Pēdējā laikā ir daudz plānu par Marsa attīstību un bāzu izvietošanu tur astronautiem un kolonistiem. Bet, ja cilvēki patiešām gribēs tur kādreiz dzīvot, Sarkanā planēta būs rūpīgi jāpārveido. Kas tam vajadzīgs? Cilvēce vienmēr ir sapņojusi lidot uz tālām zvaigznēm, cilvēki vēlējās ceļot kosmosā, dzīvot uz citām planētām. Pēdējā laikā daudz tiek runāts un rakstīts par šādiem lidojumiem un cilvēku migrācijas perspektīvām uz citām planētām, tiek būvētas raķetes, tiek plānotas kosmosa ekspedīcijas. Šodien es gribētu apsvērt, vai mums izdosies pārvērst Marsu par jaunu Zemi, kā teraformēt Sarkano planētu un vai tas principā ir iespējams.
Lasi arī: Kas var neļaut mums kolonizēt Marsu?
Vai uz Marsa ir dzīvība?
Marss ir planēta, kas pēdējā laikā ir bijusi zinātnisko ziņu un rakstu virsrakstos. Marss noteikti ir tā Saules sistēmas planēta, kurai mēs pievēršam vislielāko uzmanību. Tas ir ne tikai tāpēc, ka tas atrodas diezgan tuvu Zemei (salīdzinājumā ar citām planētām), bet arī īpašību dēļ, kas padara to zināmā mērā līdzīgu mūsu planētai. Protams, iespēju robežās uz debess ķermeņa, kurā atmosfērā nav dzīvības, skābekļa un uz kura plosās smilšu vētras, kas pārklāj visu planētas virsmu.
Pēdējo desmitgažu laikā zinātnieki ir daudz uzzinājuši par Marsa evolūciju un apstākļiem uz tā virsmas, kas ir mainījis viņu skatījumu. Lai gan šie nosacījumi nav īpaši labvēlīgi. Tagad mēs zinām, ka, lai gan Marss pašlaik ir ļoti auksta, sausa un neviesmīlīga planēta, tas ne vienmēr bija tāds. Turklāt zinātnieki pamanīja, ka pat pašreizējā formā Marsam un Zemei ir daudz kopīga. Pirmkārt, abas planētas ir līdzīgas pēc izmēra, ass slīpuma, struktūras, sastāva un pat ūdens klātbūtnes uz to virsmas. Šī iemesla dēļ un tā relatīvā tuvuma Zemei dēļ Marss tiek uzskatīts par galveno kandidātu cilvēku apmešanās vietai nākotnē. Šāda perspektīva būs iespējama, ja būs iespējams pārveidot apstākļus uz planētas atbilstoši cilvēka vajadzībām (terraformēšana). Neskatoties uz minētajām līdzībām, Marsa pārtapšana par cilvēka dzīvībai piemērotāku planētu radīs daudz grūtību. Pirmkārt, ir ļoti plāna un neelpojoša atmosfēra, kas sastāv no 96% oglekļa dioksīda, 1,93% argona un 1,89% slāpekļa, kā arī no skābekļa un ūdens tvaiku pēdām.
Tomēr tā vietā, lai deklamētu enciklopēdiskus faktus par planētas izmēru un sastāvu, interesantāk ir palūkoties uz Marsa pagātni, jo tas kādreiz varēja būt daudz līdzīgāks Zemei. Daži zinātnieki, pamatojoties uz Marsa zondes un roveru savāktajiem datiem, liek domāt, ka ūdens jūru un sekla ūdens veidā kādreiz klāja lielāko daļu Sarkanās planētas. Bet tas, iespējams, bija apmēram pirms 4 miljardiem gadu. Kopš tā laika daudz kas ir mainījies, un zinātnieki uzskata, ka atmosfēras izmaiņas noveda pie ūdens pazušanas uz planētas. Kādreiz Marsa atmosfērai varēja būt atšķirīgs sastāvs un, iespējams, tā bija pietiekami blīva, lai uzturētu šķidra ūdens okeānu.
Lasi arī: Vieta jūsu datorā. 5 labākās astronomijas lietotnes
Kāpēc Marsa atmosfēra ir tik ļoti mainījusies?
