V zadnjem času obstaja veliko načrtov glede razvoja Marsa in postavitve tamkajšnjih baz za astronavte in naseljence. A če si ljudje res želijo nekoč tam živeti, bo treba Rdeči planet temeljito teraformirati. Kaj je potrebno za to? Človeštvo je vedno sanjalo o letenju do oddaljenih zvezd, ljudje so želeli potovati v vesolje, živeti na drugih planetih. Zadnje čase se veliko govori in piše o tovrstnih poletih in možnostih selitve ljudi na druge planete, izdelujejo se rakete, načrtujejo vesoljske odprave. Danes bi rad razmislil, ali bomo Mars lahko spremenili v novo Zemljo, kako teraformirati Rdeči planet in ali je to načeloma mogoče.
Preberite tudi: Kaj nam lahko prepreči kolonizacijo Marsa?
Ali obstaja življenje na Marsu?
Mars je planet, ki je zadnje čase na naslovnicah znanstvenih novic in člankov. Mars je vsekakor planet v sončnem sistemu, ki mu posvečamo največ pozornosti. To ni samo zato, ker je precej blizu Zemlje (v primerjavi z drugimi planeti), ampak tudi zaradi značilnosti, zaradi katerih je nekoliko podoben našemu planetu. Seveda, kolikor je to mogoče na nebesnem telesu brez življenja, kisika v ozračju in na katerem divjajo peščeni viharji, ki prekrivajo celotno površino planeta.
V zadnjih nekaj desetletjih so se znanstveniki veliko naučili o razvoju Marsa in razmerah na njegovem površju, kar je spremenilo njihov pogled. Čeprav ti pogoji niso zelo ugodni. Zdaj vemo, da čeprav je Mars trenutno zelo hladen, suh in negostoljuben planet, ni bilo vedno tako. Poleg tega so znanstveniki opazili, da imata Mars in Zemlja tudi v sedanji obliki veliko skupnega. Prvič, oba planeta sta si podobna po velikosti, naklonu osi, strukturi, sestavi in celo prisotnosti vode na njuni površini. Zaradi tega in zaradi svoje relativne bližine Zemlji se Mars šteje za glavnega kandidata za človeško naselitev v prihodnosti. Ta perspektiva bo mogoča, če bo mogoče spremeniti razmere na planetu v skladu s človeškimi potrebami (teraformiranje). Kljub omenjenim podobnostim bo preoblikovanje Marsa v planet, primernejši za človekovo življenje, povzročilo številne težave. Prvič, tam je zelo redka atmosfera, ki je neprimerna za dihanje in je sestavljena iz 96 % ogljikovega dioksida, 1,93 % argona in 1,89 % dušika ter sledi kisika in vodne pare.
Vendar pa je namesto recitiranja enciklopedičnih dejstev o velikosti in sestavi planeta bolj zanimivo pogledati v preteklost Marsa, saj je bil morda nekoč veliko bolj podoben Zemlji. Nekateri znanstveniki na podlagi podatkov, zbranih s sondami in roverji za Mars, domnevajo, da je voda v obliki morij in plitve vode nekoč prekrivala večji del Rdečega planeta. Toda to je bilo verjetno pred približno 4 milijardami let. Od takrat se je veliko spremenilo in znanstveniki verjamejo, da je sprememba v ozračju povzročila izginotje vode na planetu. Nekoč je marsovsko ozračje morda imelo drugačno sestavo in je bilo verjetno dovolj gosto, da je podpiralo ocean tekoče vode.
Preberite tudi: Prostor na vašem računalniku. 5 najboljših aplikacij za astronomijo
Zakaj se je Marsova atmosfera tako spremenila?
Ogromne peščene strukture, opažene na površju Marsa, nimajo nič podobnega na Zemlji in so edinstvene za Rdeči planet. Kaj nam lahko povedo o starodavni atmosferi Marsa? Znanstveniki domnevajo, da je njihov nastanek povzročil vpliv na površino vetrov in orkanov, ki divjajo v tankem ozračju planeta. Ustvarjajo značilne sipine in kamnine, ki so začele nastajati pred 3,7 milijardami let in jih preučujemo danes.
Tako lahko preučevanje strukture površja pomaga ugotoviti, kdaj je Mars izgubil večino atmosfere. Toda kam je izginilo vzdušje? To vprašanje zanima predvsem znanstvenike. Ker je Mars manjši od Zemlje, je njegova gravitacijska sila šibkejša in verjetno ne bi bila dovolj, da bi zadržala atmosfero planeta. Sončno sevanje (tj. delci, ki letijo v vesolje od Sonca) je verjetno Marsu odvzelo večino atmosfere. Dejansko se Marsova atmosfera pod vplivom tega sevanja še vedno redči.
