,93% argon dan 1,89% nitrogen, serta jejak oksigen dan uap air.
Namun, alih-alih membacakan fakta ensiklopedis tentang ukuran dan komposisi planet, lebih menarik untuk melihat masa lalu Mars, karena mungkin dulunya jauh lebih mirip Bumi. Beberapa ilmuwan, berdasarkan data yang dikumpulkan oleh penjelajah dan penjelajah Mars, menunjukkan bahwa air dalam bentuk laut dan air dangkal pernah menutupi sebagian besar Planet Merah. Tapi itu mungkin sekitar 4 miliar tahun yang lalu. Sejak itu, banyak yang telah berubah, dan para ilmuwan percaya bahwa perubahan di atmosfer menyebabkan hilangnya air di planet ini. Sekali waktu, atmosfer Mars mungkin memiliki komposisi yang berbeda dan mungkin cukup padat untuk menopang lautan air cair.
Baca juga: Ruang di komputer Anda. 5 Aplikasi Astronomi Terbaik
Mengapa atmosfer Mars berubah begitu banyak?
Struktur pasir raksasa yang diamati di permukaan Mars tidak ada yang serupa di Bumi dan unik di Planet Merah. Apa yang bisa mereka ceritakan kepada kita tentang atmosfer purba Mars? Para ilmuwan berasumsi bahwa pembentukan mereka disebabkan oleh dampak pada permukaan angin dan badai yang mengamuk di atmosfer tipis planet ini. Mereka menciptakan bukit pasir dan bebatuan khas yang mulai terbentuk 3,7 miliar tahun yang lalu, dan yang kita pelajari hari ini.
Dengan demikian, mempelajari struktur permukaan dapat membantu menentukan kapan Mars kehilangan sebagian besar atmosfernya. Tapi kemana perginya atmosfer? Pertanyaan ini terutama menarik bagi para ilmuwan. Karena Mars lebih kecil dari Bumi, tarikan gravitasinya lebih lemah, dan mungkin tidak akan cukup untuk menahan atmosfer planet. Radiasi matahari (yaitu partikel yang meluncur ke luar angkasa dari Matahari) kemungkinan melucuti sebagian besar atmosfer Mars. Faktanya, atmosfer Mars masih terus menipis di bawah pengaruh radiasi ini.
Baca juga: Alam Semesta: Objek luar angkasa yang paling tidak biasa
Tetapi masih ada air di sana - terkadang bahkan cair!
Ada dan ada air di Mars! Bebatuan Mars yang berwarna berkarat, yang karenanya disebut juga "Planet Merah", bersaksi tentang masa lalu yang penuh dengan air. Mars ditutupi dengan lembah yang dalam, dasar sungai kering, danau, batu halus - kerikil, mirip dengan yang terbentuk di Bumi di lingkungan di mana air mengalir. Para ilmuwan telah lama percaya bahwa periode hangat dan basah di Mars relatif singkat, tetapi penelitian menunjukkan bahwa tutupan airnya mungkin ada di sana lebih lama dari yang diperkirakan sebelumnya. Penyelidikan High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) dari orbit Mars memberikan data dan gambar permukaan planet yang sangat akurat, berkat para peneliti yang menganalisis fitur lebih dari 200 dasar sungai kuno. Berdasarkan ukuran saluran, bentuknya dan usia relatif dari medan di sekitarnya, tim menyimpulkan bahwa air mengalir di atas permukaan Mars antara 3,8 dan 2 miliar tahun yang lalu.
Salah satu penjelajah yang telah berada di permukaan Mars sejak 2012, Curiosity, telah memberikan bukti bahwa Mars dulu memiliki air. Menggunakan data dari penjelajah Curiosity, tim NASA menetapkan bahwa airlah yang menyebabkan pengendapan batuan sedimen di Kawah Gale. Lapisan batuan sedimen ini membentuk dasar dari massif gunung Sharp, yang terletak di tengah kawah. Data yang diperoleh dari penjelajah menunjukkan bahwa antara sekitar 3,8 dan 3,3 miliar tahun yang lalu, ada banyak sungai dan danau di lokasi ini, sedimen yang secara bertahap membentuk lapisan bawah Gunung Sharp. Artinya, pengisian setidaknya lapisan bawah gunung massif terjadi selama periode sekitar 500 juta tahun.