Milzu smilšu struktūrām, kas novērotas uz Marsa virsmas, nav nekā līdzīga uz Zemes, un tās ir unikālas Sarkanajai planētai. Ko viņi var mums pastāstīt par seno Marsa atmosfēru? Zinātnieki pieļauj, ka to veidošanos izraisījusi planētas plānā atmosfērā plosošu vēju un viesuļvētru ietekme uz virsmu. Tie rada raksturīgas kāpas un akmeņus, kas sāka veidoties pirms 3,7 miljardiem gadu un kurus mēs pētām šodien.
Tādējādi virsmas struktūras izpēte var palīdzēt noteikt, kad Marss zaudēja lielāko daļu savas atmosfēras. Bet kur pazuda atmosfēra? Šis jautājums galvenokārt interesē zinātniekus. Tā kā Marss ir mazāks par Zemi, tā pievilkšanās spēks ir vājāks, un, iespējams, ar to nebūtu pietiekami, lai noturētu planētas atmosfēru. Saules starojums (tas ir, daļiņas, kas kosmosā plūst no Saules), visticamāk, atņēma Marsam lielāko daļu atmosfēras. Faktiski Marsa atmosfēra šī starojuma ietekmē joprojām turpina retināt.
Lasi arī: Visums: visneparastākie kosmosa objekti
Bet tur joprojām ir ūdens - dažreiz pat šķidrums!
Uz Marsa bija un ir ūdens! Marsa rūsas krāsas ieži, kuru dēļ to dēvē arī par "Sarkano planētu", liecina par ūdens pilnu pagātni. Marsu klāj dziļas ielejas, sausas upju gultnes, ezeri, gludi akmeņi – oļi, līdzīgi tiem, kas veidojas uz Zemes vidē, kur plūst ūdens. Zinātnieki jau sen ir uzskatījuši, ka siltais un mitrais periods uz Marsa bija salīdzinoši īss, taču pētījumi liecina, ka tā ūdens segums tur varētu būt pastāvējis daudz ilgāk, nekā tika uzskatīts iepriekš. Augstas izšķirtspējas attēlveidošanas zinātnes eksperimenta (HiRISE) zonde no Marsa orbītas sniedza datus un ārkārtīgi precīzus planētas virsmas attēlus, pateicoties kuriem pētnieki analizēja vairāk nekā 200 seno upju gultņu iezīmes. Pamatojoties uz kanālu lielumu, to formu un apkārtējā reljefa relatīvo vecumu, komanda secināja, ka ūdens plūda virs Marsa virsmas pirms 3,8 līdz 2 miljardiem gadu.
Viens no roveriem, kas atrodas uz Marsa virsmas kopš 2012. gada, Curiosity jau ir sniedzis pierādījumus, ka Marsā kādreiz bija ūdens. Izmantojot Curiosity rover datus, komanda NASA noteica, ka Geila krāterī nogulumiežu nogulsnēšanos izraisīja ūdens. Šo nogulumiežu slāņi veidoja Sharp kalnu masīva pamatu, kas atrodas krātera centrā. No rovera iegūtie dati liecina, ka aptuveni pirms 3,8 līdz 3,3 miljardiem gadu šajā vietā bija daudz strautu un ezeru, kuru nogulumi pakāpeniski veidoja Sharp kalna apakšējos slāņus. Tas ir, vismaz kalnu masīva apakšējo slāņu aizpildīšana notika aptuveni 500 miljonu gadu laikā.
Šie pētījumi dod zinātniekiem pamatu apgalvot, ka ūdens noteikti pastāvēja uz Marsa virsmas, un pievieno daudz jaunu zināšanu par evolūcijas procesu attīstību uz Marsa gan pagātnē, gan tagadnē. Mūsdienās ūdens uz Marsa atrodas ledus veidā zem plāna Marsa augsnes slāņa. Reizēm, kad temperatūra atļauj (gadās, ka uz Marsa paceļas līdz +20 grādiem pēc Celsija), ledus lokāli kūst un šķidrs ūdens plūst lejup pa akmeņainām nogāzēm.