Preberite tudi: Vesolje: najbolj nenavadni vesoljski objekti
Toda tam je še vedno voda - včasih celo tekoča!
Na Marsu je bila in je voda! Rjasto obarvane skale Marsa, zaradi katerih ga imenujejo tudi »Rdeči planet«, pričajo o preteklosti, polni vode. Mars je prekrit z globokimi dolinami, suhimi strugami, jezeri, gladkimi kamni – kamenčki, podobnimi tistim, ki nastanejo na Zemlji v okolju, kjer teče voda. Znanstveniki so dolgo verjeli, da je bilo toplo in mokro obdobje na Marsu razmeroma kratko, vendar študije kažejo, da je vodni pokrov tam morda obstajal veliko dlje, kot so domnevali doslej. Sonda High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) iz orbite Marsa je zagotovila podatke in izjemno natančne slike površja planeta, zahvaljujoč katerim so raziskovalci analizirali značilnosti več kot 200 starodavnih strug. Na podlagi velikosti kanalov, njihove oblike in relativne starosti okoliškega terena je ekipa ugotovila, da je voda tekla po površini Marsa pred 3,8 do 2 milijardama let.
Eden od roverjev, ki so na površju Marsa od leta 2012, Curiosity, je že ponudil dokaze, da je bila na Marsu nekoč voda. Z uporabo podatkov roverja Curiosity je ekipa NASA ugotovil, da je voda povzročila odlaganje sedimentnih kamnin v kraterju Gale. Plasti teh sedimentnih kamnin so tvorile osnovo gorskega masiva Sharp, ki se nahaja v središču kraterja. Podatki, pridobljeni z roverjem, kažejo, da so bili pred približno 3,8 do 3,3 milijarde let na tem mestu številni potoki in jezera, katerih sedimenti so postopoma oblikovali spodnje plasti gore Sharp. To pomeni, da je polnjenje vsaj spodnjih plasti gorskega masiva potekalo v obdobju približno 500 milijonov let.
Te študije dajejo razlog znanstvenikom, da trdijo, da je voda zagotovo obstajala na površini Marsa, in dodajajo veliko novega znanja o razvoju evolucijskih procesov na Marsu, tako v preteklosti kot v sedanjosti. Danes je voda na Marsu v obliki ledu pod tanko plastjo Marsove zemlje. Včasih, ko temperatura dopušča (se zgodi, da se na Marsu povzpne do +20 stopinj Celzija), se led lokalno stopi in tekoča voda steče po skalnatih pobočjih.
Vendar pa znanstveniki pravijo, da še naprej preverjajo dejstva o obstoju vode na Marsu. Še vedno ni enotnega mnenja o tej zadevi. Glavno vprašanje je, kaj so razlogi za preobrazbo planeta iz vlažnega in precej toplega v puščavskega in hladnega.
Preberite tudi: Najpomembnejše in najbolj zanimive vesoljske misije v letu 2021
Kako je mogoče Mars teraformirati?
Idej za to ne zmanjka. Obstaja več predlogov, kako narediti Mars bivalnega za človeške koloniste. Že leta 1964 je Dandridge M. Cole zagovarjal ustvarjanje učinka tople grede na Marsu. To je po njegovem mnenju mogoče storiti, če iz zunanjega dela sončnega sistema dostavite led, sestavljen iz amoniaka, in ga nato vržete na površje. Ker je amoniak (NH3) močan toplogredni plin, bo njegov vstop v Marsovo ozračje to zgostilo in povečalo globalno temperaturo. Ker je amoniak sestavljen pretežno iz dušika, lahko ozračje napolni tudi s tako imenovanim puferskim plinom, ki bo v kombinaciji s kisikom ustvaril ozračje, primerno za človekovo dihanje.
Druga predlagana metoda vključuje zmanjšanje albeda (intenzivnost odboja svetlobe od površine planeta), za kar mora biti površina Marsa prekrita s temnimi materiali, ki bodo povečali absorpcijo sončne svetlobe. To je lahko karkoli, od prahu Fobosa in Deimosa (dveh skalnatih Marsovih lun in najtemnejših teles v Osončju) do ekstremnih lišajev in temnih rastlin. Eden najbolj gorečih zagovornikov te odločitve je bil slavni pisatelj in znanstvenik Carl Sagan.
Leta 1976 je NASA uradno prevzela vprašanje planetarnega inženiringa. Znanstveniki so odkrili, da je mogoče fotosintetske organizme, taljenje polarnih ledenih pokrovov in izpust toplogrednih plinov v ozračje uporabiti za ustvarjanje toplejšega, s kisikom bogatega ozračja.
