Nylig er det mange planer angående utviklingen av Mars og plassering av baser der for astronauter og nybyggere. Men hvis folk virkelig ønsker å bo der en dag, må den røde planeten terraformeres grundig. Hva trengs for dette? Menneskeheten har alltid drømt om å fly til fjerne stjerner, folk ønsket å reise i verdensrommet, leve på andre planeter. I det siste har det vært mye snakk og skriving om slike flyvninger og utsiktene til menneskelig migrasjon til andre planeter, raketter bygges og romekspedisjoner planlegges. I dag vil jeg vurdere om vi vil være i stand til å gjøre Mars til en ny jord, hvordan terraformere den røde planeten, og om det er mulig i prinsippet.
Les også: Hva kan hindre oss i å kolonisere Mars?
Er det liv på Mars?
Mars er en planet som har vært i overskriftene til vitenskapelige nyheter og artikler i det siste. Mars er definitivt den planeten i solsystemet som vi legger mest vekt på. Dette er ikke bare fordi den er ganske nær Jorden (sammenlignet med andre planeter), men også på grunn av egenskaper som gjør den litt lik planeten vår. Selvfølgelig, så langt som mulig på et himmellegeme blottet for liv, oksygen i atmosfæren, og på hvilke rasende sandstormer som dekker hele overflaten av planeten.
I løpet av de siste tiårene har forskere lært mye om utviklingen av Mars og forholdene på overflaten, noe som har endret deres perspektiv. Mens disse forholdene ikke er veldig gunstige. Vi vet nå at selv om Mars for tiden er en veldig kald, tørr og ugjestmild planet, var det ikke alltid slik. Dessuten la forskerne merke til at selv i sin nåværende form har Mars og Jorden mye til felles. Først av alt er de to planetene like i størrelse, aksehelling, struktur, sammensetning og til og med tilstedeværelsen av vann på overflaten. Av denne grunn og på grunn av sin relative nærhet til Jorden, regnes Mars som en hovedkandidat for menneskelig bosetting i fremtiden. Dette perspektivet vil være mulig dersom det er mulig å transformere forholdene på planeten i samsvar med menneskelige behov (terraforming). Til tross for de nevnte likhetene, vil transformasjonen av Mars til en planet som er mer egnet for menneskeliv, forårsake mange vanskeligheter. For det første er det en veldig tynn og upustende atmosfære, som består av 96 % karbondioksid, 1,93 % argon og 1,89 % nitrogen, samt spor av oksygen og vanndamp.
Men i stedet for å resitere oppslagsverk om planetens størrelse og sammensetning, er det mer interessant å se på Mars' fortid, siden den en gang kan ha vært mye mer jordlignende. Noen forskere, basert på data samlet inn av Mars-sonder og rovere, antyder at vann i form av hav og grunt vann en gang dekket det meste av den røde planeten. Men det var sannsynligvis rundt 4 milliarder år siden. Siden den gang har mye endret seg, og forskere mener at en endring i atmosfæren førte til at vannet forsvant på planeten. En gang i tiden kan Mars-atmosfæren ha hatt en annen sammensetning og var sannsynligvis tett nok til å støtte et hav av flytende vann.
Les også: Plass på datamaskinen. 5 beste astronomi-apper
Hvorfor har Mars-atmosfæren endret seg så mye?
De gigantiske sandstrukturene som er observert på overflaten av Mars har ingenting som ligner på jorden og er unike for den røde planeten. Hva kan de fortelle oss om den eldgamle atmosfæren på Mars? Forskere antar at dannelsen deres var forårsaket av innvirkningen på overflaten av vind og orkaner som raste i den tynne atmosfæren på planeten. De skaper karakteristiske sanddyner og steiner som begynte å dannes for 3,7 milliarder år siden, og som vi studerer i dag.
Å studere strukturen til overflaten kan dermed bidra til å avgjøre når Mars mistet det meste av atmosfæren. Men hvor ble det av stemningen? Dette spørsmålet er først og fremst av interesse for forskere. Fordi Mars er mindre enn Jorden, er gravitasjonskraften svakere, og det ville sannsynligvis ikke vært nok til å holde planetens atmosfære. Solstråling (det vil si partikler som suser ut i verdensrommet fra solen) fjernet sannsynligvis Mars for det meste av atmosfæren. Faktisk fortsetter Mars-atmosfæren fortsatt å bli tynnere under påvirkning av denne strålingen.