Tomēr zinātnieki saka, ka viņi turpina pārbaudīt faktus par ūdens esamību uz Marsa. Vienota viedokļa šajā jautājumā joprojām nav. Galvenais jautājums ir par to, kādi ir iemesli planētas pārvēršanai no mitras un diezgan siltas uz tuksnesi un aukstu.
Lasi arī: Vissvarīgākās un interesantākās kosmosa misijas 2021. gadā
Kā Marsu var terraformēt?
Ideju tam netrūkst. Ir vairāki priekšlikumi, kā Marsu padarīt par apdzīvojamu cilvēku kolonistiem. Jau 1964. gadā Dendridžs M. Kouls iestājās par siltumnīcas efekta radīšanu uz Marsa. To, viņaprāt, var izdarīt, ja no Saules sistēmas ārējās daļas piegādā ledu, kas sastāv no amonjaka, un pēc tam izmet to virspusē. Tā kā amonjaks (NH3) ir spēcīga siltumnīcefekta gāze, tā iekļūšana Marsa atmosfērā to sabiezēs un paaugstinās globālo temperatūru. Tā kā amonjaks sastāv galvenokārt no slāpekļa, tas var arī piepildīt atmosfēru ar tā saukto bufergāzi, kas savienojumā ar skābekli radīs cilvēka elpošanai piemērotu atmosfēru.
Vēl viena ierosinātā metode ietver albedo (gaismas atstarošanas intensitātes no planētas virsmas) samazināšanu, kam Marsa virsma jāpārklāj ar tumšiem materiāliem, kas palielinās saules gaismas absorbciju. Tas varētu būt jebkas, sākot no Fobosa un Deimosa putekļiem (divi Marsa akmeņainie pavadoņi un tumšākie Saules sistēmas ķermeņi) līdz galējiem ķērpjiem un tumšajiem augiem. Viens no dedzīgākajiem šī lēmuma atbalstītājiem bija slavenais rakstnieks un zinātnieks Karls Sagans.
1976. gadā NASA oficiāli pievērsās planētu inženierijas jautājumam. Zinātnieki ir atklājuši, ka fotosintētiskos organismus, polāro ledus cepuru kušanu un siltumnīcefekta gāzu izdalīšanos atmosfērā var izmantot, lai radītu siltāku, ar skābekli bagātu atmosfēru.
1993. gadā Marsa kopienas dibinātājs doktors Roberts Zubrins un Kristofers P. Makkejs no NASA kopīgi uzrakstīja rakstu "Tehnoloģiskās prasības Marsa teraformēšanai". Tajā viņi ierosināja izmantot spoguļus, kas novietoti planētas orbītā, lai tiešā veidā uzsildītu tās virsmu. Šie spoguļi, kas atrodas netālu no poliem, var izkausēt ledus loksni un veicināt globālo sasilšanu. Tajā pašā dokumentā viņi apgalvoja, ka Saules sistēmā savāktos asteroīdus var novirzīt, lai tie sasniegtu virsmu, uzsūcot putekļus un sildot atmosfēru. Kāpēc ir jāizmanto kodolelektriskās vai kodoltermiskās raķetes, lai orbītā palaistu visus nepieciešamos materiālus.
Jaunākie priekšlikumi liecina par noslēgtu siltumnīcu izveidi, kurās dzīvos zilaļģu un aļģu kolonijas, kas ražo skābekli. 2014. gadā NASA Techshot Inc. ziņoja, ka darbs pie šādas koncepcijas jau ir sācies.
Nākotnē NASA plāno nosūtīt nelielas ekstrēmofilu fotosintētisko aļģu un zilaļģu tvertnes uz rovera, lai pārbaudītu šo procesu Marsa vidē. Ja misija būs veiksmīga, NASA un Techshot plāno uzbūvēt vairākas lielas siltumnīcas, lai ražotu un savāktu skābekli turpmākiem cilvēku lidojumiem uz Marsu, kas samazinās izmaksas un pagarinās misijas, samazinot transportējamā skābekļa daudzumu.
Lai gan šie plāni neietver vides vai planētu inženieriju, Eugene Boland (Techshot Inc. galvenais zinātnieks) uzskata, ka tas ir solis pareizajā virzienā. Bija arī idejas uz Marsa virsmas uzspridzināt atombumbas (kādreiz šīs koncepcijas piekritējs bija Elons Masks), kas radītu milzīgu daudzumu putekļu, kas bloķētu saules starus un tādējādi sasildītu planētu.