Leta 1993 sta ustanovitelj marsovske skupnosti dr. Robert Zubrin in Christopher P. McKay iz Nase skupaj napisala članek "Tehnološke zahteve za teraformiranje Marsa." V njem so predlagali uporabo ogledal, postavljenih v orbito planeta, za neposredno ogrevanje njegove površine. Ta zrcala, ki se nahajajo blizu polov, bi lahko stopila ledeno ploščo in prispevala k globalnemu segrevanju. V istem dokumentu so trdili, da bi lahko asteroide, zbrane v sončnem sistemu, preusmerili, da bi udarili na površino, dvignili prah in segreli ozračje. Zakaj potrebujete jedrsko-električne ali jedrsko-termalne rakete za izstrelitev vseh potrebnih materialov v orbito.
Novejši predlogi predlagajo ustvarjanje zaprtih rastlinjakov, v katerih bodo živele kolonije cianobakterij in alg, ki proizvajajo kisik. Leta 2014 je NASA Techshot Inc. je poročal, da se je delo na takšnem konceptu že začelo.
V prihodnosti namerava NASA poslati majhne posode z ekstremofilnimi fotosintetskimi algami in cianobakterijami na krovu roverja, da preizkusi ta proces v Marsovem okolju. Če bo misija uspešna, nameravata NASA in Techshot zgraditi več velikih rastlinjakov za proizvodnjo in zbiranje kisika za prihodnje človeške polete na Mars, kar bo zmanjšalo stroške in podaljšalo misije z zmanjšanjem količine kisika, ki ga je treba prevažati.
Čeprav ti načrti ne vključujejo okoljskega ali planetarnega inženiringa, Eugene Boland (glavni znanstvenik pri Techshot Inc.) meni, da je to korak v pravo smer. Pojavile so se tudi ideje, da bi na površju Marsa sprožili atomske bombe (nekoč je bil zagovornik tega koncepta Elon Musk), ki bi ustvarile ogromno prahu, ki bi blokiral sončne žarke in s tem segreval planet.
Preberite tudi: Kaj bosta Vztrajnost in Iznajdljivost počela na Marsu?
Globalno segrevanje: ali je mogoče Mars segreti?
Na srečo ali na žalost, odvisno od vaše perspektive, imamo ljudje veliko izkušenj s segrevanjem planeta. V stoletju izpustov ogljikovega dioksida smo s preprostim mehanizmom tople grede nehote zvišali temperaturo Zemljine površine. Oddajamo ogljikov dioksid, ki zelo dobro prepušča sončno svetlobo in preprečuje uhajanje toplotnega sevanja, zato na Zemlji deluje kot ogromna nevidna odeja. Povečana toplota prispeva k izhlapevanju oceanske vode v atmosfero, ki tako dobi še eno pokrivno plast, ki poveča temperaturo, kar posledično povzroči izhlapevanje še večje količine vode in večje segrevanje atmosfere planeta.
Če deluje na Zemlji, bo morda delovalo tudi na Marsu. Atmosfera Marsa je skoraj popolnoma izginila v vesolju, vendar ima Rdeči planet ogromne zaloge vodnega ledu in zmrznjenega ogljikovega dioksida v polarnih kapah in tik pod površjem planeta.
Če bi ljudje lahko nekako segreli polarne kape, bi lahko v ozračje sprostili dovolj ogljikovega dioksida, da bi povzročili segrevanje tople grede. Vse, kar bi potem morali storiti, je, da bi gledali in čakali stoletja, da bo fizika naredila svoje in naredila Mars veliko manj agresivno mesto.
Na žalost ta preprosta ideja verjetno ne bo delovala. Prvi problem je razvoj ogrevalne tehnike. Načrti, ki so potrebni za to, od velikanskih stebrov do izdelave ogromnega vesoljskega zrcala, ki bi fokusiralo več svetlobe in s tem toplote, zahtevajo radikalne preskoke v tehnologiji in proizvodnji v vesolju, ki daleč presegajo sedanje zmožnosti človeštva. V primeru vesoljskega ogledala, na primer, bi morali nekje v vesolju pridobiti približno 200 ton aluminija, medtem ko smo danes sposobni pridobiti … no, nič ton aluminija v vesolju.
Postopoma prihaja boleče spoznanje, da na Marsu ni dovolj CO2, da bi povzročil trend segrevanja. Trenutno atmosferski tlak na Marsu ne presega enega odstotka zemeljskega atmosferskega tlaka. Če bi lahko vsako molekulo CO2 in H2O na Marsu izhlapeli v atmosfero, bi bil pritisk na Rdeči planet … 2 % atmosferskega tlaka na Zemlji.