Studi-studi ini memberikan alasan bagi para ilmuwan untuk mengatakan bahwa air pasti ada di permukaan Mars, dan menambah banyak pengetahuan baru tentang perkembangan proses evolusi di Mars, baik di masa lalu maupun di masa sekarang. Saat ini, air di Mars berbentuk es di bawah lapisan tipis tanah Mars. Terkadang, ketika suhu memungkinkan (kebetulan suhu di Mars naik hingga +20 derajat Celcius), es mencair secara lokal dan air cair mengalir menuruni lereng berbatu.
Namun, para ilmuwan mengatakan bahwa mereka terus memverifikasi fakta keberadaan air di Mars. Masih belum ada satu pendapat pun tentang hal ini. Pertanyaan utamanya adalah apa alasan transformasi planet dari lembab dan agak hangat menjadi gurun dan dingin.
Baca juga: Misi luar angkasa paling penting dan menarik di tahun 2021
Bagaimana Mars bisa terraform?
Tidak ada kekurangan ide untuk ini. Ada beberapa proposal tentang bagaimana membuat Mars layak huni bagi kolonis manusia. Kembali pada tahun 1964, Dandridge M. Cole menganjurkan penciptaan efek rumah kaca di Mars. Ini, menurutnya, dapat dilakukan jika Anda mengirimkan es yang terdiri dari amonia dari bagian luar tata surya, dan kemudian melemparkannya ke permukaan. Karena amonia (NH3) adalah gas rumah kaca yang kuat, masuknya amonia ke atmosfer Mars akan mengentalkannya dan meningkatkan suhu global. Karena amonia sebagian besar terdiri dari nitrogen, amonia juga dapat mengisi atmosfer dengan apa yang disebut gas penyangga, yang jika dikombinasikan dengan oksigen, akan menciptakan atmosfer yang cocok untuk pernapasan manusia.
Metode lain yang diusulkan melibatkan pengurangan albedo (intensitas pantulan cahaya oleh permukaan planet), di mana permukaan Mars harus ditutupi dengan bahan gelap yang akan meningkatkan penyerapan sinar matahari. Ini bisa apa saja mulai dari debu Phobos dan Deimos (dua bulan berbatu Mars dan benda paling gelap di Tata Surya) hingga lumut ekstrem dan tanaman gelap. Salah satu pendukung paling bersemangat dari keputusan ini adalah penulis dan ilmuwan terkenal Carl Sagan.
Pada tahun 1976, NASA secara resmi mengangkat masalah rekayasa planet. Para ilmuwan telah menemukan bahwa organisme fotosintesis, pencairan es di kutub, dan pelepasan gas rumah kaca ke atmosfer semuanya dapat digunakan untuk menciptakan atmosfer yang lebih hangat dan kaya oksigen.
Pada tahun 1993, pendiri komunitas Mars, Dr. Robert Zubrin, dan Christopher P. McKay dari NASA bersama-sama menulis makalah "Persyaratan Teknologi untuk Terraforming Mars." Di dalamnya, mereka menyarankan menggunakan cermin yang ditempatkan di orbit planet untuk memanaskan permukaannya secara langsung. Terletak di dekat kutub, cermin ini bisa mencairkan lapisan es dan berkontribusi pada pemanasan global. Dalam makalah yang sama, mereka berpendapat bahwa asteroid yang terkumpul di tata surya dapat diarahkan untuk menabrak permukaan, menendang debu dan memanaskan atmosfer. Mengapa Anda perlu menggunakan roket nuklir-listrik atau nuklir-termal untuk meluncurkan semua bahan yang diperlukan ke orbit.
Proposal yang lebih baru menyarankan penciptaan rumah kaca tertutup di mana koloni cyanobacteria dan ganggang yang menghasilkan oksigen akan hidup. Pada tahun 2014, NASA Techshot Inc. melaporkan bahwa pekerjaan pada konsep seperti itu telah dimulai.
Di masa depan, NASA bermaksud mengirim tabung kecil alga fotosintetik ekstremofilik dan cyanobacteria ke atas penjelajah untuk menguji proses ini di lingkungan Mars. Jika misi tersebut berhasil, NASA dan Techshot bermaksud membangun beberapa rumah kaca besar untuk memproduksi dan mengumpulkan oksigen untuk penerbangan manusia ke Mars di masa depan, yang akan mengurangi biaya dan memperpanjang misi dengan mengurangi jumlah oksigen yang harus diangkut.