Lasi arī: Ko neatlaidība un atjautība darīs uz Marsa?
Globālā sasilšana: vai Marsu var sildīt?
Par laimi vai diemžēl, atkarībā no jūsu perspektīvas, mums, cilvēkiem, ir liela pieredze planētas sasilšanā. Vairāk nekā gadsimtu ilga oglekļa dioksīda emisija, mēs esam netīši paaugstinājuši Zemes virsmas temperatūru, izmantojot vienkāršu siltumnīcas mehānismu. Mēs izdalām oglekļa dioksīdu, kas patiešām labi laiž cauri saules gaismu un neļauj izplūst siltuma starojumam, tāpēc tas uz Zemes darbojas kā milzīga neredzama sega. Paaugstinātais karstums veicina okeāna ūdens iztvaikošanu atmosfērā, kas tādējādi saņem vēl vienu pārklājošo slāni, kas paaugstina temperatūru, kas savukārt noved pie vēl lielāka ūdens iztvaikošanas un lielākas planētas atmosfēras uzsilšanas.
Ja tas darbosies uz Zemes, varbūt tas darbosies uz Marsa. Marsa atmosfēra ir gandrīz pilnībā pazudusi kosmosā, bet Sarkanajai planētai ir milzīgas ūdens ledus un sasalušas oglekļa dioksīda rezerves polārajos vāciņos un tieši zem planētas virsmas.
Ja cilvēki kaut kādā veidā varētu sasildīt polāros vāciņus, tas varētu atbrīvot atmosfērā pietiekami daudz oglekļa dioksīda, lai izraisītu siltumnīcas sasilšanu. Viss, kas mums būtu jādara, ir iet un skatīties un gaidīt gadsimtiem ilgi, kamēr fizika darīs savu un padarīs Marsu par daudz mazāk agresīvu vietu.
Diemžēl šī vienkāršā ideja, iespējams, nedarbosies. Pirmā problēma ir apkures tehnoloģiju attīstība. Lai to paveiktu, no milzīgiem pīlāriem līdz milzīga kosmosa spoguļa izveidei, kas fokusētu vairāk gaismas un līdz ar to arī siltumu, ir vajadzīgi radikāli lēcieni tehnoloģijā un ražošanā kosmosā, kas daudz pārsniedz cilvēces pašreizējās iespējas. Piemēram, kosmosa spoguļa gadījumā mums kaut kur kosmosā būtu jāizņem aptuveni 200 000 tonnu alumīnija, turpretim šodien mēs varam iegūt... nu, nulle tonnu alumīnija kosmosā.
Pamazām nāk sāpīga atziņa, ka uz Marsa nav pietiekami daudz CO2, lai izraisītu sasilšanas tendenci. Šobrīd atmosfēras spiediens uz Marsa nepārsniedz vienu procentu no Zemes atmosfēras spiediena. Ja mēs varētu iztvaikot atmosfērā katru CO2 un H2O molekulu uz Marsa, spiediens uz Sarkano planētu būtu... 2% no atmosfēras spiediena uz Zemes.
Vajadzētu divreiz lielāku atmosfēras spiedienu, lai sviedri neuzvārītos uz ādas, un desmit reizes vairāk, lai cilvēkam nebūtu nepieciešams skafandrs. Un mēs nerunājam par skābekļa trūkumu.
Lai atrisinātu viegli pieejamu siltumnīcefekta gāzu trūkuma problēmu, ir vairāki radikāli priekšlikumi. Varbūt šim nolūkam varat izmantot augus, kas izdala hlorfluorogļūdeņražus, kas ir patiešām agresīvas siltumnīcefekta gāzes. Vai arī mēs varētu piesaistīt dažas ar amonjaku bagātas komētas no ārējās Saules sistēmas. Amonjaks ir lieliska siltumnīcefekta gāze un galu galā sadalās nekaitīgā slāpeklī, kas veido lielāko daļu mūsu atmosfēras.