Potreben bi bil dvakrat večji atmosferski tlak, da znoj ne bi vrel na kožo, in desetkrat več, da človek ne bi potreboval vesoljske obleke. In ne govorimo o pomanjkanju kisika.
Za rešitev problema pomanjkanja takoj dostopnih toplogrednih plinov obstaja več radikalnih predlogov. Morda lahko za to uporabite rastline, ki oddajajo klorofluoroogljikovodike, ki so res agresivni toplogredni plini. Ali pa bi lahko privabili nekaj z amoniakom bogatih kometov iz zunanjega sončnega sistema. Amoniak je odličen toplogredni plin in sčasoma razpade v neškodljiv dušik, ki sestavlja večino našega ozračja.
Ob predpostavki, da lahko premagamo tehnološke izzive, povezane s temi predlogi, ostaja ena ogromna ovira: odsotnost magnetnega polja. Če Marsa ne zaščitimo z magnetnim poljem, bo vsako molekulo, ki pride v ozračje, odpihnil sončni veter.
Ne bo lahko. Obstaja veliko kreativnih rešitev. Morda bi lahko zgradili ogromen elektromagnet v vesolju, ki bi odbijal sončni veter. Ali pa bi bilo mogoče Mars opasati s superprevodnikom in ustvariti umetno magnetosfero. Seveda pa smo zelo daleč od implementacije vsaj ene od teh rešitev. Bomo torej kdaj v prihodnosti sposobni teraformirati Mars in ga narediti bolj gostoljubnega? Seveda je z znanstvenega vidika mogoče - nimamo temeljnih fizikalnih zakonov, ki bi to preprečili ...
Preberite tudi: Kitajska je tudi vneta raziskovanja vesolja. Torej, kako jim gre?
Zakaj vsi ti znanstveniki?
Obstaja še več scenarijev za teraformiranje Marsa, a veliko vprašanje je, zakaj o tem res razmišljamo? Poleg možnosti avanture in ideje, da človeštvo oživlja dobo drznega raziskovanja vesolja, obstaja več razlogov, zakaj se predlaga teraformacija Marsa. Prvič, obstaja strah, da bo imel vpliv človeštva na planet Zemljo katastrofalne posledice in da bomo morali ustvariti "rezervno mesto", če želimo dolgoročno preživeti. Da ne govorimo o neposrednih koristih, ki jih lahko razvoj znanosti in tehnologije prinese vsem. Drugi razlogi so možnost, da razširimo svojo bazo virov in postanemo civilizacija, ki se ji ni treba bati izčrpanja virov. Kolonija na Marsu bo omogočila rudarjenje na Rdečem planetu, kjer je mineralov in vodnega ledu veliko in jih je mogoče uporabiti. Oporišče na Marsu bi lahko služilo tudi kot izhodišče za uporabo asteroidnega pasu, ki bi nam omogočil dostop do prave količine mineralov, da bi jih imeli skoraj za vedno v izobilju.
Če pustimo ob strani očitno vprašanje človeške volje in resnično astronomskih stroškov, je treba razumeti, da se bodo takšni poskusi nadaljevali, dokler obstaja človeštvo. Kot je NASA poročala v prej omenjenem dokumentu iz leta 1976: »Ni bilo ugotovljenih nobenih temeljnih, nepremostljivih omejitev sposobnosti Marsa, da podpira Zemljin ekosistem. Pomanjkanje atmosfere, ki vsebuje kisik, bi ljudem preprečilo življenje na Marsu brez predhodnega ukrepanja. Obstoječe močno ultravijolično obsevanje površja je dodatna resna ovira. Ustvarjanje primerne atmosfere, ki vsebuje kisik, na Marsu lahko dosežemo s pomočjo fotosintetskih organizmov. Vendar pa je čas, potreben za ustvarjanje takšne atmosfere, lahko celo ... nekaj milijonov let."
Obenem se znanstveniki strinjajo, da je to obdobje mogoče drastično skrajšati z ustvarjanjem ekstremofilnih organizmov, posebej prilagojenih surovemu Marsovemu okolju, ustvarjanju učinka tople grede in taljenju polarnih ledenih pokrovov. Vendar pa bo čas, potreben za preobrazbo Marsa, verjetno še stoletja ali tisočletja. Vendar nam nič ne preprečuje, da bi ta proces začeli zdaj, če bo priložnost. Znanstvene in tehnološke koristi, ki se bodo pokazale kot rezultat priprave in predhodnega dela, so lahko ogromne.
Preberite tudi:
Vabim vse, da poletite na Mars!
Čakamo na razdelitev zemljišč na Marsu.