Meskipun rencana ini tidak melibatkan rekayasa lingkungan atau planet, Eugene Boland (Chief Scientist di Techshot Inc.) percaya bahwa ini adalah langkah ke arah yang benar. Ada juga ide untuk meledakkan bom atom di permukaan Mars (Elon Musk pernah menjadi pendukung konsep ini), yang akan menciptakan sejumlah besar debu yang akan menghalangi sinar matahari dan dengan demikian memanaskan planet ini.
Baca juga: Apa yang akan dilakukan Ketekunan dan Kecerdikan di Mars?
Pemanasan global: bisakah Mars dipanaskan?
Untungnya, atau sayangnya, tergantung pada perspektif Anda, kita manusia memiliki banyak pengalaman dalam menghangatkan planet ini. Lebih dari satu abad emisi karbon dioksida, kita secara tidak sengaja telah meningkatkan suhu permukaan bumi melalui mekanisme rumah kaca sederhana. Kami memancarkan karbon dioksida, yang sangat baik dalam membiarkan sinar matahari masuk dan mencegah radiasi panas keluar, sehingga bertindak seperti selimut besar yang tak terlihat di Bumi. Panas yang meningkat berkontribusi pada penguapan air laut ke atmosfer, yang dengan demikian menerima lapisan penutup lain, yang meningkatkan suhu, yang, pada gilirannya, menyebabkan penguapan lebih banyak air dan pemanasan atmosfer planet yang lebih besar.
Jika berhasil di Bumi, mungkin akan berhasil di Mars. Atmosfer Mars hampir sepenuhnya menghilang ke luar angkasa, tetapi Planet Merah memiliki cadangan es air yang sangat besar dan karbon dioksida beku di tutup kutub dan tepat di bawah permukaan planet.
Jika manusia entah bagaimana bisa menghangatkan topi kutub, itu bisa melepaskan cukup banyak karbon dioksida ke atmosfer untuk menyebabkan pemanasan rumah kaca. Yang harus kita lakukan kemudian adalah pergi dan menonton dan menunggu selama berabad-abad agar fisika melakukan tugasnya dan membuat Mars menjadi tempat yang jauh lebih tidak agresif.
Sayangnya, ide sederhana ini mungkin tidak akan berhasil. Masalah pertama adalah perkembangan teknologi pemanas. Desain yang diperlukan untuk melakukan ini, dari pilar raksasa hingga pembuatan cermin ruang angkasa besar yang akan memfokuskan lebih banyak cahaya dan oleh karena itu panas, memerlukan lompatan radikal dalam teknologi dan manufaktur di ruang angkasa, jauh melampaui kemampuan manusia saat ini. Dalam kasus cermin ruang angkasa, misalnya, kita perlu mengekstraksi sekitar 200 ton aluminium di suatu tempat di luar angkasa, sedangkan hari ini kita dapat mengekstrak… yah, nol ton aluminium di luar angkasa.
Perlahan-lahan muncul kesadaran menyakitkan bahwa tidak ada cukup CO2 di Mars untuk menyebabkan tren pemanasan. Saat ini, tekanan atmosfer di Mars tidak melebihi satu persen dari tekanan atmosfer Bumi. Jika kita bisa menguapkan setiap molekul CO2 dan H2O di Mars ke atmosfer, tekanan di Planet Merah akan menjadi ... 2% dari tekanan atmosfer di Bumi.
Dibutuhkan tekanan atmosfer dua kali lebih banyak untuk mencegah keringat mendidih di kulit, dan sepuluh kali lebih banyak untuk mencegah seseorang membutuhkan pakaian luar angkasa. Dan kita tidak berbicara tentang kekurangan oksigen.
Untuk mengatasi masalah kurangnya gas rumah kaca yang tersedia, ada beberapa proposal radikal. Mungkin untuk ini Anda dapat menggunakan tanaman yang mengeluarkan klorofluorokarbon, yang merupakan gas rumah kaca yang sangat agresif. Atau kita bisa menarik beberapa komet kaya amonia dari tata surya luar. Amonia adalah gas rumah kaca yang sangat baik dan akhirnya terurai menjadi nitrogen yang tidak berbahaya, yang membentuk sebagian besar atmosfer kita.