Pieņemot, ka mēs varam pārvarēt ar šiem priekšlikumiem saistītās tehnoloģiskās problēmas, paliek viens milzīgs šķērslis: magnētiskā lauka trūkums. Ja mēs neaizsargāsim Marsu ar magnētisko lauku, katra molekula, kas nonāks atmosfērā, tiks aizpūsta ar saules vēju.
Tas nebūs viegli. Ir daudz radošu risinājumu. Mēs varētu kosmosā uzbūvēt milzīgu elektromagnētu, lai novirzītu saules vēju. Vai arī būtu iespējams apjozt Marsu ar supravadītāju un izveidot mākslīgu magnetosfēru. Protams, mēs esam ļoti tālu no vismaz viena no šiem risinājumiem. Tātad, vai mēs kādreiz varēsim nākotnē teraformēt Marsu un padarīt to viesmīlīgāku? Protams, no zinātniskā viedokļa tas ir iespējams – mums nav nekādu fundamentālu fizikas likumu, kas to liegtu...
Lasi arī: Ķīna arī vēlas izpētīt kosmosu. Tātad, kā viņiem klājas?
Kāpēc visi šie zinātnieki?
Marsa terraformēšanai ir vēl vairāk scenāriju, taču lielais jautājums ir, kāpēc mēs par to īsti domājam? Papildus piedzīvojumu izredzēm un idejai, ka cilvēce atdzīvina drosmīgas kosmosa izpētes laikmetu, ir vairāki iemesli, kāpēc Marsam tiek piedāvāts veikt terraformēšanu. Pirmkārt, pastāv bažas, ka cilvēces ietekmei uz planētu Zeme būs postošas sekas un ka mums būs jāizveido "rezerves vietne", ja vēlamies izdzīvot ilgtermiņā. Nemaz nerunājot par tiešajiem ieguvumiem, ko zinātnes un tehnoloģiju attīstība var dot ikvienam. Citi iemesli ir iespēja paplašināt mūsu resursu bāzi un kļūt par civilizāciju, kurai nav jābaidās no resursu izsīkšanas. Kolonija uz Marsa ļaus veikt ieguvi uz Sarkanās planētas, kur ir daudz minerālu un ūdens ledus, un tos var izmantot. Bāze uz Marsa varētu kalpot arī par sākumpunktu asteroīdu jostas izmantošanai, kas ļautu mums piekļūt pareizajam minerālvielu daudzumam, lai tie būtu pārpilnībā gandrīz uz visiem laikiem.
Atstājot malā acīmredzamo jautājumu par cilvēka gribu un patiesi astronomiskām izmaksām, ir jāsaprot, ka šādi mēģinājumi turpināsies tik ilgi, kamēr pastāvēs cilvēce. Kā NASA ziņoja iepriekš minētajā 1976. gada dokumentā: “Nav identificēti nekādi principiāli, nepārvarami ierobežojumi Marsa spējai atbalstīt Zemes ekosistēmu. Skābekli saturošas atmosfēras trūkums neļautu cilvēkiem dzīvot uz Marsa bez iepriekšējas rīcības. Esošais spēcīgais virsmas ultravioletais starojums ir papildu nopietns šķērslis. Piemērotas skābekli saturošas atmosfēras radīšanu uz Marsa var panākt ar fotosintētisko organismu palīdzību. Tomēr laiks, kas nepieciešams šādas atmosfēras radīšanai, var būt pat... vairāki miljoni gadu.
Tajā pašā laikā zinātnieki ir vienisprātis, ka šo periodu var krasi saīsināt, radot skarbajai Marsa videi īpaši pielāgotus ekstremofilus organismus, radot siltumnīcas efektu un izkausējot polāros ledus vāciņus. Tomēr Marsa transformācijai nepieciešamais laiks, iespējams, joprojām būs gadsimtiem vai tūkstošiem gadu. Taču nekas neliedz mums sākt šo procesu tagad, ja būs iespēja. Zinātniskie un tehnoloģiskie ieguvumi, kas parādīsies sagatavošanās un priekšdarbu rezultātā, var būt milzīgi.
Lasi arī:
Aicinu visus lidot uz Marsu!
Mēs gaidām zemes gabalu sadali uz Marsa.