Les også: Univers: De mest uvanlige romobjektene
Men det er fortsatt vann der - noen ganger til og med flytende!
Det var og er vann på Mars! De rustne steinene på Mars, som den også kalles "den røde planeten", vitner om en fortid full av vann. Mars er dekket med dype daler, tørre elveleier, innsjøer, glatte steiner - småstein, lik de som er dannet på jorden i et miljø der vann renner. Forskere har lenge trodd at den varme og våte perioden på Mars var relativt kort, men studier viser at vanndekket kan ha eksistert der mye lenger enn tidligere antatt. High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE)-sonden fra Mars-bane ga data og ekstremt nøyaktige bilder av planetens overflate, takket være hvilke forskere analyserte funksjonene til mer enn 200 eldgamle elveleier. Basert på størrelsen på kanalene, deres form og den relative alderen til terrenget rundt, konkluderte teamet med at vann strømmet over overflaten til Mars for mellom 3,8 og 2 milliarder år siden.
En av roverne som har vært på overflaten av Mars siden 2012, Curiosity, har allerede gitt bevis for at Mars pleide å ha vann. Ved å bruke data fra Curiosity-roveren, teamet NASA fastslått at det var vann som forårsaket avsetningen av sedimentære bergarter i Gale Crater. Lagene av disse sedimentære bergartene dannet grunnlaget for Sharp-fjellmassivet, som ligger i sentrum av krateret. Data hentet fra roveren tyder på at det for mellom omtrent 3,8 og 3,3 milliarder år siden var mange bekker og innsjøer på dette stedet, hvis sedimenter gradvis dannet de nedre lagene av Mount Sharp. Det vil si at fyllingen av i det minste de nedre lagene av fjellmassivet skjedde i løpet av en periode på rundt 500 millioner år.
Disse studiene gir forskerne grunn til å si at vann definitivt eksisterte på overflaten av Mars, og tilfører mye ny kunnskap om utviklingen av evolusjonære prosesser på Mars, både i fortiden og i nåtiden. I dag er vann på Mars i form av is under et tynt lag av marsjord. Noen ganger, når temperaturen tillater det (det hender at den på Mars stiger til +20 grader Celsius), smelter isen lokalt og flytende vann strømmer ned de steinete bakkene.
Imidlertid sier forskere at de fortsetter å verifisere fakta om eksistensen av vann på Mars. Det er fortsatt ingen entydig mening om denne saken. Hovedspørsmålet er hva som er årsakene til transformasjonen av planeten fra fuktig og ganske varm til ørken og kald.
Les også: De viktigste og mest interessante romoppdragene i 2021
Hvordan kan Mars terraformeres?
Det mangler ikke på ideer til dette. Det er flere forslag til hvordan man kan gjøre Mars beboelig for menneskelige kolonister. Tilbake i 1964 tok Dandridge M. Cole til orde for etableringen av en drivhuseffekt på Mars. Dette kan etter hans mening gjøres hvis man leverer is bestående av ammoniakk fra den ytre delen av solsystemet, og deretter kaster den på overflaten. Siden ammoniakk (NH3) er en kraftig drivhusgass, vil dens inntreden i Mars-atmosfæren gjøre den tykkere og øke den globale temperaturen. Siden ammoniakk hovedsakelig består av nitrogen, kan den også fylle atmosfæren med en såkalt buffergass, som i kombinasjon med oksygen vil skape en atmosfære egnet for menneskelig pust.
En annen foreslått metode innebærer å redusere albedo (intensiteten av lysrefleksjon av planetens overflate), for hvilken overflaten til Mars må dekkes med mørke materialer som vil øke absorpsjonen av sollys. Dette kan være alt fra støvet fra Phobos og Deimos (de to steinete månene på Mars og de mørkeste kroppene i solsystemet) til ekstreme lav og mørke planter. En av de mest ivrige tilhengerne av denne avgjørelsen var den berømte forfatteren og vitenskapsmannen Carl Sagan.
I 1976 tok NASA offisielt opp spørsmålet om planetarisk konstruksjon. Forskere har oppdaget at fotosyntetiske organismer, smelting av polare iskapper og utslipp av drivhusgasser til atmosfæren kan brukes til å skape en varmere, oksygenrik atmosfære.