Dengan asumsi kita dapat mengatasi tantangan teknologi yang terkait dengan proposal ini, masih ada satu kendala besar: tidak adanya medan magnet. Jika kita tidak melindungi Mars dengan medan magnet, setiap molekul yang memasuki atmosfer akan diterbangkan oleh angin matahari.
Ini tidak akan mudah. Ada banyak solusi kreatif. Kita mungkin bisa membangun elektromagnet besar di luar angkasa untuk membelokkan angin matahari. Atau mungkin untuk mengikat Mars dengan superkonduktor dan menciptakan magnetosfer buatan. Tentu saja, kami sangat jauh dari menerapkan setidaknya satu dari solusi ini. Jadi, apakah kita bisa mengubah bentuk Mars di masa depan dan membuatnya lebih ramah? Tentu saja, dari sudut pandang ilmiah itu mungkin - kita tidak memiliki hukum fisika dasar yang mencegahnya...
Baca juga: China juga ingin menjelajahi luar angkasa. Jadi bagaimana kabar mereka?
Mengapa semua ilmuwan ini?
Ada lebih banyak skenario untuk terraforming Mars, tetapi pertanyaan besarnya adalah mengapa kita benar-benar memikirkannya? Di luar prospek petualangan dan gagasan bahwa umat manusia menghidupkan kembali era eksplorasi ruang angkasa yang berani, ada beberapa alasan mengapa Mars diusulkan untuk terraform. Pertama, ada ketakutan bahwa dampak kemanusiaan di planet Bumi akan memiliki konsekuensi bencana, dan bahwa kita harus membuat "situs cadangan" jika kita ingin bertahan dalam jangka panjang. Belum lagi manfaat langsung yang dapat diberikan oleh perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi bagi semua orang. Alasan lainnya adalah kemungkinan untuk memperluas basis sumber daya kita dan menjadi peradaban yang tidak perlu takut akan penipisan sumber daya. Sebuah koloni di Mars akan memungkinkan penambangan di Planet Merah, di mana mineral dan air es berlimpah dan dapat digunakan. Pangkalan di Mars juga dapat berfungsi sebagai titik awal untuk penggunaan sabuk asteroid, yang akan memberi kita akses ke jumlah mineral yang tepat untuk memilikinya dalam kelimpahan hampir selamanya.
Mengesampingkan pertanyaan yang jelas tentang kehendak manusia dan biaya yang benar-benar astronomis, perlu dipahami bahwa upaya semacam itu akan terus berlanjut selama umat manusia ada. Seperti yang dilaporkan NASA dalam makalah tahun 1976 yang disebutkan di atas: “Tidak ada batasan mendasar dan tidak dapat diatasi untuk kemampuan Mars untuk mendukung ekosistem Bumi yang telah diidentifikasi. Kurangnya atmosfer yang mengandung oksigen akan mencegah manusia hidup di Mars tanpa tindakan sebelumnya. Radiasi ultraviolet kuat yang ada di permukaan merupakan hambatan serius tambahan. Penciptaan atmosfer yang mengandung oksigen yang sesuai di Mars dapat dicapai dengan bantuan organisme fotosintesis. Namun, waktu yang dibutuhkan untuk menciptakan suasana seperti itu bisa bahkan...beberapa juta tahun."
Pada saat yang sama, para ilmuwan setuju bahwa periode ini dapat dipersingkat secara drastis dengan menciptakan organisme ekstrofil yang secara khusus beradaptasi dengan lingkungan Mars yang keras, menciptakan efek rumah kaca dan mencairkan es di kutub. Namun, waktu yang dibutuhkan Mars untuk berubah mungkin masih berabad-abad atau ribuan tahun. Namun, tidak ada yang menghalangi kami untuk memulai proses ini sekarang, jika ada kesempatan. Manfaat ilmiah dan teknologi, yang akan muncul sebagai hasil dari persiapan dan pekerjaan pendahuluan, bisa sangat besar.
Baca juga:
Saya mengundang semua orang untuk terbang ke Mars!
Kami sedang menunggu plot tanah untuk didistribusikan di Mars.