I 1993 skrev grunnleggeren av Mars-samfunnet, Dr. Robert Zubrin, og Christopher P. McKay fra NASA i fellesskap oppgaven "Technological Requirements for Terraforming Mars." I den foreslo de å bruke speil plassert i planetens bane for å varme opp overflaten direkte. Plassert nær polene, kan disse speilene smelte innlandsisen og bidra til global oppvarming. I det samme papiret argumenterte de for at asteroider samlet i solsystemet kunne omdirigeres til å treffe overflaten, sparke opp støv og varme opp atmosfæren. Hvorfor trenger du å bruke kjernefysiske elektriske eller kjernefysiske termiske raketter for å sende alle nødvendige materialer i bane.
Nyere forslag foreslår opprettelsen av forseglede drivhus der kolonier av cyanobakterier og alger som produserer oksygen vil leve. I 2014, NASA Techshot Inc. rapporterte at arbeidet med et slikt konsept allerede har startet.
I fremtiden har NASA til hensikt å sende små beholdere med ekstremofile fotosyntetiske alger og cyanobakterier ombord på en rover for å teste denne prosessen i Mars-miljøet. Hvis oppdraget blir vellykket, har NASA og Techshot til hensikt å bygge flere store drivhus for å produsere og samle oksygen for fremtidige menneskelige flyvninger til Mars, noe som vil redusere kostnadene og forlenge oppdragene ved å redusere mengden oksygen som må transporteres.
Selv om disse planene ikke involverer miljø- eller planetteknikk, mener Eugene Boland (Chief Scientist ved Techshot Inc.) at dette er et skritt i riktig retning. Det var også ideer om å detonere atombomber på overflaten av Mars (Elon Musk var en gang talsmann for dette konseptet), noe som ville skape en enorm mengde støv som ville blokkere solstrålene og dermed varme opp planeten.
Les også: Hva vil utholdenhet og oppfinnsomhet gjøre på Mars?
Global oppvarming: kan Mars varmes opp?
Heldigvis, eller dessverre, avhengig av ditt perspektiv, har vi mennesker mye erfaring med å varme opp planeten. Over et århundre med karbondioksidutslipp har vi utilsiktet økt jordens overflatetemperatur gjennom en enkel drivhusmekanisme. Vi slipper ut karbondioksid, som er veldig bra til å slippe gjennom sollys og hindre varmestråling fra å slippe ut, så det fungerer som et enormt usynlig teppe på jorden. Den økte varmen bidrar til at havvann fordamper til atmosfæren, som dermed får enda et dekklag, som øker temperaturen, som igjen fører til fordamping av enda mer vann og større oppvarming av planetens atmosfære.
Hvis det fungerer på jorden, vil det kanskje fungere på Mars. Atmosfæren på Mars har nesten helt forsvunnet ut i verdensrommet, men den røde planeten har enorme reserver av vannis og frossen karbondioksid i polhettene og rett under planetens overflate.
Hvis mennesker på en eller annen måte kunne varme opp polarhettene, kunne det frigjøre nok karbondioksid til atmosfæren til å forårsake oppvarming av drivhus. Alt vi trenger å gjøre da er å gå og se og vente i århundrer på at fysikken skal gjøre sitt og gjøre Mars til et mye mindre aggressivt sted.
Dessverre vil denne enkle ideen sannsynligvis ikke fungere. Det første problemet er utviklingen av varmeteknologi. Designene som kreves for å gjøre dette, fra gigantiske søyler til etableringen av et enormt romspeil som vil fokusere mer lys og derfor varme, krever radikale sprang i teknologi og produksjon i verdensrommet, langt utover menneskehetens nåværende evner. I tilfellet med et romspeil, for eksempel, ville vi trenge å trekke ut rundt 200 000 tonn aluminium et sted i verdensrommet, mens vi i dag er i stand til å trekke ut ... vel, null tonn aluminium i verdensrommet.
Gradvis kommer den smertefulle erkjennelsen at det ikke er nok CO2 på Mars til å forårsake en oppvarmingstrend. Foreløpig overstiger ikke det atmosfæriske trykket på Mars én prosent av jordens atmosfæriske trykk. Hvis vi kunne fordampe hvert molekyl av CO2 og H2O på Mars inn i atmosfæren, ville trykket på den røde planeten være ... 2% av det atmosfæriske trykket på jorden.
Det skulle til dobbelt så mye atmosfærisk trykk for å hindre svette i å koke på huden, og ti ganger så mye for å hindre en person i å trenge en romdrakt. Og vi snakker ikke om mangel på oksygen.
For å løse problemet med mangelen på lett tilgjengelige klimagasser er det flere radikale forslag. Kanskje for dette kan du bruke planter som avgir klorfluorkarboner, som er virkelig aggressive drivhusgasser. Eller vi kan tiltrekke oss noen ammoniakkrike kometer fra det ytre solsystemet. Ammoniakk er en utmerket drivhusgass og brytes til slutt ned til ufarlig nitrogen, som utgjør det meste av atmosfæren vår.
Forutsatt at vi kan overvinne de teknologiske utfordringene knyttet til disse forslagene, gjenstår det en kolossal hindring: fraværet av et magnetfelt. Hvis vi ikke beskytter Mars med et magnetfelt, vil hvert molekyl som kommer inn i atmosfæren bli blåst bort av solvinden.
Det blir ikke lett. Det finnes mange kreative løsninger. Vi kan kanskje bygge en enorm elektromagnet i verdensrommet for å avlede solvinden. Eller det ville være mulig å omslutte Mars med en superleder og lage en kunstig magnetosfære. Vi er selvfølgelig veldig langt unna å implementere minst én av disse løsningene. Så vil vi noen gang kunne terraformere Mars i fremtiden og gjøre den mer gjestfri? Selvfølgelig, fra et vitenskapelig synspunkt er det mulig - vi har ingen grunnleggende fysikklover som forhindrer det...
Les også: Kina er også ivrige etter å utforske verdensrommet. Så hvordan har de det?
Hvorfor alle disse forskerne?
Det er enda flere scenarier for terraforming av Mars, men det store spørsmålet er hvorfor vi egentlig tenker på det? Utover utsiktene til eventyr og ideen om at menneskeheten gjenoppliver en epoke med dristig romutforskning, er det flere grunner til at Mars blir foreslått å terraformere. For det første er det frykten for at menneskehetens innvirkning på planeten Jorden vil få katastrofale konsekvenser, og at vi må lage en "back-up site" hvis vi skal overleve på lang sikt. For ikke å snakke om de direkte fordelene som utviklingen av vitenskap og teknologi kan gi for alle. Andre grunner er muligheten for å utvide vår ressursbase og bli en sivilisasjon som ikke trenger å frykte ressursutarming. En koloni på Mars vil tillate gruvedrift på den røde planeten, hvor mineraler og vannis er rikelig og kan brukes. En base på Mars kan også tjene som utgangspunkt for bruken av asteroidebeltet, som ville gi oss tilgang til riktig mengde mineraler for å ha dem i overflod nesten for alltid.
Ser man bort fra det åpenbare spørsmålet om menneskelig vilje og de virkelig astronomiske kostnadene, er det nødvendig å forstå at slike forsøk vil fortsette så lenge menneskeheten eksisterer. Som NASA rapporterte i det nevnte papiret fra 1976: «Ingen grunnleggende, uoverstigelige grenser for Mars' evne til å støtte jordens økosystem er identifisert. Mangelen på en oksygenholdig atmosfære ville hindre mennesker i å leve på Mars uten forutgående handling. Den eksisterende sterke ultrafiolette strålingen av overflaten er en ekstra alvorlig hindring. Opprettelsen av en passende oksygenholdig atmosfære på Mars kan oppnås ved hjelp av fotosyntetiske organismer. Imidlertid kan tiden som kreves for å skape en slik atmosfære være til og med ... flere millioner år."
Samtidig er forskerne enige om at denne perioden kan forkortes drastisk ved å lage ekstremofile organismer spesielt tilpasset det tøffe Mars-miljøet, skape en drivhuseffekt og smelte polarisen. Imidlertid vil tiden som kreves for Mars å transformere trolig fortsatt være århundrer eller årtusener. Det er imidlertid ingenting som hindrer oss i å starte denne prosessen nå, hvis muligheten byr seg. Vitenskapelige og teknologiske fordeler, som vil vises som et resultat av forberedelsene og forarbeidet, kan være enorme.
Les også:
Jeg inviterer alle til å fly til Mars!
Vi venter på at tomter skal deles ut på Mars.